(57)【要約】【課題】  水域環境修復材料として浚渫土砂を使用する際に必要な土砂の粒度調整を不要にすることと、高炉スラグを用いる際の水域のｐＨ上昇および固結という問題を解消する。【解決手段】  浚渫土砂と鉄鋼スラグとを混合することによって、水域のｐＨ上昇を回避するとともに細菌増殖と透水性を確保する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
浚渫土砂と鉄鋼スラグとからなり、非固結性であることを特徴とする干潟、浅場用水域環境修復材料。
【請求項２】
鉄鋼スラグの中央粒径が５０μｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の干潟、浅場用水域環境修復材料。
【請求項３】
水生植物または海草類の種子が混合されていること特徴とする請求項１または２に記載の干潟、浅場用水域環境修復材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
土木港湾工事分野において発生する浚渫土砂を有効利用できる水域環境修復材料に関し、詳しくは浚渫土砂と鉄鋼スラグとを混合してなる生物生産性に優れ、水域の浄化機能の高い干潟、浅場造成材料に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
水中環境改善のための技術として、特許文献１に開示されている人工干潟用混合土壌がある。これは粒径の異なる２種の浚渫土砂を混合して、水質浄化に必要な透水性、細菌現存量を確保するものである。この場合、透水性、細菌現存量を両立させるための最適混合範囲が狭いという問題があった。
【０００３】
また、特許文献２に開示されている水中の環境改善方法がある。この発明は、海藻生育環境の衰退・消失が懸念されている海域に、高炉水砕スラグを設置することにより、スラグからの珪酸イオン放出で藻類を増殖させ環境を改善するものである。この場合、スラグ設置の際、および設置直後に、周辺水域のｐＨ上昇を招いてしまう。また、高炉水砕スラグが固結性を有するため、底生生物の棲息環境を破壊する懸念もあった。
【特許文献１】特開２００１−２９５２４０号公報
【特許文献２】特開２００２−２３８４０１号公報
【特許文献３】特開２０００−３３４４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のように、浚渫土砂のみを使用する場合は、ほぼ砂質土のみを使用すると粒径が大きいため、透水性は極めて良好であるが単位土量あたりの細菌の現存量が少なくなり、海水の浄化量が減少する。また逆に、ほぼシルト・粘性土のみを使用した場合においても、細菌現存量は高くなるが透水性が低く、海水の浄化量が減少してしまうという問題がある。そこで、浚渫土砂のみを使用する場合には、水質浄化の確保のため、空隙と細菌現存量を両立するように土砂の粒度調整が必要であった。また、高炉水砕スラグのみを使用する場合は、周辺水域のｐＨ上昇が避けられず、また固結することによって底生生物の棲息に対する悪影響も伴っていた。
【０００５】
本発明の課題は、このような問題を回避できる干潟、浅場用水域環境修復材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は浚渫土砂と鉄鋼スラグとを混合することによって、従来の技術における問題点を解消すると共に、これまでに想定されていない効果を享受するものである。即ち、浚渫土砂と鉄鋼スラグとを混合することにより、
（Ａ）土砂による鉄鋼スラグの物理的封じ込めにより、適用海域の海水のｐＨ上昇が抑制できること
（Ｂ）土砂粒子表面におけるイオン交換反応により、鉄鋼スラグから溶け出したＣａ＋２が土砂粒子表面に吸着され、代わりにＭｇ＋２が海水中に遊離し、更にその遊離したＭｇ＋２がＭｇ（ＯＨ）２として沈殿することにより、土砂粒子間隙水のイオン濃度が低下する。その結果、更に鉄鋼スラグからＣａイオン、珪酸塩イオン、Ｆｅ、Ｐ等が溶出することとなり、土砂粒子近傍の海水中のミネラルが豊富になること
（Ｃ）上記の（Ａ）、（Ｂ）の結果として、細菌増殖と透水性を確保するために従来必要とされていた粒度を実現するための土砂粒子の粒度調整なしでも、即ち従来最適と考えられていた粒度よりも粗い粒度であっても水質浄化に寄与する細菌現存量が上昇すること
を新規に知見したことを踏まえ、本発明の要旨は、
（１）浚渫土砂と鉄鋼スラグとからなり、非固結性であることを特徴とする干潟、浅場用水域環境修復材料。
（２）鉄鋼スラグの中央粒径が５０μｍ以上であることを特徴とする（１）に記載の干潟、浅場用水域環境修復材料。
（３）水生植物または海藻類の種子が混合されていること特徴とする（１）または（２）に記載の干潟、浅場用水域環境修復材料。
にある。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の水域環境修復材料は、浚渫土砂と鉄鋼スラグとを混合したものであり、細菌増殖環境として優れ、土砂粒子の粒径が大きい場合でも、水質浄化作用が得られる。また鉄鋼スラグ単独では問題となる海水のｐＨ上昇も、鉄鋼スラグが浚渫土砂と混合されることにより回避可能となる。更に、鉄鋼スラグの粒度として中央粒径５０μｍ以上のものを用いることによって非固結性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は干潟、浅場用水域環境修復材料を提供するものであるが、そもそも干潟、浅場の環境の重要性は、地球生態系の中でも熱帯雨林に匹敵するほどの高い生物生産性にある。これは、河川の流入による陸からの豊富な栄養塩供給や、浅いために光や酸素が豊富となる環境であることから、一次生産者およびそれを餌とする動物が増えることによる。これに加え、さらに近年では、海域からの窒素、リン等の無機栄養塩類を除去する浄化機能が注目されており、その主役は、無機栄養塩類を取り込み有機物を生産する底生微細藻類である。底生微細藻類によって生産された有機物は、底生生物、魚や鳥といった高次生産者、さらには人によって摂取されるとともに、これらの糞や死骸はバクテリアによって分解されるため、有機物や無機栄養塩類が海域に放出される前に干潟や浅場で消費されている。またアマモなどの海草も海域浄化に貢献していることが知られている。
本発明者らは、本発明の技術を用いることにより、干潟や浅場の生物生産性が向上し、高い水域浄化機能を引き出すことを新規に知見した。
【０００９】
まず本発明の干潟、浅場用水域環境修復材料は、浚渫土砂と鉄鋼スラグとを混合して得られるものである。
浚渫土砂とは、船の航路の確保などを行うために取り除いた川底や海底の土砂である。川底と海底のどちらの土砂でも利用することが可能であるが、土砂粒子表面にＭｇ＋２イオンが豊富に吸着されており、イオン交換反応により鉄鋼スラグによる周辺海域のｐＨ上昇を防止する効果が高い海底の土砂を利用することが好ましい。なお、土砂の粒径は、中央粒径で５ｍｍ以下であることが好ましい。中央粒径を５ｍｍ以下とした理由は、５ｍｍ以上である場合には鉄鋼スラグを物理的に封じ込める効果が減少し、浚渫土砂に対する鉄鋼スラグの混合比率が小さい場合でも周辺水域のｐＨが急激に上昇するためである。
【００１０】
また、鉄鋼スラグとしては、高炉水砕スラグ、高炉徐冷スラグ、製鋼スラグなどを用いることが出来る。
高炉水砕スラグおよび高炉徐冷スラグとは、銑鉄を製造する高炉で溶融された鉄鉱石のうち、鉄以外の成分を副原料の石灰石やコークス中の灰分と一緒に分離回収した高炉スラグであり、溶融状態のスラグを高圧水で急冷して急激な冷却によってガラス質（非晶質）の粒状スラグとしたものが高炉水砕スラグ、そして、溶融した状態のスラグをヤードで徐々に冷却したものが高炉徐冷スラグである。なお、高炉水砕スラグはさらに、高炉において冷却される炉前水砕スラグと高炉から離れた場所に移動した後に冷却する炉外水砕スラグに分けられる。
【００１１】
また、製鋼スラグとは、高炉で製造された硬くて脆い銑鉄から、不要な成分を除去し、靭性・加工性のある鋼にする製鋼過程で生じる石灰分を主体とした石状の副産物であり、転炉スラグ、溶銑予備処理スラグおよび電気炉スラグを用いることができる。
浚渫土砂と鉄鋼スラグとを混合した場合、条件により固結性が発現されるが本発明では非固結性を確保するよう留意する必要がある。この固結性に関しては、鉄鋼スラグの粒度を細かくし、例えば特許文献３に示されているように、高炉水砕スラグ微粉末（約４０００ブレーン）を用いると固結性が発現することが知られている。そこで本発明では、鉄鋼スラグの微粉末を用いず、中央粒径が５０μｍ以上の鉄鋼スラグを用いることにより、非固結性を確保する。なお、高炉水砕スラグ微粉末とは、炉前水砕スラグをさらに粉砕加工したものであり、アルカリ刺激の下では硬化するという潜在水硬性を有している。また、中央粒径（Ｄ５０）とは、与えられた試料全体の質量の５０％のものが通過するような篩い目の大きさのことである。Ｄ５０が大きな試料は全体的に粗粒で、Ｄ５０が小さな試料は細粒となる。
また、海草類の早期成長を確実にするため、浚渫土砂と鉄鋼スラグとを混合したものに、更に水生植物または海草類の種子を混合することも本発明の実施の態様の１つである。
【００１２】
以下に実施例について、詳細に説明する。
（実施例）
水域環境修復材料として浚渫土砂のみ、鉄鋼スラグのみ、および両者の混合物の３種類について、それぞれの環境修復能力を評価する実験を行った。実験方法は、まず１ｍ四方の容器に表１に示す５種類の材料を厚さ３０ｃｍで敷設し、その上に海水を３０ｃｍ深さとなるように注水した。尚、浚渫土砂は採取後に天日で乾燥させ、強熱減量が１．５％のものを使用し、鉄鋼スラグとしては中央粒径３ｍｍの製鋼スラグを用いた。また両者の混合割合は質量比でスラグ３：砂７とした。環境修復能力の評価期間中、新鮮な海水を２００ｃｃ／ｓｅｃで注入し、循環させた。また、実験開始から１カ月経過後にアマモの種子を１００粒ずつ散布した。
試験開始後６カ月、１２カ月における環境修復能力の評価結果を表１に示す。
浚渫土砂のみ、鉄鋼スラグのみの比較例に対し、本発明の２例ではいずれもマクロベントスの発生までには至らなかったが、メイオベントスの量で明確に差が見られ、高い生物生産性が確認できた。また、スラグのみの場合に、底質の深度３ｃｍ以上に軽い固結が見られたことから、マクロベントスの棲息は困難であろうと考えられる。
【００１３】
表１
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