営 26-033
平成 26 年度日本水産工学会学術講演会（2014.5.31～6.1）発表

貝殻利用技術による漁港・港湾水域の環境改善に関する評価
穴口 裕司、藤澤 真也(海洋建設株式会社)
田中 丈裕(NPO 法人里海づくり研究会議)、足立 吉宏(株式会社大本組)
大久保 賢治(岡山大学大学院環境生命科学研究科)

1．はじめに㎡）において多種多様な固着・潜入動物が効率良く増漁港・港湾水域は、多くの水生生物にとって遊泳力殖することが確認されている 1）、2）。さらに、貝殻構造の弱い幼稚仔期を中心に貴重な静穏水域となっている。

物は、海中に堆積したり浮遊したりする有機物をトラ

また、全国的に磯焼けが進行している状況の中、漁港・ップし、多様な固着・潜入動物に摂食させて生物多様港湾における護岸・防波堤や基礎マウンドなどの施設性と生物生産性を向上させるとともに、大型褐藻類のは、岩礁性藻場の付着基質としての有効活用も期待さ付着基質としても優れた機能を有している 3）。また、れる。これらの水域は静穏であるが故に閉鎖性が強く貝殻を海底に敷設したり鋤きこんだりすることで、有流れが停滞し、水質・底質など水域環境の富栄養化の機堆積物や有機懸濁物を腐食食物連鎖のサイクルに取進行がしばしば見受けられるが、近年、わが国沿岸でりこみ、複数段階の動物による摂食-排泄の繰り返しには、栄養塩不足が深刻な問題となっており、新たな栄よる分解を通じて無機化を促進し、底泥などに封じ込養塩供給源となり得るプラスの側面も浮上してきた。

められた有機物を循環系に取り込むことで、新たな栄我々がこれまで研究開発を積み重ねてきた貝殻構養塩の供給源をも生み出すことに繋がる。

造物（直径 15cm の円筒形メッシュパイプに貝殻をラン

このようなことから、漁港・港湾水域に貝殻利用技ダムに詰めたもの）は、貝殻の重なりによってできる術を活用することで、幼稚仔に対するナーサリー機能隙間（空隙率 80％前後、長さ 30cm 当たりの表面積約 1や岩礁性藻場の付着基質としての機能を強化することができるものと考えている。本研究において、平成 21

表 1 調査海域～23 年度にかけて 4 箇所の港湾水域（表 1）に貝殻構造物（図 1）を設置して、環境生物調査を実施し、そ海域

貝殻構造物

事業種類

福井県敦賀港①水質改善礁

環境対策工事する。

福岡県博多港②博多港湾型

航路浚渫工事
技術開発業務

2．調査方法1）基本調査の効果について定量的な評価を試みたのでここに報告

宮崎県細島港③直立面取付型

基質設置試験

高知県宿毛港④宿毛港湾型

イメージアップ工事

基本的な環境条件と貝殻構造物における生物相を把握するために、以下の項目についての調査を行った。
（1）水質環境
セッキー板による透明度の測定と Compact-CTD（JFEアドバンテック社製）による水温・塩分・DO・濁度の鉛直分布を測定した。
（2）魚介類生息状況
潜水目視観察により貝殻構造物および対照区における魚介類の種、個体数、全長等を記録した。対照区は、敦賀港では貝殻構造物から 20m 離れた場所の基礎マウ
ンド上部、博多港では同所に設置されている自然石、細島港・宿毛港では貝殻構造物を取り付けた位置と同水深帯のケーソン壁面とした。

図 1 調査した貝殻構造物（左上：敦賀港、右上：博多港、左下：細島港、右下：宿毛港）（3）固着・潜入動物の生息状況

直径 15cm、長さ 30cm の貝殻テストピース（投影面敦賀港

博多港

細島港
0

で動物が脱落しないよう木綿袋等に収容して回収し、22種、個体数、湿重量の測定を行った。なお、対照区に

44

ついては、博多港では同所に設置されている自然石表

66面（0.04 ㎡）、細島港・宿毛港では貝殻構造物を取り水深(m)0水深(m)積：0.045 ㎡）に固着・潜入する動物について、海中88

付けた位置と同じ水深帯のケーソン壁面（0.04 ㎡）と1010し、敦賀港では対照区を設けなかった。

12122）有機物取り込みに関する調査

1414敦賀港及び博多港において、浮遊、懸濁、堆積する

162.04.08.01610.036濁度（FTU）

有機物の起源や、貝殻構造物の固着・潜入動物により餌として取り込まれる有機物の動態などを明らかにす

6.0

宿毛港

9DO（mg/L）

図 2 各海域における濁度、DO の鉛直プロファイルるために、以下の項目についての調査を行った。
表 2 水質環境の測定結果（1）流向・流速と濁度、クロロフィルの測定
貝殻構造物設置箇所にメモリー電磁流向流速計（JFEアレック社製）及び小型メモリークロロフィル濁度計（JFE アレック社製）を 15 日間以上設置し、期間中における流向・流速、濁度を測定した。
（2）有機懸濁物量、堆積量の測定
敦賀港では貝殻構造物設置箇所の東西直近の 2 箇所、博多港では貝殻構造物の東西端それぞれ 3 箇所（計 6箇所）において 500mL 採水し、冷蔵して持ち帰り、有機・無機炭素分析計（SieversTOC 計 Innov0x ラボ型）
により、TC、TOC、IC を分析、測定した。また、貝殻透明度(m)

水温(℃)

※

海域

濁度（FTU)

DO(mg/L)※

敦賀港

4.0～5.5

15～26

3.8～4.6

6.5～7.5博多港

1.5～2.2

24～25

6.0～10.6

6.0～7.0

細島港

7.0

25～27

3.8～6.1

6.2～7.6

宿毛港

8.0

27～28

3.0～5.1

5.8～6.8※敦賀港（H24.10.15、11.6、11.29の3回調査平均）、博多港（H24.9.21、10.5、12.5の3回調査平均）、細島港（H22.9.6、H23.3.15、9.8の3回調査平均）、宿毛港（H24.8.8）

構造物設置箇所近傍及び対照区の 2～3 箇所にセディ
メントトラップを 15 日間以上設置し、堆積物を採取し、された魚介類の種数は、対照区で平均 1～3 種であった堆積量及び強熱減量を測定した。のに対し貝殻構造物で平均 2～14 種と多様であった。

（3）小型動物による有機物取り込み実験

個体数は、各海域ともに対照区が平均で 0.2～0.5 個体

岡山県倉敷市釜島周辺海域で回収した貝殻テストピに比べ貝殻構造物では 0.9～13.6 個体/㎡と顕著に多く（図 3）、港湾水域において貝殻構造物が多様な魚介を回収し、45cm×30cm×30cm の海水の入った水槽に静類の棲息場として有効に機能していた。

置し、倉敷市小原海域で採取した有機懸濁物（採取した浮泥内を比重法により鉱物由来の沈殿物と分けたもの）を添加し、一定時間毎に濁度等を測定するとともに 500mL ずつ採水して TN、DIN、TOC を分析、測定した。
3．調査結果1）基本調査の結果（1）水質環境（表 2）
透明度は博多港で 1.5～2.2m と他の海域に比べ顕著

魚介類の個体数（個体/㎡）ース（直径 15cm、長さ 30cm、設置後 7 年 3 ヶ月経過）

1513.6
貝殻構造物

対照区

106.3
53.10.50.9 0.20.50.4

敦賀港

博多港

細島港

宿毛港

0図 3 確認された魚介類の個体数密度に低く、濁度も 6.0 以上と高い値となり、浮遊懸濁物が多いことが示された。DO は底層ほど低い値となったが、いずれの海域においても 5.8 以上と生物の生息に（3）固着・潜入動物の状況
固着・潜入動物の種数・個体数は、貝殻テストピー必要な濃度が確保されていた（図 2）。

スで 60～119 種、14 千～120 千個体/㎡、対照区で 26（2）魚介類生息状況～72 種、2 千～38 千個体/㎡であり、貝殻構造物を設各海域における貝殻構造物及び対照区において確認置することで生物多様性と生産性が向上していた。湿重量（図 4）は、対照区が 0.1～3.3kg/㎡であるのに対た。
濁度とクロロフィル a についても相関が見られ（ピし貝殻テストピースで 1.3～24.2kg/㎡と顕著に多く、アソンの相関係数 0.65）、濁度の増減は植物プランク

この内 10％弱～30％前後が選好性餌料動物といわれトンによるものと考えられた。

る多毛類・軟甲類で占められ、魚介類に対する増殖効

博多港：絶対流速は大潮時で 5cm/s 以下で、風速が強果にも優れることが改めて確認された。

まると大きくなる傾向（最大 10cm/s 程度）が記録されたことから（ピアソンの相関係数 0.40 図 6）
、本海（1）流向流速と濁度、クロロフィルの関係

域における流速は風によるものと考えられた。流速、濁度、クロロフィル a の間には相関は見られなかった。

30
貝殻テストピース（2）有機懸濁物量、堆積量

24.2

対照区

敦賀港：流向流速計による観測では北西向きの流れが20主流であったが、潜水調査時の流向は東向きで流速は12.31cm/s 程度であった。IC、TC については貝殻構造物10.010の東側で西側よりも若干少ない傾向が見られた(図 7)。
1.3 0.1

2.63.3

博多港

細島港

宿毛港

TOC について差はほとんど確認されなかった。堆積物量は平均乾重量で貝殻構造物直近が 108.8～127.1ｇ/

0
敦賀港㎡/day（標準偏差 14.5～15.4）、対照区が 44.5～70.6g/

図 4 固着・潜入動物の湿重量㎡/day（標準偏差 2.5～5.7）と貝殻構造物直近で多か※敦賀港では対照区を設定していないった。強熱減量は貝殻構造物で 15.6～16.0％、対照区った。絶対流速は概ね 10cm/s 以下であり、北風が強く吹いた時に大きくなる傾向が見られた。観測地点の北側は防波堤によってさえぎられているが、湾口は北向きに開口していることから、流速の動向は日本海からの波のうねりに伴うものと考えられた。濁度は絶対流速と相関関係（ピアソンの相関係数 0.52 図 5）が見られ、風波に伴い懸濁物が増加することが示唆され
絶対流速[cm/sec]

博多港：流向流速計による観測では最大 10cm/s の流れが確認されたが、調査時にはほとんど流れは発生していなかった。採水分析では、貝殻構造物の東側でTOC、IC、TC ともに少なくなる傾向が見られた（図8）。堆積物量には貝殻構造物直近と対照区で明確な差は見られなかったが、強熱減量では若干ではあるが貝殻構造物で高い結果となった。
302540202015010-205-40
10/15 10/18 10/21 10/24 10/27 10/30

011/2

15

平均風速(m/s)

10520015-510-105-1509/2111/5

図 5 絶対流速と濁度の観測値（敦賀港）-209/239/259/279/29

10/1

10/310/5

図 6 絶対流速と平均風速の観測値（博多港）
4040
TOC、IC、TC （μg/L）

絶対流速[cm/sec]25
絶対流速(cm/s)

60

濁度となった。

30絶対流速(cm/s)

濁度80

で 14.3～14.4％となり、貝殻構造物付近で若干高い値

西側

東側

30
20

14.55 14.20

17.05 16.57

102.49 2.37

30

西端

27.90

25.98

19.15 17.60

2010

東端

8.75 8.38

00
TOC

IC

TC

図 7 貝殻構造物東西の採水分析結果（敦賀港）

TOC

ICTC

図 8 貝殻構造物東西の採水分析結果（博多港）

平均風速(m/s)

敦賀港：流向は北西方向の一定流で復流は見られなか

TOC、IC、TC （μg/L）

固着・潜入動物の湿重量（kg/㎡）

2）有機物取り込みに関する調査結果（3）小型動物による有機物取り込み実験

5．環境改善に関する評価

水槽内の濁度については、実験開始直後の 27.1 から各港湾における調査結果より、魚介類ならびに固1 時間後には 7.2 と急速に減少し、3 時間後以降は 1.8

着・潜入動物の生息状況では、貝殻構造物でいずれも～3.1 で推移した（図 9）。TN、DIN については濁度対照区より顕著に多く、生物棲息場として優れた機能の減少と反比例して増加した（図 10）。TOC（図 11）を発揮し、港湾水域における生物多様性、生産性の向については開始直後に減少し、その後増加した。これ上に寄与していることは明らかである。水質環境につは、付着動物が湿重量で 1.42kg と顕著に多く（前述

いては、貝殻構造物と対照区では明確な差は確認されの 4 海域では 0.06～1.09kg）、実験時に腐敗臭が発生ていないが、敦賀港において潮下側で TC 等の値が低かしていたことから、実験開始前後にその一部が斃死しったことから、貝殻構造物で浮遊する懸濁物が捕捉さ有機物が溶出したものと考えられた。

れている可能性がある。有機物の堆積については、貝殻構造物直近で対照区よりも多い結果となっており、これについては、貝殻構造物では前述のように多くの固着・潜入動物が生息しているため、これらに由来する有機物が構造物周辺で多い可能性が考えられた。ま30

た、有機物の取り込みに関する水槽実験では濁度とTOC が開始直後に減少し、DIN が増加したことから、貝20

殻テストピースの付着動物により有機懸濁物が取り込15まれ分解されていることが示された。この結果は、加10

村ら（2011）4）、大原ら（2013）5）による植物プランク5トン（Chaetoceros gracilis）を有機物として添加した0ことによる実験結果とも合致し、本実験では実海域に06121824

図 9 水槽実験における濁度の経時変化

で、生物生息環境の改善による幼稚仔のナーサリー機能増幅や無機栄養塩の供給による基礎生産向上など様々な波及効果が見込まれ、漁港・港湾水域における12TN、DIN（mg/L）

おける有機懸濁物で再現することができた。
以上の検証結果から、貝殻利用技術を応用すること経過時間（hr）

TNDIN

生物生産性、多様性を向上させるものと評価できた。

10参考文献81） 野田幹雄他:内部空隙をもつ管状基質が無脊椎

6動物，特に魚類餌料動物の加入に与える効果．

42） 吉田創他：貝殻を利用した餌料培養基質の特性

水産増殖，50(1)，pp37-46，2002.
0

61218

24

経過時間（hr）

図 10 水槽実験における TN・DIN の経時変化-基質の表面積、空隙率と着生量の関係-，平成13 年度日本水産工学会

学術講演論文集，

pp19-22，2001.
3） 片山貴之他：基質によるカジメの固着力の変化，7TOC（mg/L）

濁度(FTU)25

平成 14 年度日本水産工学会 学術講演論文集，
pp65-68，2002.

64） 加村聡他：港湾内に設置した生物生息基質の機能の定量化，土木学会論文集 B3(海洋開発)，675（2），pp304-309，20115） 大原啓史他：港湾内に設置した貝殻を使用した

406

12経過時間（hr）

1824

図 11 水槽実験における TOC の経時変化

水質改善礁の機能の定量化，土木学会論文集
B3(海洋開発)，69（2），pp563-568，2013.