戸田コースの水質浄化作戦 : 淡水産真珠貝を利用して

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きゅうたのじま
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1 講座概要戸田ボートコースは日本のボート競漕の中心地の一つですが特に夏には植物性プランクトンが発生して水質が低下し困っていました埼玉県ボート協会では真珠貝を利用して水を浄化する試みを行っています全国でも珍しいこの試みの科学的背景と成果についてお話しします講師プロフィール生まれ 1948 宮城県生まれ理工学研究科教授永澤明主な業績略歴専門 ~ 東北大学理学部卒東北大学大学院博士課程後期課程単位取得退学理学博士東北大学理学部助手等を経て現在埼玉大学理工学研究科教授無機化学錯体化学生物無機化学 M. Kato, T. Fujihara, D. Yano, A. Nagasawa.( 共著 ), Anion influence on the coordination polymer structures of silver(i) complexes with 2-methylisothiazol-3(2H)-one.Cryst. Eng. Comm., 10, (2008). ( 殺藻剤メチルイソチアゾロンの銀イオン錯体の構造に対する陰イオンの影響 ) M. Kakeya, T. Fujihara, T. Kasaya, A. Nagasawa.( 共著 ), Dinuclear niobium(iii) complexes [{NbCl 2 (L)} 2 (μ-cl) 2 (μ-l)] (L = tetrahydrothiophene, dimethylsulfide): Preparation, molecular structrures, and the catalytic activity for the regioselective cyclotrimerization of alkynes. Organometallics, 25, (2006). ( 有機化合物の選択的合成の触媒となるニオブ錯体の合成構造触媒活性 ) 化学入門編, 日本化学会編 ( 化学教育協議会グループ化学の本 21), 化学同人, 京都,2007.( 編集幹事 ) 埼玉大学 / 読売新聞共催

2 回付資料 NO~

3 連続市民講座埼玉学のすすめ - 埼玉の過去現在未来を知る - 第 9 回戸田コースの水質浄化作戦 - 淡水産真珠貝を利用して - 理工学研究科永澤明 11 月 28 日 ( 土 ) 水の化学と環境 1. 水はどのような物質なのか水の自然科学生命にとって重要な水水のかかわる環境 2. 淡水産真珠貝を利用する水質の改善戸田ボートコースの現状化学的生物学的分析生物を利用する浄化の試み未来への展開水はどのような物質なのか埼玉大学大学院理工学研究科永澤明水の特徴地球表面どこにでも存在する氷水水蒸気 ( 月にもある. 火星にもあった. 彗星にも..) 液体はいろいろなものを溶かす溶液溶かさないものもある油, 鉱石, 金属 ( 生命にとって重要 ) 潜熱比熱が大きい, 化学反応しやすい環境を和らげる ( 緩衝作用水平化効果 ) 水はどこにあるのか地球上の水 kg 海水 97% ( 水素, 塩素はここにある ) 淡水 3% 淡水は極地の氷 (3/4) + 地下水 (1/4) われわれの身近にある水 kg 淡水の 5% 以下大気中 + 河川水 + 湖沼水 + 土壌中水はどのくらいあるのかわれわれの身近にある淡水 kg 世界の人口 66 億 ( ) 人 1 人あたりの淡水 kg (= 900 トン ) 人間が一生 80 年に飲む水 65 トン排泄 35 トン呼気 17 トン汗 13 トン 1

水の分子 H 2 O の形と大きさ 1 nm = 10 9 m (100 万分の 1 mm) cf.

180 g = 180 ml ( 一合 ) 6 10 24 個 (10 mol) 1000 倍人類が有史以来食べた米粒の数 6 10 21 個 (0.

高さ ) ( 底辺 ) 太陽光 ( 紫外光可視光 ) ( 赤外光 ) 水が地球を温室にした温室効果物質地表可視光熱赤外光温室効果の大きさ分子が吸収する赤外光のエネルギー

紫外光, 可視光は吸収しない地表から放射される赤外光を吸収水蒸気の温室効果は約 40 これがないと, 大気温が 20 になる光の波数 (= 1/ 波長 ) はエネルギーに比例する

4 水の分子 H 2 O の形と大きさ 1 nm = 10 9 m (100 万分の 1 mm) cf. 細胞の大きさ 1 μm(= 1000 nm) 程度 10 cm 1L = 10 3 m = 個水の分子の数コップ 1 杯の水の分子数 180 g = 180 ml ( 一合 ) 個 (10 mol) 1000 倍人類が有史以来食べた米粒の数個 (0.01 mol) 一合 (150 g) 一粒 (25 mg ) = 6000 粒 1 人 1 日三合 1 年 365 日 = 660 万粒人類 3 万年 60 億人 2 = 粒 ( 高さ ) ( 底辺 ) 太陽光 ( 紫外光可視光 ) ( 赤外光 ) 水が地球を温室にした温室効果物質地表可視光熱赤外光温室効果の大きさ分子が吸収する赤外光のエネルギー物質二酸化炭素メタンアンモニア水フッ化水素 CO 2 CH 4 NH 3 H 2 O HF 波数 2349 < 3019 < 3414 < 3756 < 4138 (cm 1 ) 地表紫外光, 可視光は吸収しない地表から放射される赤外光を吸収水蒸気の温室効果は約 40 これがないと, 大気温が 20 になる光の波数 (= 1/ 波長 ) はエネルギーに比例する高波数の光を吸収するほど温室効果が大分子の結合のバネの振動となり熱に変わる水の融点と沸点は異常に高い水分子 H 2 O は帯電している + メタン (CH 4 ) に比べて, アンモニア (NH 3 ), 水 (H 2 O), フッ化水素 (HF) は沸点も融点も高い - 静電気の引力や反発力を弱める ( 室温で 78 分の 1) 氷の構造水素結合 O H O 0.28 nm 2

水の固体液体気体イオンとして溶かす H 2 O NaCl 食塩 [Na(OH 2 ) 6 ] + 氷の構造水の構造水蒸気 0 o C 100 o C 6 kj mol 1 44 kj mol 1 氷の比重

水酸化ナトリウム, 石灰, アンモニア, ホウ酸有機物酢酸, クエン酸, アミン生命活動に関係する物質アミノ酸, タンパク質,DNA,RNA そのほかの溶けかた水と水素結合するもの R OH, R CO R

3 H 2 O 希ガス Ar, Kr, Xe, 二酸化硫黄 SO 2, 塩素 Cl 2 メタン CH 4, クロロメタン CH 3 Cl, 二酸化炭素 CO 2 液体内クロロホルム CHCl 3, クロロエタン C

水溶液 ) Li + Na + K + Cs + Rb + 102 10-4 鉄 [Fe(H 2 O) 6 ] 2+ [Fe(H 2 O) 6 ] 3+ Be 2+ Mg 2+ Ca 2+ Sr 2+ Ba 2+

] 2+ アルミニウム [Al(H 2 O) 6 ] 3+ Cr 3+ In 3+ Zn 2+ Cd 2+ Hg 2+ ナトリウム, カリウム [Na(H 2 O) 6 ] + [K(H 2 O) 6 ] + τ

5 水の固体液体気体イオンとして溶かす H 2 O NaCl 食塩 [Na(OH 2 ) 6 ] + 氷の構造水の構造水蒸気 0 o C 100 o C 6 kj mol 1 44 kj mol 1 氷の比重 0.9 ( 液体に浮く固体 ) 水の中には微小な氷の構造が浮いている ( 氷山構造 ) 溶ける水和イオン [Cl(H 2 O) 4 ] - 塩食塩, 硝酸カリウム, 炭酸カルシウム酸酢酸, 塩酸, 硫酸塩基水酸化ナトリウム, 石灰, アンモニア, ホウ酸有機物酢酸, クエン酸, アミン生命活動に関係する物質アミノ酸, タンパク質,DNA,RNA そのほかの溶けかた水と水素結合するもの R OH, R CO R アルコール, 糖, アルデヒド, ケトン元素は 117 種ある水素結合した籠が包む固体 X 5.6H 2 O X 7.67H 2 O Cl H 2 O 希ガス Ar, Kr, Xe, 二酸化硫黄 SO 2, 塩素 Cl 2 メタン CH 4, クロロメタン CH 3 Cl, 二酸化炭素 CO 2 液体内クロロホルム CHCl 3, クロロエタン C 2 H 5 Cl 麻酔作用など生理的機能との関係金属イオン水溶液の色クロム [Cr(H 2 O) 6 ] 2+ [Cr(H 2 O) 6 ] 3+ イオンを包む水は取り替わるのか金属水和イオンの反応の速さ ( 水溶液 ) Li + Na + K + Cs + Rb 鉄 [Fe(H 2 O) 6 ] 2+ [Fe(H 2 O) 6 ] 3+ Be 2+ Mg 2+ Ca 2+ Sr 2+ Ba 2+ コバルト [Co(H 2 O) 6 ] 2+ [Co(H 2 O) 6 ] 3+ ニッケル [Ni(H 2 O) 6 ] 2+ Al 3+ La 3+ 銅 [Cu(H 2 O) 5 ] + [Cu(H 2 O) 6 ] 2+ アルミニウム [Al(H 2 O) 6 ] 3+ Cr 3+ In 3+ Zn 2+ Cd 2+ Hg 2+ ナトリウム, カリウム [Na(H 2 O) 6 ] + [K(H 2 O) 6 ] + τ /s マグネシウム, カルシウム [Mg(H 2 O) 6 ] 分 1 秒 1ミリ秒 1マイクロ秒 1ナノ秒 [Ca(H 2 O) 6 ] 2+ Ni 2+ Co 2+ Fe 2+ Mn 2+ Cu 2+ Cr 2+ 3

生物にはどんな元素が必要か生体内での元素の機能構造形成 Na + K + Mg 2+ Ca 2+

Zn 2+ Cr 3+ 酸化還元小さい分子 Mn 2+ Fe 2+ Co 2+ の活性化 Ni 2+

炭素間結合の形成分解 Co 2+ リン酸 H 2 O Mg 2+ Mg 2+ 細胞膜が溶液を隔てる

が情報を貯蔵 damp 2 dgmp 2 DNA の鎖をつくる切る縮合加水分解 Mg 2+

2+ 酸と塩基の中和反応 + H 3 O + OH - 2H 2 O 酸塩基水エネルギーが出る水

(25 ) 水素と酸素の酸化還元反応 2H 2 O 2 2H 2 O 水素酸素水電子 (4e )

6 生物にはどんな元素が必要か生体内での元素の機能構造形成 Na + K + Mg 2+ Ca 2+ C N O P S Cl 電荷運搬物質形成分解 Na + K + Ca 2+ Mg2+ Ni 2+ Zn 2+ Cr 3+ 酸化還元小さい分子 Mn 2+ Fe 2+ Co 2+ の活性化 Ni 2+ Cu 2+ Mo 4+ V 3+ Mn 2+ Fe 2+ Co 2+ Ni 2+ Cu 2+ 炭素間結合の形成分解 Co 2+ リン酸 H 2 O Mg 2+ Mg 2+ 細胞膜が溶液を隔てる ADP 2 ADP 4 生命のエネルギー貯蔵加水分解縮合 K + Mg 2+ H 2 PO 4 HPO 4 2 Na + Ca 2+ Cl HCO 3 RCO 2 - 細胞膜はリン脂質の二重膜イオンを通さない内外のイオン濃度が異なる核酸 (DNA や RNA) が情報を貯蔵 damp 2 dgmp 2 DNA の鎖をつくる切る縮合加水分解 Mg 2+ 核酸塩基対をつくる A 水素結合 H 2 O G A = T G C T = A DNA C G Mg 2+ 酸と塩基の中和反応 + H 3 O + OH - 2H 2 O 酸塩基水エネルギーが出る水 18 g あたり 56 kj (13 kcal) 水の中の化学反応で最も速い秒で完結 (25 ) 水素と酸素の酸化還元反応 2H 2 O 2 2H 2 O 水素酸素水電子 (4e ) が水素から酸素に移り結合が切断生成エネルギーが出る水 18 g あたり 240 kj (57kcal) 熱が出るロケット燃料電気をつくる燃料電池 4

光合成と呼吸われわれの世界の水質還元的酸化的酸化的プールべー図 CH 4 CH 3 OH HCHO HCO 2 H CO 2 炭化アルコールアルデヒド有機酸二酸化炭素水素エーテルケトン

呼吸代謝 ( 動物 ) 0 2 4 6 8 10 12 14 酸性塩基性酸化的還元的酸性 O 2 天然水の環境 H 2 O 海洋深層水 (?

多い食品などに利用温度が低い温度差で発電塩水 0 2 4 6 8 10 塩基性コバルトを含む物質のいろいろ Co コバルトの金属 [CoCl 2 (H 2 O) 4 ] 0 塩化コバルトの水和物

7 光合成と呼吸われわれの世界の水質還元的酸化的酸化的プールべー図 CH 4 CH 3 OH HCHO HCO 2 H CO 2 炭化アルコールアルデヒド有機酸二酸化炭素水素エーテルケトン + 1 / 2 O / 2 O / 2 O / 2 O 2 H 2 O H 2 O 炭水化物 ( 糖 ) 光合成 ( 植物 ) 還元的酸素がないときの副産物 ( 動物 ) 呼吸代謝 ( 動物 ) 酸性塩基性酸化的還元的酸性 O 2 天然水の環境 H 2 O 海洋深層水 (?) 深度 200 m 以下の海水表層水 ( 湖, 河川 ) 海水酸素 O 2 を含まず光も通らない沼沢水有機物の多い栄養豊富 Fe,N,P 湖水細菌数が少ない有機物の多い含水土壌有機物の H 2 多い食品などに利用温度が低い温度差で発電塩水塩基性コバルトを含む物質のいろいろ Co コバルトの金属 [CoCl 2 (H 2 O) 4 ] 0 塩化コバルトの水和物 Co 2+ コバルトのイオン [CoCl 4 ] 2- エタノール溶液水吸収の検知剤 [Co(H 2 O) 6 ] 2+ コバルトの水和イオン [Co(NH 3 ) 5 (O 2 )Co(NH 3 ) 5 ] 4+ 酸素を吸収し, 放出するビタミン B 12 の分子 5

理工学研究科永澤明 11 月 28 日 ( 土 ) 東西約 2,500 m 幅員約 90 m

38 年改修工事 ( 現状になる ) 昭和 39 年オリンピック東京大会開催現在も

戸田ボートコースの東側よりコースをのぞむ漕艇競技練習などのボートで賑わっている荒川

ボートコースの水収支笹目川 1940 年の幻の東京オリンピック ( 中止 ) のために掘削

9 連続市民講座埼玉学のすすめ - 埼玉の過去現在未来を知る - 第 9 回戸田コースの水質浄化作戦 - 淡水産真珠貝を利用して - 空から望んだ戸田ボートコース理工学研究科永澤明 11 月 28 日 ( 土 ) 東西約 2,500 m 幅員約 90 m 深さ約 3 m 大勢のボート戸田ボートコースの歴史歴史昭和 12 年起工 ( 昭和 15 年開催予定のオリンピック東京大会のボートコースとなる予定 ) この間オリンピック東京大会開催返上決定 ( 工事は進められた ) 昭和 15 年完成昭和 38 年改修工事 ( 現状になる ) 昭和 39 年オリンピック東京大会開催現在も全国大会など大きな競技会の開催地となっている全国で唯一の静水ボート専用コースである戸田ボートコースの東側よりコースをのぞむ漕艇競技練習などのボートで賑わっている荒川水の入れ替えは 40 数年なし. 生活排水などは流れ込んでいない. ボートコースの水収支笹目川 1940 年の幻の東京オリンピック ( 中止 ) のために掘削 1964 年の東京オリンピックのため拡張工事水質汚濁水質の低下に伴う現象多摩川の泡 :1977 年頃菖蒲川徳島沖の赤潮 :1976 年頃諏訪湖のアオコ :1980 年 1

戸田コースに発生したアオコ東側の水門付近夏アオコ ( 青粉 ) は植物プランクトン植物プランクトン藍藻 ( ランソウ ) 青色細菌の仲間渦鞭毛藻類 ( ウズベンモウソウ ) 赤褐色黄緑藻 ( オウリョクソウ ) 黄褐色夏になると, 臭いやアオコの発生がみられることもあったアオコの顕微鏡写真生育条件温度 ( 水温 ), 光強度, 栄養塩の濃度動物プランクトン貝藻類を食べる魚

10 戸田コースに発生したアオコ東側の水門付近夏アオコ ( 青粉 ) は植物プランクトン植物プランクトン藍藻 ( ランソウ ) 青色細菌の仲間渦鞭毛藻類 ( ウズベンモウソウ ) 赤褐色黄緑藻 ( オウリョクソウ ) 黄褐色夏になると, 臭いやアオコの発生がみられることもあったアオコの顕微鏡写真生育条件温度 ( 水温 ), 光強度, 栄養塩の濃度動物プランクトン貝藻類を食べる魚藍藻類に必要な栄養条件光合成のために窒素, リン酸, カリウム窒素はどこから水の中の硝酸やアミノ酸を取り込む大気中の窒素をアンモニアにする必須元素カルシウム, マグネシウム, ナトリウムマンガン, 鉄, コバルト, 亜鉛モリブデン最適な酸性度 ph 8~9 ( 胃液 2 河川 6.5 海 8.1) 空気中の二酸化炭素炭酸水素イオン藍藻のつくる毒はミクロシスチン H 無毒 H OCH 3 CH3 H H 3C H H CH3 H H 6(Z)-Adda 5 microcystine R NH R' ミクロシスチンの異性体肝臓に毒性酸化すると無毒化 ( 酸素や光を当てる ) O UV 紫外線 H OCH 3 有毒 H H CH 3 CH 3 microcystine H 3C H H H H ミクロシスチン R NH R' 水, アルコールに溶ける O ミクロシスチンはどうなるか藍藻 ( 植物プランクトン ) 動物プランクトンプランクトンまたはデトリタスを餌とする動物カニ, エビ, ゴカイ, 二枚貝, 巻貝ナマコ, ヒトデ, ウニ, 魚 ( ボラなど ) 関連フグ毒麻痺性貝毒 ( ホタテ, イ貝 ) 除去藍藻の除去硫酸銅 (II) [Cu(H 2 O) 6 ] 2+ メチルイソチアゾロン ( ケーソン ) ミクロシスチンの除去オゾン処理 ( 酸化 ) 活性炭でろ過する O N CH 3 S Cl Methyl 4 isothiazolin 3 one O N S CH 3 2

11 戸田市の気象データ(戸田市による集計12 月水質の目安の例生物化学的酸素要求量 (BOD) バクテリアが有機物を食う活動のために消費した溶存酸素の量水質について化学的酸素要求量 (COD) 酸化されやすい物質( 主に有機物 ) が, 薬品で酸化されるとき消費する薬品の量をそれに相当する酸素の量で表す溶存酸素 (DO) 酸素の溶解度は,1 気圧で20 のとき, 8.84 mgl -1. 有機物を分解するために酸素が使われるため, 有機物が多い水では溶存酸素の量が減る. 2 mgl -1 になると, 魚が呼吸できなくなり, 臭いも強くなる懸濁物質 (SS:suspended solid) 試料水 1リットル中に含まれる懸濁物質の量 MSBA 陰イオン系界面活性剤量: 河川水, 湖沼水への洗剤の混入の目安 NH 4 -N: 窒素化合物水中の窒素は, アンモニウムイオン (NH 4+ ), 亜硝酸イオン (NO 2- ), 硝酸イオン (NO 3- ) などの形で存在し, 水中の溶存酸素量によって互いに形態を変える酸素の多い水( 酸化的雰囲気 ) には硝酸イオン, 排水が流入するなど有機物の多い水( 酸素が少ない還元的雰囲気 ) には窒素を含む有機化合物やアンモニウムイオンが多く含まれている戸田市による水質検査の位置水質検査戸田市環境クリーン室調査 )天気日数気温 ( ) 降水量年月水質検査ボートコース ( mm ) 平均気温最高気温最低気温快晴曇天雨天雪戸田ボートコース水質検査データ ( 一部 ) 平成 8 年 , , 戸田市の気象データ , BOD COD SS DO MBAS NH 西暦 4 -N 透視度 , (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) ( 度 ) 9 月月の位置でのデータ , > , > , , > , > , , > , 月月月月月月月月月笹目川水質検査データ ( 一部 ) 水質検査ボートコース菖蒲川水質検査データ ( 一部 ) 水質検査ボートコース西暦 BOD (mg/l) COD (mg/l) SS (mg/l) DO (mg/l) MBAS (mg/l) NH 4 -N (mg/l) 透視度 ( 度 ) 西暦 BOD (mg/l) COD (mg/l) SS (mg/l) DO (mg/l) MBAS (mg/l) NH 4 -N (mg/l) 透視度 ( 度 ) の位置でのデータ 7 の位置でのデータ 3

12 有機物質の濃度 - 生物学的 (BOD) 化学的 (COD) 酸素要求量 - COD, BOD / mgl 水質調査データ COD BOD 西暦 / 年戸田ボートコースの水質データ (COD, BOD) DO / mgl 水質調査データ 2 溶けている酸素の濃度 - 溶存酸素 (DO) 西暦 / 年戸田漕艇場の水質データ (DO) SS / mgl 浮遊している固体の量 - 懸濁物質 (SS)- 水質調査データ西暦 / 年戸田漕艇場の水質データ (SS) 生活環境の保全に関する環境基準 ~ 湖沼 ( 天然湖沼及び貯水量 1,000 万立方メートル以上の人工湖水質の基準 1 )~ 基準値項目類型 A A A B C 利用目的の適応性水道 1 級水産 1 級自然環境保全及び A 以下の欄に掲げるもの水道 2 3 級水産 2 級水浴及びB 以下の欄に掲げるもの水産 3 級工業用水 1 級農業用水及びCの欄に掲げるもの工業用水 2 級環境保全水素イオン濃度 (ph) 6.5 以上 8.5 以下 6.5 以上 8.5 以下 6.5 以上 8.5 以下 6.0 以上 8.5 以下化学的酸素要求量 (COD) 1mg/L 以下 3mg/L 以下 5mg/L 以下 8mg/L 以下浮遊物質量 (SS) 1mg/L 以下 5mg/L 以下 15mg/L 以下ごみ等の浮遊が認められないこと溶存酸素量 (DO) 7.5mg/L 以上 7.5mg/L 以上 5mg/L 以上 2mg/L 以上大腸菌群数 50MPN/ 100mL 以下 1,000MPN / 100mL 以下 - - 該当水域第 1 の 2 の (2) により水域類型ごとに指定する水域項目類型 I II III IV V 利用目的の適応性自然環境保全及びII 以下の欄に掲げるもの水道級 ( 特殊なものを除く ) 水産 1 種水浴及び III 以下の欄に掲げるもの水道 3 級 ( 特殊なもの ) 及びIV 以下の欄に掲げるもの水産 2 種及び Vの欄に掲げるもの水産 3 種工業用水農業用水環境保全基準値全窒素全リン 0.1mg/L 以下 0.005mg/L 以下 0.2mg/L 以下 0.01mg/L 以下 0.4mg/L 以下 0.03mg/L 以下 0.6mg/L 以下 0.05mg/L 以下 1mg/L 以下 0.1mg/L 以下水質の基準 2 該当水域第 1 の 2 の (2) により水域類型毎に指定する水域水質を改善する試みどんな方法があるか曝気 ( 空気を吹きこむなど ) 浚渫水を流入させ放流する化学的に処理する ( 凝集沈殿剤投入 ) 生物学的処理 ( 微生物, 植物, 動物 ) 埼玉県ボート協会は, 淡水産真珠貝を試験投入して観察 4

水質調査調査項目 1) 水温 2) 濁度 3) 透視度 4) 浮遊物量 5) ph 6) 酸化還元電位 (ORP) 7) 溶存酸素 (DO) 8) 化学的酸素要求量 (COD) 9) 全リン量 10) 全窒素量 11) 重金属類 12) クロロフィル量 13) 大腸菌群 14) 微生物相調査透視度の測定溶存酸素の測定採水地点採水地点平成 20 年 11 月 25 日の採水検査結果

96 6.45 0.095 0.769 183 13.4 1.05 11.3 4 25.4 11.08 5.69 0.055 0.630 193 15.5 0.96 16.1 5 39.5 8.74 8.70 0.132 0.897 184 43.6 0.28 12.2 6 23.5 21.11 6.61 0.093 0.831 206 19.2 0.96 9.33 7 52.2 5.29 5.

13 水質調査調査項目 1) 水温 2) 濁度 3) 透視度 4) 浮遊物量 5) ph 6) 酸化還元電位 (ORP) 7) 溶存酸素 (DO) 8) 化学的酸素要求量 (COD) 9) 全リン量 10) 全窒素量 11) 重金属類 12) クロロフィル量 13) 大腸菌群 14) 微生物相調査透視度の測定溶存酸素の測定採水地点採水地点平成 20 年 11 月 25 日の採水検査結果埼玉大学科学分析支援センター透明度濁度 COD T-P T-N ORP Chl a *2 Ph/chl a *3 SS cm NTU mg/l mg/l mg/l mv µg/l mg/l 微量元素分析結果埼玉大学科学分析支援センター化学的には問題ない ( 単位 ppm) 元素 10 月 27 日 11 月 25 日 Al Ba Cd <0.001 <0.001 Co <0.001 <0.001 Cr < Cu Fe Li Mn < Mo Ni < Pb <0.001 <0.001 Sb <0.001 Ti < V < Zn 水質検査結果 2 水質検査結果 3 水質検査結果 4 クロロフィル濃度と濁度の関係は表層水は底水のデータを示す一年間の水質データ 30 SS 浮遊している固体の量 - 懸濁物質 (SS)- 20 mg/l 10 濁度とクロロフィル a 濃度 (Chl a) 濁度と懸濁物質濃度 (SS) 0 10 月 12 月 2 月 3 月 5 月 7 月 8 月 10 月 12 月 5

14 水質検査結果 5 水質検査結果 6 一年間の水質データ濁度水の濁り具合 - 濁度 (NTU)- 一年間の水質データ有機物質の濃度 COD - 生物学的酸素要求量 (BOD) NTU 15 mg/l 月 12 月 2 月 3 月 5 月 7 月 8 月 10 月 12 月 0 10 月 12 月 2 月 3 月 5 月 7 月 8 月 10 月 12 月水質検査結果 7 水質検査結果 8 一年間の水質データ溶けている酸素の濃度 DO - 溶存酸素 (DO) - 16 一年間の水質データ溶けている窒素化合物の濃度 Total N - 総窒素濃度 (Total-N) mg/l 月 12 月 3 月 7 月 10 月 2010 年 1 月 mg/l 月 12 月 2 月 3 月 5 月 7 月 8 月 10 月 12 月一年間の水質データ mg/l 月溶けているリン化合物の濃度 Total P - 総リン濃度 (Total-P) - 12 月 2 月 3 月 5 月 7 月 8 月 10 月 12 月水質検査結果 9 一年間の水質データ mv 月酸化的か還元的かの尺度 ORP - 酸化還元電位 (ORP) - 12 月 2 月 3 月 5 月 7 月 8 月 10 月 12 月水質検査結果 10 酸化的還元的 6

底質の電子顕微鏡写真ボートコースのプランクトン底質の電子顕微鏡写真微少な粒子 ( 砂泥 ) と珪藻被殻 ( 珪藻の死骸 ) がみられる植物プランクトン ( 単細胞藻類 ) A

緑藻類 L はミドリムシ藻類 (a と b) 動物プランクトン ( 原生動物 ) A. ツリガネムシ B. ラッパムシ C.

---- a のみ原核緑藻類プロクロロン ------------ a + b 真核生物灰色藻類キアノフォラ ----- a のみ紅色藻類アサクサノリテングサクリプト藻類

クロララクニオン藻類クロララクニオン緑藻類クロレライカダモアオノリシャジクモコケ植物ゼニゴケ - a + b シダ植物ワラビ裸子植物類ソテツイチョウアカマツ

2 を改変クロロフィル a クロロフィル類の構造 a では, ー CH 3 b では, ー CHO c1 では, ー CH 2 -CH 3 c2 では, ー CH=CH 2

25 第一艇庫水門池蝶貝生け簀 ( 奥 ) コース 1000M 中央競艇場水門第一艇庫水門池蝶貝生け簀 ( 奥 ) コース 1000M 中央競艇場水門濃度 Chl a

34 底 13.28 18.4 0.18 0.30 表層 13.80 34.3 0.19 0.18 底 15.93 23.3 0.23 0.33 表層 9.67 42.1 0.32 0.

15 底質の電子顕微鏡写真ボートコースのプランクトン底質の電子顕微鏡写真微少な粒子 ( 砂泥 ) と珪藻被殻 ( 珪藻の死骸 ) がみられる植物プランクトン ( 単細胞藻類 ) A と B. 藍藻類 ( クロロフィル a のみ ) C. クリプト藻類 D. 渦鞭毛藻類 E-I. 珪藻類 (a と c) J と K. 緑藻類 L はミドリムシ藻類 (a と b) 動物プランクトン ( 原生動物 ) A. ツリガネムシ B. ラッパムシ C. ゾウリムシ下等高等光合成を行う生物原核生物 ( いわゆる細菌の仲間 ) 光合成細菌類 ( 狭義 ) 紅色細菌類緑色細菌類シアノバクテリア類ユレモスイゼンジノリジュズモ ---- a のみ原核緑藻類プロクロロン a + b 真核生物灰色藻類キアノフォラ a のみ紅色藻類アサクサノリテングサクリプト藻類クリプトモナス不等毛藻類コンブホンダワラワカメ ( 褐藻類など ) ハプト藻類プレウロクリス - a + c 渦鞭毛藻類プロトケントルムミドリムシ藻類ミドリムシクロララクニオン藻類クロララクニオン緑藻類クロレライカダモアオノリシャジクモコケ植物ゼニゴケ - a + b シダ植物ワラビ裸子植物類ソテツイチョウアカマツ被子植物シロイヌナズナホウレンソウイネ清水建美著, 図説植物用語辞典, 八坂書房 (2001 年 )p. 2 を改変クロロフィル a クロロフィル類の構造 a では, ー CH 3 b では, ー CHO c1 では, ー CH 2 -CH 3 c2 では, ー CH=CH 2 クロロフィル c1 クロロフィルの吸光曲線と可視光のスペクトルクロロフィル量で植物プランクトンの生息量を推定する採水日採水地点濁度第一艇庫水門池蝶貝生け簀 ( 奥 ) コース 1000M 中央競艇場水門第一艇庫水門池蝶貝生け簀 ( 奥 ) コース 1000M 中央競艇場水門濃度 Chl a クロロフィル存在比 NTU b/a c/a 表層底表層底表層底表層底表層底表層底表層底表層底

濁度とクロロフィル a 量の変化貝なし貝 ( 大 )1 匹貝 ( 小 )4 匹濁度とクロロフィル a 濃度 (Chl

7 8 濁度 ( 相対値 ) イケチョウガイ ( 池蝶貝,Hyriopsis schlegelii)

淡水真珠養殖母貝として最も重要な種類長命 (~40 年 ) で大きさは20cm 以上になる

mの軟泥を主とした底質の場所に数多く棲息している繁殖には幼生が一時期寄生する宿主 ( 魚 )

16 クロロフィル濃度と濁度の関係は表層水は底水のデータを示す水質検査結果 3 イケチョウガイは植物プランクトンの量を減らすクロロフィル a 量 (μg/l) 濁度とクロロフィル a 量の変化貝なし貝 ( 大 )1 匹貝 ( 小 )4 匹濁度とクロロフィル a 濃度 (Chl a) 濁度と懸濁物質濃度 (SS) 表層近くの濁りは植物プランクトンの量と相関がある濁度 ( 相対値 ) イケチョウガイ ( 池蝶貝,Hyriopsis schlegelii) 環境省レッドデータブック絶滅危惧種 Ⅰ 類二枚貝の構造イケチョウガイの説明イシガイ科の淡水産大型二枚貝淡水真珠養殖母貝として最も重要な種類長命 (~40 年 ) で大きさは20cm 以上になる琵琶湖や淀川水系の一部が自然の生息域 ( 霞ヶ浦などは移植されたもの ) 水深 1~5 mの軟泥を主とした底質の場所に数多く棲息している繁殖には幼生が一時期寄生する宿主 ( 魚 ) が必要天然のイケチョウガイは数を減らしている乱獲による個体群密度の低下生息場所の破壊水質汚濁による環境の悪化等が原因出水管足入水管貝のふしぎ図鑑おどろきいっぱい! 身近な生きものにしたしもう監修 : 奥谷喬司出版社 :( 株 ) PHP 研究所イケチョウガイでの浄化サイクル貝が水とともに浮遊物質を吸い込むことでプランクトンを捕食する食べないものを偽糞 = プランクトンの塊として吐き出すエビや小さい魚が捕食する戸田ボートコースにおける水棲生物の関係テナガエビとホンブナ 8

17 稚貝の育成貝の敷設作業稚貝育成貝の敷設作業貝の敷設作業パールネットに入れられた貝競漕用ボートの艇庫が多い戸田コースなのでパールネットに入ったイケチョウガイボートの艇庫の桟橋を利用する貝は 1 個数十 g のもの他の生物から守るため砂の代わりにネットに入れ引き上げやすくする貝の成育状況調査貝の成育状況調査貝の敷設作業桟橋の側面に吊す 9

18 コースに投入した貝の成長斃死した貝斃死した貝成長 (2 年生は約 80g 5 年生はコースにて約 3 年飼育したもの : 約 600g) 生育率 :90% 以上 (3 年 ) 成長率はかなり良いイケチョウガイの浄化能力実験浄化実験経時変化実験開始 6 時間後イケチョウガイによるろ過作用の実験 ( 約 10 時間を 1 分程度に短縮 ) イケチョウガイの浄化能力実験の結果ろ過実験動画濁度の経時変化 ( 水温 15, 貝の湿重量合計 150 g, 水量 3 L) 10

貝の湿重量 100 g あたりのろ過水量 (L/h) 温度 ( ) ろ過水量 (L/h 100g) 15 0.

07 貝は濾過器ろ過水量計算濾過速度 = k [ 水を吸い込む速度 ] [ 浮遊物質の濃度 ]

3 リットル / 時間 (15~25 ) 戸田コースの濁度を 5 年で半分にする!

コース全体の総浮遊物量 10 mg/ リットル 540,000,000 リットル 5,400 kg 5

土に潜ろうとするイケチョウガイ繁殖の試み土に潜ろうとする貝繁殖の実験足を出して潜る貝

19 貝の湿重量 100 g あたりのろ過水量 (L/h) 温度 ( ) ろ過水量 (L/h 100g) ± ± ± 0.07 貝は濾過器ろ過水量計算濾過速度 = k [ 水を吸い込む速度 ] [ 浮遊物質の濃度 ] イケチョウガイの濾過能力貝 1 個体 (100 g) が水をろ過する速度 0.3 リットル / 時間 (15~25 ) 戸田コースの濁度を 5 年で半分にする! とすると, 貝の濾過量 = k [ 濾過速度 ] [ 時間 ] ボートコースの浮遊物量ボートコースの水量コース全体の総浮遊物量 10 mg/ リットル 540,000,000 リットル 5,400 kg 5 年で総浮遊物を半分にするのに必要な貝 (100 g) の個体数は, 21,000 個体土に潜ろうとするイケチョウガイ繁殖の試み土に潜ろうとする貝繁殖の実験足を出して潜る貝メダカを水槽に入れるイケチョウガイの繁殖は幼生 ( グロキディウム ) がいったん魚のエラヒレに寄生した後水底へ移るため寄生する魚が必要グロキディウムの付着したメダカグロキディウムメダカ動画戸田ボートコースにおける水棲生物の関係 11

20 アクセサリー教室アクセサリー教室の様子戸田ボートコース内で育成した貝から採取した真珠真珠の採取戸田ボートコース内で育成した貝から採取した真珠戸田ボートコース内で育成した貝から採取した真珠コースで育った真珠採取した真珠貝細工淡水パールのアクセサリー貝細工淡水パールアクセサリー 12

21 真珠に穴を開ける加工用ドリル新聞記事より朝日新聞平成 20 年 12 月 8 日埼玉新聞平成 20 年 12 月 22 日上田埼玉県知事のとことん訪問新聞記事より上田埼玉県知事のとことん訪問読売新聞平成 21 年 1 月 5 日上田埼玉県知事神保戸田市長の見学上田埼玉県知事神保戸田市長の視察ボートを漕ぐ上田埼玉県知事ボートを漕ぐ上田埼玉県知事 13

謝辞まとめ比較的エネルギーのいらない浄化方法であり, 生態系のサイクルの活性化にも寄与している現在の戸田ボートコースの環境には適していると思われる今後は, 水質の変化を調査するとともに, 里親制度の充実 PRやアクセサリー教室の定期的な開講製品の販売などを通して資金調達を行い, 継続または拡充ができるよう資金サイクルを構築していくことが課題となるこの事業は政府の平成 20

22 謝辞まとめ比較的エネルギーのいらない浄化方法であり, 生態系のサイクルの活性化にも寄与している現在の戸田ボートコースの環境には適していると思われる今後は, 水質の変化を調査するとともに, 里親制度の充実 PRやアクセサリー教室の定期的な開講製品の販売などを通して資金調達を行い, 継続または拡充ができるよう資金サイクルを構築していくことが課題となるこの事業は政府の平成 20 年度地方の元気再生事業に採択され戸田オリンピックボートコースの水質浄化を目指して ~ 池蝶貝を活用した水質浄化と淡水真珠ブランド化の取り組み~ として展開しました関係者埼玉大学総合研究機構科学分析支援センター藤原隆司准教授 ( 化学 ) 是枝晋講師 ( 分子生物学 ) 円谷陽一教授センター長 ( 分子生物学 ) 三田和義技術職員 ( 水質分析 ) 埼玉大学大学院理工学研究科大西純一教授 ( 分子生物学 ) 埼玉県ボート協会和田卓理事長戸田市埼玉県環境省 14

1/120 別表第 1(6 8 及び10 関係 ) 放射性物質の種類が明らかでかつ一種類である場合の放射線業務従事者の呼吸する空気中の放射性物質の濃度限度等添付第一欄第二欄第三欄第四欄第五欄第六欄放射性物質の種類吸入摂取した経口摂取した放射線業周辺監視周辺監視場合の実効線場合

1/120 別表第 1(6 8 及び10 関係 ) 放射性物質の種類が明らかでかつ一種類である場合の放射線業務従事者の呼吸する空気中の放射性物質の濃度限度等添付第一欄第二欄第三欄第四欄第五欄第六欄放射性物質の種類吸入摂取した経口摂取した放射線業周辺監視周辺監視場合の実効線場合の実効線務従事者区域外の区域外の量係数量係数の呼吸す空気中の水中の濃る空気中濃度限度