タマミジンコ生産力試験MGP2025-1 リン添加の効果 下水処理場(G8)
一年ほど前に、タマミジンコ連続培養器（MET）を用いて、農集と下水処理場の比較を行いました（MET2024-1とMET2024-2）。
その結果、タマミジンコの生産性は農集の方が高く、下水処理場は低い傾向がはっきりと出ました。
そして、その原因が下水処理水に含まれる微量の有害物質にあると推定しました…が、それは本当なのだろうか？
一年間ほど考えていたのですが、農集と下水処理場のMGPの差が、余りにもきれいに出たことに疑問を感じていました。
農集と下水処理場で、処理水に含まれる有害物質の量に、本当にそんな大きな違いがあるのだろうか？
他に原因があるんじゃないのか…？
そこで出てきたのが、“リン”です。
硝化抑制運転をしている下水処理場の放流水に含まれるリンの濃度は、大雑把に言って0.5mg/l前後です。
それに対して、農集の場合は、2.0～3.0mg/l程度であり、下水処理場のおよそ5倍も高濃度になっています。
リンと並ぶ栄養塩である窒素は、下水処理場（硝化抑制運転）と農集で大きくは変わりません。
農集と下水処理場の放流水の成分の中で、含有量に大きな違いがあるのがリンになります。
有るかどうかも良く分からない極微量の有害物質などよりも、リンの方がMGPに対する影響は大きいのではないか？
窒素と並ぶ重要な栄養塩であるリンは、微細藻類とミジンコの生産性に対して大きな影響力を持つはずですから…。
今回は、この点を追求したいと思います。
方法は、前回MET2024-1で使った下水処理場（G8）の放流水に、リンを添加したものと無添加のものをMGP試験にかけて比較します。
農集に比べ大幅にMGPが低下したこの下水処理場の原因が、リン不足にあるのなら…リン添加で回復するはず。
下水処理場（G8）の放流水 標準活性汚泥法（多分、硝化抑制運転） 消化タンク在り
① リン無添加 （放流水そのまま P想定濃度 多分0.5mg-P/l程度）
② リン添加（+1mg/ｌ） （放流水にリンを添加したもの P想定濃度 0.5+1.0=1.5mg-P/l程度）
方法
藻化は、種藻に下水処理水（リン無添加とリン添加+1.0mg-P/lの2種類）を入れ、1.2LビンをLEDで12hr明、12hr暗のサイクルで照明し、エアー攪拌しながら培養しました。収穫までの滞留時間は4日間です。
MGP試験には、METを使っても良かったのですが、装置が複雑になるため、よりシンプルな従来の方法を選びました。
ただし、従来法にMETで得られた知見をフィードバックし、タマミジ水の引抜量に対する藻化水の供給量を、従来の2倍から4倍に増しています。
これはタマミジンコの飢餓状態に陥るのを、できるだけ避けるためです。METは6倍量の藻化水を与えていました。
タマミジンコの培養は、600mlのカップで行い、約23℃に保温し行い、毎日一定量の藻化水を与え、一定量のタマミジ水を引抜き、その個数を数えてMGPとしました。。
結果 を下に示します。
試験期間は2/2～2/9の8日間でしたが、この前に１か月間ほどの長い馴致期間を設けています。
これはリンを添加した方が、オスが多く生まれて耐久卵を作り、対数増殖期になかなか入らなかったからです。
多分、誘導期を長く必要としたためと思われますが、リン添加の影響が予想以上に大きいようでした。
試験期間中のタマミジンコの生産量は、リン添加の方が無添加より上回って推移しています。
タマミジンコの生産量の平均値を下に示します。
MGP平均値は、リン無添加で4,917個/L、リン添加で6,625個/Lでした。リン添加の方が無添加より1.35倍多くなっています。
リン添加の効果、出ましたね…やはり、リンか。
下に2/8時点での、藻化ビンと引き抜いたタマミジンコ水の状態を示します。
一番上の藻化ビンの比較では、リン添加と無添加でほぼ同じ濃さのようですが、若干リン添加の方が黒っぽい色付きになっています。
AGPは、SSの測定をしていないので何とも言えませんが、それほど差は無いような感じです。若干リン添加の方が濃いかもしれません。
その下のタマミジンコ水の比較では、リン無添加の方がやや緑色で、リン添加の方がややオレンジ色になっています。
これは、リン無添加の方がミジンコの数が少なく、藻の食べ残しがあるためで、リン添加の方が、ミジンコが多いためです。
リン添加の方がタマミジンコの数が多いだけでなく、粒が大きいものが多く、活性も高いようでした。リン添加が、ATPを増やしているのかもしれませんね。
MGP（タマミジンコの数）はリン添加の方が無添加のものより1.35倍多かったのですが、重量で測定したら、比率はもっと大きくなるでしょう。
下に藻化ビンに育った雑藻の顕微鏡写真を示します。
両方とも、藻種の構成は同じで、イカダモが優占しています。これに雑多な緑藻が混じっていました。リン添加による変化は、あまり認められません。
農集の場合はクロレラが多かったのですが、下水処理場はイカダモが出やすいようです。
微細藻類に含まれる元素の一般的な比率は、有名なレッドフィ－ルド比で示され、
Ｃ：Ｎ：Ｐ ＝ 106 ： 16 ： 1 （mol比） ＝ 41 .： 7.2
： 1 （重量比）
と言われていますが、この中で、特にリンの量は大きく変化するようです。
微細藻類は、リンの量が少なくても増殖できるし、過剰なリンを吸収して貯めこむこともできます。
実際、この実験で使った下水処理場の放流水の想定窒素濃度は20mg/ｌで、想定リン濃度は0.5mg/lですから、N/P比は40となり、レッドフィ－ルド比の7.2を大きく上回ります。
よって、リン無添加で培養された雑藻に含まれるリンの量は、通常よりもかなり少ないはずです。
微細藻類のリン含有量が少ない場合、栄養価が下がると言われています。
“海産珪藻の化学組成と酸素消費に及ぼす無機態窒素濃度の影響” ： 上杉健史郎，畠山勇二，丸尾知佳子，西村 修，坂巻隆史：土木学会論文集G（環境）,vol.78,No.7, Ⅲ339-Ⅲ399 , 2022
この論文では、海産珪藻のスケレトネマのＥＰＡ含有量が、N/P比がレッドフィ－ルド比よりやや高い12：1 （mol比）で最大になることが示されています。
今回の実験では、培養されたのは海産珪藻ではなく、淡水の緑藻ですからEPAを含みませんが、MGPの結果から、リン添加が雑藻の栄養価を上昇させたのは明らかのようです。
リン添加で、雑藻の量が増し、その分MGPが増えたとの解釈もあるかと思いますが、実験を見ていると、どうも栄養価が上がっているように感じられます。
雑藻の量がMGPを決定しているのであれば、培養量の少ないリン無添加に食べ残しがあり、培養量の多いリン添加の方にはそれが無いことの説明がつきませんし、ね。
また、微視藻類のリンの含有量が少ないと、これを餌とする動物プランクトンの生長が遅くなることも示されています。
“不足する栄養を満たす植食者の柔軟な方法- ミジンコを使った実験で解明-” ： 占部城太郎：東北大学大学院生命科学研究科 Press Release,平成29年12月19日
ここからは、一般的に動物に含まれるリンの含有率が、植物に比べて高いことが示されており、ミジンコから見て、ただでさえ少ない微細藻類のリンがさらに減った場合には、ミジンコの生長に大きな影響を与えると予想できます。
どうやら…MET2024-1とMET2024-2の農集と下水処理場のMGPの違いの原因は、有害物質ではなく、リンが主因の可能性が高くなってきました。
よって、下水処理場でも、放流水のリン濃度を高めれば、MGPを上げることが可能であると予想されます。
現在、瀬戸内海を中心として下水処理場の栄養塩類等管理運転が進められていますが、窒素だけでなくリンも増やすと、より効果が上がるかもしれません。
海の雑藻集団に、窒素を添加すると栄養価の低い藍藻が増え、リンを添加すると珪藻や渦鞭毛藻が増えることが、次の論文で示されています。
“脂肪酸組成を利用した内湾一次生産の制限因子の評価” ： 大原光司，湯上洋平，川畑達矢，藤林 恵，西村 修，坂巻隆史：土木学会論文集G（環境）,vol.74,No.7, Ⅲ53-Ⅲ61 , 2018
窒素を添加することは、微細藻類のバイオマスの増加には繋がるかもしれませんが、その栄養価を高めるには、リンの添加が同時に必要になると考えられます。
愛知県では、三河湾の2か所の大きな下水処理場で、リンの増加運転を2017年から行っており、2022年11月からは、リンの上限濃度を1mg/lから2mg/に高めています…その効果が期待されますね。
“三河湾における窒素・リン濃度及び相互比の長期的変化とアサリ、ノリ漁業との関係” ： 拓殖朝太郎，二ノ方圭介，河住大雅，大澤 博，石田俊朗 ： 愛知水研報 , 29 , 30-46 （2024）
今回の実験では、リンを+1.0mg/l加えて、想定濃度を1.5mg-P/lとしたため、想定Ｎ/P比は13.3 （20mg-N/1.5 mg-P）となっています。
これはレッドフィールド比よりもまだ高く、リンが不足している状態です。
次回の実験では、リンの添加量を、更に+2.0mg-P/lに上げようと考えています。
これだと、想定Ｎ/P比は8.0 （20mg-N/2.5 mg-P）となり、レッドフィールド比7.2より若干高いですが、ほぼ同じになります。
また、農集の処理水のリン濃度とも、ほぼ同じになるため、MGPを農集のレベルまで上げられるかもしれませんね。
（2025.2）