植物プランクトンの必須栄養元素供給源としての製
鋼スラグの有効性に関する研究
著者
有田 康一
号
869
発行年
2005
URL
http://hdl.handle.net/10097/16125
氏
名(本籍)
学 位 の 種 類
学 位 記 番 号
学位授与年月 日
学位授与の要件
研 究 科 専 攻
学 位 論 文 題 目
あ り た こ う いち 有 田 康 一 博 士(農 学) 農 博 第869号 平 成18年3,月24日 学 位 規 則 第4条 第1項 該 当 農 学研 究科 環境 修復 生物 工 学専攻 (博士課程) 植 物 プ ラ ン ク トンの必 須 栄養 元 素供 給 源 と して の製鋼 ス ラグの有効 性 に 関す る研 究論 文 審 査 委 員
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査 査 主 副 ( (旭
實
正
彦
論
文
内
容
要
旨
1.は じめ に 鉄 は光合 成や呼 吸にお ける電子伝達 、硝 酸還元、 クロロフィル の生合 成な ど に必要 なた め、植物 プランク トンにとって必須 の元 素である。 しか し、海洋 表 層 の よ うな酸化的で弱アルカ リ性 の環 境 においては、短時間 の うち に難溶性 の 沈 殿 を生 じて しまうためそ の生物学的有 用性 は著 しく低下する。それ ゆえ、 全 鉄 濃度 が 高い沿岸水 にお いて さえ も、植物 プランク トンは潜在 的 に鉄制限 を受 けて い る といわれて いる。 さらに陸圏か らの供給が及 びに くい外洋域 で は、鉄 制 限が よ り強 く発現 してお り、マク ロ栄 養塩が豊富で ある にもかか わ らず植 物 プ ランク トン量が少 ない海域が存在す る。 また 、沿岸域におけ る環境 問題 の 一 つ として 、ア ンモニ ア態窒素が大量 に残存 し、 リンが相対的 に少 な い処理済 都 市 廃水 が流入す る ことによ る栄養塩 バ ラ ンスの崩壊 と基礎生産 の低下 が指摘 さ れ て いる。 これ らの栄養塩環境 を改善す る手段 の一つ と して、我 々の研究 室で は製鉄 過 程 で大量 に副 生す る製鋼ス ラグに注 目 してきた。なぜ な ら製鋼 ス ラグには、鉄 をは じめ リンや ケイ素 といった植物 プラ ンク トンの必須栄養元素 が含 まれて い るた め、上記 のようにアンバ ランスな栄養塩環境 を整 えることが できる と期 待 され るか らで ある。 この考 えに基 づき、我々の研究室では植物 プ ランク トン 自 然群集 に対す る製鋼 ス ラグ添加効果 を明 らか に してきた。 しか し、様 々な 生物 種 が含 まれる 自然群集 に対す る結果で あるため、製鋼 スラグに由来 す る元素 を 植物 プ ランク トンが利用 して増殖できるのか 否か については明確 で はな い。 そ こで本研究 では、培養株 を用 いたバイ オア ッセイ によ り、製鋼 ス ラグ由来 元 素 の有効性 を直接的に確認す る ことを目的 と した。 2.材 料 と 方 法 供 試 製 鋼 ス ラ グ に は 鉄 成 分 を 多 く 含 有 す る 脱 炭 ス ラ グ を 選 び 、 粒 径5-20μm の 粉 砕 粒 子(ス ラ グ)を 用 い た 。 そ の 成 分 組 成 は 、TotalFe・17.9%、P205・ 2.1%、SiO2・14.1%、CaO・43.4%、MnO・3.4%、MgO・8.6%、S・0.07%、 Al203・2.8%、TiO2・2.8%お よ びothers・6.9%で あ っ た(東 北 大 学 工 学 部 日 野 研 究 室 調 べ)。駿 容 器 に は、蛍 光 光 度 計 用 ガ ラ ス製 キ ュベ ッ ト(25mm×150㎜G鵬S TESTTUBE,PYREX:RUSA)を 使 用 した 。供 試 株 の 増 殖 は 、 キ ュベ ッ トを直 接 、蛍 光 光 度 計(MODEL10-AU-005,TURNERDESIGNS)に 差 し込 む こ とで 測 定 可能 な 加vfviochlorophylla蛍 光 値(蛍 光 値)に よ り毎 日記 録 した。 そ れ ぞ れ の 供 試 株 は、 鉄 無 添 加 の培 地 で3日 間 前 培 養 して 得 られ る対 数 増 殖 期後 期 の細 胞 群 を、蛍 光 値 が1前 後 とな る よ う に各 実 験 区 に接 種 した。 な お 、 各 実験 区 は原 則3本 だ て と し、結 果 はそ の平 均 値 で示 した。 2.1製 鋼 ス ラ グ 由 来 元 素 の 植 物 プ ラ ン ク ト ン 必 須 栄 養 元 素 と し て の 可 能 性 海 水 中の 溶 存 鉄 濃度 は非 常 に低 濃 度 で あ り、 また そ の存 在 状 態 に よ り生物 学 的 有 用 性 は左 右 され るた め 、測 定 ・分 析 には特 殊 技 術 を要 す る。 さ らに 、 ス ラ グか らの 鉄 の 溶 出 特 性 は 明 らか で は な い た め 、 そ の 有 効 性 を分 析 化 学 的 手 法 に よ っ て 評価 す る の は 困難 で あ る 。そ こで 、 い わ ゆ る バ イ オ ア ッセ イ を行 った 。
具体 的 に は、 人工 海 水 培 地 のESAW培 地(Hanisonθ 亡a1.,1980)に 鉄 源 と
して ス ラグ を添 加 し、 供 試 珪 藻 丁㎞1∂ssfos血g認 πar(茄 の 増 殖 応 答 を判 定 基 準 と して ス ラグ 由来 鉄 の有 効 性 を評 価 す る こと と した 。 ス ラ グに含 有 され て い る鉄 が 全 て 溶 出す る と仮 定 した 場 合 、約2mg1Lの ス ラ グ添 加 によ っ てESAW培 地 の規 定 鉄 濃 度(6.6μMFe)を 与 え る こ とが で き る。 と ころ で 、 ス ラグ 由来 鉄 の効 果 を評 価 す る た め に は 、 同 時 に溶 出 す る と 考 え られ る リ ンお よ び ケ イ 素 に よ る影 響 を 回避 す る 必 要 が あ る 。 そ こで 、 リン お よび ケ イ 素 の濃 度 を規 定 濃 度(20μMP,105.6μMsi)の1.5倍 に改 変 し た鉄 無添 加 のESAW培 地(PSi1.5培 地)を 調 製 し、 これ を基 礎 培 地 と した。 この培 地 に鉄 源 と して ス ラグ を2mg!Lか ら50mg1Lま で5段 階 の 濃度 で添
加 したス ラ グ添加 区(Slag2区 、S㎏10区 、Slag20区 、Slag30区 、Slag50
区)を 設 定 した 。 これ らス ラ グ添 加 区 の 理 論 上 の 鉄 濃 度 に相 当す る無 機 鉄 添
加 区 と して 、FeCl3添 加 区(FeCI31区 、FeC135区 、FeC1310区 、FeCl315
区 、FeCl325区)を 設 け た 。 さ ら に、 理 想 的 な 増 殖 が 期 待 され る コ ン トロー
ル 区 と して 、規 定 濃 度 のFeEDTA溶 液(6.6μMFe,9.8μMEDTA)を 添 加
区(NonFe区)を 設 けた 。
次 い で 、PSi1.5培 地 に鉄源 と して 規 定 濃 度 のFeEDTA溶 液 を等 倍、1/10
倍 、1/100倍 お よ び1/1000倍 に希 釈 して添 加 した 実 験 区(FeEDTA区 、1/10
FeEDTA区 、1/100FeEDTA区 、1/1000FeEDTA区)お よ び 鉄 無 添 加 区
に よ りTgU1昭ard五 の鉄 要 求 を調 べ 、 生 物 学 的 に 有 用 な鉄 が ス ラグ か ら どの 程 度 溶 出す る の か を推 定 した 。 また さ ら に、 リン も し く は ケ イ 素 濃 度 を段 階 的 に 改変 し、鉄 無添 加 で調 製 し たESAW培 地 に鉄 源 と して ス ラグ を添 加 す る こ とで 、 同時 に添 加 さ れ た こ と にな る ス ラグ 由来 リ ン も し くは ケ イ 素 の 有効 性 につ いて も評価 した。 2.2処 理 済 都 市 廃 水 存 在 下 に お け る 製 鋼 ス ラ グ 由 来 元 素 の 有 効 性 処 理 済 都 市 廃 水(処 理 廃 水)の 流 入 によ り窒 素 過 多 とな った栄 養 塩 環 境 の改 良 材 と して ス ラグ を 利 用 す る こ と を想 定 し、 ス ラ グお よ び処 理 廃 水 に 由来す る 元 素 の有 効 性 を評 価 した 。な お 、以 下 の ス ラ グ添加 区 はS㎏20区 お よびSlag 50区 と した 。 処 理 廃 水 中 に残 存 す る 窒 素 は 主 に ア ンモ ニ ア態 窒 素 で あ る た め 、ESAW培 地 の窒 素 源 を ア ンモ ニ ア態 窒 素(NH4)に 改 変 した(改 変ESAW培 地)。 供 試株 のTlgM'1㎞(澱 を 培 地 に馴 化 させ た 後 、 ア ンモ ニ ア態 窒 素 条 件 下 に お け る ス ラ グ由来 の鉄 、 リ ンお よ び ケ イ 素 の 有効 性 を あ らた めて 評価 した。 次 い で 、処 理 廃 水(Sewage)に 由来 す る元 素 を利 用 して7=gu1昭ardが が増 殖 で き るか 否 か を確 認 す るた め に 、鉄 お よ び窒 素 無 添 加 で リンお よ び ケイ 素 濃 度 が 異 な る3種 類 の 培 地 を調 製 した 。 窒 素 お よび 鉄 を評 価 す る場 合 には 、 改 変Psi1.5培 地(リ ンお よ び ケ イ 素 濃 度 がEsAw培 地規 定濃 度 の1.5倍) を使 用 した 。 そ して 、 リ ン を評 価 す る 場 合 には 改 変PO培 地(リ ン無添 加 、 ケ イ 素 濃 度 が1.5倍)を 、 ケ イ 素 を評 価 す る場 合 には 改 変SiO培 地(ケ イ 素 無 添 加 、 リン濃 度 が1.5倍)を そ れ ぞ れ 使 用 した 。 これ らの培 地 に異 な る窒 素源(N日:4,Sewage,NonN)お よ び 鉄 源(FeEDTA,NonFe)を 添 加す る こ と に よ り合 計13実 験 区 を 設 定 し た 。 処 理 廃 水 の 添 加 量 は 、ESAW培 地 の 規 定 窒 素 濃 度(549.1μMN)と 同程 度 の ア ンモ ニ ア態 窒 素濃 度 にな るよ うに40% (v/v)と し、 人工 海 水 の塩 分 ベ ー ス お よ び 蒸 留 水 に よ り塩 分 調 整 を行 っ た 。
な お 、N日:4を 添 加 した 改変PSi1.5培 地 のFeEDTA添 加 区 をControl区 、 鉄 無 添 加 区 をNonFe区 と した。 以 上 の結 果 をふ まえ 、 ス ラ グ と処 理 廃 水 と を同 時 に添 加 した 場 合 の ス ラ グ添 加効 果 に つ い て 評価 した 。 2.3沿 岸 自 然 海 水 に お け る 製 鋼 ス ラ グ 由 来 鉄 の 有 効 性 自 然 生 態 系 へ の ス ラ グ利 用 を 想 定 した 場 合 、 自然 海 水 由来 の 諸 成 分 が 存 在 し て い る 条 件 下 で 、 ス ラ グ 由来 元 素 が 多 種 類 の植 物 プ ラ ン ク トンの 増 殖 に有 効 で あ る こ と を確 認 して お く こ とが 重 要 で あ る。 と りわ け鉄 につ い て は 、 沿 岸 自 然 海 水 中 にす で に 十 分 量 存 在 す る可 能 性 が あ り、 さ らに キ レー ト作 用 の あ る 溶 存 有 機 物 によ る影 響 も懸 念 され る。 そ こで 、沿 岸 自然 海 水 に 由来 す る成 分 の存 在 下 に お け る ス ラ グ 由 来 鉄 の 有効 性 を確 認 した 。 自然 海 水 強 化 培 地 で あ るESNW培 地(Harlisone亡a乙,1980)を 鉄 無 添 加 で 調 製 し(ESNW-Fe培 地)、 鉄 源 と し て ス ラ グ を20mg/L添 加 し た (ESNW-Fe+Slag区)。 ま た 、 鉄 お よ び リ ン無 添 加 の 培 地(ESNW-FeP培 地)に もス ラ グ を添 加 した(ESNW-FeP+Slag区)。 これ ら2種 類 の培 地 は 、 鉄 が 制 限 的 な 環 境 も し くは 窒 素 が 過 多 な環 境 を再現 して いる もの と し、そ れ ぞ れ に鉄 無 添 加 区(ESNW-Fe区 、ESNW-FeP区)を 設 けて比 較 した 。 さ らに 、 規 定 濃 度 のFeEDTAを 添 加 して 標 準 的 に調 製 したESNW培 地 は 、富 栄 養 で 増 殖 に 理 想 的 な 環 境 を再現 す る コ ン トロー ル 区 と して 設定 した(ESNW区)。 な お 、 供 試 株 と し た 合 計5種 の 植 物 プ ラ ン ク トン 培 養 株 は 、 珪 藻 綱
7h瓠assfos血 ヨpsθ ロdonaηaお よ びSkeleぬnemacosホa亡 ㎜ 、 プ リム ネ シ ウ ム
藻 綱 拍㏄ 血7sfssp.、 ク リ プ ト藻 綱Rhodomonass紐na、 プ ラ シ ノ藻 綱 7わ紘a5e血 お むe肱a加eleで あ る。 3.結 果 と考 察 3.1製 鋼 ス ラ グ 由 来 元 素 の 植 物 プ ラ ン ク ト ン 必 須 栄 養 元 素 と し て の 可 能 性 珪 藻 伽1assfoslragu1'血rdが は 、 コ ン トロー ル 区 に あ た るFeEDTA区 で
は1日 目か ら増 殖 して い るの に対 し、鉄 無 添 加 のNonFe区 で は期 間 を通 し て増 殖 して いな い(Fig.1a)。 この こ とか ら、7=guf肱rdが の増 殖 に寄 与 す る ほ どの 鉄 の コ ンタ ミ はな か った こ とが わ か る。 一 方 、 鉄源 と して 脱 炭 ス ラ グ を 20mg1L(S㎏20区)以 上 添 加 す る こ とに よ り、7=8u1● 伽(遊 は規 定 鉄 濃度 (6.6μMFe)のFeEDTA区 と 同等 の増 殖 を 示 した(Figs.1d-1f)。 これ に よ り、 ス ラ グ に 由来 す る鉄 は生 物学 的 に有 用 で あ る こ とが 明 らか とな った 。 O O ` O O o噛 ￠ ﹂ O コ 犀 霜 .一 ` O ◎ } 監 ミ iooa goo io 1 0.1 ) 2 0.07 iooo e) ioo io 1 一 ●一NonFo -o-FeEDTA 1015 ) b ai =諜1
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en盛dbmentw量thd抵 甑a㎜ts(fdeca比)udzadσns血ee111曲 惣orFeσ3hlPSi1.5 mα 血m色mα 雌edESへWmα 盤umwi縁130幽 σf蜘sand15&4画Mσfs皿c㎝).
また 、本 培養 実 験 条 件 下 にお いて7=g'u1'丑ar(泄 の増 殖 が 律速 す る鉄 濃 度 は、 規 定 濃 度 の1/1000か ら1/100(6.6nMFe-66nMFe)に 存 在 し、FeEDTA 区 と 同 等 の 増 殖 を 示 す に は 規 定 濃 度 の1/10以 上 つ ま り0.66μM(1/10 FeEDTA区)以 上 の鉄 が 必 要 で あ る こ と も明 らか とな っ た(Fig.2)。 以 上 よ り、ス ラ グ を20mg1L、 添 加 した 場 合 に は 、そ の鉄 含 有 量(66μMFe) の う ち少 な く と も1%が 生 物 学 的 に 有 用 な 鉄 と して 供 給 され て い た と推 定 さ れ た 。 1000 O o = o O ω o ﹂ 0 5 竈 煽 .三 〇 9 a ・§ ミ goo 10 1 o.i 0.01 10 一NonFe -o-FeEDTA +1/10FeEDTA 一 ●一1!100FeEDTA 一剃←1/1000FeEDTA 20 30 れm●(の F!g.2.vada髄 ㎝s◎f加vカod㎞hylla㎞enceof励a囲d曲 ヨ醐 血 圏1.5me曲 祖 面 舳 齪 ㎞t㎝ ㎜ 圃Fd㎜L さ らに、 生 物 学 的 に有 用 な リ ン も鉄 と同 時 にス ラ グ か ら供給 され る こ とが 明 らか とな っ た(Fig.3)。 各 培 地 の ス ラ グ添 加 区 とFeEDTA区 との 増 殖 様 を比 較 す る と、 ス ラ グ を50mg!L添 加 した 場 合(Slag50区)に は 、 培 地 リ ン濃 度 の差 分 に あた る10酔M未 満 の リ ンが 供 給 され て い た と推 定 され 、 これ は リ ン含 有 量 の68%未 満 に相 当 した 。 一 方 、 ケ イ 素 も また 鉄 と同 時 に供 給 さ れ る可 能 性 が 示 され たが 、 コ ン タ ミ の 影 響 が 大 き く定 量 的 な 評価 は困 難 で あ っ た 。
O O ` O O o● O ﹂ O = 罵 鳴 .一 ﹂ O ◎ Σ 吃5 ミ 1000 100 10 1 o.i o.oi ioao goo io i )a o.i o.oi looo 100 10 20 30 io i 0.1 o.oi ) C a 20 30 買r騰o㈹
●■◎一㎞Fe+FeEDTA一 《》一Slag20一 曲・一Slag50
㎏3.Va齪onsσf血vかo(ihblqphyilaf㎞ ㎜ceof7ha困 面gu㎜ 血1mod温ed ESAWmediaornitainingexcesssiliconandthreedifferentoonoentratlonsofphosphorus
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b)PO。5副m踊 出10画ofI血(加h㎝s鋤d1駆.4画o描 ㎜;
3.2処 理 済 都 市 廃 水 存 在 下 に お け る 製 鋼 ス ラ グ 由来 元 素 の有 効 性 ア ンモ ニ ア態 窒 素 に改変 したESAW培 地 にお いて も、 ス ラグ 由来 の鉄 、 リ ンお よ び ケ イ 素 はTlgU1'1ぬrdが の 増 殖 に 有 効 で あ る こ とを確 認 した。 一 方、処 理 廃 水 中 の窒 素 、鉄 、 リ ンお よ び ケ イ 素 も また 有効 で あ った(Fig.4)。 改 変PSi1.5培 地 にお いて 処 理 廃 水 由 来 窒 素 を評 価 す るSewage-FeEDTA 区 の最 大 蛍 光 値 は 、Control区 の0.87倍 で あ り、 ま た 、対 数 増 殖 期 後 期 の延 長 が み られ た(Fig.4a)。 そ の原 因 と して 、 処 理 廃水 を窒 素 源 とす る こ とに よ りContro1区 よ りも高 濃 度 と な っ た ア ン モ ニ ア態 窒 素 に よ る増 殖 阻 害 が 考 え られ た。 この処 理 廃 水 添 加 区 を基 準 とす る と、 改 変PSi1.5培 地 にお い て処 理 廃 水 由来 鉄 を評 価 す るSewage-NonFe区(Fig.4a)、 お よび 改変PO培 地 /に お い て 処 理 廃 水 由来 リン を評 価 す るS ewage-FeEDTA区(Fig.4b)の 最 大 蛍光 値 は 、そ れ ぞ れ0.66倍 お よ び0.23倍 で あ っ た。 以 上 の こ とか ら、処 理 廃 水 に 由来 す る生 物 学 的 に有 用 な 鉄 お よ び リ ン は、 窒 素 に対 して 相 対 的 に 不 足 して い る こ とが 明 らか とな っ た 。 さ らに 、改 変PSi1,5培 地 に 窒 素 源 と して 処 理 廃 水 を、鉄 源 と して ス ラ グ を 同時 に添 加 したSewage-Slag50区(Fig.5a)の 最 大 蛍 光 値 は 、処 理 廃 水 の み を添 加 した 実 験 区(Sewage-NonFe区 、Fig.4a)の1.4倍 とな っ た。 す な わ ち、 処 理 廃 水 存 在 下 にお いて もス ラ グ 由 来 鉄 は有 効 で あ り、処 理 廃 水 に不 足 す る鉄 を 補 え る こ と が 明 らか とな っ た 。 ま た 、 改 変PO培 地 に 同時 添 加 し たSewage-S㎏20区 お よ びSewage-S㎏50区(Fig.5b)の 最 大 蛍 光 値 は と も に 、 処 理 廃 水 単 独 添 加 区(Sewage-FeEDTA区 、Fig.4b)の1.3倍 とな っ た 。 す な わ ち 、 不 足 して い た リ ン も ま た ス ラ グ に よ り補 わ れ る こ とが 明 らか とな っ た が 、 ス ラグ 単独 添 加 時 に み られ た 添 加 量 に伴 う最 大 蛍光 値 の増 加 (Slag20区 に対 してS㎏50区 は1.6倍)は な か った 。
o o ζ o o 碗 ε o = 零 煽 .噛 ` 0 9 ぜ雪 ξ 1000 a) ,oo 10 1 to-x,zo O.1 0.oi iooob) Boa 10 1 1 十Co劇 o.1噌 一M棒FeEOTA +楠Fe +騨 酬 0●01一 ⊂》一S6リサi廻3e一開or事Fe iooo e) ,oo ,9 1 zo 一口_c㎝i繭 0.1F,tNFi4-FeEDTA 中r欄onFe 一炉 晦Fe町A α01白o-S陣 掃㎝Fe 舳◎一N㎝Fe +c㎝ 圃 →6-NoO肝0ε0τA 噛 一S酬e㎝rA 軸o-S創 旧ge刊 ㎝Fe
30 30 ㎝ 鵬 ・。 -㎝ ㎝ 伽 鵬 博 -㎝ ㎝ 伽 oo lo -㎝ ㎝ 8 召 8 8 ﹂ 〇 三 噛 電 .= 0 9 ㌻ ε )a 一e-NOnFe -Q-Convol 一●一Sε糊9卜Sbg20 +Se脆g←S的50 } b 10 zo 30 30 Tl鵬(d} Hg.4Vaゴa貸Qロsσf1カ.v軌)d】 】oゆhy】1a ㎞ceσf刀 物 わ 血ig戯h1 恥od薗edES謹Wmedla醐n㎞gtr戯ed urbansewageatamountof409K(v/v). a)mod圃PS置1.5med匡umwithno 繊u皿;b》 鵬 ◎d恨edPO励umwlth noam血um;(ゆmod雌edS10medum W!血noammα 【オum.1 )C 10 __茎 旦_二__亙 旦 一●一照 ￠εoτA 単o-G剛 一◎一鋤ge・S的20 噛 一晦S』950 . 一●一階 凹庫eEDTA -o-Co剛 ゆ 一晦Sbg20 +晦Sbg50 io zo 30 Time(d)
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3.3沿 岸 自 然 海 水 に お け る 製 鋼 ス ラ グ 由 来 鉄 の 有 効 性 鉄 無 添 加 のESNW-Fe区 お よ びESNW-FeP区 にお い て 、 珪 藻2種 を含 む 合 計5種 の植 物 プ ラ ンク トン培養 株 全 て の増 殖 が低 く抑 え られ た(Fig.6)。 つ ま り本 培 養 実 験 条 件 下 にお いて は、 自然 海 水 に 由来 す る 生物 学 的 に 有 用 な 鉄 が十 分 に低 濃度 で あ る こ とが 確 認 され た。一 方 、ス ラ グ添 加 区(ESNW-Fe+S㎏ 区 、ESNW-FeP+Slag区)に お け る供 試 株 そ れ ぞ れ の 比 増 殖 速 度 は 、 コ ン ト ロール 区 に あ た るESNW区 と ほ ぼ同 等 で あ っ た 。 す な わ ち ス ラ グ 由来 鉄 は 、 自然 海 水 由来 の諸 成 分 と共 在 した とき に も有 効 で あ り、 様 々な 種 類 の 植 物 プ ラ ン ク トン か らな る 自然 群 集 に対 して有 効 で あ る こ とが期 待 で き る。 さ ら に、 珪 藻2種(Figs.6aand6b)は 他 種 に比 べ て 高 い増 殖 速 度 を維 持 して いた こ と か ら、 ス ラグ添 加 に よ り鉄 制 限 が 解 除 され た 場 合 に は 、 自然群 集 に お い て も珪 藻 類が い ち 早 く反応 して優 占す る可 能性 が 示 され た 。 4.ま と め 植 物 プ ラ ンク トン培 養 株 を用 いた バ イ オ ア ッセ イ に よ り、脱 炭 ス ラ グ 由来 の 鉄 、 リ ンお よ び ケイ 素が 生物 学 的 に有 用 で あ る こ とが 明 らか とな っ た 。 さ らに 、 ス ラグ 由来 鉄 は 様 々 な 溶 媒 条 件 下 で も有 効 で あ り、 珪 藻 以外 の植 物 プ ラ ン ク ト ンの増 殖 に も有 効 で あ っ た 。 ま た 、 リンの 溶 出 ・利 用 効 率 は鉄 に比 べ て 良 い こ とが推 定 され た が 、植 物 プ ラ ンク トンの体 元 素 組 成 比 を示 す レ ッ ドフ ィ ー ル ド 比(C:N:P:Si:Fe乙106:16:1:15:0.001)か ら考 えれ ば 、 鉄 に 比 べ て リ ンはむ し ろ相 対 的 に不 足 して い た 。換 言 す れ ば、 リン は比 較 的 短 期 間 で ス ラ グか ら供 給 され 、鉄 は よ り長 く供 給 され続 け る可 能 性 が あ る と い う こ と にな る 。 さ らに 、 ス ラグ 由来 ケ イ 素 も また 有 効 で あ る こ とが 示 され た こ とか ら、 相 対 的 に窒素 が 過 多 な 水 域 にお いて は 、 珪 藻 類 の ブ ル ー ム に あ わせ て ス ラ グ を利 用 す る こ とに よ り、 新 た な環 境 負荷 を低 く押 さえ っ っ 、 基 礎 生産 を 回 復 も し くは 向 上 させ る こ とが 期待 で き る。 以 上 の こ と か ら、 製 鋼 ス ラ グ は 植 物 プ ラ ン ク トン の 必 須 元 素 供 給 源 と し て 有 効 で あ り、栄 養 塩 環 境 改 良 材 と して利 用 で き る可 能 性 が 確 認 で き た 。 た だ し、 実 海 域 で の利 用 に際 して は、 そ の栄 養 塩 環 境 を 改 善 す る の にふ さわ しい 製 鋼 ス
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ラグを選定 し、様 々な生物群 集 に対 す る影 響 を長期 にわた り慎重 にモニダ リン グする必要 がある。
5.参 考 文 献
Hamson,P.J.,R.E.WatersandF.J.R.Taylor,1980.Abroadspectrum
artificialseawatermediumforcoastalandopenoceanphytoplankton.
