JPH04141285A - 石灰系材料による貧酸素水塊発生の予防並びに解消方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、淡水、海水又は汽水域の貧酸素水塊発生の予
防並びに解消方法に関するものである。

［従来の技術］ 近年、全国各地の湾、河川や湖などでは水質、底質の汚
染が進行している所が多くなってきたといわれている。

即ち、水域の富栄養化が進むにつれ、それに伴う赤潮の
発生、貧酸素水塊の発生、青潮の発生等の現象があり、
漁業や生活環境に大きな被害や影響が出ている。

これらは生物利用されず、自然の循環浄化能力以上に工
業排水、生活雑排水や畜産排水等からの有機物・栄養塩
類の流入があり、そのために海底・川底・湖底にそれら
が堆積し、それに気象や海象条件等が加わることにより
、発生する現象と考えられている。

自然循環浄化能力の豊かな湾や湖等は、長年にわたって
有機物や栄養塩類（主にリン（Ｐ）、チッ素（Ｎ））の
流入量が少なく、それらのヘドロとしての底質への堆積
も少なく、加えて水の交換が充分行われているため、水
の透明度も犬ぎく、清澄である。

一方、自然循環能力以上に汚染の進んだ湾や湖等は、長
年にわたって有機物や栄養塩類（Ｐ、　Ｎ）の流入量が
多く、それらかへトロとして底質へ厚く堆積していて、
水の交換も不充分で、水の透明度も低下し、濁っている
。

従って５汚染の進んだ湾や湖等の改善をするには、水Ｖ
総量規制や下水道整備等を進めて陸地からの有機物や栄
養塩類（Ｐ、Ｎ）の流入量を減少させるたけでなく、そ
れまでに堆積した有機質汚：Ｉ？、　ｔなわちヘドロの
底質を改善し、底質からの汚染物質の溶出等による汚染
を減少させることがかなり有効な手段であると考えられ
るようになってきた、 ここで、海や湖等の富栄養化についてさらに詳細に述へ
ると、有機物や栄養塩類の流入も多くなると、底質に堆
積したヘドロからの栄養塩類等の水への再溶出も重なり
、特に出入りの少ない閉鎖的な湾や湖等では深刻な富栄
養化の現象を示すようになる。

即ち、水中に栄養塩類等が多くなると、気象条件等も相
まって藻類の異常発生繁殖の原因となり、赤潮が発生す
ると、直接的には魚のエラにこれがつまって呼吸化出来
なくなり、魚の大量死という被害につながる。また、こ
の赤潮を含めたフランクトンの異常多量発生はプランク
トンの多量死になり、その死骸や有機物が底質に堆積し
、それらがバクテリアによって分解されるために、ＢＯ
Ｄの増加、即ち水中の（８存酸素が消費され、貧酸素水
塊が形成される６ 更に、海域のようにｒＡ酸イオン（５０，’−）か貧酸
素水塊中に多くあれば、硫酸還元菌がヘドロ表面付近で
繁殖し、これが硫酸イオンを呼吸作用で取り込み、体内
で還元して猛毒の硫化水素を１ノ［出する。この硫化水
素の規模がある程度発達し、気象条件等の外的エネルギ
ーが加わると、底の方にあった貧酸素、硫化水素水塊が
表面付近まて浮上してくる。これが通称”貴酬”にが潮
”と呼ばれるもので、瞬時にして魚貝類を死滅させるも
のである。

このように水質の富栄養化に伴う赤潮、貴酬などの諸現
象やそれらによる被害は底質の悪化と非常に関係が深い
。

これに対し、底質改善策としては、■浚渫、■深水層曝
気、■底質の被覆、■抜本の方法が提案されている。

■　浚渫 底質そのものを除去回収するものであるから、効果は抜
群とみられがちだが、工事費か美大であること、回収へ
トロの処理が必要であること、浚渫時の底質の撒き上げ
など作業中の２次汚染も考えられるなど、必ずしも万全
な方法でない。さらに再びヘドロが堆積すれば、それが
数ｍ１１１でも浚渫による効果は無くなるので注意を要
する。

■　深水層曝気 これは湖沼等の深水部を好気性にして、底質からのリン
等の溶出を防止するのに効果があり、ヘドロ処理もなく
、美大な費用もかからない。しかし、夏期等の成層期に
低層水と表層水とを混合することになり、表層水質を悪
化させるという欠点がある。また立地的にも制限を受け
る。

■　底質の被覆 底質表面に砂やフライアッシュ等を被覆するもので、こ
れも美大な費用を要するが、底質からの栄養塩類等の溶
出をしゃ断する点で効果がある。

しかし、有効貯水量の削減や水深の低下などの欠点もあ
る。

°■　抜水 これは水を抜いて底質を乾し、新しい水で置換するもの
だが、どこでも如何なる場所１時間でも実施可能な方法
でなく、周期の問題や、立地等の条件や漁業上のＩＮＪ
限をうける欠点がある。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のように、富栄養化の進行した水域では、γ炎水、
海水及び汽水を問わず、とくに夏期に酸素消費量の増大
により、貧酸素水塊が発生し、それに基づく漁業被害や
生物への悪影習、悪臭などの環境悪化等を招いている。

この貧酸素水塊発生の予防、解消の方法には、いまだに
簡便で経済的な方法がない。

そこで、本発明者らは、石灰系材料を水域に散布すれば
、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム又は水酸化マグネ
シウム等の被覆が形成されること更に石灰系材料による
生物の異常な活性の抑制効果について、鋭意検討・努力
した結果、湖沼・河川等の富栄養化が進行した淡水、海
水又は汽水域における貧酸素水塊発生の予防並びに解消
に効果があること見出し本発明を得た。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る石灰系材料による淡水、海水又は汽水域の
貧酸素水塊発生の予防並びに解消する方法では、 主成分として水中で水酸化カルシウムや水酸化マグネシ
ウムとして存在可能な石灰系材料を前記水域に均一に散
布するものである。

［作　用］ 本発明における淡水、海水又は汽水域の貧酸素水塊発生
の予防並びに解消する方法では、主成分として水中で水
酸化カルシウムや水酸化マグネシウムとして存在可能な
石灰系材料を前記水域に均一に散布するものであるため
、石灰系材料を定期的に水域に車に散布すれば、酸素消
費量を抑制し、貧酸素水塊の発生予防になり、また発生
した貧酸素水塊の改善・解消になるものであり、実施に
際しては、石灰系材料を散布するのみであるため、非常
に経済的で簡便な方法である。

淡水、海水又は汽水域に均一に散布すると、淡水域にお
いては水酸化カルシウムと炭酸カルシウムからなる難溶
性の被膜が、また、海域においては水酸化カルシウム、
炭酸カルシウム及び水酸化マグネシウムからなる難溶性
の？ｌ！ｉ膜が、更に汽水域では前記の両者の被膜が形
成される。これらの８ｍ性の被膜はアルカリ性であり、
以下の作用を有する。

（１）底質表面に形成された被膜は水と底質を遮断し、
水中の酸素が底質に移行することを妨げる。これにより
、水中酸素の底質による消費が抑制され、貧酸素水塊の
形成を妨げることができる。

（２）石灰系材料により、底質中の異常な生物活性が不
活性化され、とくに底質表面付近の生物活性が失われる
ことにより、生物の呼吸に基づく水中の酸素消費が抑制
され、貧酸素水塊の形成が妨げられる。

〔実施例］ 実施例−１（淡水の室内実験） （供試試料） 都市河川の底質及び尿尿処理場の脱水ケーキを用いた。

試料採取後水冷下で実験室に持ち帰り、直ちに有姿の状
態で測定に供した。

（石灰散布） 石灰粉末（Ｃａ０４０ＪＣａ　（ｏｔｔ）　２６０零）
を２５ｇ／１１２か６２００　ｇ／■２散布し、酸素消
費量を測定した。

（酸素消費量測定方法） 第１図は底質の酸素消費量測定装置の構成を示す説明図
である。図に示す通り、反応ａ！（１）　　（内容量８
２５　ｍｌ、底面積９８ｃ＋ａ２）に底質層（２）が２
〜３ｃｍになるように底質を充填した後、ＢＯＤ希釈液
（３）を静かに満たした。砥温恒温Ｎ（４）で２０±０
．１’Ｃに調整されているＢＯＤ希釈液を流入水として
、定量用ポンプ（５）により　５００〜６００　ＩＩ／
日の速度で反応槽Ｈ）に入れた。更に、反応４！Ｆ（１
）からの流出水中の溶存酸素量をＤＯセンサ（６）及び
Ｄｏツメ−−（７）により連続モニターした。

尚、溶存酸素量から次式を用いて酸素消費速度を算出し
た。溶存酸素量の測定はすへて口Ｈ所で行った。

ｔ＝測定時間間隔（１／ｄａｙ） （試験結果） 都市河川底質及び尿尿処理場脱水ケーキに所定量の石灰
を添加した時の酸素消費速度を次の第１表に示す。

第１表に示す通り、石灰の添加効果は供試試料によって
も異なるが、おおむね１００　ｇｅｍ２以上の散布で顕
著な効果が得られた。

第１表　サンプルＡ、Ｂの酸素消費速度結果また、第２
図は反応糟（１）における溶存酸素量の経時変化を示す
線図である。図中、点線は石灰を散布した底質、実線は
石灰を散布しなかった底質を示す０図に示す通り、酸素
消費量抑制効果は、散布後直ちに酸素の消費が抑えられ
たことを示している。

以上のように、底質への石灰散布により、酸素消費量を
抑制する効果が確かめられ、これにより酸素消費量増大
による貧酸素水塊の発生が抑制されることが判明した。

実施例−２（海水水槽試験） （供試試料） 冨宋養化の進行している海域の底質の表層部を採取し、
有姿の状態て試験に供した。底質の水槽への投入は、海
水役人２０時間後に行った。

（石灰散布） 供試石灰は、粒径４〜６ｆｆ１ｍの生石灰（ＣａＯ９７
，５％）で、水槽への散布は２５０　ｇ／ｍ２とした。

（試験方法） 実験室に２個の水槽を設蓋し、海水と海洋底質を入れ、
２個の水槽のうち１個は、底質投入２４時間後に石灰散
布を行い（以下、石灰散布水槽という）、歿りの１個は
石灰を散布しない水Ｎ（以下、石灰無散布水槽という）
とし、水槽水のｐＨ１水温、溶存酸素を定期的に測定し
た。

試験水槽条件は次の第２表の通りである。

（試験結果） 第３図は各水槽におけるＰＨ，水温、溶存酸素量の経時
変化を示す線図である。図中、○は石灰を散布した水槽
、×は石灰を散布しなかった水槽を示している。

図に示す通り、水槽水の溶存酸素は、石灰散布水槽が、
無通水・通水にかかわらず、石灰無散布水槽よりも高い
、このことは、底質上に石灰を散布することにより、海
水中の溶存酸素が底質に消費されるのを抑制するものと
考えられる。

実施例−３（汽水域の現場実験） 海水と淡水が混合する河川支流（水深約６０ｃｍ水の流
れは殆どなく、棲息している魚はフナ・ボラ等であった
）で小規模な石灰散布（５ｍｘ　１５ｍ）を行った。実
施に当り、予め石灰散布前の来貢を検査しておき、散布
後に同様の検査を行い、比較検討した。

（散布生石灰） 粒度ｌＯ〜３０ｆｉ１１　　散布量最大６０ｋｇ　（４
００ｇ／＊’）（結果） 次の第３表に結果を示す。

第３表に示す通り、溶存酸素は石灰散布４時間°後に散
布前の３倍となり、石灰散布による良好な酸素消費量抑
制効果が確記された。また、濁度は石灰散布４〜５時間
後に散布面の１／２となり、種々の塩濃度の緩衝効果の
ために石灰散布により著しいｐＨの上昇は認められなか
った。

（以下、余白） ［発明の効果コ 以上のように、本発明においては、淡水、海水又は汽水
域の酸素消費量を抑制する方法において、主成分として
水中で水酸化カルシウムや水酸化マグネシウムとして存
在可能な石灰系材料を前記水域に均一に散布するもので
あるため、石灰系材料を定期的に水域に単に散布すれば
、酸素消費量を抑制し、貧酸素水塊の発生予防になり、
また発生した貧酸素水塊の改善・解消になるものであり
、実施に際しては、石灰系材料を散布するのみであるた
め、非常に経済的で簡便な方法である。

更に本願では、水域に均一に散布することにより、水酸
化カルシウム、炭酸カルシウム及び水酸化マグネシウム
等からなる難溶性の被膜が形成され、該被膜により水と
底質とが遮断され、水中の酸素が底質に移行することを
妨げられる。これにより、水中酸素の底質による消費が
抑制され、貧酸素水塊の形成を妨げることができる。更
に、石灰系材料により、底質中の異常な生物活性が不活
性化され、とくに底質表面付近の生物活性が失ゎれるこ
とにより、生物の呼吸に基づく水中の酸素消費が抑制さ
れ、貧酸素水塊の形成が妨げられる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は底質の酸素消費量測定装置の構成を刀す説明図
、第２図は反応槽における溶存酸素量Ｃ経時変化を示す
線図、第３図は各水種におけるｐＨ１水温、溶存酸素量
の経時変化を示す線図である。 代理人　弁理士　佐　藤　正　年 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　淡水、海水又は汽水域の酸素消費量を抑制する方法に
   おいて、 主成分として水中で水酸化カルシウムや水酸化マグネシ
   ウムとして存在可能な石灰系材料を前記水域に均一に散
   布することを特徴とする石灰系材料による貧酸素水塊発
   生の予防並びに解消方法。