(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄鋼スラグ、コンクリート廃材の破砕材の少なくとも一方よりなる基質と、硫酸鉄及び珪藻土とを、５５〜８０℃で圧力成形することにより非晶質の酸化鉄を形成させ、粒状をなすことを特徴とする水産資源生育環境改善用施肥材。
【請求項２】
粒の形状が、球状、楕円球状又は円筒状であることを特徴とする請求項１に記載の水産資源生育環境改善用施肥材。
【請求項３】
粒の重さが、０．１ｇ〜１５０ｇであることを特徴とする請求項１又は２に記載の水産資源生育環境改善用施肥材。
【請求項４】
硫酸鉄の含有量が５ｗｔ％〜３５ｗｔ％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の水産資源生育環境改善用施肥材。
【請求項５】
硫酸鉄総量の８０ｗｔ％以上が７水和の硫酸第一鉄であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の水産資源生育環境改善用施肥材。
【請求項６】
基質の含有量が６５ｗｔ％〜９５ｗｔ％であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の水産資源生育環境改善用施肥材。
【請求項７】
珪藻土の含有量が５ｗｔ％未満であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の水産資源生育環境改善用施肥材。
【請求項８】
鉄鋼スラグ、コンクリート廃材の少なくとも一方よりなる基質粉体と、硫酸鉄粉体、及び珪藻土粉体とを、造粒温度５５〜８０℃で造粒する工程を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の水産資源生育環境改善用施肥材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水産資源の生育環境改善と生産性向上に必要な施肥材に関する。さらに詳しくは、海岸の底質を速やかに復元し、新たな水産資源再生産領域を創造するに必要な化学施肥材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、漁業は資源の枯渇から年々活力を失っている状況にある。その要因は種々あるが、海岸の変質が及ぼす影響は特に大きいものである。元来、光合成を得られる海岸の底質は水産資源再生産の場として極めて重要な場所であるが、岩礁または転石等で形成されている場所では、コンクリートブロックより溶出する水酸化カルシウム等の弊害物質、地球温暖化傾向による海水温の上昇等に起因する石灰藻類（ｃａｌｃａｒｅｏｕｓ  ａｌｇａｅ）の旺盛な繁殖によって、これまでに見られなかった無生物領域拡大化が進み、その結果、資源の枯渇を招き、漁業の衰退を一層加速している状況である。
【０００３】
石灰藻の繁殖には様々な要因があると言われているが、石灰藻は好石灰植物であることが植物学で明らかにされており、石灰藻はコンクリート等のアルカリ性の基質を選んで棲息し、繁殖する。
【０００４】
また、、アルカリ性の少ない場所に住む嫌石灰植物を石灰藻の繁殖した場所に置くと、活性化鉄の欠乏によって嫌石灰植物が白化を引き起こすと言われている。これを生物学上では石灰誘導白化といっているが、海藻が植生していた海岸の底質にある岩や礫等が乳白色を呈した基質面に変質する現象も石灰藻の繁殖に起因するものである。
【０００５】
従って、磯焼け問題の解決にあたっては、コンクリート等の石灰質が資源環境に及ぼす影響と、活性化鉄の欠乏によって引き起される石灰誘導白化の二つの問題を解決する技術開発は急を要するもので、人類が食糧の安定を求める上で極めて重要な課題である。
【０００６】
本発明者等は、水産資源再生産域にある海岸環境保全技術について、コンクリート構造物より溶出する水酸化カルシウム等の弊害物質を低減し、さらに鉄イオン溶出を可能として、底棲動植物の生育環境を創造する技術として、藻場増殖用溶剤（特公平１−５８９３１号公報）、藻場増殖用粉体ならびにその使用方法（特許第２６１７７８６号公報）、複層シート及びこれを用いたコンクリート構造体の製造方法（特許第２５９８３４８号公報）、コンクリート表面改質剤、表面改質シート及び表面が改質されたコンクリート構造体の製造方法（特許第３０６０１７４号公報）等を提案している。
【０００７】
しかし、一般に海洋コンクリートは重量物であることから製作場所が限られ、上述の塗料の塗布、あるいは表面改質シートを用いたコンクリート表面基質変換技術工法等は、雨や風、又は気温の低下等によって施工作業が妨げられやすく、その結果、材料費、施工費、施工月数等に予期せぬ影響を与え、コストにも響いて普及性に欠ける傾向があった。
【０００８】
更に、本発明者等は、ナホトカ号石油流出事故による海岸被災を契機に、水域における生態系回復を目的とした施肥剤を提案し（特開２００１−７２号公報）、その実用化試験を以下のとおり行っている。
【０００９】
即ち、平成１１年１１月１５日、富山湾沿岸の海岸で磯焼けを助長する状態にある環境条件下において、水深４ｍで底質の一面が新しいコンクリートブロックで覆われた人工リーフ（潜提）の上部面積１９００ｍ2に対し、１ｍ2当り２ｋｇの割合で総量３８ｔの施肥剤を、クレーン船と潜水夫によってコンクリートブロック表面に万遍なく散布した。
【００１０】
平成１２年５月２６日に潜水調査を行った結果、人工リーフを形成したコンクリートブロック表面の全体はアオサとモズクの旺盛な植生によって覆われ、想像以上の良好な底質環境が出現した。又、これらの旺盛な藻類の植生によって動物の蝟集による発達した食物連鎖機能が生れ、海底の各所で魚類の集まりと多くの貝類の蝟集を観察した。
【００１１】
更に、平成１３年５月２０日、海岸調査を行ったところ、施肥を行った場所の波打ち際の砂浜には、ワカメ、アオサ、ベニスナゴ、モズク、フクロノリ等、多くの海藻が波によって打ち上げられ、波打ち際の海面にも砂浜同様に多くの海藻が流れ藻となって漂っていた。一方、これとは対照的に、施肥を行っていない隣接の潜提ブロック設置場所の波打ち際には、この様な海藻の打ち上げや波に漂っている流れ藻の光景等は一切見られなかった。
【００１２】
上記施肥剤は、実用化試験において極めて有益な効果を得ることができた。即ち、施肥を行ってから僅か６ヶ月の短期間で、海岸の底質を復元し、新たな水産資源再生産領域を創造することができ、自然界に対し、生態系に配慮した人為的技術の供与が、食料の生産性向上に繋がることが明らかにされた。
【００１３】
しかし、施肥剤の主たる原料が天然塩と硫酸鉄であることから、広く実用に供するには材料コストが多少高い傾向にあった。又、取り扱いにおいても、多くの塩を用いるため７水和の鉄との配合によって常時湿気をおび、保管や包装資材等に特別な配慮を要し、材料コストとともに経済性に多少欠ける面があった。
【００１４】
また、溶解性が優れているため、雨天や降雪の時など散布作業が容易でないし、即効性を求められる底質改善の場合には優れた機能を発揮するものの、持続性に多少難があった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、磯焼け現象を引き起こしている石灰藻の繁殖を防ぐことと、既に磯焼けになっている場所の復元に必要な施肥材及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１６】
また、本発明は、上記従来の施肥剤を改良し、経済性に優れ、持続的効果を得られ、降雨・降雪時などにおいても散布作業に支障がなく、しかも容易に製造することができ、世に平易に普及され得る施肥材及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、基質として低コストで調達できる鉄鋼スラグ、あるいはコンクリート廃材を用い、本発明者等のこれまでの提案で得られた知見に基づき、新たな技術開発を行った結果、本発明を完成するに至った。
【００１８】
即ち、本発明の水産資源生育環境改善用施肥材は、鉄鋼スラグ、コンクリート廃材の破砕材の少なくとも一方よりなる基質と、硫酸鉄及び珪藻土とを、５５〜８０℃で圧力成形することにより非晶質の酸化鉄を形成させ、粒状をなすことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の施肥材の製造方法は、鉄鋼スラグ、コンクリート廃材の少なくとも一方よりなる基質粉体と、硫酸鉄粉体、及び珪藻土粉体とを、造粒温度５５〜８０℃で造粒する工程を有することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２１】
自立栄養植物としての水生緑色植物は、光合成に必要な炭酸ガス以外の栄養を海水、淡水中から吸収同化しており、ケイ素が吸収されている量が最も多く、又、鉄も多く吸収していることが知られている。また、鉄イオン（鉄はチトクロームの構成要素であることから細胞内の電子伝達系に極めて重要なものである。）は、水生緑色植物の生育過程で、海水に含まれる栄養イオンを吸収する際に必要であると考えられる。
【００２２】
そこで、本発明の施肥材は、細菌類、海藻類或いは微生物の生育に必須な微量元素である硫酸鉄を含有する。ここで、硫酸鉄としては、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄を使用できるが、硫酸鉄総量の８０ｗｔ％以上が７水和の硫酸第一鉄であることが好ましい。
【００２３】
また、硫酸鉄の含有量は、好ましくは５ｗｔ％〜３５ｗｔ％であり、より好ましくは８ｗｔ％〜２２ｗｔ％である。硫酸鉄の含有量が５ｗｔ％未満であると、鉄イオンの供給が充分でなく、石灰藻に覆われている磯焼け海域に対する施肥効果が充分でない傾向があり、３５ｗｔ％を越えると、鉄イオンの供給が過剰となり、水生生物が必要とする栄養元素の吸収機構に対し、イオンストレスを生じさせる傾向がある。
【００２４】
本発明の施肥材の基質は、鉄鋼スラグ、コンクリートの少なくとも一方よりなる。
【００２５】
鉄鋼スラグの化学組成は表１のとおりである。鉄鋼スラグは、一般に石灰（ＣａＯ）およびシリカ（ＳｉＯ2）の２成分を主成分としており、更に、高炉スラグは、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、マグネシア（ＭｇＯ）、転炉スラグは酸化第一鉄（ＦｅＯ）マグネシア（ＭｇＯ）、酸化マンガン（ＭｎＯ）等を含有していて、いずれも地殻あるいは普通の岩石、砿鉱石の一種を構成しているものである。鉄鋼スラグとしては、高炉スラグ、製鋼スラグ（転炉スラグ、電気炉スラグ）等を用いることができるが、緑色植物が最も多く吸収している栄養のシリカ（Ｓｉ）と同位にある二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）の含有量が多い高炉スラグを好適に使用できる。また、製造の容易性より、水砕スラグが好ましい。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
「金属等を含む産業廃棄物に係る判定基準を定める総理府令」に基づく、「産業廃棄物に含まれる金属等の検定方法」（昭和４８粘環境庁告示１３号、平成７年３月に改訂）により検定を行った結果である表２より、鉄鋼スラグが土壌汚染に係る環境基準の限界値を下回っていることは明らかであるが、鉄鋼スラグは元来、鉱石に含まれていた多くの鉄分を高温の溶融状態によって抜き取った滓であり、産業廃棄物である。しかも石灰（ＣａＯ）は水に溶出してアルカリ性を呈するため、これをそのまま水域に用いれば表１に示す化学組成から見て弊害を及ぼすことは明らかである。しかし、本発明の施肥材においては、これらの化学組成を硫酸鉄、好ましくは硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ4７Ｈ2Ｏ）との化学反応によって基質変換し、鉄イオンの溶出を可能にし、水域環境と生態系に有益な材料としている。
【００２８】
【表２】
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【００２９】
一方、コンクリート廃材は、通常、セメント９〜１５ｗｔ％、砂２０〜３３ｗｔ％、砂利３５〜４８ｗｔ％、水１６〜２２ｗｔ％よりなるが、セメントの化学的組成は、表１に示す様に鉄鋼スラグと類似しており、コンクリート廃材も本発明の施肥材の基質として用いることができる。セメントとしては、特に限定されず、普通ポルトランドセメント等を使用することができる。勿論、コンクリート廃材ではなく、セメントのみを使用しても、経済性以外はコンクリート廃材と同等の効果を得られることは言うまでもない。
【００３０】
コンクリート廃材も、表１に示すセメントの化学組成が示すとおり、強アルカリ成分を溶出することから、公害対策基本法、海洋汚染防止法、自然環境保全法、廃棄物の処理及び清掃に関する法律によって制約をうけ、また、水質汚濁防止法の許容限度ｐＨ５〜９の基準値を大きく上回ることが予測され、そのまま水域に用いることには問題がある。しかし、本発明の施肥材においては、鉄鋼スラグと同様に硫酸鉄、好ましくは硫酸第一鉄によって非晶質の酸化鉄を形成した有益な材料に基質変換し、鉄イオンの溶出を可能にし、水域環境と生態系に有益な材料としている。
【００３１】
基質の含有量は、好ましくは６５ｗｔ％〜９５ｗｔ％であり、より好ましくは７８ｗｔ％〜９２ｗｔ％である。基質の含有量が６５ｗｔ％未満であると、鉄イオンの供給が過剰となり、水生生物が必要とする栄養元素の吸収機構に対し、イオンストレスを生じさせる傾向があり、９５ｗｔ％を越えると、鉄イオンの供給が充分でなく、石灰藻に覆われている磯焼け海域に対する施肥効果が充分でない傾向がある。
【００３２】
本発明で用いる珪藻土は、表３に示す化学組成より明らかなように、緑色植物が最も多く吸収している栄養のシリカ（Ｓｉ）と同位にある二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）８０％を有しており、更に、これまで一般に自然界において藻類植生環境として最も好ましい基質と言われている安山岩の化学組成（表４）とも似ている。
【００３３】
しかも、珪藻土は粘性をもっていることから、バインダー的役割を果たし、基質である鉄鋼スラグ又はコンクリート廃材と、硫酸鉄との結合を良くして基質の変換を均一に行うことができる。
【００３４】
【表３】
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【００３５】
【表４】
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【００３６】
本発明に用いる珪藻土は、製造の容易性より、粉体（乾燥品）であることが好ましく、例えば、昭和化学（株）製「ラヂオライト」を好適に使用できる。「ラヂオライト」の粒度分布（レーザー法により測定）を表５に、特性を表６に示す。
【００３７】
【表５】
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【００３８】
【表６】
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【００３９】
珪藻土の含有量は、好ましくは５ｗｔ％未満であり、より好ましくは３ｗｔ％〜４．５ｗｔ％である。珪藻土の含有量が５ｗｔ％以上であると、施肥材の比重が軽くなり、底質での安定性に欠ける傾向がある。
【００４０】
本発明の施肥材は、粒状であればその形状は特に限定されないが、後述するように施肥材を麻袋等に詰めて置く場合には、取扱い上の観点から、球状、楕円球状又は円筒状とするのが好ましい。また、粒の重さも特に限定されず、使用する場所の条件によって定めればよいが、０．１ｇ〜１５０ｇとするのが好ましい。
【００４１】
本発明の施肥材は、基質となる鉄鋼スラグ又はコンクリート廃材を細かく砕いて人工砂を製造し、それに硫酸鉄及び珪藻土の粉体を混ぜ、撹拌機で万遍なく配合し、造粒機に投入して、所望の形状、重さに圧力成形することにより製造することができる。
【００４２】
造粒温度は、硫酸鉄の水に対する溶解度において最も適温とされる６４℃近辺、具体的には５５〜８０℃とすることにより、基質が硫酸第一鉄との化学作用を受け、完全に非晶質の酸化鉄に変換される。
【００４３】
造粒機としては、図１に示すようなツインダイス方式のものを用いることが好ましい。図１に示す造粒機においては、ホッパー（不図示）より投入された原料１が、図示する方向に回転する二つのダイス３間でダイス３の内側に押し出され、押し出された部分をカッター４で切り取ることにより、施肥材２を得ることができる。
【００４４】
本発明の製造方法によって製造された施肥材は、水産資源の保護育成環境に必要な鉄イオンを持続して安定供給するため、好石灰植物の蝟集による繁殖を防ぐ一方で有用藻類の繁殖を助長する環境を創造することができる。
【００４５】
施肥の方法は、海域、河川、あるいは湖沼など施肥を必要とする場所によって異なってくるが、施肥材をそのままクレーン船を用いて海上から散布する方法、あるいは麻袋等に入れて必要とする場所に置く方法、又、干潟の場合などではアサリの採取を行った後に採取場所に必要量を撒く方法などがある。また、海砂、川砂、または山砂等に混ぜて、施肥と底質改善を兼ねた材料として使用してもよい。特に、波の高い外洋に面した海岸で、底質が頑固な磯焼けを呈している場所では、施肥材を麻袋等に詰めて置く方法が、即効的効果も得られ好ましい。
【００４６】
本発明の施肥材は、河川、湖沼を問わず、沿岸域全ての海域の底質に散布することによって、水産資源の活力ある再生産環境を創造するもので、資源の有効活用と併せて社会基盤形成上で極めて有益なものである。また、養殖事業においても有効に利用することができる。
【００４７】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
【００４８】
水砕鉄鋼スラグ材９１ｗｔ％と、硫酸第一鉄粉体８ｗｔ％と、珪藻土粉体（商品名「ラヂオライト」昭和化学（株）製）１ｗｔ％を撹拌機で万遍なく配合し、図１に示す造粒機に投入して造粒温度６４℃で圧力成形することにより、直径６ｍｍ、長さ１０ｍｍ、重さ０．８ｇの円筒形状の施肥材を製造した。
【００４９】
この施肥材を、精製水中に６時間浸漬した後の溶液を濾紙に取って乾燥したものを、環境省の廃棄物溶出試験方法基準に示されているＪＩＳ  Ｋ  ０１０２「工場排水試験方法」に基づき、蛍光Ｘ線法により、フレーム原子吸光法で定性・定量分析した。結果は以下に示すとおりであり、鉄が適度な速度で溶出し、クロム等の有害成分は殆ど溶出しないことが分かった。
鉄：１．１７０×１０-3ｋｇ／ｍ3
ニッケル：０．１×１０-3ｋｇ／ｍ3
亜鉛：０．９×１０-3ｋｇ／ｍ3
全クロム：０．１×１０-3ｋｇ／ｍ3未満
六価クロム：０．０５×１０-3ｋｇ／ｍ3未満
【００５０】
【発明の効果】
以上説明のように、本発明は、水産資源の基礎生産力を支える藻類の生育過程で海水に含まれる栄養イオンを吸収する際に必要な鉄イオン（鉄はチトクロームの構成要素であることから細胞内の電子伝達系に極めて重要なものである。）の働きに不可欠な微量元素を施肥材に取り入れたものであり、基質の中に安定した形で鉄が挿入され、底質環境に極めて活力を与えるものである。
【００５１】
更に、施肥材は、広範な場所で大量に使用する材料であることから、材料は何処の地域でも容易に調達でき、しかも極めて低価であることが求められるが、本発明では、製鉄所等で大量に排出される鉄鋼スラグ、又はコンクリート廃材を基質として有効に再利用し、しかも基質の変換により持続的効果を得ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の施肥材の製造に使用する圧力粒材加工機の要部の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１  原料
２  施肥材
３  ダイス
４  カッター
【図１】
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