酒田計画 酒田港湾① －下水処理水と海水で珪藻培養－ 2021.5月
酒田港の港湾には、酒田クリーンセンターの放流水が新井田川を通じて直接流れ込みます。
下の写真は、酒田クリーンセンターを新井田川の上流側から見たところです。
ここで、新井田川は右側の幸福川と分岐します。
クリーセンターの放流口は、新井田川の方にありますので、処理水は新井田川を流下することになります。
この下流で、新井田川は酒田港湾に入ります。下は合流地点を海側から見たところです。
下水処理水には、窒素リンなどの肥料成分が多く含まれるため、港湾内ではこれをもとに海水性の植物プランクトンが発生していると思われます。
これを実験で確かめてみました。
実験方法は、下水処理水と、酒田港で採水した海水を混ぜて、日光にさらしてみます。
ガラス瓶に、海水800mLと処理水200mLを混ぜ、日光があまり当たらない北向きの窓際に放置しました。
2週間もすると、ガラス瓶は黄色く着色してきました。
これを顕微鏡で見てみると…
珪藻が自然発生していました…名前はよくわかりませんが。
底には、大型の珪藻も混じっていました。
このように、とても簡単に珪藻を培養することができます。
これを植継いで、繰り返し培養してみました。
珪藻の増殖は、非常に速く、たった1日でガラス瓶の着色が見られ、3日で高濃度になり、約一週間ほどで完了します。
珪藻は、藻類の進化の中で最も後から登場した、いわば最新のタイプであり、低CO2濃度や弱光環境下でも増殖できるという特徴を持ちます。
よって、他の微細藻類が増殖できないようなきびしい条件である、低光量、無ばっ気放置でも驚くほど早く増えます。
この条件は、酒田港湾での条件に近い（水深による光の減衰、ばっ気なし）と考えられます。
現在、9回の植継ぎを行い、さらに継続中ですが、珪藻が安定して自然発生し、優占培養されています。
この間、種々の汚水処理施設の処理水を試していますが、発生する藻種は珪藻で変わりません。
この実験により、酒田港湾では、酒田クリーンセンター等の汚水処理施設の処理水により、珪藻が自然発生していると予想されます。
珪藻は、海の動物プランクトンの主要な餌となります。
アミ類は、生態系を支える重要な餌生物ですが、珪藻をよく食べることが、次の論文に示されています。
淡水・沿岸域におけるアミ類の摂餌生態：高橋一生(水産総合研究センター東北区水産研究所):Bull.Plankton Soc.Japan 51(1):46-72,2004
そこで、酒田港で捕まえたアミを、珪藻培養液に投入してみました。
珪藻培養液250mLに、アミを捕まえた現場海水を等量加えて希釈し、その中にアミを15匹投入しました。
で、結果は…
４2時間後の状態です。アミは死ぬことなく、元気に泳ぎ回っています。
左側のアミが入っていないカップに対し、アミが入った右側のものは、やや透明になっている気がします。
アミが珪藻を食べたのだろうか…はっきりした結果にはなりませんでした。
やはり、タマミジンコの摂餌速度には及ばないようで、もっと長時間やってみる必要がありそうですね。
しかし、珪藻が海水性動物プランクトンの主要な餌となっていることに間違いはなく、汚水処理水でこれが自然発生することは重要な意味を持ちます。
下に酒田港湾の生態系ピラミッドの模式図を示します。
酒田市クリーンセンター等の処理水に含まれる窒素リンや新井田川の河川水に含まれるケイ素により、港湾内に珪藻が発生します。
珪藻を餌にしてカイアシ類が増え、さらにこれらを餌としてアミ類が増えます。
カイアシ類とアミ類は、海の動物プランクトンの主要なもので、これらにより魚が増えることになります。
酒田港湾は、汚水処理水でプランクトンが生産されるプランクトンプラントとして機能していると思われます。
現在、山形県で酒田港の栄養塩分布と植物プランクトン発生の調査及びシュミレーションの研究を進めており、その成果をこれに応用することも期待できそうですね。
Tellusに公開されている、しきさいのｸﾛﾛﾌｨﾙの衛星画像を下に示します。2019年9月のデータです。
酒田港湾内で、植物プランクトンが高濃度に発生していることが分かります。
もし、下水処理水が海水と混ざることで、珪藻が普遍的に発生しているのなら、下水処理水は生態系を支える資源として、非常に重要なものと認識を変える必要がありそうです。
もしも…酒田港湾に下水処理水が流れ込まないとしたら、酒田港の魚は激減するのではないでしょうか。
珪藻の植継ぎ培養は、まだ始めたばかりで、今後継続し、夏季の高温でも培養可能か、また有害な渦鞭毛藻が発生しないか確かめたいと思います。
（2021.5）