「海の森」
再生による水産業の振興に向けて山本 光夫︱ 沿岸域の溶存鉄不足に着目した藻場修復・造成の取り組み︱

東 京 大 学 海 洋アライアンス

圧への対策 （註２）
、海藻着生基質の設置、窒素やリンの海業 における漁業資源確保の点からも重要である。したがって、保育場としての役割があり、沿岸生態系保全とともに水産も考えられている （註２）
。藻場は、魚の産卵場、幼稚仔のスが崩れ、前者が後者を上回るために磯焼けが持続するとっかけとなって、海藻生産量と植食動物の摂食量のバラン鉄の不足など、多くが挙げられている。これらの要因がき類など植食動物による食害、また栄養塩（窒素、リン）や溶存を指す。その発生要因としては、海水温の上昇、ウニや魚くは森林状の景観を失い焼け跡のようになる現象 （註１）

おいて、藻場（海藻群落）が衰退または消失して草原状もし磯焼けが挙げられる。磯焼けとは、浅海の岩礁・転石域に日本の沿岸域において深刻化している問題の一つとしてな役割を果たすとされる。ところが、近年になって陸域かな 形 態 （ 有 機 態 鉄 ）と な り、 川 か ら 海 へ の 鉄 の 輸 送 に 大 き

同じく土壌などに含まれる無機態の鉄と結合して溶存可能ことを指す。森林や湿地の土壌中に含まれる腐植物質が、いるもので、土壌からアルカリによって抽出される分画の質である。腐植物質とは、水圏や土壌環境に広く存在しての が 腐 植 物 質 （フルボ酸・フミン酸）を は じ め と し た 有 機 物

きく影響するとされるが、その輸送に大きな役割を果たす陸域の鉄が森・川・海のつながりで運ばれてくるものが大量金属元素が必要である （註１）
。海域における溶存鉄は、塩以外にも、鉄、マンガン、コバルト、銅、亜鉛などの微した対策がある。海藻生育には、窒素やリンといった栄養その中で最近注目されているものに、溶存鉄不足に着目域への施肥など、これまで多くの方法が行われてきた。

磯焼けからの藻場修復・造成に向けて、ウニの除去や防御ら海域への鉄の供給量が、護岸工事や砂防ダム建設などの

１．日本各地における磯焼けの問題

フェンス・ネットなどの設置のほか、植食動物の過剰な食58

特集 水産業の新たな展開・Ⅰ

人為的要因によって減少し、沿岸域の鉄不足が生じているの後、定方教授を中心として、東京大学などの大学・研究いる。二〇〇三年には産学連携の共同研究へと発展し、そ機関の研究者と新日本製鐵㈱ （現・新日鐵住金㈱）をはじめ（註３）と考えられている。とする企業などから構成される海の緑化研究会が発足した。

ス ラ グ と 腐 植 物 質 （フルボ酸・フミン酸）を 含 む 堆 肥 を 利 用

この溶存鉄不足に対して、製鉄過程の副産物である製鋼活動を行っているが、研究開始より一五年が経過した現在である。現在は、筆者が定方教授の後を継ぐ形で研究会の環境化学、分析化学、藻類学など多岐にわたっていることみを行っているとともに、研究者の専門分野も化学工学、この研究会の大きな特徴は、大学と企業が連携した取り組した藻場再生技術の研究開発が行われている。この技術は、では、全国三〇カ所以上で本技術の実証試験・事業が実施

２．産業副産物と未利用バイオマスを活用した藻場再生技術から生成した有機態鉄を海域に供給することによって、沿されるまでに至っている。

製鋼スラグから溶出する鉄と堆肥中の腐植物質 （有機物質）
岸域の溶存鉄濃度を上昇させようといントの二価鉄が含まれているほか、腐にある舎熊海岸で行われた（図１）（註４、５）
。こ

しゃ くま

本技術において最初の実証試験は、増毛町内３．増毛町での実証試験事例についてもあわせて記述することにしたい。

過程で実施した離島でのフィールド試験などのの概要とその成果を紹介し、その後の研究開発い。そこで本稿では、同町でのフィールド試験町における実証試験の成果によるところが大きちょう

は、二〇〇四年一〇月より行われた北海道増毛

まし け

すでに実用化に向けた段階にある本技術が、北海道参考文献（4）中の図を日本語に改変うものである。この技術には転炉系製

舎熊海岸

全国各地で注目されるようになった理由として
増毛町

増毛

植物質源として利用する堆肥の原料は間伐材などの木材チップである。したがって、磯焼けからの藻場修復・造成とともに、産業副産物および未利用バイオマス資源を有効活用できる点が本本技術の開発は、故・定方正毅東京技術の大きな特長である。
大学名誉教授によって一九九〇年代後半より開始された研究が基盤となって

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59

留萌

日本海

鋼スラグを用いており、約二〇パーセ
図１ 北海道増毛町舎熊海岸の位置

こは、海岸線が数百メートル以上にわたって勾配がほぼ等しい遠浅の海域であり、干満の差が小さく玉石の地盤であることが特徴である。この海岸の汀線に沿って、製鋼スラグと腐植物質（堆肥）を体積比一対一で混合し、ヤシ繊維の袋に入れて作製した鉄分供給ユニットを埋設（図図3

図2

鉄分供給ユニットの設置方法（註 6）

増毛での実証試験概要図試験区 B

試験区 A（製鋼スラグのみ）

265m

26m

対照区

（製鋼スラグ＋腐植物質）

108m

26m

海岸

汀線

海測線（B）

測線
（A）

測線
（C）
参考文献（4）中の図を日本語に改変

図4⒜実証試験開始前の海底（a）と試験開始翌年 5月の海域の様子
（b）
（註６）

⒝

60

特集 水産業の新たな展開・Ⅰ

1,037

1,581

370

491552
2006

12,253

3,327

36,486

2,174

11,393

7,580
2007

1,680

420

4,077

281

参考文献（5）中の図を日本語に改変

4,284

292

二三〇倍になっていることがわかり、さらに二年目は海藻量が大幅に増えていることが示された。また三年目も効果の継続が確認された。なお、三年目に製鋼スラグだけ埋設した試験区Ｂも海藻量が多くなっているのは、試験区Ａか

この海藻生育調査とともに、海域において鉄、および窒ら試験区Ｂに潮の流れがあるためであると考察されている。

素やリン、電気伝導度といった水質調査を実施しており、鉄が海域に溶出・拡散されていることも示された。これらの結果を総合して、増毛町海域での本技術導入効果が確認された。試験開始四年目以降も効果継続確認のための調査は毎年行われており、すでに一〇年が経過している。

以上の増毛町での研究成果を契機として、北海道函館市、三重県志摩市、長崎県対馬市・壱岐市をはじめ、全国各地で実証試験・事業が実施されるに至っている。

４．離島での取り組み

離島での事例として、長崎県対馬市における取り組みを紹介したい。

対馬における磯焼けは、南部や西側において特に磯焼け

みねまちが進行している一方で、東部においても藻場が次第に減少

下旬に開始され、北海道増毛町の試験と同様の方法で、試しているとされる。実証試験は、対馬の東側にある峰町松7についてホソメコンブとそれ以外2005２）し、対 照区 と 比 較 する こ と に よって効果の検証を行った。具体的には、海岸汀線付近に二つの試験区と対照区を設置し、各試験区に鉄分供給ユニット （試験区Ａ）、製鋼スラグだけのユニット （試験区その他Ｂ）を幅二六メートルにわたって埋設した （図３）。
その結果、試験前には貧植生状態であった海域で翌年には海藻が繁茂し（図４）、海藻生育調査（表１）においても対照区や試験区Ｂと比較をして試験区Ａが最も海藻生育量が多いことが確認された。表１の各区における海藻湿重量は、海岸汀線から三メートル、五メートル、一〇メートル、二五メートル、そして五〇メートルの地点でツボ刈 り （コドラート調査）を 行 い、 一

その他
ホソメコンブ

島 付 近 （ 峰 町 東 部 漁 業 協 同 組 合 ）の 海 岸 で 二 〇 〇 七 年 一 一 月

平方メートルあたりの海藻湿重量

試験区 B
試験区 A
対照区

ホソメコンブその他
ホソメコンブの海藻類に分けてまとめた値を示している。これをみると、（各数値は汀線から3，5，10，25，50m 地点の海藻湿重量の平均値（kg/m2））

一年目は試験区Ａのホソメコンブは対象区に比べて約

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表１ 試
 験海域における3 年間の海藻現存量変化

給ユニットが埋設された。試験海域の特徴としては、増毛

験区の海岸汀線付近に長さ四五メートルにわたって鉄分供種類で経年変化をモニタリングすることとした。そのため、取して種類・重量を測定する方法ではなく、海藻の被度とットの埋設効果の評価にあたって、増毛のように海藻を採ていることである。そこで対馬の試験では、鉄分供給ユニた海藻状態も改善している様子が観察されたとともに、試継続調査の結果、海藻の分布域が拡大している様子、まを継続的に実施した。

野和可准教授）、海域の鉄分析（有明工業高等専門学校・劉丹教授）

査 （被度）、および潜水による海藻状態の観察 （長崎大学・桑えない。そこで毎年六月頃を中心に試験区のコドラート調ともあり、この写真だけではユニットの効果があるとは言は見られていたものの、海藻が残っていた海域であったこている様子が見て取れた。ただし、この海域では藻場減少の全面にわたってホンダワラ類を中心とした海藻が繁茂し岸汀線付近にユニットは埋設されているが、施肥した海域た際に撮影した試験海域の写真である。写真奥の玉石の海図５は、試験開始翌年の二〇〇八年五月に調査を実施し術の研究開発における重要な位置づけとなった。

効果継続性と環境影響評価の二つが主な目的となり、本技

外 で の 海 域 に お け る 効 果 確 認、
（ ２） 鉄 分 供 給 ユ ニ ッ ト の

こ の よ う に 対 馬 で の 実 証 試 験 は、
（ １） 北 海 道 日 本 海 側 以

鉄分供給ユニット設置による環境影響についても評価した。

特に長期的な効果継続性も検討していくことを目標とし、海域が一年生のホソメコンブが優占種であったのに対し、試験開始翌年 (2008 年 5 月 ) の鉄分供給ユニット埋設海域の様子

ホンダワラ類のほか、アラメなど多年生の海藻類が分布し（対馬市峰町松島付近、海岸から写真中央付近まで拡がるのが海藻群落）

図562

特集 水産業の新たな展開・Ⅰ

量 （カドミウム、鉛、ヒ素など）について分析をした結果、対属濃度 （カドミウム、鉛、クロムなど）や海藻中の重金属含有

また、あわせて実施した環境影響評価では、海水中の重金ており、鉄分供給ユニットの効果継続性が示唆されている。

上が経っても藻場が維持されていると言える結果が得られた。この海域調査は現在も行っているが、試験開始五年以度が減少し、ユニットからの鉄溶出を示す結果も確認され

験開始四年後の水質調査では、汀線から沖合にかけて鉄濃た。また、あわせて安全性の評価 （項目②）も実施している。

を設置し （図６）、ユニットからの鉄溶出特性の評価を行っの協力を頂きながら、センター内に三〇〇リットルの水槽実施した。長崎県対馬栽培漁業センター （対馬市美津島町）に近いパイロット試験的な位置づけとして、鉄溶出試験を効果の検討などの結果に基づき、対馬においてフィールドトからの鉄溶出試験や培養試験による海藻生育への鉄添加行われている。まず①については、実験室におけるユニッ

その結果、鉄の溶出

一方で項目③は、に及ぼす有機物 （堆本藻場再生技術を効唆された。

見られないことが示となるような影響は照らした場合に問題

件では、基準などにされた水槽実験の条能性も検討し、実施物への重金属蓄積可たほか、巻貝など生重要な知見が得られ肥 ）の 効 果 に つ い て

対馬栽培漁業センターに設置した水槽（300L）

馬の試験条件の場合、環境基準などに照らして問題となるような影響は見られないことが示唆された。以上のように対馬での試験では、目的とした（１）および（２）の項目を両者とも満たす重要な成果を得ることができた。

５．対馬での基礎研究
増毛と対馬のフィールド試験結果によって本技術の有用性が確認された一方で、技術の確立に向けての課題・検討項目は依然として存在している。それらは大きく分けると次の三項目（註７）となっており、海の緑化研究会に所属する大学・企業によって基礎研究が進められている。
②環境影響・安全性の評価①藻場修復・造成への鉄供給効果に関する基礎的知見の検討③沿岸生態系との藻場再生技術との関係性評価
これらの課題に対して、対馬をフィールドとした検討もしま 240 2015.1

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図6

果的に利用するために特に重要な課題である。本技術の導ごとの鉄や全窒素の濃度に差があることは確認できた。そ水 （上・中・下流）の水質分析を定期的に行った結果、場所

なお、沿岸域における鉄の動態調査で、鉄濃度の挙動が入にあたっては、海藻群落の衰退・消失の要因として溶存森・川・海のつながりと相関があることが示唆された場所の上で、海藻分布や現存量と溶存鉄や栄養塩濃度との関係鉄濃度が上昇するのに必要となる適切なユニット設置量、がある。それは宮城県気仙沼湾・舞根湾であり、東日本大性を明らかにする必要があるため、今後もさらなる調査をあるいは設置場所の検討を事前に行うことが重要と考えら

震災後の沿岸生態系回復を明らかにするための生物環境調

鉄不足が主要因である海域、あるいは鉄添加が藻場造成にれる。そのためには、森・川・海のつながりを踏まえた沿査が実施される中で、海域の鉄濃度のモニタリングを実施効果的と考えられる海域を選択する必要がある。また、こ岸域での鉄の動態に関する調査研究によって生態系での鉄しているものである（註８）。これまでの調査の結果、海域行っていきたいと考えている。の役割をまず理解することが重要と言える。さらには対象

れら海域であればすべて良いということでもなく、海域の海域における海藻群落衰退の主要因を評価できるモデルやの鉄濃度と降水量の相関を示す結果が得られており、河川西部で藻場の生育状況に違いのある対馬において水質環境つとしたのが対馬である。その理由としては、島の東部とにするための環境調査を開始したが、そのフィールドの一以上を踏まえて、海域における磯焼け発生要因を明らか

６．今後の展望役割が理解されていくものと期待される。

を他の海域でも実施していけば、沿岸生態系における鉄のいることが示唆された。このような鉄の動態に関する調査によって運ばれてくる鉄が海域の鉄濃度の増減に寄与してもう ね予測手法を確立することが望まれる。との相関が取れれば、藻場減少の主要因解明への大きな手

具体的な調査方法としては、南北一地点と東西二地点ずつ漁業センターでの水槽試験においても同社の協力を受けている）。

協力があったことが大きい （なお、前述の実証試験や対馬栽培支援が得られたことと、地元企業である㈱大川建設工業の適な海域を選択することである。藻場の修復・造成には、鉄、って最大限の効果を得るために重要なことは、鉄供給に最めて紹介してきた。繰り返しにはなるが、本技術導入によ用化に向けた経緯と現状について、離島での取り組みを含本稿では製鋼スラグと腐植物質による藻場再生技術の実がかりになると考えられたためである。また対馬市からのの計六地点の沿岸の海水や東側と西側海域に流れ込む河川

64

特集 水産業の新たな展開・Ⅰ造成の手法を選択していくことが重要と言える。

方法とともに鉄供給の有用性を検討し、最適な藻場修復・る。藻場修復・造成を必要とする海域においては、既存の策、着生基質の利用、移植・播種などさまざまな方法がああるいは栄養塩 （窒素、リン）の施肥だけではなく、食害対離島をはじめ日本の沿岸域の環境修復・保全に少しでも貢後とも、技術の実用化や沿岸域の環境調査を進めながら、型の技術の確立へとつながっていくことが期待される。今性も明らかになり、科学的知見に裏付けられた環境低負荷

これらの取り組みを通して沿岸域の環境と藻場生育の関係

その一方で、最適な手法の選択が容易でないのもまた事

390 ～ 393 頁

実である。したがって筆者は、今後とも単に鉄分供給ユニ『海の森』の再生」化学工学、73 巻 8 号（2009）、ットによる藻場再生技術の開発にとどまらず、多くの藻場産庁（2007）（3）山本光夫「鉄鋼スラグと未利用のバイオマスによる修復・造成法の中から、最適なものを選択していく方法論

てる知恵と技術』成山堂書店（2010）（2）㈳ 全国漁港漁場協会『磯焼け対策ガイドライン』水の確立を目指していきたい（1）藤田大介・村瀬昇・桑原久美編著『藻場を見守り育と考えている。そのためには、まずは①～③の研究を継続して進めていくことが重要で あ る。 あ わ せ て、 全 国

三〇カ所以上の実証試験結果のうち代表的なものについ て、 海 藻 現 存 量 変 化 に 対す る 栄 養 塩・ 鉄 な ど の 水 質、

植 食 動 物 の 有 無、 海 水 温 や

潮 汐・ 流 れ と い っ た 海 象 条件などとの関係を総括的に

評 価 し、 そ の 結 果 を 整 理 す

る こ と が 必 要 と 考 え て い る。

【註・参考文献】（4）山本光夫ほか「スラグと腐植物質による磯焼け回復技術に関する研究」日本エネルギー学会誌、85 巻

Seaweed Beds,

Journal of Chemical Engineeringof Japan, 43,（2010）627-634.
（6）山 本光夫「『海の森』再生に向けて～鉄鋼スラグと腐植物質による磯焼け回復技術～」海洋政策研究財団編『人と海洋の共生をめざして～ 150 人のオピニオンⅤ』（2011）、90 ～ 91 頁
（7）山本光夫「製鋼スラグと腐植物質を利用した藻場再生技術」環境浄化技術、116 号（8）山本光夫ほか「気仙沼舞根湾海域における水質の推移」海洋と生物、
35 巻 6 号（2013）、547 ～ 553 頁

Barren Ground in a Coastal Area for Restoring

献していきたいと考えている。

12 号（2006）、971 ～ 978 頁（5）Yamamoto et al., Application of Iron Humates to山本光夫（やまもと みつお）

65

しま 240 2015.1■昭和 48 年東京都生まれ。東京大学大学院工学系研究科博士課程修了（博士（工学））。専門は環境化学工学で、鉄を利用した藻場再生技術の開発を中心に環境技術と沿岸生態系保 全に関する研究に従事する。