(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
過去に車軸藻が繁茂していた水底に、青色発光ダイオードの発する光のみを照射して、発芽時期にある水底の休眠状態の車軸藻を発芽させ、前記発芽した車軸藻に前記青色発光ダイオードの発する光のみの照射を続けて、前記発芽した車軸藻を成長させ、車軸藻の先端が、成長可能な照度の水域に達したところで、前記青色発光ダイオードの発する光の照射を停止することを特徴とする発芽時期にある水底の車軸藻を発芽及び育成させて復活させる方法。
【請求項２】
浮台と、該浮台に設けられている昇降機と、浮台の下方に設けられ、前記昇降機に索を介して接続し、該昇降機の作動により上昇及び下降可能の作業台と、該作業台に設けられている発光ダイオードランプとを備え、発光ダイオードランプとして青色発光ダイオードランプのみを備えることを特徴とする発芽時期にある水底の車軸藻を発芽及び成育させて復活させる装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水底の休眠状の水生植物を活性化させる方法及びその装置に関し、特に、湖や河川等の沿岸水域（以下、沿岸水域という）の水生植物帯を復活させる方法及びその装置に関する。また、本発明は、沿岸水域の水を浄化する方法及びその装置に関する。さらに、本発明は、過去に車軸藻が繁茂していた水底を活性化させる方法及びその装置に関し、特に、沿岸水域の水底の車軸藻を復活させて、沿岸水域の水を浄化する方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本邦において、水生植物の衰退が全国的に顕著であり、水生植物の復活が問題とされている。水生植物の衰退は、沿岸水域、湖水及び河川等への汚水や濁水の混入等による、沿岸水域、湖水や河川等の富栄養化による、水の濁りの為に光不足となって、水底の水生植物の種が発芽しなくなるなどの減少から水生植物の衰退を生じている。一方、外来の水草の繁茂が問題となっている。特に、藻体全体が水中に位置する沈水植物は影響を受け易く、絶滅に瀕している種が多い。絶滅が危惧される貴重種の中には車軸藻が多い。
【０００３】
水生植物の衰退は、水体で栄養塩を吸収ストックする作用がなくなることを意味し、水中の栄養塩の増大を招き、それらを吸収して植物プランクトンが増殖する。植物プランクトンの増殖は、水域の富栄養化を招き、水利用の障害となり、社会発展の妨げとなっている。
車軸藻は、富栄養化の原因となる栄養塩のリンを再溶解しにくい形で固定する作用及び枯死後底泥をカバーする作用を有し、底質からの栄養塩溶出を抑制し、富栄養化を防止する能力が高い。車軸藻の衰退は、沿岸水域、湖水や河川等の富栄養化の進展に繋がる。生態的に基盤となる水生植物帯は、その生態的に上位に位置する動物群の住処として、また食藻として重要である。したがって、水生植物、特に、車軸藻の衰退は、生物多様性の貧相化を招く。
【０００４】
衰退した水生植物帯の修復は、水質浄化及び生態系保全の目的から国策ともなっており、特に、貴重種である車軸藻の復活は優先課題となっている。
水生植物は、光環境や水質が回復するまで、水底土又は水底土中で種として休眠する。したがって、在来種の休眠種を活性する方法が従来の自然を復活させることに繋がると考えられている。
そこで、従前に対策として、種が入った土で浅瀬を作ったり、又は、湖の一部を遮水壁で区分し、その中の水を汲み出して水位を低下させる等の方策が採られている。しかし、何れも、多額の費用を要し、土木事業による在来の生態系の攪乱、濁水発生による水質悪化や外来生物の移入が問題となっている。
また、例えば、海域の藻場を復活させるために、光ファイバーにより光を導入する方法や、ＬＥＤにより水底の光合成微生物を活性化させて酸素を生産し、その栄養吸収作用により水質を浄化する方法など、光を水域底層に導入して藻や微生物を活性化する方法が提案されている。しかし、何れも、光を水域底層に導入して藻や微生物を活性化する方法を示すに止まり、過去に車軸藻が繁茂していた水底（車軸藻の藻場）を活性化して車軸藻を発芽させ、育成する手段については何も示していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４７３４１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者は、湖、沼及び／又は河川等の底、即ち、水底の藻場や過去に車軸藻が繁茂していた水底に青色光を照射することにより、外来種その他の水生植物の発芽を抑制して、車軸藻のみを発芽育成することができることを発見して本発明に至った。
本発明は、我が国の湖、沼及び河川において、濁水の混入及び富栄養化等による、光不足等により、水底の車軸藻が発芽しないために、衰退している車軸藻を、積極的に活性化させ、発芽を促して、車軸藻を復活させることを目的としている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、湖水及び河川の水底の休眠中の車軸藻を活性化して、湖水及び河川の水底の休眠中の車軸藻を復活させる方法及び装置を提供することを目的としている。
即ち、本発明は、過去に車軸藻が繁茂していた水底に、青色発光ダイオードの発する光のみを照射して、発芽時期にある水底の休眠状態の車軸藻を発芽させ、前記発芽した車軸藻に前記青色発光ダイオードの発する光のみの照射を続けて、前記発芽した車軸藻を成長させ、車軸藻の先端が、成長可能な照度の水域に達したところで、前記青色発光ダイオードの光の照射を停止することを特徴とする発芽時期にある水底の車軸藻を発芽及び育成させて復活させる方法にあり、また、本発明は、浮台と、該浮台に設けられている昇降機と、浮台の下方に設けられ、前記昇降機に索を介して接続し、該昇降機の作動により上昇及び下降可能の作業台と、該作業台に設けられている発光ダイオードランプとを備え、発光ダイオードランプとして青色発光ダイオードランプのみを備えることを特徴とする発芽時期にある水底の車軸藻を発芽及び成育させて復活させる装置にある。
また、本発明の車軸藻を発芽及び成育させて復活させる方法の一態様においては、発芽時期にある水底の車軸藻は、水底の休眠状態の車軸藻であり、該車軸藻の発芽を促進させる光は、波長が４００ｎｍ乃至５００ｎｍの青色発光ダイオードの発する光である。また、本発明の水底の車軸藻を発芽及び育成させて復活させる装置の一態様においては、発芽時期にある水底の車軸藻は、水底の休眠状態の車軸藻であり、装置に設けられる、車軸藻の発芽を促進させる波長の光を発するランプは、青色発光ダイオードランプである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、発芽時期にある水底の休眠状態の車軸藻の株に、青色発光ダイオード（以下、青色ＬＥＤという）の発する光のみを照射して、前記車軸藻を発芽させ、前記発芽した車軸藻に、前記青色ＬＥＤの発する光（以下、青色ＬＥＤ光という）のみの照射を続けて、前記発芽した車軸藻を成長させ、該車軸藻の先端が、成長可能な照度の水域に達したところで、前記青色ＬＥＤ光の照射を停止するので、水底にある休眠状態の車軸藻を発芽させ，育成して，車軸藻を復活させることができ、該水域の水質浄化機能を回復させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例の発芽時期にある水底の休眠状態の車軸藻又は発芽時期にある水底の休眠状態の車軸藻及び水生植物（水生植物の種子）への青色ＬＥＤ光の照射装置を説明するための概略の側面断面図である。
【図２】本発明の他の一実施例の発芽時期にある水底の休眠状態の車軸藻又は発芽時期にある水底の休眠状態の車軸藻及び水生植物（水生植物の種子）への青色ＬＥＤ光の照射装置を説明するための概略の側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明において、水生植物には、水深１メートルまでの水域に生育する抽水植物として、例えば、ヨシ及びマコモがあり，水深１メートルから１．５メートルまでの水域に生育する浮葉植物として、例えば、ヒシ及びヒツジグサがあり，水深１．５メートルから３メートルまでの水域に生育する沈水植物として、例えば、ヒルムシロ、セキショウモ、クロモ、マツモ及びエビモがあり、水深１．５メートルから３メートルまでの水域に生育する沈水植物として、例えば、車軸藻がある。
【００１１】
本発明において、過去に車軸藻が繁茂していた水底に、青色ＬＥＤ光を照射して、前記車軸藻を発芽させ、その発芽後においても、前記車軸藻への前記青色ＬＥＤ光の照射を続けて、前記発芽した車軸藻を成長させる。前記車軸藻が成長して、前記車軸藻の先端が車軸藻の成長可能な照度の水域に達すれば、車軸藻は自然に成長可能になるから、本発明においては、前記青色ＬＥＤ光の照射により、該車軸藻が成長して、車軸藻の先端が、車軸藻の成長可能な照度の水域に達したところを確認して、前記青色ＬＥＤ光の照射を停止する。
【００１２】
発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）は、電気エネルギーを効率よく光エネルギーに変換でき、省エネルギーで、効率的である。例えば、白色光を青色フィルターを通過させる方法では、エネルギーの殆どを差し引くことになり、非効率であるから、電気エネルギーを効率よく青色光に変換する青色ＬＥＤを使用することが経済的であり、実用上優れる。さらに、ＬＥＤは長寿命であり、点滅照射でも劣化が少なく、水中ＬＥＤ照明ランプも汎用されており、容易に入手可能である。
【００１３】
一般に、水生植物に含まれる光合成生物の多くに含まれるクロロフィルａは、４３０ｎｍ及び６６３ｎｍ近くの波長に特徴的な鋭い吸収帯を有しており、水生植物は、これらの波長の光を吸収して増殖し、活動するから、青色光（波長：４００〜５００ｎｍ）を発する青色ＬＥＤ及び赤色光（波長：６００〜７００ｎｍ）を発する赤色発光ダイオード（以下、赤色ＬＥＤという）の使用は、光合成生物を利用する上で、無駄な波長が少なく、効率的に光合成生物を活性化することができる。
【００１４】
本発明において、車軸藻の発芽を促進する波長の光としては、波長が４００乃至５００ｎｍの青色ＬＥＤ光がある。特に、青色ＬＥＤ光は、外来種やその他の水生植物発芽を抑制して、リン除去、底泥からの栄養塩の溶出を抑制する能力が卓越している車軸藻のみを優先的に発芽させて、育成できるので、水域の車軸藻を復活させる上で、青色ＬＥＤ光の照射は好ましい。
【００１５】
本発明において、湖底、沼底、河川の底等の水底（水底地中を含む）に青色ＬＥＤ光を供給して、車軸藻を発芽させ、車軸藻を復活させて、水域の水質浄化機能を回復させる。なお、赤色ＬＥＤの発する光は水底の水生植物の種場全体を活性化して、多くの水生植物を復活させることができる。一方、前記水底への青色ＬＥＤ光は、本来、浅層に生育する外来種は休眠状態のままであるが、貴重種で水質浄化能力があり、水深３ｍで生育する所謂深層生育の車軸藻を復活させることができる。
【００１６】
本発明において、青色ＬＥＤ光は、基本的には連続して照射されるが、一定間隔で点滅させて照射することもできる。
本発明において、青色ＬＥＤ光の照射により、有害なプランクトンの発生が予想される場合、又は有害なプランクトン発生が確認された場合には、その発生を抑制するために、紫外線照射を行って，プランクトンを殺滅することができる。したがって、このような場合には、予め、車軸藻の藻場、即ち、過去に車軸藻が繁茂していた水底に紫外線照射を行って，プランクトンを殺滅した後に、青色ＬＥＤ光の照射を行うのが好ましい。
【実施例】
【００１７】
図１において、水底の車軸藻への青色ＬＥＤ光の照射装置１は、水面に浮揚する浮台２と該浮台１に上下方向に移動可能に支持されている作業台３を備えている。浮台２には、昇降機４が据付けられており、昇降機４の巻回軸５には、ワイヤ６の一端が巻回可能に取り付けられており、ワイヤ６の他端は作業台３のワイヤ固定部材７に固定支持されている。作業台３の下面８には青色ＬＥＤ光の照射ランプ９が設けられている。
浮台２の下面１０には、ソナー水深計１１が設けられており、浮台２の下方に位置する水底の水深を測定することができる。また、作業台３の下面８には、ソナー水深計１２が設けられており、作業台３からその下方に位置する水底までの距離を測定することができる。ソナー水深計１１による、浮台２の下方に位置する水底の測定された水深と、ソナー水深計１２による、作業台３から、その下方に位置する水底までの測定された距離から、浮台２からの作業台３の距離（水深）を求めることができる。
【００１８】
本例においては、さらに、浮台２には、水底の車軸藻又は車軸藻及び水生植物の発芽及び生育状況を確認するために水中カメラ１５が、上下方向に移動可能に設けられており、また、水質等の分析用試料及びプランクトンの検査用試料を採取できるように採水及びプランクトンの試料採取用の吸引ポンプ１３を有する試料採取装置１４が設けられている。また，浮台２には、水面の太陽光の光量を測定する光量子計１６が設けられており、また、作業台３には水中の光量を測定する水中光量子計が設けられている。作業台３の側部には、水質計測器１８が取り付けられている。本例においては、浮台２には、さらに、風力又は太陽光発電及び蓄電装置１９及びデータ記録及び転送機２０が設けられている。
【００１９】
図２に示す実施例は、図１の実施例に比して、水底に固定できるように、作業台３に脚部２１が設けられている点及び青色ＬＥＤ光の照射ランプ９の周囲を囲んで透明部材製の保護壁２２が設けられている点で相違し、その他の点は、図１の実施例と同一であり、第１図の実施例と同一の箇所には第１図の実施例と同一の符号が付されている。
【００２０】
図１に示す例（以下、本例１という）は、以上のように形成されているので、浮台２の昇降機４を作動して作業台３を下降させ、浮台２及び作業台３のソナー水深計１１及び１２により、作業台３が、所定の水深に到達したところで、作業台３の下降を停止させ、青色ＬＥＤ光の照射ランプ９を点灯して水底の車軸藻又は車軸藻及び水生植物に青色ＬＥＤ光を照射する。この青色ＬＥＤ光の照射により、水底の車軸藻を発芽させる。
【００２１】
本例１の青色ＬＥＤ光の照射装置１には、浮台２に、水中カメラ１５並びに水中光量計１７、並びに水温計、ＤＯ計、ｐＨ計，濁度計及び導電率計の各センサーを備える水質計測器１８並びに紫外線照射装置（図示されていない）が設けられており、これらにより、車軸藻又は車軸藻及び水生植物の発芽状況及び水質浄化状況を調べて、照射水深及び照度等を調整して、車軸藻又は車軸藻及び水生植物の発芽及び成長に効率的な光環境とすることができる。
【００２２】
図２に示す実施例は、図１の青色ＬＥＤ光の照射装置１に比して、水底に固定できるように、作業台３に脚部２１が設けられている点及び青色ＬＥＤ光の照射ランプ９の周囲を囲んで透明部材製の保護壁２２が設けられている点で相違するものであり、他の点は、図１の青色ＬＥＤ光の照射装置１と同様である。
【００２３】
図２に示す例（以下、例２という）においては、作業台３を脚部２１に支持させて、水底に固定させて作業させることができる。青色ＬＥＤ光の照射ランプ９は、作業台３の下面に、透明部材製の保護壁２２により安全に囲まれて取り付けられており、作業台３を水底に固定させたとき、青色ＬＥＤ光の照射ランプ９は、その一部分を水底の泥の中に差し込み、他部を水底上に残すように配置することができる。
本例２において、作業台３を水底に固定させて作業させるときに、例えば、青色ＬＥＤ光の照射ランプ９を、水底の面上及び水底の泥の中又は地中に配置させることになるので、水底の面上及び水底の泥の中又は地中にいる休眠中の車軸藻に青色ＬＥＤ光を照射することができる。したがって、本例２においては、水底及び水底中に存在する休眠中の車軸藻に青色ＬＥＤ光を照射して、水底及び水底中に存在する車軸藻を活性化させて、発芽させ、生育させることができる。
【００２４】
車軸藻帯の修復を目指す場合には、車軸藻の衰退前の対象水域の車軸藻を調べ、修復対象の車軸藻の自然発芽時期を調べて、例えば、その発芽時期に青色ＬＥＤ光の照射を行う。照射後１０日程度の間隔で水中カメラで対象水生植物の発芽状況を調べ、車軸藻の成長が確認されたところで、車軸藻の伸長に合わせて青色ＬＥＤ光の照射装置１を伸長分だけ引き上げて、青色ＬＥＤ光の照射を続ける。車軸藻が成長して、車軸藻の丈が自然成長可能な照度の水深に達したところで、青色ＬＥＤ光の照射を終了して、青色ＬＥＤ光の照射装置１を別の水域に移動させて、別の水域での青色ＬＥＤ光の照射を開始する。
【００２５】
本発明において、車軸藻の修復を目指す場合には、車軸藻の自然発芽時期を調べて、その発芽時期に車軸藻の藻場に青色ＬＥＤ光の照射を行う。照射後１０日程度の間隔で水中カメラで車軸藻の発芽状況を調べ、車軸藻の成長が確認されたところで、車軸藻の伸長に合わせて青色ＬＥＤ光の照射装置１を伸長分だけ引き上げて、青色ＬＥＤ光の照射を続ける。車軸藻が成長して、車軸藻の丈が自然成長可能な照度の水深に届いたところで、青色ＬＥＤ光の照射を終了して、青色ＬＥＤ光の照射装置１を別の水域に移動させて、別の水域での青色ＬＥＤ光の照射を開始する。
【００２６】
例１においては、作業台３の下面に、水底の底泥を掘り返すことができるように、耕運機の泥や土を掘り返す機構を設けることができる。このようにすると水底の地中に埋もれている車軸藻又は車軸藻及び水生植物を掘り返して、青色ＬＥＤ光に曝させることができる。
【００２７】
本例において、青色ＬＥＤ光の照射により有害なプランクトンの発生が確認された場合、紫外線照射を行って有害なプランクトンを死滅させることができる。また、青色ＬＥＤ光の照射に先立って、予め、紫外線照射を行い、有害なプランクトンを死滅させた後に、青色ＬＥＤ光の照射を行うことができる。紫外線照射によるプランクトンの殺滅処理における紫外線照射は、車軸藻の発芽及び育成への影響を避けるために、青色ＬＥＤ光の照射の影響に比してかなり低線量で行われ、車軸藻や水生植物への影響を少なくする。
【００２８】
青色ＬＥＤ光の照射による車軸藻の発芽実験の結果を次に示す。
この青色ＬＥＤ光の照射による車軸藻の発芽実験は、過去に水生植物が繁茂していた休耕田で、水深２ないし３ｍの池となっていた場所の底泥で、干上がって乾燥した泥を使用した。該泥の上を脱塩素した水道水で１０ｃｍ程覆った水底の泥面から、２０ｃｍの距離に、５Ｗの青色ＬＥＤランプ、即ち青色発光ダイオートランプを設置して、水温２０℃で青色ＬＥＤランプを点灯して、青色ＬＥＤランプの光を照射した。前記青色ＬＥＤランプの光の照射は、連続照射で２週間続け、５株の車軸藻の発芽が確認された。
比較のために自然光による発芽状況を調べた。自然光による発芽は、コナギ，ウキクサ，イヌホタルイ及びマツバイの発芽が確認された。
青色ＬＥＤランプの光の２週間に亘る連続照射後の結果を以下の表１に示す。
（表１）
発芽成長した抽水及び沈水植物      無光      照射後        
車軸藻                          ０        ５株          
その他                          ０        ０            
青色ＬＥＤランプの光の照射により車軸藻のみの発芽生育が確認された。この実験によると、青色ＬＥＤランプの光の照射により、車軸藻のみが発芽生育し、コナギ，ウキクサ，イヌホタルイ及びマツバイなどの水生植物の発芽が抑制されていることを示している。
【００２９】
本例によると、青色ＬＥＤ光の照射により、外来種やその他の水生植物の発芽を抑制して、リン除去、底泥からの栄養塩の溶出を抑制する能力が卓越している車軸藻のみを優先的に発芽させ、育成するので、車軸藻による水質浄化機能により、水域の浄化を図り、自然作用により、水生植物帯を復活させることができるので、最も効率的である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、青色ＬＥＤ光のみ、即ち青色発光ダイオードの発する光のみの照射により、外来種やその他の水生植物の発芽を抑制して、リン除去、底泥からの栄養塩の溶出を抑制する能力が卓越している車軸藻のみを優先的に発芽させ、育成させることができるので、青色ＬＥＤ光の照射により、車軸藻による水質浄化機能を復活させることができる。したがって、青色ＬＥＤ光のみの照射により、車軸藻を復活させて、その自然作用により、水域の浄化が行われ、水生植物帯を復活させることができ、最も効率的に、水域の水質浄化を行うことができる。
【符号の説明】
【００３１】
１  青色ＬＥＤ光の照射装置
２  浮台
３  作業台
４  昇降機
５  昇降機４の巻回軸
６  ワイヤ
７  ワイヤ固定部材
８  作業台３の下面
９  青色ＬＥＤ光の照射ランプ
１０  浮台２の下面
１１、１２  ソナー水深計
１３  試料採取用の吸引ポンプ
１４  試料採取装置
１５  水中カメラ
１６  光量子計
１７  水中光量子計
１８  水質計測器
１９  風力又は太陽光発電及び蓄電装置
２０  データ記録及び転送機。
２１  脚部
２２  透明部材製の保護壁
【図１】
0006767105.tif 000002
【図２】
0006767105.tif 000003