サブマリンクリーナー工法の解説

1.背景

(1)養殖海域での環境

 近年、地球温暖化に伴い海水温の上昇がみられています。また、沿岸域での養殖業は、底質の富栄養化、海底の貧酸素化、プランクトンの大量発生に伴う赤潮、貝毒等様々な影響を受け、大きな環境問題を抱えています。(図-1)

図-1 養殖業を含む沿岸漁業の盛んな有明海の赤潮発生件数の経年的な変化
(社団法人 日本水産資源保護協会)
(2)養殖での赤潮対策

 現在、赤潮が養殖近海で発生すると赤潮対策として餌止め、養殖筏の移動等の処置をとっています。

 近年、赤潮の原因であるプランクトンのシストの分布が解るようになり、特定の海域にシストが高密度で分布しているところがあります。この海域のプランクトンのシストを除去することにより湾全体のシスト密度を下げ、赤潮の発生を抑える対策が効果的であると考えられます。

図-2 シャットネラの生活史

 赤潮の発生海域は、毎年の傾向から推測できるため、赤潮発生から養殖場に到達するまでに赤潮対策の措置を講じる事ができます。しかし、養殖場の横で突然、赤潮が発生すると赤潮対策を講じる暇もなく、被害にあってしまいます。これは、前年に赤潮が発生後、シストが養殖場近くに高密度で堆積していた為とみられています。養殖場を赤潮被害の度に移動させるには、手間と費用が掛かるため、こういった海域に薄層浚渫技術を施すのも一つの赤潮対策と思われます。(図-2)

2.サブマリンクリーナー工法の実績

(1) サブマリンクリーナー(SMC)工法

 サブマリンクリーナー工法は、海底の底質を表層から厚み約25㎝をジェットでかき混ぜ、舞い上がった細かいシルトだけをサンドポンプで吸い上げて、底質を厚み約10㎝除去できる新技術です。
 施工中は、海が濁らない為、養殖場の真横でも安心して施工ができます。(図-3)

図-3 サブマリンクリーナー工法
(2) 鹿児島県長島町での施工実績

 平成23年度、鹿児島県にて赤潮の原因であるシャットネラのシストを薄層浚渫の技術を使って除去する赤潮対策実証事業です。
 平成21年に有明海・八代海で主にシャットネラが原因と思われる養殖被害が約33億円発生し、平成22年には約53億円に被害が拡大しました。シャットネラのシストは、被害にあった養殖場の付近で高密度に存在し除去の必要がありました。

図-4 伊唐地区 養殖場近くでの施工状況

 鹿児島の事業では、脇崎地区23,000㎡、伊唐地区22,000㎡の計45,000㎡を施工し、底質を厚み10㎝除去しました。(図-4)
 施工の効果は、全体でシャットネラのシストを82%除去しました。その後の赤潮による被害は認められませんでした。(表-1)

表-1 シスト除去の施工実績
(3) 有明海での施工実績

 有明海では、海苔の養殖が盛んにおこなわれています。近年、海苔の色落ちにより海苔の生産に影響を与えています。

図-5 シスト除去の施工実績

 雨の少ない毎年1月頃に発生するアステオネラによる赤潮により海苔に栄養が不足しているのが原因だと思われます。(図-5)

図-6 ミドルクリーナー(φ2,500)
図-7 キャビテーション装置

 実証実験は、佐賀県と㈱ワイビーエム、大石建設㈱との共同で行いました。
 赤潮の原因であるアステリオネラのシストをサブマリンクリーナー(図-6)で海底の泥と共に除去し、海上に揚げたシストを含む泥水をキャビテーション装置(図-7)にてシストの破壊と高酸素水の生成を行い、これを除去した海底に戻す方法です。(図-8)

図-8 有明海でのシスト除去工法
                      工法による効果
サブマリーンクリーナーによる除去率82%
キャビテーションによる破壊率97%
合計約80%
表-2 シスト除去の効果

 また、海底に戻された泥水の酸素飽和度は0.4%から36%に改善されました。

3.今後の課題

(1) 揚泥処理工法の簡易化・コストダウン

 近年、港湾・漁港工事の減少に伴い、海底の底泥を陸上に揚泥して陸上処理を行うヤードの確保に苦慮する自治体も多く、事業を実行するにあたり頭を悩ませています。

 広いヤードが確保できるのであれば、安価な天日干しが有効と思われますが、限られたヤードでの陸上処理となると機械設備を用いた高額な陸上処理設備となります。また、海外で使用されているジオチューブという特大土嚢(φ8.8m×L50m)に泥水を入れて濁水処理を行う方法もコストダウンにつながります。

(2) 処理土砂の減容化と再利用

 ヤードの確保と同様に土砂の処理場の確保も難しくなっています。広大な埋立地又は土砂処分場を必要としない事業にする為にも、揚泥する土砂を必要最小限にして減容化する必要があります。
 これにより、事業費のコストダウンが見込まれます。

 陸上処理した土砂は、栄養分を多く含んでいる為、畑の土又は燃料として有効利用できる可能性はあります。しかし、塩分を含んでいる事と発生する土砂が大量であるためすべてをリサイクルとして有効利用するのはこれからの研究課題です。

(3) 海底耕耘

 海底耕耘とは、海底の泥を撹拌し、ケイソウ類の種を巻き上げ、海底に酸素を供給する作業です。耕耘器具を4隻の漁船で「底引き網」の要領で引っ張り耕します。あわせて海底に堆積したゴミも回収します。

 海底耕耘により海底の珪藻休眠期細胞を海底から水中に懸濁させ有光層に持ってくれば、発芽・復活を通じて生じた珪藻の栄養細胞が水中の栄養塩類を消費して卓越増殖し、有害鞭毛藻類の増殖を抑制してくれるものと期待されます。

海底耕耘は、サブマリンクリーナー工法でも可能です
(4) 覆砂

 海底の有機物(ヘドロ)を覆砂する(蓋をする)ことで、生物の棲息しやすい環境を整えます。ヘドロが堆積した内湾や河口等汽水域の環境改善技術にとどまらず、海砂採取や護岸工事により失われた浅場の復元技術としても有効です。

 覆砂による改善効果には、底質の改善、栄養塩の溶出量の削減、溶存酸素消費量の削減、水質の改善、生物相の回復がありますが、単に砂で蓋をするだけなので台風や河川からの土砂の堆積によって効果が減少することもあります。また、数年で元の底質に戻ることもあります。