(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性侵入生物種を現場で殺生する水処理用の組成物であって、
該組成物は動物性及び植物性の両微生物を殺生できる少なくとも一つのバイオサイドを含み、前記少なくとも一つのバイオサイドはブリリアントグリーン、及び／又はゲンチアナバイオレットを含み、
少なくとも一つの湿潤剤又は界面活性剤化合物を更に含み、前記少なくとも一つの湿潤剤又は界面活性剤化合物はＣＴＡＢ（臭化セチルトリメチルアンモニウム）又はＣＴＡＣ（塩化セチルトリメチルアンモニウム）を含む、組成物。
【請求項２】
前記水中の前記少なくとも一つのバイオサイドの各々の濃度は０．０１〜５ｍｇ／Ｌの範囲内である、請求項１記載の組成物。
【請求項３】
前記水中の前記少なくとも一つのバイオサイドの各々の濃度は０．１０〜０．５０ｍｇ／Ｌの範囲内である、請求項１又は２に記載の組成物。
【請求項４】
前記水中の前記少なくとも一つのバイオサイドの各々の濃度は０．１５ｍｇ／Ｌである、請求項１−３のいずれかに記載の組成物。
【請求項５】
前記組成物は更に少なくとも一つの除草剤を含む、請求項１−４のいずれかに記載の組成物。
【請求項６】
前記少なくとも一つの除草剤はグリホスフェートを含む、請求項５記載の組成物。
【請求項７】
前記組成物はそれらの殺生活性に相乗効果を示す少なくとも２種類のバイオサイドを含む、請求項１−６のいずれかに記載の組成物。
【請求項８】
前記組成物はブリリアントグリーン、及びゲンチアナバイオレットを含む、請求項７記載の組成物。
【請求項９】
前記少なくとも一つの湿潤剤又は界面活性剤化合物と前記少なくとも一つのバイオサイドとの比は１：２〜１０：１の範囲内である、請求項１記載の組成物。
【請求項１０】
前記水はバラスト水又は石油回収用の注入水である、請求項１−９のいずれかに記載の組成物。
【請求項１１】
請求項１−１０のいずれかに記載のバイオサイド組成物を処理すべきバラスト水に投入するステップを含む、バラスト水を現場で処理する方法。
【請求項１２】
バラスト水の処理に必要とされる組成物の量を決定するステップを更に備える、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記バラスト水の処理に必要とされる組成物の量を決定するステップは、処理すべきバラスト水の流量又は量を測定するステップを含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
処理すべきバラスト水の流量又は量に従って所要の量の組成物を投与するステップを更に備える、請求項１１−１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記方法はバラスト水への前記組成物の投与を自動的に制御するステップを備える、請求項１１−１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
バラスト水の流量はバラスト水ポンプの入口又はその近くで測定する、請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
前記組成物はバラスト水ポンプの入口又はその近くで投与又は供給する、請求項１１−１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記方法はバラスト水中の生存微生物の存在を検出するステップを更に備える、請求項１１−１７のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理システムに関し、より詳しくは、例えば船のバラスト水タンク内の海水を船のバラスト水により運ばれる非固有の海産種の移動防止のために処理するシステム又は石油回収のための注入水を回収率の向上、ドリル機器の損傷防止及び石油の汚染防止のために処理するシステムに関する。特に、限定はされないが、本発明は船のバラスト水タンク又は石油回収用注入水中の有害な海産種を殺生できる組成物に関する。本発明は、バラスト水の処理中の化学製剤の投入を監視し及び／又は制御する自動化された方法及びシステムにも関する。最後に、本発明はバラスト水中の生存海洋生物、ひいては処理の有効性を現場で検出する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生物汚染されたバラスト水の処理に対する最も実行可能な選択肢の特定に関する関心が世界的中で認識されてきている。毎日約３０００の外来種がバラスト水により運ばれ、海洋及び沿岸環境の上述の問題に対処しなければならなくなってきている。
【０００３】
船のいくつかの隔室内に海水バラストを収容することは、船の動作特性が適切に調整されるように積荷の不足を補償する通常の解決策である。典型的な商業船は７０００−１０，０００の種を同時に膨大な量を運ぶことができることを考えると、バラスト水が沿岸の淡水及び海洋生態系の主な浸入生物種の源である。生物侵入は世界的な種の絶滅及び生物の均一化の主な原因である。船のバラスト水は非固有種の浸入の重要なベクトルと認定され、それらの非固有種のいくつかは商業上及び健康上大きな悪影響をもたらし得る。
【０００４】
水性有害種と関連する問題は、国際海事機関（ＩＭＯ）によって、毎年１０兆ドル以上の負担を世界経済にかけることが推定されており、２００４年２月に開催された船のバラスト水及び沈殿物の規制及び管理に関する国際会議の一節を生起し、それは２００５年７月の第５３回海洋環境保護委員会（ＭＥＰＣ５３）により変更されている。
【０００５】
多くの監督機関及びいくつかの州機関が、外来種の世界的移動をなくすように設計されたバラスト水処理（ＢＷＴ）方法を規定する規則を推奨しているか、その過程にある。規制は２つの分野、独自技術の承認及び排出基準、に集中している。ＩＭＯは、成功処理のための基準を与える排出基準を含む規制草案を公表している。排出基準は技術的有効性及び施行実用性の問題に対処しようとしている。しかしながら、ＭＥＰＣ５３の公表所見から、これらの基準を満たすのに技術的困難が依然として存在すること及び順守監視の範囲及び詳細は依然として議論の主題であることが明らにされている。
【０００６】
ＩＭＯにより推奨された最初のガイドラインの一つは、洋上でリバラストをすることであり、これは現在のところ有害な水性生物の移動のリスクを低減するために利用可能な最善の方法であるが、重大な船舶安全性制限を受ける（不安定性の問題に起因する）。リバラストが完全に実施されたとしても、この技術はバラスト水から生物を除去する有効性が１００％に満たない。いくつかの団体が、洋上でのリバラストは有害種の広域分散に寄与すること、及びリバラスト中央海域の下流に位置する島国は特にリバラストの実行に伴う危険を受け得ることを示唆している。
【０００７】
ＩＭＯによれば、代替バラスト水処理技術に対する規準は以下の通りである。
・ 船及び乗員に対する安全性
・ 環境への影響（解決する影響より大きいな影響を生じてはならない）
・ コスト
・ バラスト水中に見られる水性生物及び病原菌の除去、死滅又は不活性化などの生物学的有効性
【０００８】
リバラストに代わる様々な方法が開発されており、例えば
・ ろ過及び物理的分離などの機械的処理方法；
・ オゾン、紫外光又は電流、電子イオン化、ガス過飽和及び熱処理による殺菌などの物理的処理方法；
・ 生物を死滅させるために酸化又は殺生化学物質を加えるなどの化学的処理方法；
・ 上記の様々な組み合わせ；
がある。
【０００９】
特許文献１は、未処理の液体を清浄な無害の処理済液体に変換するために微生物を除去する方法を開示し、該方法においては、前記液体の処理は、液体中に存在する微生物を損傷させて微生物の死滅及び殺菌を達成する機械的処理と、塩素含有物質を液体から生成し、液体中に注入して微生物の死滅及び殺菌を達成する塩素処理とを備える。この方法は、更に、海水導入管路を経て導入された海水に、地上又は海上で、海水中の微生物の死滅及び殺菌のために無害化処理を適用するステップと、このように処理された海水をバラスト水タンクに収容するステップを含む電解液循環システムを備える。その結果として、設備及び動作コストを低減することができる。無制限の大きさの微生物の死滅及び殺菌を処理済液体の収容本体側での強度低下を生じることなく安全に達成することができる。更に、船内のバラスト水の無害化装置の設置スペースを減少させることができ、よって積荷などの積載スペースを増大することができる。更に、既存の船に対して、無害化装置を設置するための補修費を最低にすることができる。
【００１０】
特許文献２は、有効量の水生生物殺傷化合物へ標的個体群を曝すことによる標的水生有害微生物個体群を制御する方法を開示する。該水生生物殺傷化合物は、キノン類、アントラキノン類、ナフタレンジオン類、キニーネ、ワルファリン、クマリン類、アンホタリド、シクロヘキサジエン−１，４−ジオン、フェニジオン、ピルドン（ｐｉｒｄｏｎｅ）、ロジゾン酸ナトリウム、アピルロジン（ａｐｉｒｕｌｏｓｉｎ）およびチモキノンからなる群から選ばれる。本方法は、水中に含まれる植物、毒性細菌および動物の移動を制御するために、船のバラスト水あるいは地域間の輸送に供する他の封入された大量の水の処理に特に有用である。
【００１１】
特許文献３は、船のバラスト水中の非固有海産種及び病原菌を効果的に経済的に死滅させるシステム及び方法を開示する。好適な実施例は、バラスト水タンクに殺生剤を加え、次に還元剤を加える。次に、受入水の溶存酸素排出要件を順守するために、酸素をバラスト水に導入して余分の還元剤を除去する。
【００１２】
特許文献４は、バラスト水処理システムの装置及び方法を開示する。このバラスト水処理システムは制御システム及びバラストタンクシステムを含む。制御システムはバラストタンクシステム内のバイオサイド（殺生物剤）の濃度を制御する。加えて、バラスト水処理システムは容器内で実施できる。このバラスト水処理システムは制御システム、バイオサイド発生システム及びバラストタンクシステムを含む。制御システムは、バイオサイド発生システムからバラストタンクシステムに供給されるバイオサイドの量を制御することによってバラストタンクシステム内のバイオサイドの濃度を制御することができる。更に、バラスト水処理システムは容器のバラスト水中の生物を抑制する方法を含む。代表的な方法はバラスト水を供給し、バラスト水を二酸化塩素で処理する。
【００１３】
バラスト水の別の使用可能な水化学処理はＳｅｅｋｌｅｅｎ（登録商標）の使用である。Ｓｅｅｋｌｅｅｎ（登録商標）はバラスト水処理用の天然バイオサイドとして市販されている商品である。Ｓｅｅｋｌｅｅｎ（登録商標）は抗生物質薬、特にビタミンＫ３としても知られるメナジオンを主成分とする。抑制することを要求されている生物は植物性プランクトン、有毒渦鞭毛虫類、渦鞭毛藻シスト類、ゼブラマッセルの幼生、シープヘッドミノウの卵及び幼生、ファットヘッドミノウの幼生、アミの幼生、グラスシュリンプの幼生、カイアシ類、ミジンコ類、底生端脚原生類、及び細菌（大腸菌及びビブリオフィッシェリ）である。しかしながら、実験データは、Ｓｅｅｋｌｅｅｎは動物性プランクトン及びその他の動物性微生物に対して極めて有効であることを示すが、渦鞭毛虫又は珪藻類などの植物性生物の殺生に有効でないと考えられる。
【００１４】
現在開発されているすべての技法は、有効性、電力消費（運転コスト）、処理流量、水の濁り及びシステム補正などの点で用途に制限がある。更に重要なことに、すべての開発技法は多くの場合船の通常運転のバラスト及びデバラスト流量より低い限界処理流量を有する。加えて、酸化法、脱酸化法及びオゾン法は船システムに腐食問題をもたらすのみならず、火災の危険をもたらす。
【００１５】
それゆえ、ＩＭＯ規則を順守するとともに、価額的に優位で、設置、船上運転及び保守が容易であり、既存のバラストシステムに大きな変更を必要とせず、システムの操作のために要する船員の訓練が最低で済む新しい技法が必要とされる。
【００１６】
更に、バラスト水に化学製剤を投入し、監視し、制御する自動化システム及び方法が必要とされる。
【００１７】
最後に、簡単で、信頼でき、高速で、効率的であって、操作乗員の訓練又は扱いにくい機器を必要としない、生存微生物を検出する方法が必要とされる。
【００１８】
水、特に海水の処理はバラスト水の分野にのみ関心があるわけではない。生物汚染された海水を処理し得る組成物の捜索を研究の目的としている他の産業応用分野がある。このような応用分野の一つに注入水を用いる石油回収分野がある。
【００１９】
油井からの石油回収中、石油は最初はいくつかの自然のメカニズムによって地表に追いやられる。これは一次回収段階を構成する。これらのメカニズムは貯留層上部近くの天然ガスの膨張、原油に溶解しているガスの膨張、貯留層内の重力排水及び天然水による石油の上方移動を含む。しかしながら、一次回収段階は典型的には当初石油の約５−１５％の回収率である。
【００２０】
地下圧力が石油を油井の表面に押し上げるのに不十分になったら、回収率は二次回収方法によって増大させることができる。これらの方法は典型的にはガス注入及び水注入を含む。二次回収方法の使用は典型的には回収率を約１５−４０％に増大する。
【００２１】
通常の注入用流体源は油井から発生した水である。オフショア環境においては、多くの場合海水が好適な注入水源である。どちらの水源も選択しうるが、水の純度が油井に注入される汚染物質のレベルに影響を与える。汚染物質の存在は「閉塞」、即ち油井口の閉塞を生じ、不所望な回収率の減少を生じ得る。汚染物の存在は注入装置のスケーリングも生じ得る。加えて、受入水の溶存酸素排出要件を順守するために硫酸塩還元菌などの細菌の存在が貯留層の「酸洗い」、即ち硫化水素による石油の汚染を生じる。「酸洗い」は、生成される炭化水素の値を低減し、生成される流体の攻撃性に対処するために高価な生産装置及び材料を必要とする。
【００２２】
それゆえ、石油回収に使用される注入水を効率的に処理し得る組成物が必要とされる。
【００２３】
本発明の少なくとも一つの実施形態の目的は、従来技術の一つ以上の欠点を除去もしくは少なくとも軽減することにある。
【００２４】
本発明の少なくとも一つの実施形態の目的は、水、特に海水中の水性浸入生物種を現場で殺生でき且つ海洋環境内に安全に排出できる化学組成物を提供することにある。
【００２５】
本発明の少なくとも一つの実施形態の目的は、バラスト水に化学組成物を投入し、監視し、制御する自動化システム及び方法を提供することにある。
【００２６】
本発明の少なくとも一つの実施形態の目的は、バラスト水中の微生物を検出する方法を提供することにある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２７】
【特許文献１】欧州特許出願公開番号ＥＰ１７１７２０５Ａ１
【特許文献２】米国特許出願公開番号２００３／０１２８０４号（ＰＣＴ出願公開番号Ｗ００１／６０９７１号）
【特許文献３】米国特許出願公開番号２００３／０２９８１１号
【特許文献４】米国特許出願公開番号２００３／１２９６４５号
【発明の概要】
【００２８】
本発明の第１の態様によれば、水性侵入生物種を現場で殺生する水処理用の組成物が提供され、該組成物は動物性微生物も植物性微生物も殺生できる少なくとも一つのバイオサイドを含む。
【００２９】
処理すべき水はバラスト水を含むことができる。本発明と関連して、バラスト水は、船やオフショアプラットフォーム、例えば半潜水石油プラットフォームなど、のような可変浮力を有する任意の浮体又は半潜水構造物を安定化させるために使用される水を意味するものと理解されたい。
【００３０】
水は石油回収用の注入水を含むこともできる。好ましくは、注入水は海水を含むことができる。
【００３１】
典型的には、少なくとも一つのバイオサイドはブリリアントグリーン、及び／又はゲンチアナバイオレットを含むことができる。
【００３２】
典型的には、バラスト水中の少なくとも一つのバイオサイドの各々の濃度は０．０１〜５ｍｇ／Ｌの範囲内、好ましくは０．０５〜１ｍｇ／Ｌの範囲内、より好ましくは０．１０〜０．５０ｍｇ／Ｌの範囲内とすることができる。
【００３３】
典型的には、バラスト水中の少なくとも一つのバイオサイドの各々の濃度は約０．１５ｍｇ／Ｌとすることができる。
【００３４】
前記組成物は更に少なくとも一つの除草剤を含むことができる。これにより、前記組成物は植物性及び動物性微生物の両方に対してより有効になる。
【００３５】
好ましくは、前記少なくとも一つの除草剤はグリホスフェートを含むことができる。
【００３６】
好都合には、前記組成物はそれらの殺生活性に相乗効果を示す少なくとも２種類のバイオサイドを含むことができる。
【００３７】
相乗効果を示す前記組成物はブリリアントグリーン、及びゲンチアナバイオレットを含むことができる。
【００３８】
好都合には、前記少なくとも一つのバイオサイドは処理後海水中に希釈されたとき海洋生物に対してほぼ無毒になるものとし得る。
【００３９】
前記組成物は、少なくとも一つの湿潤剤又は界面活性剤化合物を更に含むことができる。これにより、バラスト水中における前記組成物の薬剤の分散が確実に得られる。
【００４０】
典型的には、前記少なくとも一つの湿潤剤又は界面活性剤化合物と前記少なくとも一つのバイオサイドとの比は１：２〜１０：１の範囲内、好ましくは１：１〜４：１の範囲内にする。
【００４１】
典型的には、前記少なくとも一つの湿潤剤又は界面活性剤化合物と前記少なくとも一つのバイオサイドとの比は約２：１にする。
【００４２】
典型的には、前記少なくとも一つの湿潤剤又は界面活性剤化合物はＣＴＡＢ（臭化セチルトリメチルアンモニウム）又はＣＴＡＣ（塩化セチルトリメチルアンモニウム）を含むことができる。
【００４３】
本発明の第２の態様によれば、バラスト水を現場で処理するシステムが提供され、本システムは、バラスト水処理用組成物を投入する手段と、処理すべきバラスト水の流量又量を測定する手段と、前記組成物の投入を制御する手段と、前記組成物を貯蔵又は収容する手段とを備える。
【００４４】
好都合には、前記バラスト水処理用組成物を投入する手段は、少なくとも一つのバラスト水ポンプに嵌着又は結合することができる。
【００４５】
好ましくは、前記バラスト水処理用組成物を投入する手段は、少なくとも一つのバラスト水ポンプの入口に嵌着又は結合することができる。この構成により、前記組成物とバラスト水との効率的な混合が確実に得られる。
【００４６】
好都合には、前記投入手段は少なくとも一つの低圧インジェクタを備えることができる。
【００４７】
典型的には、前記少なくとも一つの低圧インジェクタは１ｂａｒ以下の圧力を有することができる。
【００４８】
好都合には、前記処理すべきバラスト水の流量又は量を測定する手段は、少なくとも一つのバラスト水ポンプに嵌着又は結合することができる。
【００４９】
好ましくは、前記処理すべきバラスト水の流量又は量を測定する手段は、少なくとも一つのバラスト水ポンプの入口に嵌着又は結合することができる。
【００５０】
好ましくは、前記処理すべきバラスト水の流量又は量を測定する手段は、少なくとも一つの水流量計を備えることができる。
【００５１】
典型的には、前記少なくとも一つの水流量計は超音波型にすることができる。
【００５２】
使用中、前記少なくとも一つの水流量計は前記制御手段への帰還を与えることができる。
【００５３】
使用中、前記制御手段は前記投入手段への前記組成物の流量を制御することができる。
【００５４】
好都合には、前記制御手段は、バラスト水中の前記組成物の濃度がほぼ一定に維持されるように前記投入手段への前記組成物の流量を調整することができる。
【００５５】
典型的には、バラスト水中の前記組成物の濃度は０．０１〜５ｍｇ／Ｌの範囲内、好ましくは０．０５〜１ｍｇ／Ｌの範囲内、より好ましくは０．１０〜０．５０ｍｇ／Ｌの範囲内に維持することができる。
【００５６】
典型的には、バラスト水中の前記組成物の濃度は約０．１５ｍｇ／Ｌに維持することができる。
【００５７】
使用中、前記制御手段は、バラスト水の処理中にシステムの少なくとも一つの構成要素の少なくとも一つのパラメータを記録することができる。
【００５８】
典型的には、前記制御手段は、バラスト水流量、投入流量及び貯蔵手段内の前記組成物のレベルからなるリストから選ばれる少なくとも一つのパラメータを記録することができる。
【００５９】
好ましくは、前記制御手段は、システム内の少なくとも一つの異常の存在を表示するアラームシステムを備えることができる。
【００６０】
典型的には、前記アラームシステムは、貯蔵手段内の低レベルの組成物、注入手段の閉塞及び電源又は回路の不良からなるリストから選ばれる少なくとも一つの異常を表示することができる。
【００６１】
前記組成物を貯蔵又は収容する手段はタンクを備えることができる。
【００６２】
好都合には、前記タンクのサイズは少なくとも１回のバラスト水の完全処理に十分な量の組成物を貯蔵するのに十分な大きさとすることができる。
【００６３】
典型的には、前記組成物を貯蔵又は収容する手段は１５Ｌのポリプロピレンタンクを備えることができる。
【００６４】
好ましくは、前記貯蔵手段は、その貯蔵手段内の組成物のレベルを示す少なくとも一つの手段を備えることができる。
【００６５】
本システムは、バラスト水中の生存微生物を検出する手段を更に備えることができる。
【００６６】
好ましくは、前記検出手段は、生存微生物の代謝を検出する手段を備えることができる。
【００６７】
より好ましくは、前記検出手段は、アデノシン三リン酸（ＡＴＰ）又はアデノシン二リン酸（ＡＤＰ）を検出する手段を備えることができる。
【００６８】
最も好ましくは、前記検出手段は、ＡＴＰベース発光のアッセイを備えることができる。
【００６９】
前記検出手段は、１０〜１０３の細胞又は微生物の範囲の検出限界を有することができる。
【００７０】
典型的には、前記検出手段は、１０２〜１０５の細胞又は微生物の範囲の検出限界を有することができる。
【００７１】
好都合には、前記検出手段は、前記少なくとも一つのバラスト水ポンプの下流に装着又は設置することができる。
【００７２】
使用中、前記検出手段は前記制御手段への帰還を与えることができる。
【００７３】
好都合には、前記制御手段は、前記検出手段により供給される信号に基づいて前記注入手段への前記組成物の流量を調整することができる。この構成により、例えば検出手段がバラスト水中にほぼ最少レベルもしくは零レベルの生存微生物の存在を検出する場合には、前記注入手段への前記組成物の流量を減少させることができる。
【００７４】
好都合には、前記制御手段は、少なくとも部分的に自動化することができる。
【００７５】
好ましくは、前記制御手段は、少なくとも一つのコンピュータ又はコンピュータシステムを備えることができる。
【００７６】
本発明の第３の態様によれば、バラスト水中の生存微生物の存在を現場で検出する方法が提供される。
【００７７】
好ましくは、本方法はバラスト水中の生存微生物の代謝を検出するステップを備えることができる。
【００７８】
より好ましくは、本方法はバラスト水中の生存微生物内のアデノシン三リン酸（ＡＴＰ）又はアデノシン二リン酸（ＡＤＰ）を検出するステップを備えることができる。
【００７９】
最も好ましくは、本方法は、ＡＴＰベースの発光を検出するステップを備えることができる。
【００８０】
本検出方法は、１０〜１０６の細胞又は微生物の範囲の検出限界を有することができる。
【００８１】
典型的には、本検出方法は、１０２〜１０５の細胞又は微生物の範囲の検出限界を有することができる。
【００８２】
好ましくは、本検出方法は、検出前にバラスト水サンプルを濃縮するステップを備えることができる。
【００８３】
典型的には、前記濃縮ステップはバラスト水サンプルをろ過及び／又は遠心分離するステップを含むことができる。
【００８４】
典型的には、本検出方法は、検出前に少なくともいくつかの微生物を溶解させるステップを更に備えることができる。
【００８５】
典型的には、前記溶解ステップは界面活性剤、例えばＣＴＡＢ（臭化セチルトリメチル  アンモニウム）又はＣＴＡＣ（塩化セチルトリメチルアンモニウム）を含む混合物をサンプルに加えるステップを含むことができる。
【００８６】
本発明の第４の態様によれば、バラスト水にバイオサイド組成物を供給するステップを含む、バラスト水を現場で処理する方法が提供される。
【００８７】
本方法は、バラスト水の処理に必要とされる組成物の量を決定するステップを更に備えることができる。
【００８８】
好ましくは、前記バラスト水の処理に必要とされる組成物の量を決定するステップは、処理すべきバラスト水の流量又は量を測定するステップを含むことができる。
【００８９】
本方法は、処理すべきバラスト水の流量又は量に従って所要の量の組成物を投与するステップを更に備えることができる。
【００９０】
好都合には、本方法はバラスト水への前記組成物の投与を自動的に制御するステップを備えることができる。
【００９１】
典型的には、バラスト水の流量はバラスト水ポンプの入口又はその近くで測定することができる。
【００９２】
典型的には、前記組成物はバラスト水ポンプの入口又はその近くで投与又は供給することもできる。この構成によれば、組成物とバラスト水との効率的な混合が確実に得られる。
【００９３】
好ましくは、本方法は、バラスト水中の生存微生物の存在を検出するステップを更に備えることができる。この構成によれば、前記組成物の投与を、バラスト水中の生存微生物の実質的な除去が達成されるとき、調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第２の態様の第１の実施形態によるバラスト水処理システムの概略図である。
【図２．１】Ｅ．ｃｏｌｉ(大腸菌)の場合における細菌性細胞数と生物発光の相関関係を示すグラフである。
【図２．２】Ｅ．ｃｏｌｉ(大腸菌)の場合における細菌性細胞数と生物発光の相関関係を対数単位で示すグラフである。
【図３．１】海水サンプルを種々の濃度のブリリアントグリーンで処理したときの海水サンプル内のＡＴＰレベル（ＡＴＰ発光アッセイを用いて測定される）対培養日数を示すグラフである。
【図３．２】海水サンプル内のＡＴＰレベル（ＡＴＰ発光アッセイを用いて測定される）対サンプルに加えられたゲンチアナバイオレットの濃度を、培養がある場合とない場合について示すグラフである。
【図３．３】海水サンプル内のＡＴＰレベル（ＡＴＰ発光のアッセイを用いて測定される）対サンプルに加えられたエリトロシンの濃度を、一夜培養があり、光活性化がある場合とない場合について示すグラフである。
【図３．４】海水サンプル内の硫黄細菌レベルを１：１のブリリアントグリーン／ＣＴＡＢからなる組成物の濃度に対して示すグラフである。
【図４．１】海水サンプルをブリリアントグリーン又はゲンチアナバイオレットで処理したときの海水サンプル内のＡＴＰレベル（ＡＴＰ発光アッセイを用いて測定される）を処理後の日数に対して示すグラフである。
【図４．２】海水サンプルをブリリアントグリーンとゲンチアナバイオレットで同時に処理したときの海水サンプル内のＡＴＰレベル（ＡＴＰ発光アッセイを用いて測定される）を処理後の日数に対して示すグラフである。
【図５．１】本発明の第１の態様の第１の実施形態による殺生組成物を構成するＣＴＡＢ及びブリリントグリーンの一組の作用比及び生存濃度を得るために試験した種々の濃度を示す表である。
【図５．２】処理後４日間に亘り測定した１ｍＬ当たりの生物数対図５，１の濃度を示すグラフである。
【図５．３】０日目（即ち処理直前）の測定結果を除いた図５．２のグラフである。
【図５．４】処理後１日目に有効な殺生組成物のＣＴＡＢとブリリアントグリーンの作用濃度の選択を示す表である。
【図５．５】処理後２日目に有効な殺生組成物のＣＴＡＢとブリリアントグリーンの作用濃度の選択を示す表である。
【図５．６】処理後４日目に有効な殺生組成物のＣＴＡＢとブリリアントグリーンの作用濃度の選択を示す表である。
【図６．１】最適な有効性を示すものとして選択された殺生組成物のＣＴＡＢとブリリアントグリーンの種々の濃度を示す表である。
【図６．２】処理後４日に亘り測定された１ｍＬ当たりの生物数対図６．１の濃度を示すグラフである。
【図６．３】コントロール測定の結果を除いた図６．２のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００９５】
本発明の実施形態を、ほんの一例として、添付図面を参照して以下に説明する。
【００９６】
本発明の第１の態様は、不所望な海洋動物性及び／又は植物性生物を現場で殺生する水処理用の組成物を対象とし、該組成物は動物性微生物も植物性微生物も殺生できる少なくとも一つのバイオサイドを含む。
【００９７】
第１の実施形態では、処理すべき水はバラスト水である。本発明と関連して、バラスト水は、船やオフショアプラットフォーム、例えば半潜水石油プラットフォームなど、のような可変の浮力を有する任意の浮体又は半潜水構造物を安定化させるために使用される水を意味するものと理解されたい。
【００９８】
別の実施形態では、処理すべき水は石油回収用の注入水であり、より具体的にはオフショア石油回収用の海水である。
【００９９】
好適実施形態では、前記少なくとも一つのバイオサイドは、ブリリアントグリーン、ゲンチアナバイオレット及び／又はエリトロシンを含む。これらの化合物は２０世紀のはじめに生産され、医療用の抗生物質として大きな有効性が示されている。加えて、それらは比較的安価である。本発明ではこれらの物質をバラスト水の処理のために選択した。
【０１００】
典型的には、バラスト水中の前記少なくとも一つのバイオサイドの各々の濃度は０．０１〜５ｍｇ／Ｌの範囲内、好ましくは０．０５〜１ｍｇ／Ｌの範囲、より好ましくは０．１０〜０．５０ｍｇ／Ｌの範囲であり、更により好ましくは約０．１５ｍｇ／Ｌである。
【０１０１】
好適実施形態では、前記組成物は少なくとも一つの除草剤を更に含む。これにより、前記組成物は植物性及び動物性微生物の両方に対してより有効になる。
【０１０２】
好ましくは、前記少なくとも一つの除草剤はグリホスフェートを含む。前記組成物にグリホスフェートを使用すると、植物性代謝経路を有する海洋動物性微生物、例えば渦鞭毛虫類を除去するのに寄与する。
【０１０３】
好適実施形態では、前記組成物はそれらの殺生活性に相乗効果を示す少なくとも２種類のバイオサイドを含む。
【０１０４】
相乗効果を示す前記組成物はブリリアントグリーン、ゲンチアナバイオレット及び／又はエリトロシンのうちの少なくとも２つを含む。これらの化合物のうちの少なくとも２つの併用は極めて小さい濃度で微生物の成長を阻害するのみならず、すべての種類の微生物に対して相乗殺菌効果を示し、単一種の再生長又は再生を阻止する。この特徴は、処理したバラスト水の放出後に望ましくない海洋種の不所望な再成長又は再生を回避することができるために特に有利である。
【０１０５】
この実施形態では、本発明の第１の態様による前記組成物の少なくとも一つのバイオサイドは海水への処理後希釈時に海洋生物に対してほぼ無毒になる。典型的には、典型的な作用（ｗｏｒｋｉｎｇ）濃度の２〜３倍に希釈されたとき、これらの化合物はすべての生物に対してほぼ無毒になる。
【０１０６】
好適実施形態では、前記組成物は、少なくとも一つの湿潤剤又は界面活性剤化合物を更に含む。これにより、バラスト水中における前記組成物の薬剤の分散が確実に得られる。
【０１０７】
この実施形態では、前記少なくとも一つの湿潤剤又は界面活性剤化合物はＣＴＡＢ（臭化セチルトリメチルアンモニウム）を含む。このような化合物は、その分散特性に加えて、それ自体で顕著な殺生活性を有する利点も有する。しかしながら、同じ効果のために他の湿潤剤又は界面活性剤を使用することもできる点に留意されたい。
【０１０８】
ここで図１を参照すると、本発明の第２の態様の第１の実施形態による、バラスト水を現場で処理するシステム１０が示されている。本システム１０は、バラスト水処理用組成物を投入する手段２０と、処理すべきバラスト水の流量又は量を測定する手段３０と、前記組成物の投入を制御する手段４０と、前記組成物を貯蔵又は収容する手段５０とを備える。
【０１０９】
好都合には、前記バラスト水処理用組成物を投入する手段２０は、少なくとも一つのバラスト水ポンプ６０に嵌着又は結合される。
【０１１０】
この実施形態では、前記組成物を投入する手段は、少なくとも一つのバラスト水ポンプ６０の入口６１に嵌着又は結合される。この構成により、前記組成物とバラスト水との効率的な混合が確実に得られる。
【０１１１】
好都合には、前記投入手段２０は少なくとも一つの低圧インジェクタ２１を備える。
【０１１２】
典型的には、前記少なくとも一つの低圧インジェクタ２１は１ｂａｒ以下の圧力を有する。
【０１１３】
好都合には、前記処理すべきバラスト水の流量又は量を測定する手段３０は、少なくとも一つのバラスト水ポンプ６０に嵌着又は結合される。
【０１１４】
この実施形態では、前記処理すべきバラスト水の流量又は量を測定する手段３０は、少なくとも一つのバラスト水ポンプ６０の入口６１に嵌着又は結合される。
【０１１５】
好適実施形態では、前記処理すべきバラスト水の流量又は量を測定する手段３０は、少なくとも一つの水流量計３１を備える。
【０１１６】
典型的には、前記少なくとも一つの水流量計３１は超音波型である。
【０１１７】
使用中、前記少なくとも一つの水流量計３１は前記制御手段４０への帰還を与えることができる。
【０１１８】
使用中、前記制御手段４０は前記投入手段２０への前記組成物の流量を制御する。
【０１１９】
好都合には、前記制御手段４０は、バラスト水中の前記組成物の濃度がほぼ一定に維持されるように前記注入手段２０への前記組成物の流量を調整する。
【０１２０】
典型的には、バラスト水中の前記組成物の濃度は０．０１〜５ｍｇ／Ｌの範囲内、好ましくは０．０５〜１ｍｇ／Ｌの範囲内、より好ましくは０．１０〜０．５０ｍｇ／Ｌの範囲内に維持される。
【０１２１】
より好ましくは、バラスト水中の前記組成物の濃度は約０．１５ｍｇ／Ｌに維持される。
【０１２２】
使用中、前記制御手段４０は、バラスト水の処理中にシステムの少なくとも一つの構成要素の少なくとも一つのパラメータを記録することができる。
【０１２３】
典型的には、前記制御手段４０は、バラスト水流量、投与流量及び貯蔵手段５０内の前記組成物のレベルからなるリストから選ばれる少なくとも一つのパラメータを記録することができる。
【０１２４】
好適実施形態では、前記制御手段４０は、システム内の少なくとも一つの異常の存在を表示するアラームシステム（図示せず）を備える。
【０１２５】
典型的には、前記アラームシステムは、貯蔵手段内の低レベルの組成物、注入手段の閉塞及び電源又は回路の不良からなるリストから選ばれる少なくとも一つの異常を表示することができる。
【０１２６】
前記組成物を貯蔵又は収容する手段はタンク５１を備える。
【０１２７】
好都合には、前記タンクのサイズは少なくとも１回のバラスト水の完全処理に十分な量の組成物を貯蔵するのに十分な大きさである。
【０１２８】
典型的には、前記貯蔵手段５０は１５Ｌのポリプロピレンタンクを備える。
【０１２９】
好都合には、前記貯蔵手段５０は、その貯蔵手段内の組成物のレベルを示す少なくとも一つの手段を備える。
【０１３０】
好適実施形態では、本システム１０は、バラスト水中の生存微生物を検出する手段７０を更に備える。
【０１３１】
好ましくは、前記検出手段７０は、生存微生物の代謝を検出する手段を備える。
【０１３２】
より好ましくは、前記検出手段７０は、アデノシン三リン酸（ＡＴＰ）を検出する手段を備える。
【０１３３】
この実施形態では、前記検出手段はＡＴＰベース発光アッセイ７１を備える。
【０１３４】
前記検出手段７０は、１０〜１０６の細胞又は微生物の範囲、典型的には１０２〜１０５の細胞又は微生物の範囲の検出限界を有する。
【０１３５】
好都合には、前記検出手段７０は、前記少なくとも一つのバラスト水ポンプ６０の下流に嵌着又は装着することができる。
【０１３６】
使用中、前記検出手段７０は前記制御手段４０への帰還を与えることができる。
【０１３７】
好都合には、前記制御手段４０は、前記検出手段７０により供給される信号に基づいて前記投入手段２０への前記組成物の流量を調整することができる。この構成によれば、例えば検出手段７０がバラスト水中にほぼ最少レベルもしくは零レベルの生存微生物の存在を検出する場合に、前記投入手段２０への前記組成物の流量を減少させることができる。
【０１３８】
好適実施形態では、前記制御手段は、少なくとも部分的に自動化され、少なくとも一つのコンピュータ又はコンピュータシステムを備える。
【０１３９】
本発明の第３の態様は、バラスト水中の生存生物の存在を現場で検出する方法を対象とする。
【０１４０】
好適実施形態では、本方法はバラスト水中の生存生物のアデノシン・トリホスフェート（ＡＴＰ）の存在を検出する。
【０１４１】
この実施形態では、本方法はＡＴＰベース発光アッセイを備える。この確立した方法は、蛍ルシフェラーゼの生物発光測定に基づいている。ＡＴＰは、下記の反応に従って蛍ルシフェラーゼがＤ−ルシフェリンの酸化を触媒作用するときに消費され、発光する。
【化１】
0005690282.tif 000002
【０１４２】
この反応は以下のように分解することができる。
【化２】
0005690282.tif 000003
【０１４３】
蛍ルシフェラーゼを用いるＡＴＰ生物発光アッセイは、微生物ＡＴＰのレベルを精密に決定する極めてセンシティブで簡単で高速の方法である。このようなアッセイの主要部は、薬剤を用いて細胞内ＡＴＰを解放させる細胞溶解ステップにある。開放されたＡＴＰは次に生物発光反応を用いて測定される。発光の強度は微生物ＡＴＰの量に対して直線性を有し、照度計を用いて測定される。この方法は高い感度、高い再現性及びコストパフォーマンスを提供する。加えて、ワンステップアッセイの追加の利便性を提供する。
【０１４４】
本発明の第３の態様による検出方法は、１０〜１０６の細胞又は微生物の範囲、典型的には、１０２〜１０５の細胞又は微生物の範囲の検出限界を有する。
【０１４５】
好ましくは、本検出方法は、検出前にバラスト水サンプルを濃縮するステップを備える。
【０１４６】
典型的には、前記濃縮ステップはバラスト水サンプルをろ過及び／又は遠心分離する。
【０１４７】
典型的には、本検出方法は、検出前に微生物の少なくともいくつかを溶解させるステップを更に備える。
【０１４８】
典型的には、前記溶解ステップは界面活性剤、例えばＣＴＡＢ（臭化セチルトリメチル  アンモニウム）を含む混合物をサンプルに加える。
【０１４９】
好都合なことに、本方法は、現場で迅速に実施でき、未熟練者でも実行できる。
【０１５０】
本方法の小変更も考えられ、例えばＡＤＰベース発光アッセイも想定できる点に留意されたい。
【０１５１】
本発明の第４の態様は、処理すべきバラスト水にバイオサイド組成物を投入するステップを含む、バラスト水の現場処理方法を対象にする。
【０１５２】
好適実施形態では、本方法はバラスト水の処理に必要とされる組成物の量を決定するステップを更に備える。
【０１５３】
前記バラスト水の処理に必要とされる組成物の量を決定するステップは、処理すべきバラスト水の流量又は量を測定するステップを含む。
【０１５４】
本方法は、処理すべきバラスト水の流量又は量に従って所要の量の組成物を投与するステップを更に備える。
【０１５５】
好適実施形態では、本方法はバラスト水への前記組成物の投与を自動的に制御するステップを備える。
【０１５６】
典型的には、バラスト水の流量はバラスト水ポンプの入口又はその近くで測定する。
【０１５７】
典型的には、前記組成物もバラスト水ポンプの入口又はその近くで投与又は供給する。この構成によれば、組成物とバラスト水との効率的な混合が確実に得られる。
【０１５８】
好適実施形態では、本方法はバラスト水中の生存微生物の存在を検出するステップを更に備えることができる。この構成によれば、バラスト水中の生存微生物の実質的な除去が達成されるとき、前記組成物の投与を減少させることができる。これは、バラスト水の処理に必要とされる組成物の量を最少にし、よってコスト及び環境への影響を減少させるのに役立つ。
【０１５９】
上述した本発明の実施形態はほんの一例にすぎず、本発明の範囲を何ら制限することを意味するものではない。
【０１６０】
バラスト水中の生存生物の存在を現場で検出する方法はＡＴＰ発光アッセイに基づくものが好ましいが、その小変更も可能であり、例えばＡＤＰベース発光のアッセイを利用することもできる。
【０１６１】
例
方法及び材料
海水試料はヘンレンズバラ（英国、スコットランド）及びラーグスエリア（英国、スコットランド、ミルポート）から収集した。
【０１６２】
試験前の種々の染料による海水試料の初期スクリーニングにより以下が明らかになった。
動物性プランクトン：収集されたサンプルされた海水の量を考えると、低レベルが予測された。
植物性プランクトン：これらのためのサンプルは酸性化ルゴールヨウ素又はホルマリン（１０％溶液）内に固定することができる。代わりに、植物性プランクトンバイオマスをクロロフィルに基づいて評価することもできる。
細菌：ＤＡＰ１を使用し、ＵＶ光下で計数する方法を直接使用した。使用ＤＡＰ１濃度は２５０μｇ／ｍＬであった。
【０１６３】
薬剤
以下の材料をシグマケミカル社から入手した。
・ ＡＴＰアッセイミックス：ルシフェラーゼ、ルシフェリン、ＭｇＳＯ４、ＤＴＴ，ＥＤＴＡ，ＢＳＡ（牛血清アルブミン）及びトリシンバッファ塩を含む冷凍乾燥粉末；
・ ＡＴＰアッセイミックス希釈緩衝剤：ＭｇＳＯ４、ＤＴＴ，ＥＤＴＡ，ＢＳＡ（牛血清アルブミン）及びトリシンバッファ塩を含む冷凍乾燥粉末；
・ 界面活性剤溶液：ナノピュア水中の１％(w/v)ＣＴＡＢ（臭化セチルトリメチルアンモニウム）
・ ＡＤＰ精製されたプロテーゼ抑制剤
【０１６４】
緩衝液の調製
１バイアルのＡＴＰアッセイミックスの中身を５ｍＬの減菌水に溶解してｐＨ７．８の原液を精製した。溶解するまでそれをゆるやかな反転又は旋回により混合した。この原液は完全な溶解を確保するために少なくとも１時間氷に入れてもよい。この原液を微小遠心管内に０．１ｍＬのアリコートに分けて−２０℃で保存した。
【０１６５】
１バイアルのＡＴＰアッセイ希釈干渉剤の中身を５０ｍＬのナノピュア水に溶解した。この溶液は１ｍＬのアリコートに分けて−２０℃で保存した。
【０１６６】
アッセイ−サンプルの調製
所望の濃度を与えるために、海水試料を含有するチューブに所要量の各バイオサイド染料を減菌ピペットで加えた。
【０１６７】
５０ｍＬの各海水サンプルは室温で３０分間４０００ｒｐｍで遠心分離した。浮遊物は破棄し、ペレット（目に見えないかもしれない）を減菌パステット（pastette）で活発に混合して１ｍＬのＡＴＰ緩衝混合液内に再懸濁した。０．１ｍＬの界面活性剤溶液を各サンプルに加えた。次に、海水生物を溶解するためにサンプルチューブを９０℃の水浴中に正確に５分間置いた。代案として、（５０ｍＬの海水から）海水生物を０．２２μｍのフィルタ膜で採取し、上述したようにＡＴＰ干渉混合液で処理した。
【０１６８】
ネガティブコントロールとして、（０．２２μｍのフィルタを通した及び／又は加圧減菌した）減菌海水を使用した。着色した薬剤をサンプルに加える場合、ネガティブコントロールにもこれらの薬剤を同じ濃度で加えた。
【０１６９】
１アリコート（０．１ｍＬ）のＡＴＰアッセイ混合液を解凍し、５ｍＬの減菌透明照度計チューブに加えた。内因性ＡＴＰの加水分解を可能にし、背景を減少させるためにこれを旋回し、室温にしてもよい。
【０１７０】
９０℃で５分間経過した直後に、０．１ｍＬの再懸濁海水サンプルを反応管に加え、５秒間活発に回転させ、直ちに管形照度計を用いて４秒の読み取り時間で測定した。
【０１７１】
微生物細胞数と生物発光信号との相関関係
細菌菌株の大腸菌をミューラーヒントンＩＩブロス（培地）にて３７℃で一晩成長させた。一晩培養物を新鮮ブロスにて５０倍に希釈し、次いで誘導期に達するまで数時間培養した。培養物のサンプルを、マリンブロスを９６ウェルプレートで用いてシリアルに希釈した。
【０１７２】
ルシフェラーゼ（シグマ）とルシフェリン（シグマ）を感度向上のために室温で１時間半平衡させ、異なる培養サンプルの各々に加えた。発光を照度計で記録し、ＲＬＵ（相対照度）単位で表した。読み取り中、最初の約１５，０００カウント（ＲＬＵ／ｓ）は「背景雑音」に大きく依存し、よって試料の分析に関係ない点に留意されたい。
【０１７３】
この分析の結果は図２．１及び図２．２に示されている。図２．１及び図２．２のグラフは、細菌性細胞数と生物発光との相関関係を示す。発光信号は各測定に対する３つのレプリカの平均を表す。細菌性細胞数は寒天プレート上のコロニー形成単位を計数するプレートによって決定した。図２．１及び図２．２は発光信号と細胞数との間に直線関係を有し、検出限界は約１０３の細菌性細胞であることを示している。
【０１７４】
海水試料におけるブリリアントグリーン、ゲンチアナバイオレット及びエントロシンの毒作用の決定
種々の物質の静菌力を実験的に決定するいくつかの可能な方法がある。主な関心は成長を禁止する殺生性物質の能力にあるため、殺菌作用よりも静菌性を重要視した。静菌性は恐らく単に生体染色の発現であり、生物の再生メカニズムが破壊もしくは少なくとも機能不能にされたことを示す。
【０１７５】
結果
コントロール生物のノーマル誘導期に関して染料の存在下で誘導期を測定したところ、図３．１は、ミルポートからの海水サンプルを０．１５ｍｇ／Ｌおよび０．３ｍｇ／Ｌのブリリアントグリーンで処理して１３日間培養した結果を示し、サンプルの全ＡＴＰレベルが２日目に減少したことを示している。更に、可能な残存細菌の再生が９日目に観測され、次にＡＴＰレベルの最終的な減少が１２日後に観測された。
【０１７６】
図３．２は、ミルポートからの海水サンプルを異なる濃度のゲンチアナバイオレットで処理したときの全ＡＴＰレベルを培養がある場合とない場合について示す。
【０１７７】
図３．３は、ミルポートからの海水サンプルを異なる濃度のエリトロシンで処理したときの全ＡＴＰレベルを光（６０ワットで５分間）がある場合とない場合について示す。
【０１７８】
図３．２及び図３．３は、ゲンチアナバイオレット及びエリトロシンの両方とも海水に対し有効な殺菌特性を有することを示す。
【０１７９】
硫黄細菌に対するブリリアントグリーンとＣＴＡＢの組み合わせの効果の決定
図３．４は、１：１のブリリアントグリーンとＣＴＡＢからなる異なる濃度の組成物で処理した海水試料内の硫黄細菌の濃度を示す。図３．４から明らかなように、処理組成物は特に０．３ｍｇ／ｌ以上の総合濃度で硫黄細菌に関して有効な殺菌特性を示す。
【０１８０】
相乗効果
図４．１は、ブリリアントグリーンとゲンチアナバイオレットが海水中の生物の生存能力に別々に与える影響を示す。図４．１は（ＡＴＰの存在により測定される）生存能力の不完全な低減及び７−８日後の棒状の細菌再生を示している。
【０１８１】
図４．２は、ブリリアントグリーンとゲンチアナバイオレットを一緒に使用したときの反復実験の結果を示す。図４．２は再生の完全な抑止を示し、２つの薬剤を同時に使用すると、試験期間の終了時に生存生物は検出できなかった。これは図４．１に示す結果から予測できなかったことであり、これらの２つの化合物の殺菌効果は飛躍的な相乗効果があることを示している。
【０１８２】
作用濃度の決定
殺生組成物内のバイオサイド染料及び界面活性剤の作用濃度を決定するプロセスにおいて、ブリリアントグリーンをバイオサイドとして使用し、ＣＴＡＢを界面活性剤として使用した。
【０１８３】
得られる殺生組成物中の種々の比のＣＴＡＢ対ブリリアントグリーンの有効性を上述した方法を用いて評価した。
【０１８４】
図５．１は一組の作用比及び生存濃度を取得するために試験した初期濃度を示す。
【０１８５】
図５．２及び５．３に示されるように、これらの濃度はそれらの殺菌効果に種々の有効レベルを示した。
【０１８６】
処理後の１日目、２日目及び３日目において許容殺菌活性を示した特定の比及び濃度が図５．４、図５．５及び図５．６に示されている。これらの表に示されるように、最良の結果はＣＴＡＢ対ブリリアントグリーンの比が１：１〜１０：１の範囲及びブリリアントグリーン濃度が約０．１〜０．５ｍｇ／Ｌの範囲に対して達成された。
【０１８７】
有効性の最適化
図５．２及び図５，３に示す結果及び図５．４〜図５．６に示す作用濃度に基づいて、最適な比及び濃度のＣＴＡＢ及びブリリアントグリーンを殺生組成物として使用するために選択した。これらの選択した濃度は図６．１に示されている。特に、２：１の特定の比のＣＴＡＢ対ブリリアントグリーン及び０．１５ｍｇ／Ｌ〜０．３ｍｇ／Ｌの範囲のブリリアントグリーンの濃度を選択した。
【０１８８】
図６．１の濃度の殺菌効果を次に再度試験した。その結果が図６，２及び図６．３に示されている。
【０１８９】
これらの結果は、約２：１のＣＴＡＢ対ブリリアントグリーンの比が海水生物の殺生に良好な有効性をもたらすことを示している。更に、０．１５ｍｇ／Ｌ〜３．０ｍｇ／Ｌの範囲内のブリリアントグリーンの濃度が最適な結果をもたらすと思われる。
【０１９０】
バラスト水の処理のための使用においては、特定の濃度の殺菌染料の選択は海洋航海の長さに依存し得る。例えば、長い航海中は、海洋生物は比較的長い期間に亘って殺生組成物に曝されるため、図６．１の濃度番号４のような比較的低い投入量（０．１５ｍｇ／Ｌのブリリアントグリーン）で十分とすることができる。しかし、航海が例えば１日のように短い場合には、暴露時間が短いので、水性有害種の完全な殺生を達成するために高い投入量（例えば図６，１の濃度番号１、０．３ｍｇ／Ｌのブリリアントグリーン）が必要とされ得る。
【０１９１】
しかしながら、ＣＴＡＢ対ブリリアントグリーンの比は個々のバラスト水状態に応じて異なる比を有効とすることができる点に留意されたい。更に、ブリリアントグリーンの濃度も個々のバラスト水状態に応じて異なる濃度を有効とすることができる。
【０１９２】
航海試験
航海試験をティーケイ物流の商船「ＳＳポーラスピリット号」に対して行った。ＳＳポーラスプリット号は日本の横浜ガスターミナルからアラスカのニキスキ港まで往復２０日の航海をする液化天然ガス輸送船である。この船の総バラスト水容量は３６５７０ｍ３である。投入システム及び処理の有効性試験を４回実行可能とするために２往復の航海を準備した。
【０１９３】
バラスト水は、横浜ガスターミナルで、荷揚げ後にのみ船に載せられ、その後ニキスキ港で荷積み時に放出される。実行する試験の回数を最大にするために、すべてのバラスト水が空にされるアラスカから日本への帰路中に、船のスタビライザタンクに含まれる水に対して行うことに同意した。船のスタビライザタンクは、それらの容量が小さいため及び航海中に操業スケジュールを中断することなく空にすることができるために、常に化学処理のために使用できる。それより大きなバラストタンクは参照及びコントロール目的のために維持する。船は荷揚げ後にバラスト水を運ばないので、航海のこれらの区間においてはスタビライザタンクを参照として満たさなければならない。
【０１９４】
この試験を船上で実行するのに最も有益な船としてＳＳポーラスプリット号を選択した理由は、港から港まで９日間の航海時間がゆっくり効果を発揮する低濃度の処理を試験するために十分な長い時間スケールを提供するため及び２つの環境的に異なる水域間を移動するためである。横浜の荷揚げ港の完全な海水と対照的に、アラスカのニキスキの荷物積み込み港の水は海岸地域への多量の淡水及び融氷水の流入のために汽水性である。従って、これらの２つの港は、海水域のみを航海する船から発見されるより広範囲の様々な水性生物の種及び環境パラメータを提供する。それゆえ、本システムは試験中に様々な水温、沈殿物、塩分及び種にさらされる。
【０１９５】
本処理方法を構成する投入装置及び化学物質は、ティーケイ物流からの手配によって、研究人材の到着及び乗船前に、必要な科学研究装置と一緒に船に積み込み、設置した。投入装置は船の技術者によって化学処理剤をバラストポンプ１番に投入するように設置された。投入装置は粉末化学物質から処理溶液が調製されている２×６０リットルの溶液タンクに装着された。
【０１９６】
これらの航海試験に対して、使用する処理組成物は１：２の比及び種々の濃度のＢＧ（ブリリアントグリーン）とＣＴＡＢ（臭化セシルトリメチルアンモニウム）からなるものとした。この製剤には「ＣｌｅａｒＢａｌ」という名前をつけた。
【０１９７】
第１の航海試験：日本、千葉の成田港からアラスカのニキスキ港
序文
荷揚げ後、船はアラスカまでの航海のためにその安定性及びトリムを維持するために海水バラストを吸引した。スタビライザタンクは第１の化学物質濃度を試験するために５００ｍ３の水で満たすとともに、バラストタンク３番は３９２７ｍ３の水を含有する参照タンクとして使用した。両タンクは千葉の成田港の海水で満たした。
【０１９８】
この第１の試験においては、０．６ｍｇ／ｌのＣＴＡＢ（臭化セシルトリメチルアンモニウム）と０．３ｍｇ／ｌのＢＧ（ブリリアントグリーン）からなる濃度０．９ｍｇ／ｌのＣｌｅａｒＢａｌ処理剤を検査した。この濃度は、（研究室において）短い時間フレームにおいて所望の結果を生じる化学物質の最低濃度であることが確かめられたので、この濃度を本システムで使用する所望の最終濃度とした。
【０１９９】
方法
５００ｍ３の水を処理するには、ＣｌｅａｒＢａｌ処理剤の５％溶液を９リットル投入装置によりバラストポンプを通して加える必要があった。５００ｇのＣＴＡＢ及び２５０ｇのＢＧを計量し、貯蔵タンク内の１５リットルの水に溶解した。配管は選択したタンクへの投入前に投入溶液で満たした。
【０２００】
生物学的有効性試験は、生物学的含有量の０日データを与えるためにバラストシステムから未処理の参照試料をサンプリングし、次に参照タンク及び処理タンクを所定の時間間隔で同時にサンプリングすることによって実行した。
【０２０１】
０日サンプリングは入力バラストポンプからの水をホースシステムへ迂回させることによって行った。消防ホースを用いて５ｍ３の水を５０μｍのメッシュフィルタに通し、残存生物を分析及び計数のために抽出した。このプロセスは５０μｍより大きい生物の評価のみを可能にする。バラスト水品質に対するＩＭＯガイダンスは、５０μｍより大きい生物の評価に加えて、５０μｍより小さいが１０μｍより大きい生物を評価することも要求している。この要求を達成するために、更に２０リットルの水をバラストタンクからフィルタ無しで直接取り出す必要があった。この場合、船は消防ホースを用いて満たした。
【０２０２】
水の後続のサンプルは時間０から３６，５２，５８及び７６時間の間隔で抽出した。サンプリングによる海産種の損傷を防ぐために、これらのサンプルは試験中のタンク内の水中を５０μｍのプランクトントウネットを少なくとも垂直方向に引くことによって採取した。ネットの開口の面積を計算し、これに水中を引いた垂直距離を乗算することによって、ネットを通過した水の量を得ることができる。この方法は５０μｍより大きい種を優しく残存させ、生物がサンプリングプロセスで殺されることにより誤った結果を生ずることが少なくなる。５０μｍより小さいが１０μｍより大きい生物の分析のための水を採取するために、ニスキン採水器を用いて、タンク内の３つの異なる垂直深さから一度に５リットルの水を採取した。これらは水柱の上部、中央部、底部とした。タンク内の水へのアクセスはデッキ上に設置されたマンホールを通して行った。
【０２０３】
環境パラメータは、サンプルの抽出直後に携帯測定装置を用いて、塩分、温度，ｐＨ及び水の溶存酸素量を測定することによって評価した。
【０２０４】
サンプルの生物学的含有量は顕微鏡を用いて評価した。水サンプルは、存在する種の代表的な計数を可能にするセジウィックラフター計数チャンバを用いて分析した。計数チャンバは１ｍｌの液体を保持し、顕微鏡下で見ることができる１０００盤目に分割されている。複数の盤目内の生物を計数し、得られた数値を、計数した盤目数で１０００を割って得られる値だけ拡大することによって、１ｍｌ中に存在する生物数の正確な指示を得ることができる。プランクトントウネットを通過した水の量は分かっているので、ネットに残存する生物はその水の量からの生物の総数であると仮定することができる。これらの生物を次に１００ｍｌの海水に懸濁し、１００の１ｍｌ計数チャンバ内に存在する種を分析することによって、全１００ｍｌの濃縮を精密に計数することができ、この数はトウネットを通過した水の総量内に存在する生物の数となる。これは１ｍ３の水中内に５０μｍより大きい生物は１０以下にすべきというＩＭＯバラスト水品質ガイダンスを満たす処理をその能力について評価をすることを可能にする。
【０２０５】
５０μｍより小さく１０μｍより大きい生物は５０μｍより大きい生物のようにフィルタによって濃縮しなかったが、計数チャンバを用いて同様に評価した。ＩＭＯガイダンスは、処理したバラスト水はこれらの生物を水１ｍｌにつき１０以下にしなければならないことを規定している。この大きさ範囲の分析のために抽出した１５リットルの水から、１００ｍｌを１ｍｌ計数チャンバ内で計数した。
【０２０６】
【表１】
0005690282.tif 000004
【０２０７】
表１は、ＣｌｅａｒＢａｌで処理したタンクと参照タンクの双方における５０μｍより大きい生物の数を示す。９０６６の生物／ｍ３の初期値から、コントロールタンク内において若干の減少が存在するが、ＣｌｅａｒＢａｌ溶液で処理したタンクは７８時間以内に９．４３の生物／ｍ３の値になり、よってＩＭＯバラスト水質ガイドライン内になることが明らかである。同時に、同じ時間間隔で参照タンクは５８１７．２９の生物数／ｍ３を含む。
【０２０８】
【表２】
0005690282.tif 000005
【０２０９】
表２は、ＣｌｅａｒＢａｌで処理したタンクと参照タンク内に存在する５０μｍより小さいが１０μｍより大きい生物の数／ｍｌを示す。１１２の生物／ｍｌの初期値から、ＣｅａｒＢａｌ処理はこの値を３８時間以内に０に減少させること明らかである。これはバラスト水１ｍｌにつき１０未満というＩＭＯガイドラインを満足する。コントロールタンク内の生物数は変動するが処理したタンク内の生物数より著しく高い。
【０２１０】
環境パラメータ：
ｐＨ、温度、塩分及び溶存酸素量を含む環境パラメータを測定した。極めて僅かな変化が実験の継続時間に亘って観測された。これは処理及び未処理の両タンクに対して同じであった。
【０２１１】
結論：
０．６ｍｇ／ｌのＣＴＡＢ及び０．３ｍｇ／ｌのＢＧからなる０．９ｍｇ／ｌの濃度のＣｌｅａｒＢａｌ処理溶液は処理したタンク内のバラスト水をＩＭＯガイドラインで許容し得る基準に成功裏に調製することができた。有効処理時間は約７８時間であった。更に、未処理の参照タンク内の生物数は極めて高いレベルのままで、これはＣｌｅａｒＢａｌ処理溶液が種数の減少に関与していることを示している。参照タンク内の種数の減少はバラストシステム通過中の破壊及び日光の欠乏による自然減少に起因すると考えられる。しかしながら、参照タンクは、９０６６の生物数／ｍ３の初期値から、７８時間経過後に依然として５８１７の生物数／ｍ３を含むが、処理したタンクは９／ｍ３の生物数になった。
【０２１２】
このバラスト水処理はバラスト水中に観察される広範囲の動物性プランクトン及び植物性プランクトン種、甲殻類、軟体動物門、双殻類、多毛類、歯舌類、鞭毛虫類及び珪藻類に対して有効であることが示された。これは、ＣｌｅａｒＢａｌ処理溶液は広範囲の種に対して有効であることを証明している。
【０２１３】
第２の航海試験：アラスカのニキスキ港からの日本の横浜ガスターミナル
序文
ＣｌｅａｒＢａｌシステムの第２の航海試験は、アラスカのニキスキ港からの日本の横浜ガスターミナルへの航海中に実行した。０．４ｍｇ／ｌのＣＴＡＢ及び０．２ｍｇ／ｌのＢＧからなる濃度０．６ｍｇ／ｌの濃度のＣｌｅａｒＢａｌ処理溶液を使用した。この試験の意図は、より長期間の有効性を考慮してより低濃度の処理溶液を使用することにある。
【０２１４】
船は日本への帰航中バラスト水を持たないので、本試験では２つのスタビライザタンクを参照及び処理用タンクとして使用した。参照及び処理用タンクの含有水量はそれぞれ５００ｍ３及び３３８ｍ３であった。
【０２１５】
方法
０時間及びその後の６０，８５、１１０，１３５，１６０及び１６６時間の間隔でのサンプリングをデッキマンホールを経てスタビライザタンクへアクセスすることによって行った。直径３００ｍｍの５０μｍプランクトンネットを既知の深さから垂直方向引き上げる方法を用いて５０μｍより大きい生物を採取するとともに、ニスキン採水器を用いて５０μmより小さいが１０μｍより大きい生物を検査するための水を採取した。採取した水の環境パラメータの評価は、前試験で使用した方法と同様に、携帯測定装置を用いて実行し、水の生物学的含有量の分析は顕微鏡及び計数チャンバを用いて実行した。
【０２１６】
【表３】
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【０２１７】
表３は、ＣｌｅａｒＢａｌで処理したタンクと参照タンクに含有される５０μｍより大きい生物の数を示す。１８５時間のインターバルによって、０．６ｍｇ／ｌのＣｌｅａｒＢａｌ処理は生物の数をバラスト水品質に関するＩＭＯガイドラインで許容し得るレベルに減少させることが判明した。コントロールタンク内の生物数は６０−１８５時間の間に徐々に減少するが、処理したタンク内で観測された生物数よりはるかに高いままであった。
【０２１８】
【表４】
0005690282.tif 000007
【０２１９】
表４は、ＣｌｅａｒＢａｌで処理したタンクと参照タンク内に存在する５０μｍより小さいが１０μｍより大きい生物の数／ｍｌを示す。６０時間の処理時間によって、０．６ｍｇ／ｌのＣｌｅａｒＢａｌ処理は生物の数をＩＭＯガイドラインで許容可能なレベルに減少させることが判明した。コントロールタンク内の生物数は６０−１８５時間の期間の間徐々に減少するが、処理したタンク内で観測される生物数よりはるかに高いままであった。
【０２２０】
環境パラメータ：
両タンクにおいて、１８５時間の測定期間に亘りｐＨ、温度、塩分及び溶存酸素量に僅かな変化が観測された。
【０２２１】
結論：
０．４ｍｇ／ｌのＣＴＡＢ及び０．２ｍｇ／ｌのＢＧからなる０．６ｍｇ／ｌの濃度のＣｌｅａｒＢａｌ溶液は、バラスト水を１８５時間の期間内にＩＭＯ基準を満たすように調製することができた。この濃度は有効になるためにより長い期間を要求することが予想される。要求される１８５時間は、研究室の実験で観測された９６時間より長く、それにはいくつかの要因が起因していた可能性がある。水サンプルの分析中、特定の珪藻は処理された水中で他の全ての種が死滅した後も生存し続けることが判明した。この珪藻は１１０時間後も処理水中に発見される唯一の成分であった。この種は極めて丈夫で処理の効果に耐えるものと思われる。ニキスキ湾岸地域で見られる汽水は、塩水から淡水への規則的変化のために極めて厳しい生存環境を提供し、生物はこれを克服するメカニズムを生み出す。観測された他の種は１１０時間の時点で処理の効果で死滅した。水中の沈殿物の量も処理の有効性に影響を与えたかもしれない。
【０２２２】
ニキスキ湾内の水性種の多様性は、上述した環境上の理由のために成田港内よりはるかに少なかった。この試験中に、珪藻及び甲殻種のみが観測された。
【０２２３】
この第２の試験によって、沈殿物は処理の作用に影響を与え、異なる沈殿物が異なる度合いの影響を与える可能性があることが確かめられた。更に、いくつかの種は他の種よりも処理の作用によく耐え得ることも観測された。
【０２２４】
第３の航海試験：日本の横浜ガスターミナルからアラスカのニキスキ港
序文
この航海に対して、高濃度で短期間で有効な２つの処理を試験した。使用したＣｌｅａｒＢａｌの濃度は、０．８ｍｇ／ｌのＣＴＡＢ及び０．４ｍｇ／ｌのＢＧからなる濃度１．２ｍｇ／ｌの濃度及び１ｍｇ／ｌのＣＴＡＢ及び０．５ｍｇ／ｌのＢＧからなる濃度１．５ｍｇ／ｌの濃度を使用した。これらの処理濃度は研究室ベースの調査では２４時間以内に有効になることが確かめられた。
【０２２５】
２つの濃度をこの航海試験中に調査するので、この処理を行うために船首及び船尾スタビライザタンクを用い、バラストタンク３番を参照タンクとして使用した。５５４ｍ３の水を含有する船尾スタビライザタンクを１．５ｍｇ／ｌ溶液の試験のために使用し、３３３ｍ３の水を含有する船首スタビライザタンクを１．２ｍｇ／ｌ溶液の試験のために使用した。
【０２２６】
方法
上述の試験と同様に３００ｍｍ３０μｍトウネット及びニスキン採水器を用いてサンプリングを行った。携帯装置を用いて環境パラメータを記録し、顕微鏡及び計数チャンバを用いて水の生物学的含有量を評価した。
【０２２７】
【表５】
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【０２２８】
表５は、１．５ｍｇ／ｌ及び１．２ｍｇ／ｌのＣｌｅａｒＢａｌ溶液の有効性を示す。１．５ｍｇ／ｌ溶液は３９時間で水をＩＭＯ基準に調整した。１．２ｍｇ／ｌ溶液は６２時間後に有効になった。この期間中、参照タンク内に存在する生物の数は高いままであり、６２時間の時点では、処理した水は０であるのに対して５６５６９７／ｍ３あった。
【０２２９】
【表６】
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【０２３０】
表６は、処理した水及び参照水に存在する５０μｍより小さいが１０μｍより大きい生物の数／ｍｌを示す。１．５ｍｇ／ｌ及び１．２ｍｇ／ｌの両溶液とも、バラスト水をこの範囲の種に対して３９時間でＩＭＯ基準を満たすように調整した。未処理の参照水は、３９時間及び６２時間の間も、著しく多数の種を含んだままであった。
【０２３１】
環境パラメータ：
この試験の６２時間の期間に亘って、スタビライザタンク及び参照タンク内に存在する環境パラメータは同等であり、その期間中に僅かに変化するだけであることが確かめられた。
【０２３２】
結論：
ＣｌｅａｒＢａｌの１．５ｍｇ／ｌ及び１．２ｍｇ／ｌ溶液は、１．５ｍｇ／ｌについては３９時間で、１．２ｍｇ／ｌについては６２時間で、バラスト水をＩＭＯ規定を満足するように調整することができた。
【０２３３】
横浜からの水中には広範囲の種が存在した。これは、広範囲の種に対して有効であるというＣｌｅａｒＢａｌ処理の能力を証明している。小魚、クラゲ、えびの幼生、かにの幼生、軟体動物及び二枚貝の幼生並びに多くの種々の植物性プランクトンが観察された。
【０２３４】
この水処理は、処理水をＩＭＯバラスト水ガイドラインを満足するように調整するのに成功した。特に日本領海からのバラスト水には研究室ベースの実験中に使用したバラスト水よりもはるかに多種類の多数の種が存在するので、種の豊富性及び多様性は問題にならないと思われる。
【０２３５】
第４の航海試験：アラスカのニキスキ港から日本の横浜ガスターミナル
序文
更に増加した処理濃度を用いる試験を行った。ニキスキ湾からの水及び生物は低投入量の処理に対して予め極めて強い回復力を持っているので、１，２ｍｇ／ｌのＣＴＡＢ及び０．６ｍｇ／ｌのＢＧからなる１．８ｍｇ／ｌのＣｌｅａｒＢａｌ濃度を用いた。
【０２３６】
第２の航海試験の場合と同様に、スタビライザタンクの一つを参照用に、他の一つを試験用に使用した。参照タンクは５５４ｍ３の水を含む、試験用スタビライザタンクは３３３ｍ３の水を含む。
【０２３７】
方法
３００ｍｍ３０μｍトウネット及びニスキン採水器を用いてサンプリングを上述したように行った。携帯装置を用いて環境パラメータを記録するとともに、顕微鏡及び計数チャンバを用いて水の生物学的含有量を評価した。サンプルは、試験下のタンクにデッキのマンホールを経てアクセスして、２４、６４、８９、１１４及び１３９時間の間隔で採取した。
【０２３８】
【表７】
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【０２３９】
表７は、２４、６４，８９、１１４及び１３９時間の時点における１．８ｍｇ／ｌのＣｌｅａｒＢａｌ処理の効果を示す。１ｍ３当たりの生物数は２４−８９時間の間でゆっくり減少し、８９−１３９時間の間で急激に低下した。参照タンク内の生物の数は２４−１３９時間に亘って減少を示すが、１ｍ３当たりの生物数は依然として処理したタンク内の生物数より著しく高い。
【０２４０】
【表８】
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【０２４１】
表８は、参照タンク及び処理タンク内に含まれる５０μｍより小さく１０μｍより大きい生物の数を示す。ＣｌｅａｒＢａｌ処理はこの大きさ範囲内のすべての生物を２４時間で除去した。参照タンク内の生物数は最初の６４時間の間高いままであるが、８９時間までに大幅に減少し、１１４及び１３９時間では観測されない。
【０２４２】
環境パラメータ：
環境パラメータ、即ち温度、塩分、ｐＨ及び溶存酸素量は両タンクにおいて同程度であり、１３９時間の期間に亘って殆ど殆ど変化しない。
【０２４３】
結論：
１，２ｍｇ／ｌのＣＴＡＢ及び０．６ｍｇ／ｌのＢＧからなる１．８ｍｇ／ｌのＣｌｅａｒＢａｌ溶液は１３９時間後にバラスト水を１ＭＯ放出基準を満たす状態に調整できた。この比較的長い期間はすでに第２の航海試験中に記録された観測結果で説明できる。バラスト水中に懸濁された転電物の量及び種類は処理の有効性に悪影響を与えるように観測された。アラスカの氷河堆積物は日本領海に見られる海洋沈殿物よりも効果的に処理の活性成分を中和する能力を有するものと思われる。これに加えて、アラスカの汽水中には極めて回復力の強い珪藻種が存在し、それらを死滅させるためには多量の処理溶液にさらすことが要求される。この種はこの第４の試験中に豊富に存在していた。他のすべての生物は６４時間の時点で死滅した。５０μｍより小さく１０μｍより大きい種に対して得られた結果から、この水処理は３９時間後に有効であることが判明した。アラスカ海域からの他の植物性プランクトン種のようなこれらの小さい鞭毛種は処理溶液の効果に耐える能力を持っておらず、短時間で死滅した。
【０２４４】
ＣｌｅａｒＢａｌ処理溶液はバラスト水をＩＭＯガイドラインにより要求されている基準を満たす状態に調整することに成功することが分かった。種々の濃度が種々の時間スケールにおいて有効であることが分かった。投与装置及び粉末成分からの化学溶液の製造は商業物流の産業環境において容易に実施できる簡単で効率的なプロセスであることが分かった。
【図１】
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【図２．１】
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【図２．２】
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【図３．１】
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【図３．２】
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【図３．３】
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【図３．４】
0005690282.tif 000018
【図４．１】
0005690282.tif 000019
【図４．２】
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【図５．１】
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【図５．２】
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【図５．３】
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【図５．４】
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【図５．５】
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【図５．６】
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【図６．１】
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【図６．２】
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【図６．３】
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