(57)【要約】【課題】栄養素の過剰量の溶出による富栄養化を抑え、徐放出により必要量の栄養素を長期にわたり放出し続けることのできるコンクリート構造物を提供する。【解決手段】藻場を構成する藻類植物や、河川湖沼護岸に生育する微生物や植物に必須な栄養成分を担持した多孔質粉粒体を混合したコンクリート構造物。多孔質粉粒体として、栄養成分の放出速度が緩やかで、長期にわたり、同植物や微生物に対して必要最低量のみ供給し続ける特性を有するものを用いる。多孔質粉粒体は人工ゼオライトとすることができ、栄養成分を人工ゼオライトと複合化する。栄養成分は、鉄を必須の成分とし、これにケイ素、リン、銅、亜鉛、マンガン、コバルトの一成分かあるいは複数成分を含むものとすることができる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
海浜の藻場を構成する藻類植物や、河川湖沼護岸に生育する微生物や植物に必須な栄養成分を担持した多孔質粉粒体を混合したことを特徴とするコンクリート構造物。
【請求項２】
前記栄養成分の放出速度が緩やかで、長期にわたり、同植物や微生物に対して必要最低量のみ供給し続ける特性を有する多孔質粉粒体を用いたことを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造物。
【請求項３】
前記多孔質粉粒体が人工ゼオライトであり、前記栄養成分を人工ゼオライトと複合化したことを特徴とする請求項１または２に記載のコンクリート構造物。
【請求項４】
前記栄養成分が、鉄を必須の成分とし、ケイ素、リン、銅、亜鉛、マンガン、コバルトの一成分かあるいは複数成分からなることを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載のコンクリート構造物。
【請求項５】
前記多孔質粉粒体は、人工ゼオライトと、ヒドロキシ鉄化合物、塩基性ケイ酸鉄化合物、および塩基性リン酸鉄化合物の群から選ばれた一種類あるいは複数種類の鉄成分と、ヒドロキシ銅化合物、塩基性ケイ酸銅化合物、塩基性リン酸銅化合物、ヒドロキシ亜鉛化合物、塩基性ケイ酸亜鉛化合物、塩基性リン酸亜鉛化合物、ヒドロキシマンガン化合物、塩基性ケイ酸マンガン化合物、塩基性リン酸マンガン化合物、ヒドロキシコバルト化合物、塩基性ケイ酸コバルト化合物、および塩基性リン酸コバルト化合物の群から選ばれた一種類あるいは複数種類との複合体である請求項３または４に記載のコンクリート構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物に関し、特に、海浜の藻場（海中林）を構成する藻類植物や、河川湖沼護岸に生育する微生物や植物に必至な様々な栄養成分を、放出速度が緩やかで、かつ長期にわたり、植物や微生物に対して必要最低量のみバランスよく供給し続け、短期間に植物を着生、活着・繁茂させて、魚介類等の水生動物の生育に良好な水域環境を構築するコンクリート構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、海浜や河川、湖沼等の水圏の環境改善に関心が高まってきた。例えば、海浜の水圏に藻場（海中林）を造成することにより、藻類などの水生植物で、過剰なリンや窒素など富栄養化に関わる汚染成分を吸収させて、水質を浄化する試みも始まっている。光合成を営む藻などの植物は、二酸化炭素を吸収するので、地球温暖化を抑制する。地球は、大まかに、陸域が３割、海域が７割である。水生植物の光合成能力が、陸生植物のそれよりも劣るとしても、海域での二酸化炭素固定の総量は無視できない。また、海中林が構築できれば、魚介類など水生動物の成育環境が改良できるので、水産資源の確保にもつながる。
【０００３】
こうしたなか、漁礁を沈めた海域や消波ブロックを設置した水域に、藻などの水生植物が繁茂する藻場を形成する方法や技術が開発されてきた。漁礁や消波ブロックの表面に硫酸鉄など鉄化合物を混入した塗料を塗布し、水生植物の微量要素である鉄分を供給することで、海藻などの生育を促す方法がとられている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、鉄イオンを緩やかに放出することによって、短期間に海藻類や珪藻類等の水生植物を着生、活着・繁茂させて、魚介類の生育に良好な藻場を構築するコンクリート構築物に関する技術が記載されている。
【０００５】
特許文献２には、湾岸の底部に設置される嫌気性ブロックの上に、水面上に露出する好気性ブロックを乗せて敷設し、嫌気性ブロックと好気性ブロックの両方を、骨材と、多孔質にしたゼオライト粒とを空隙ができるように成形し、骨材とゼオライト粒の粒径を調整して好気性ブロックの空隙率を嫌気性ブロックの空隙率よりも大きくした浄化装置が開示されている。
【０００６】
特許文献３には、積層した状態で水面側に表出する表面に凹凸を形成して微生物の棲息に適した構造にした生態系の積みブロックの製造方法が開示されている。
【０００７】
特許文献４には、特許文献３の積みブロックに、骨材を結合するバインダーとして、人工ゼオライトないし天然ゼオライト粉末を添加することが開示されており、人工ゼオライトとしては、石炭灰（フライアッシュ）をアルカリ処理し、鉄、コバルト、マグネシウム等の金属イオンを結合することも記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特許第２５７７７０９号公報
【特許文献２】特許第２６３９７９４号公報
【特許文献３】特許第２７８４７５６号公報
【特許文献４】特許第２９０１９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上のように、特許文献１に開示されたような、鉄分だけを徐放出する方法は、一応の効果が見られるものの、水生植物の微量栄養素のうち、単に一成分を供給する方法にすぎない。微量栄養素には、鉄分の他、ケイ素、リン、銅、亜鉛、マンガン、コバルト、などの成分がある。単成分だけの栄養素供給は、藻類など水生植物の栄養的アンバランスを引き起こし、生育の悪化につながることも考えられる。また、最近では、不足したケイ素が制限栄養素となる水域が拡大している。こうした水域に水生植物を繁茂させて、効果的に海中林を創生するには、ケイ素成分を緩やかに放出し長期にわたり必要最小量を供給し続けることを可能とする資材の利用が不可欠である。また、植物が多量に必要とする栄養素（多量要素）であるリンをも徐放出性にすることで、過剰量の溶出による富栄養化を抑えながら、藻類など水性植物の生育を促す資材の開発も課題である。
【００１０】
本発明は、栄養素の過剰量の溶出による富栄養化を抑え、徐放出性により必要量の栄養素を長期にわたり放出し続けることのできるコンクリート構造物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の構成に係るコンクリート構造物は、海浜の藻場を構成する藻類植物や、河川湖沼護岸に生育する微生物や植物に必須な栄養成分を担持した多孔質粉粒体を混合したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の第２の構成に係るコンクリート構造物は、前記栄養成分の放出速度が緩やかで、長期にわたり、同植物や微生物に対して必要最低量のみ供給し続ける特性を有する多孔質粉粒体を用いたことを特徴とする。
【００１３】
栄養成分は、単体では水中に素早く溶け出すが、多孔質粉粒に担持させることにより、栄養成分は多孔質粉粒体に強く吸着され、引きつけられる。したがって、栄養成分は、多孔質粉粒体から少しずつしか出て行かない、というのが徐放出性となる理由である。これにより、多孔質粉粒体からの、過剰放出による海洋や湖沼河川の富栄養化を引き起こしにくくするとともに、放出速度が緩やかになるように制御して、長期にわたり供給することができる。
【００１４】
本発明の第３の構成に係るコンクリート構造物は、前記多孔質粉粒体が人工ゼオライトであり、前記栄養成分を人工ゼオライトと複合化したことを特徴とする。
人工ゼオライトを用いることにより、火力発電所等から排出されるフライアッシュを原料とした産業廃棄物の有効利用ができる。
【００１５】
本発明の第４の構成に係るコンクリート構造物は、前記栄養成分が、鉄を必須の成分とし、ケイ素、リン、銅、亜鉛、マンガン、コバルトの一成分かあるいは複数成分からなることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第５の構成に係るコンクリート構造物は、前記多孔質粉粒体は、人工ゼオライトと、ヒドロキシ鉄化合物、塩基性ケイ酸鉄化合物、および塩基性リン酸鉄化合物の群から選ばれた一種類あるいは複数種類の鉄成分と、ヒドロキシ銅化合物、塩基性ケイ酸銅化合物、塩基性リン酸銅化合物、ヒドロキシ亜鉛化合物、塩基性ケイ酸亜鉛化合物、塩基性リン酸亜鉛化合物、ヒドロキシマンガン化合物、塩基性ケイ酸マンガン化合物、塩基性リン酸マンガン化合物、ヒドロキシコバルト化合物、塩基性ケイ酸コバルト化合物、および塩基性リン酸コバルト化合物の群から選ばれた一種類あるいは複数種類との複合体である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、藻類など海中林を構成する水性植物に必須の微量栄養成分である鉄、ケイ素、リン、銅、亜鉛、マンガン、コバルト及びその化合物と人工ゼオライトを複合化させることによって、これらの微量栄養素を徐放出性にし、栄養的にバランス良く、緩やかに、かつ長期にわたり、必要最低量のみ供給し続けるコンクリート構造物を提供することができる。
【００１８】
また、微量栄養素だけでなく、多量栄養素であるリンについても、銅、亜鉛、マンガン、コバルトと複合化させた人工ゼオライトに、更に二重複合化させることで、徐放出性に転換したコンクリート構造物の資材を供与して、適正な生態系に組み立てた藻場を効果的に造成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
人工ゼオライトと栄養成分の配合割合は次の通りとする。
質量％で、人工ゼオライトの１００質量部に対して、鉄成分が０．５〜１５質量部、ケイ素０．１〜１０質量部、リン０．１〜１０質量部、銅成分が０．０１〜０．１質量部、亜鉛が０．０１〜０．１質量部、マンガンが０．０１〜０．１質量部、コバルトが０．０１〜０．１質量部とする。鉄分を必須の成分とし、それ以外の成分の少なくとも１つ、好ましくは複数を栄養成分として担持させる。
【００２０】
いずれも、この範囲より少ないと、栄養成分が不足して、生育が不良であり、この範囲を超えると栄養成分の投入量と生育・収量の関係は収量逓減の法則に従って変化するため、生育効果が頭打ちになってくること、さらに、成分過剰による生理的毒性作用や環境に与える影響が現れてくると考えられるため、好ましくない。
前記の栄養成分の化学組成は次の通りである。
【００２１】
１．鉄成分とケイ素およびリン
ヒドロキシ鉄化合物は、ＯＨ／Ｆｅ原子数比が０．０１〜２．８
塩基性ケイ酸鉄化合物は、Ｓｉ／Ｆｅ原子数比が０．０５〜２．０
塩基性リン酸鉄化合物は、Ｐ／Ｆｅ原子数比が０．０５〜１．０
【００２２】
２．銅成分とケイ素およびリン
ヒドロキシ銅化合物は、ＯＨ／Ｃｕ原子数比が０．０５〜１．９
塩基性ケイ酸銅化合物は、Ｓｉ／Ｃｕ原子数比が０．０５〜２．０
塩基性リン酸銅化は、Ｐ／Ｃｕ原子数比が０．０５〜１．０
【００２３】
３．亜鉛成分とケイ素およびリン
ヒドロキシ亜鉛化合物は、ＯＨ／Ｚｎ原子数比が０．０１〜１．９
塩基性ケイ酸亜鉛化合物は、Ｓｉ／Ｚｎ原子数比が０．０５〜２．０
塩基性リン酸亜鉛化合物は、Ｐ／Ｚｎ原子数比が０．０５〜１．０
【００２４】
４．マンガン成分とケイ素およびリン
ヒドロキシマンガン化合物は、ＯＨ／Ｍｎ原子数比が０．０１〜１．９
塩基性ケイ酸マンガン化合物は、Ｓｉ／Ｍｎ原子数比が０．０５〜２．０
塩基性リン酸マンガン化合物は、Ｐ／Ｍｎ原子数比が０．０５〜１．０
【００２５】
５．コバルト成分とケイ素およびリン
ヒドロキシコバルト化合物は、ＯＨ／Ｃｏ原子数比が０．０１〜１．９
塩基性ケイ酸コバルト化合物は、Ｓｉ／Ｃｏ原子数比が０．０５〜２．０
塩基性リン酸コバルト化合物は、Ｐ／Ｃｏ原子数比が０．０５〜１．０
【実施例１】
【００２６】
次に、本発明のコンクリート構造物の原料の製造方法の実施例１を説明する。
１．塩化鉄（III）水溶液に水酸化ナトリウム水溶液を良く撹拌しながら滴下する。
２．ＯＨ／Ｆｅ＝１．０に調整すると、電荷が＋２のヒドロキシ鉄イオンが生じる。
ＯＨ／Ｆｅ＝１．８に調整すると、電荷が＋１．２のヒドロキシ鉄イオンが生じる。
３．ヒドロキシ鉄イオンを、人工ゼオライトの、例えばＮａイオンと交換して、担持する。
４．ヒドロキシ鉄イオンを担持した人工ゼオライトに、ケイ酸ナトリウム水溶液を添加して、そのヒドロキシ鉄イオンの一部にＳｉを吸着結合する（例えば、Ｓｉ／Ｆｅ＝０．２）。これにより、塩基性ケイ酸鉄化合物を担持した人工ゼオライトを得ることができる。
【実施例２】
【００２７】
次に、本発明のコンクリート構造物の原料の製造方法の実施例２を説明する。
１．塩化銅（II）水溶液に水酸化ナトリウム水溶液を良く撹拌しながら滴下する。
２．ＯＨ／Ｃｕ＝０．７に調整すると、電荷が＋１．３のヒドロキシ銅イオンが生じる。
ＯＨ／Ｃｕ＝１．２に調整すると、電荷が＋０．８のヒドロキシ銅イオンが生じる。
３．ヒドロキシ銅イオンを、人工ゼオライトの、例えばＮａイオンと交換して、担持する。
４．ヒドロキシ銅イオンを担持した人工ゼオライトに、ケイ酸ナトリウム水溶液を添加して、そのヒドロキシ銅イオンの一部にＳｉを吸着結合する（例えば、Ｓｉ／Ｃｕ＝０．１）。これにより、塩基性ケイ酸銅化合物を担持した人工ゼオライトを得ることができる。
【実施例３】
【００２８】
次に、本発明のコンクリート構造物の原料の製造方法の実施例３を説明する。
１．塩化亜鉛水溶液に水酸化ナトリウム水溶液を良く撹拌しながら滴下する。
２．ＯＨ／Ｚｎ＝０．７に調整すると、電荷が＋１．３のヒドロキシ亜鉛イオンが生じる。
ＯＨ／Ｚｎ＝１．２に調整すると、電荷が＋０．８のヒドロキシ亜鉛イオンが生じる。
３．ヒドロキシ亜鉛イオンを、人工ゼオライトの、例えばＮａイオンと交換して、担持する。
４．ヒドロキシ亜鉛イオンを担持した人工ゼオライトに、ケイ酸ナトリウム水溶液を添加して、そのヒドロキシ亜鉛イオンの一部にＳｉを吸着結合する（例えば、Ｓｉ／Ｚｎ＝０．１）。これにより、塩基性ケイ酸亜鉛化合物を担持した人工ゼオライトを得ることができる。
【実施例４】
【００２９】
次に、本発明のコンクリート構造物の原料の製造方法の実施例４を説明する。
１．塩化マンガン（II）水溶液に水酸化ナトリウム水溶液を良く撹拌しながら滴下する。
２．ＯＨ／Ｍｎ＝０．７に調整すると、電荷が＋１．３のヒドロキシマンガンイオンが生じる。
ＯＨ／Ｍｎ＝１．２に調整すると、電荷が＋０．８のヒドロキシマンガンイオンが生じる。
３．ヒドロキシマンガンイオンを、人工ゼオライトの、例えばＮａイオンと交換して、担持する。
４．ヒドロキシマンガンイオンを担持した人工ゼオライトに、ケイ酸ナトリウム水溶液を添加して、そのヒドロキシマンガンイオンの一部にＳｉを吸着結合する（例えば、Ｓｉ／Ｍｎ＝０．１）。これにより、塩基性ケイ酸マンガン化合物を担持した人工ゼオライトを得ることができる。
【実施例５】
【００３０】
次に、本発明のコンクリート構造物の原料の製造方法の実施例５を説明する。
１．塩化コバルト（II）水溶液に水酸化ナトリウム水溶液を良く撹拌しながら滴下する。
２．ＯＨ／Ｃｏ＝０．７に調整すると、電荷が＋１．３のヒドロキシコバルトイオンが生じる。
ＯＨ／Ｃｏ＝１．２に調整すると、電荷が＋０．８のヒドロキシコバルトイオンが生じる。
３．ヒドロキシコバルトイオンを、人工ゼオライトの、例えばＮａイオンと交換して、担持する。
４．ヒドロキシコバルトイオンを担持した人工ゼオライトに、ケイ酸ナトリウム水溶液を添加して、そのヒドロキシコバルトイオンの一部にＳｉを吸着結合する（例えば、Ｓｉ／Ｃｏ＝０．１）。これにより、塩基性ケイ酸コバルト化合物を担持した人工ゼオライトを得ることができる。
【００３１】
実施例１〜５により製造された、各種成分を吸着担持した人工ゼオライトを、セメントに対し、質量で０．０１％〜２０％の範囲で加えて、これに、適量の水と細骨材、場合によっては少量の減水剤を加えて混ぜ、型枠などを用いてコンクリート構造物を作成する。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、藻場を構成する藻類植物や、河川湖沼護岸に生育する微生物や植物に必須な栄養成分を担持するコンクリート構造物として、護岸ブロック、消波ブロック、突堤ブロックなど、海浜や河川、湖沼の構造物に利用することができる。