2g

2．1海洋深雨水の取水

第2草 海洋深層水の取水と放水がなお，規♯，皆さんがペットボトルなどで飲んでいる飲料水や右裾食品化

第2章 海洋深層水の取水と放水粧品なとの商品に利用されている深層水の取水は，③水路方式（管路）で行われている。

2．1 海洋深層水の取水
2．1．1

2．1．2 わが国における海洋深層水取水施設
ゎが凶では表2−1−1に示す取水方法別に・図2−卜1に小す場所に設けら取水方法

現状の取水方法としては表2−2−1にホすように，調査船から採水器を用いれているJまた，その取水施設の概略仕様については表2−1−2〜4に合わせて取水（取水水深．数百m，取水量100J／回）する方法を除きt要3カ式が小すし，なお，海外では米国ハワイ島およびノルウェーのフィヨルド海岸においあり，海洋深層水（以下，深層水）の利川量や利用場机利用目的などに合わて，水路力式の取水施設が立地している0

せ，その取水力式を使分けているのが一般的であるり

2．1．3 水路方式の海洋深層水取水施設の構造
表211海洋深層水の代表的な取水方式

控J 汲上げ量は日当り し24時間）の取水量⊂

水路方式（管路）の一般的な取水方法は一・コップの底の水をストローで吸う

図2−1−1既存取水施設位置図

30

第2章

海洋深層水の取水と放水

2．1 海洋深層水の取ノ水

表21−2 水路方式（管路）取水施設仕様一覧
供用中

取水水深

★19R3370m

1兆9

購仇

100m

1994

321m

2000

374【ll218111

62．錯nm陸上製￠27（）mm

3，125m

陸上型￠50mm

l，胡〔nl57．m⊃

町狛h

腐れ 摂動していない取水施設

陸上型

2．527nl

陸上塑

5．840nl

陸上型

多目的利用

表214

湧昇流方式取水施設仕様一覧，39711120〕1330m

200三三384m

2nr）32004 2004￠250ml

4，400nl

陸ト．型

馴択槌n■】さ7，7〔）〔m

陸上ち当m

315m

ZDO60Ill

d227mnl
射れmソ［

1，20〔肌二0050n

9004

350．rnソ［

1肌lIlU2．650m￠135mm4．560m

2nn4

r115m

陸上型

￠27（rnrn375nl

2004

3，250m

3㌔13m

331n
2nn4

2006

降「型

陸上彗lよ￠25〔加ull

4．0〔10恩嘩研究 養魚

1，6UUrll

460

3，0002001

陸上型

臓上雪空

d450mm

洋上方式取水施設仕様一覧

判り相的

管飽延長磨窯2，400ml

2．郎m】7．2只〔

2（〕nn

6畠7出

344nl

1995

管露拝

d・454rnm

320m

くさ19リ2

封的1

揚水量

表21−3

陸上型

4，150lIl

3，978m
小280mm

多目的利用発電利鞘研究

陣卜虻J

陸上塑

2，817m上型

1，800111

卜型￠125mmソ郎DlⅠ竺Ⅰ・ d28加1m

3．700m 12．500m

陸 悍上増 し塑注）．粟井登を正確に算定することは非常二難しい。ここでは卜式で試見した
粗定湧昇尾一姥体の囁稿さX設市延長×流れの沈迷XlR
演劇県松浦両・11の場合＼＝13◇ 水深ZnOm以浅の取水施設。★ 現在確勤しrいない探せ水取水施設ノ5111×130m：ズ0

くJ 水深200m以桟の施設。

ような方法で地上まで吸いトげているし、ただし，専門的に言うと図2−1【2に示すように人きくZ種類の揚水方式があるLJ式とも図2−1−2に示すように沖合側より，取水L」，収水管，ストレーナー，取水ポンプピント（着水槽），取水ポンプのT要5部位から構成されている。

両方式の違いはポンプ揚水方式が取水ポンプで深層水を吸い上げるのに対し（亘）取水口 取水口は深層水の吸込み口であり，海底面の土砂を吸い込まないて・自然流下方式は外海水位と着水槽内の水位差により深層水を着水槽に流入よう海底面から2，3m程度以上の高さに吸込み口が位置するよう⊥夫ささせ・それを取水ポンプで汲み」二げるという，機構上の違いである。なお，現れている。図2−1−3に既存の構造例を示した。

在採用されている揚水方式としては施設建設費が安価であること，水質確保がこむ取水管．取水管は取水口より流入した深層水を確実に陸上まで送る スト容易であること・維持管摺が容易であることなどよりポンプ揚水方式が選定さローれている。

水施設の成否を決める重要な部位であり，高い設計・施工技術を求められ次に，取水施設を構成している各部位（機掛について概略説明する〔両方のような役割のものである。しかし，その重要性は非常に高く，取る構造体でもある。その理山は，人の手の届かない海底深くにわたり管を、し■第2章 漸羊深層水の剛水と放水2・1海洋深層水の収水

くポンプ揚水ノノ式J．93

〈風車型〉

図2112

水路方式の揚水方法

図2−13

取水口の既存構造例

設置せねばならないからで・その強引こついても起伏の激しい海底面上において収水ポンプの吸込み斥力や棚などの外任・自重（自らの重さ）に配，海象条件などを7／か一力＋上載荷塵机て批ない強さを有する必要があるほか・波浪や海流に対して流され配慮して選定するこ

ロコ工工∑巳ない重さを有していることが求められる0図2−1−4に一一鮒管路の荷重とが一般的である。

浮力＋粉⊥l

内外庄￣水撃庁＋ボン7負J十

特に，浮遊管雌は海札か慣性力

さらに・管材料には流入水の水温上昇を防ぐF■的から▼・舗熟性能に優

底起伏が激しいため 腰蔽＋癒訂￣十れていること，②通水棚に優れていること，舗食性能や・④管材の組に，着底管路では管成物質を溶出しないなど，深層水の利用柚鋸二台致した条件が要求され路が点接触で支持さる∩図211−5に代表的な管材料・図2−1−6に管鮪の設置構造形式につれ，曲げ破断した白電

図2−卜4 一般的管路の荷重条件

り，断面が潰れ損傷

なお，管路の設置構造形式は主に海底地質・海加の起伏状態や海底勾を受けたりする場合に用いるのか一般的である（図2−17参臥わがl司では台風が多く来襲する場所に位置していることから，その移動安定件

21漸羊深層水の取水④風水ポンプピット（着水槽）‥取水ポンプピットはストレナーや取水ポンプを所定の高さに配置するための緒である⊂一一万・着水槽は取水口からの深層水を安定的に流入させるための容器であるC

珊水ポンプ：ポンプ揚水力式の取水施設では取水口側からの吸い込みと利用場所への送水の両機能を机た 片吸込み渦巻きポンプが仙られる0

また．自然流下方式の取水施設では利順所への送水を別的とした 白吸式ポンプが用いられるのが一般的である0
図2−1−5既存管材料例

く一点係官九．浮遊菅路、取ノくト ット

く多居係留ノブ式梓逝管路さ取水ヒ ′け

2．1．4 取水ポンプピット（着水稽）の配置
取水ポンプピット（着水槽）が水面Fに設置されていることは1取水管長が長いことに大きく関係しているn管路を用いて深層水を流人・通水させるためには以下に示す種々な抵抗が発生するが，これに対して吸い込むための力が必要となる。
図2−16

既設管路の設置構造形式例

・入口損失水諷＝海水が収水Uに流入する抵抗・摩擦損失水頗‥海水が管内を通水する時の管壁との摩擦抵抗
t曲り損失水頭＝曲がり配管を通水する時の抵抗・急縮・急拡損失水頗：管路日経が急縮・急拡して流れることに伴う抵抗．ストレーナー部損失水頭・出目損失水頭＝海水が管路から流出する抵抗・密度差水顔∵深層水抑）ものであり・深層水とそれ以桟の海水の鱒差
図2−1−7 起伏の激しい海底面上での管路の設置状況概念図

一方，取水ポンプで吸い込むための力は「絶対真空（0℃の場合）でも10mHや強度面での安全性が高い着底管路形式が用いられているJ①スルーナー：ストレナーは取水口から流入する魚介類が取水ポンプ内に侵入して掛寡させたり，賂死による水質悪化を防いだりする目的で配置し，・儲魚＋取出し の機能を有した機器となっている〉なお，自然流卜方式の収水施設では着水槽がストレーナーの機能を代用するよう言憫され麒」しか造ることが掴ない（〕ポンプ自体の抵抗も配慮すると・▲■6・5m蛸
肢（水温0〜20℃の場合），・となる√取水施設費用の縮減を考えると，より小径の管路で取水することが嬰まれ，一朗には8，9m膿度僧径270nlm，醐長抽lで管内流速がⅤ＝0・8m／secの場合）の吸い込み力が必要であるn

したがって，取囲ンプで不足する吸い込み力をカハーするために・図2−

3β

第2章

海洋深層水の椒水と牧水
2．3

船用ワイヤーを設置しておき，敷設に際して敷設船上のウインチにより巻き取ることで移動させる。
なお・最近ではDPS（ダイナミノク■ポジショニング・システム）船を使用することにより，操船ワイヤーを用いず昼夜連続敷設するカ式が採用されるよ収水に伴う詫間題

39の場合．その多くは1，000m以浅に生息し，水深が深くなるにしたがって生物副は減少するが，底層付近では再び増加することが知られている。探層水の汲み上げによって取り込まれる生物群集の実態を把握しておくことは環境保全や漁業への影響，あるいは取水施設の維持管理を考える上で重要である。

うになってきているCまた・リールハージには縦型ドラムと横型ドラムがあるが，敷設時底力の影響が少ない横型ドラムを川いるのが−一般的である。

2．3．1海洋深層水に出現する生物群集
深層水の汲み上げに伴って微生物群集（細菌類）やプランクトン，あるいは人刑の底生生物や遊泳生物が目視するし深層水中に出親する微生物群集は1nd

2・2 海洋深層水の放水
深層水は表層海水と水質上の遠い（宙栄養，裾私消制があることから，陸上において魚介類の養殖等に利用した深層水を撫処理で海域に放流することを問題視する意見もある0特に開削こされているのは低温性と高栄養性が海域の生態系に与える影響であるこしかし，刺状で取水・使用されている深層水は1ヶ所当たりで貴人］万t／＝程度と非常に少量の放流で，海域の生態系を変えるほどの影瞥力はないC現在・深層水取水各地では，隣接の河川や漁港などを介して放流したり，飛沫菅や砂浜などを介して放流したりしている。

特徴のある放流方法をとっているのは久米島にある沖縄県海洋深層水研究所であるじこの研究所は湧昇性の海域（自然の深層水が湧き上がっている海域）に位置するものの，周辺海域の浅海ではサンゴが群生しているために，直接的な影響を防ぐために，表層水と深層水を混ぜ合わせ，水深25mに放流している。

、105cens／mgで，細胞数の深層水′／表層水は概ね1／3〜1／2である。病原性細菌を中心とした検討も進められており，探層水中から病原性細菌は確認されていない。これらの結果は徴生物学的見地からみた清浄性を小すものである。
深層水取水ポンプの手前にはストレーナー（綱目5mm程度）が設置され，定期的に点検が行われ，この際にストレーナーに捕捉された生物が報告されている。漁業対象生物としてチゴダラ，シラエビ，ホタルイカなどが確認されているが，その量はわずかであり，現状の取水量において漁業に影響を及ぼすものではないと考えられる（表2−3−1）（

ストレーナーの綱目を通過する生物についてもいくつかの報告がある。帥R

本海洋開発産業協会は，1年間にわたり1回／月の頻度で表層水と深層水の同時調査を行っている‖深層水中に出現する生物は年間で91〜101種であり，取り込まれる生物量は100m■当たりの年間量で，106〜107個体である。理数は表

層出現種数の47、70％，出現量は28〜48％である。取り込まれる生物貴を有機炭素量からみると14〜168mg■C′／100m3であり，表層水の0．53〜5n％である（表2 3−2）。海水の取水利川が海洋生物群集に悪影響を及ぼす可能仲があると2・3 取水に伴う諸問題
深層水取水管の多くは海底面に配管され・取水口は近底層り底上5m乱射に関目しているD海洋における生物の鉛直分布についてみると，光合成を右う
植物プランクトンは概ね50〜150m層にクロロフィルの極大を形成する。動物いう観点からみると，深層水の取水は表層取水に比べて桂数，量ともに少なく，生物への影響を軽減できる取水法であるといえる。

2．3．2 取水障害の可能性

海水を利用する産業としては汽力発電所，製鉄，あるいは水産増養殖，水道

2＿3

取水に伴う諸問題

第2号 掛羊深層水の取水と放水事業などが挙げられ，これらの多くは衣輌購取水している0取水口には汚表23−1ストレーナーに捕捉される大型生物の概要
し富山［一＿＿空丁損付着生物が多量に付着し，このため1帆′年程度の清掃点検が紳れているU

深層取水により鵬の補修作業が必要とすると膨大な卵が雛する叶鮒が類−−生物付着によって取水障害を起こす可能性のある生物としては，多諷コヶムシ鼠貝類，あるいはフジツボ鮒挙げられる〇珪藻類やセドロ虫類も朽雛物として挙げられるが・ロ行の大きい取水口を閉塞する叶能机ないと考巨ミウシ類 仁」●

サクラエビの1種

深層水一匪川現し，汚損生物となる可能性のある分数群を衷2−3−3に示し

シラエビの1種

た「，多毛類としては深層水峠7〜12科州硯するが・表層取水において餌シンカイイシエビ†緒の鯛とな。石灰質棲管を作るカンザシゴカイ科は出現していない0フジ

ンケンエビの1種

針三㌧、ッ欄を含む酬亜綱についてみると・100m取水を行っている取水施設では
フジツボ鮒生が確認されているが1300m細水施設では確認されていない01日】じ朋亜綱に属すハダカエホシ科とエポシガイ科が水深3nOm層で佃されている榔絹認され，親や脱皮殻も確認されていることから，これらの生物

ホラアナゴ

L4■■

5．■‖﹂

1日」＿上ヤ空．︑﹂l‡；忘短が取水口や取水管峠付着している可能性がある「、しかし，エポシガ十煩の付表23−3深鰍中の汚損生物となる可能性のある生物出現状況

小谷口（19淵を引用−1￣lMl」＿」空竺竺l l一ユ】
脚県漸羊深層水研究所（1998）を再整理
表2−3−2汲み上げ深層水中に出現する生物（ストレーナー通過生物）「壷蜃塑㈹ロ本海洋開発産業協会ほか（20031」＿＿」＿三竺竺聖竺卿口本漸羊開発産業協会ほか（2003）

l

23

42

第2草

取水に伴う諸問題

43

海洋深層水の取水と放水（清解ポンプ）

着器は柄部が有機質であl），妃亡あるいは一定以ヒの多層付着が起こると脱落し，取水口を閉塞する可能件は小さいと考えられるe∴枚貝親では汚損生物の代表種であるイガイ科幼生は出現しなかったが，それ以外の二枚貝類幼生は確認されている。このほかにコケムシ類幼生も出現するが・幼生同定は現状の技‥．・il

C…憲08惹

全炭酸低濃度
全アルカリ匿低濃度

栄養塩低濃度術では限界がある。これらの知見は表層に比べて深層取水において汚損付着生こ深慮氷）物の幼生出現が少ないことを示しており・取水管の維持管理上有利であることを示唆するものであるc Lかし，限られた調査データだけでは・深層水取水に会炭酸蔦瀧在
染アルカリ度高濃度

GaeO等十め擁軒十や攣攣㌣∵
ca．涙亀∵∵∴∵パCO声瑚靴蒋

ょる生物付着が起こらないとまではいえない0このため既存の取水管の観察

図2−3−1海洋における全炭酸の挙動要因や，ポンプ揚水の負荷変化などから判断する必要がある02．3．3

海洋深層水の汲み上げとC02の挙動

海水に溶射している全炭酸の存在量は表層で1，OnOGt・C・深層で36・700Gt・Cとされ（Miuero，1996），濃鮭は水深⊥000m付近まで直線的にL舅Ll

それ以操では暫減傾向を示す〔ここでは高濃度の炭酸を含む深層水を汲み「げた場合に起こる，炭俵の挙動を述べる（図2−3−1）0（1】漸羊におけるCOどの存在と挙動

瓶水中の全炭酸はCOJ二酸化炭素上H2CO3（遊離炭酸），HCO㌻（重炭酸ィォン）およびCO喜一（炭酸イオン）の形で存在し・これらの物質閥には以下の平衡が成立している。▲coP＋T120＝H2CO3＝Ir＋HCO；さH＋CO≦￣

海洋への炭酸の供給は主に大気一海洋間のCOガスの交換によって起こり，生物活動によって有機物や炭酸カルシウムに変化し，深い層に移動する0海洋における炭酸の挙動メカニズムとして「溶解ポンプ」，「生物ポンプ」および「アルカリポンプ」が提案されている0溶解ポンプは人気のCOZ分圧と海水中の活量（分圧）の差によって生じ，海水中のCO2分仔が高ければ海水から大気にCO∠が放出され，逆の場合は大気から海水中にCOJが流入する〇そのフラノクスは次の拡散方程式で表現される。

・栄華塩藁濃度F：気体の移動量
Cs：海水中のCO2分蛙

Ca：大気中のCO2分任

Dニ拡散係数生物ポンプは光合成によって引き起こされる海水中のCOの有機物への変換に伴って起こる現象である0光合成が＝∫能な水深では有機物が生産され，その死骸や代謝産物（粒状）が真光層以深に沈降し・その間に分解を受け再びCOっとなる。この際に有機物中に存在する栄養塩類も軸酎ヒされる〔光合成‥

6CO2＋恥0→C晶0＋602（CGH1206，グルコース）

有機物分解ニCH20＋0〜→COノ＋H20ァルカリポンプも生物活動に起因した現象で，れ灰藻乳円石渡粗放散虫
軌貝類などがその役割を押っているこ海州のCa2・と重炭酸イオン（HCOJ）が結合し，右肘化（炭酸塩の形蠍が起こり，この過程でC02を作るっ深層ではCaCO，が洛解し，C02はHCO丁に変化する（）太平洋において炭酸塩の溶解が急増する水深は概ね水深2，000m以裸である0
石灰化

CaZ・＋2HCO；→CaCO3＋H20＋CO2

cac03の溶解‥CaCO3＋CO2←H20→Ca2十十2HCO3
F＝D（Cs−Ca）／∂

44

第2畢

漸Y探層水の取水と放水2＿3

取水に伴う諸間組

45

通常，海洋においてはアルカリポンプに比べて年物ポンプの働きが人きいた

前名で年間5t／年，後者で2t／隼のC02が大気中に放出される可能性がある。

め，大気より流入したC02は丼物ポンプによって有機物として海洋篠層に送りこの値はR本人1人当りの年間CO2放出量（9t／年）の半分程度である。沖縄

込まれ，この間に有機物が分解され裸層水中の全炭酸濃度が高くなるし、で洋上取水される深層水の場合，水深1，000m以裸の海水の放流によって大気深層水を汲み上げた場合，高濃度の全炭酸を含む深層水が大気に接触すればから海洋にC02が流入する（大気COが削減される）吋能性があると推定され溶解ポンプが働き，深層水巾の炭酸がC02となって大気中に放出される吋能性ている。これは汲みしける深層水の特徴（全炭酸と栄養塩類の比）によると考がある。1万で深層水中には有機物の分解によって高濃度の栄養塩類が存在えられ，海域特杵や取水水深によってCOに収支が異なることを示している。

し．これを利用して植物プランクトンが増殖すれば生物ポンプが働き，COJは深層水は低温安定性を有しており，この特性を利用すると火力発電所の発電有機物に変換される。栄養塩濃度が全炭酸濃度に比べて村対的に高くなれば，

効雫が1〜3矧埴】Lすることが試賀されている。60万kW級LNG発電所（深層大気中からCOが流入し，その道であればCO三は人気中に放出されることにな

水取水量100万mソロ，利川率50％）を想定した場合，発電所からの放出量はる。

13．000tCOz削減され（1％削減で計算），深層水の汲み上げによる放出量：21汲み上げ深層水のCO。収支

rl，000＝2，600−1，600tCOZ）を差し引いても，放出量は12，000tC02を削減

汲み卜げ深層水場知，宵山ほか）の全炭酸濃度の測定がNEDO委託研究「エできる可能性がある（図2−3−2）。親水汲み上げ深層勅ま，その多くが淡水ネルギー使用合理化漸洋資源活用システム開発」によって行われた（2002）。

化や水産年物の飼育に利用されているが、地球温暖化防止の点からみて．今後

この鮎架からみると，既深層水の持つ低温安定性を利用した省エネ技術への適用が重要といえようLl
13・000tCOク削減司12・DOOtC82削議1設の深層水取水施設から1了

汲み上げられる深層水中の全炭酸濃度は約2，300⊂つ1．000tCO2放出

60万川組

⊂＝〉￣

．■■▼▼▼〉▼⊥小二〃mOl／kg，全アルカリ度は2，250〜2，30恥eq／kgの範囲にあり．¶方栄養

日量100万mコ

取水

塩濃度はDIN（溶存態無機窒素）で20〜30／皿101／kgである。
日量1，000mlの深層水を海域に放流した場合のCO叔支を，生物ポンプを考慮しない場合と考慮した場合で計算すると，

図2

3

2

海洋深層水の省エネ利用によるCO2削減の可能性