JP5301314B2 - 海棲付着生物の着生・繁殖を防止する方法 - Google Patents

Description

本発明は、発電所の海水取放水設備などの海水中の構造物の表面への海棲付着生物の着生・繁殖を、特定の光源による紫外線を使用して低コストで効果的に防止する方法に関する。

フジツボ類やイガイ類などの海棲付着生物は、幼生の間は海中を浮遊しているが、適当な基盤を見出すと、そこに付着して成体に変態し、定着する。海棲付着生物が付着する基盤としては、例えば火力発電所や原子力発電所の海水取放水設備がある。これらの設備はプラント冷却水として海水を取放水しているため、その際に海棲付着生物の幼生が冷却水系統に入り込み、特に、その中でも水の流れが遅い場所に付着して定着しやすい。冷却水系統に海棲付着生物が定着して繁殖すると、通水路が狭くなって海水の取放水が正常に行われなくなり、発電出力の低下などの極めて深刻な被害をもたらす。

かかる問題に対処するため、冷却水系統に付着した海棲付着生物を掻き取り手段などによって物理的に除去することが、従来から一般的に行われている。この方法は、海棲付着生物を確実に除去できるが、広範囲な除去のためには労力と時間がかかり、また、海棲付着生物の除去作業の間は、海水の取放水を中断しなければならないので、発電所の運転に支障が出るという欠点がある。

一方、海水取放水設備の海棲生物が付着・繁殖しやすい箇所に紫外線照射を行い、海棲生物の付着を未然に防止する装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。この装置は紫外線照射源として１８５ｎｍ又は２５４ｎｍの短波長の紫外線ランプを使用するが、紫外線ランプは、消費電力が多く、しかも短寿命であるため、維持コストの点で積極的に採用できない欠点がある。

実開平５−３３８８８号公報

本発明は、かかる従来技術の現状に鑑み創案されたものであり、その目的は、発電所の海水取放水設備などの海水中の構造物の表面への海棲付着生物の着生・繁殖を低コストで効果的に防止することができる方法を提供することである。

本発明者らは、かかる目的を達成するために、照射する紫外線の光源及び波長について鋭意検討した結果、紫外線照射源として紫外線ランプの代わりに長寿命で安価な発光ダイオードを使用することにより維持コストを低く抑制できること、そして、発光ダイオードが発する長波長の紫外線が意外にも海棲付着生物の着生・繁殖に有効であることを見出し、本発明の完成に至った。

即ち、本発明によれば、海棲付着生物が海水中の構造物の表面に着生・繁殖することを防止する方法であって、発光ダイオードを光源として使用して紫外線を前記構造物の表面に照射することを特徴とする方法が提供される。

本発明の好ましい実施態様によれば、海棲付着生物は、フジツボ類、イガイ類、ヒドロ虫類、又はクラゲポリプであり、海水中の構造物は、発電所の海水取放水設備、沿岸水産養殖設備、又は漁業設備であり、紫外線は、ＵＶＡであり、特に３１５〜３８０ｎｍ、さらに３６５ｎｍ又は３７５ｎｍの波長を有する。

本発明の方法では、海棲付着生物の着生・繁殖の防止のための紫外線照射光源として、電力消費の少ない長寿命の発光ダイオードを使用しているので、維持管理コストが極めて低い。また、発光ダイオードの発する長波長の紫外線（ＵＶＡ）の照射は、海棲付着生物の着生・繁殖を効果的に防止する。

図１は、実施例で使用した照射装置を示す写真である。 図２は、実施例１の実験概要を示す写真である。 図３は、実施例２の実験概要を示す写真である。

本発明は、海水中の構造物の表面への海棲付着生物の着生・繁殖の防止のために照射する紫外線の光源として、発光ダイオードを使用することを特徴とする。

本発明で使用される発光ダイオード（ＬＥＤ）は、電気を流すと発光する半導体素子であり、電光掲示板やディスプレイのバックライトとして主に利用されている光源である。殺菌・殺生物用の紫外線の光源としては、紫外線ランプを使用することが一般的であるが、紫外線ランプは短寿命であるため、常時照射されるような用途では、頻繁に交換する必要があり、実用的でない。一方、発光ダイオードは紫外線ランプと比較して電力消費が少なく、寿命も長いため、維持管理コストが極めて低い。従って、発光ダイオードを光源として使用することにより、低コストで海棲付着生物の付着を防止することができる。

従来、海棲付着生物の付着の防止には、特に１８５ｎｍや２５４ｎｍの短波長の紫外線（ＵＶＣ）が有効であると思われていたため、もっぱら紫外線ランプが光源として使用されてきた。この点に関して、本発明者らは、長波長の紫外線（ＵＶＡ）でも海棲付着生物の着生・繁殖を有効に防止できることを意外にも見出した。短波長の紫外線だけでなく長波長の紫外線も海棲付着生物の付着防止に効果があるとすれば、光源として紫外線ランプだけでなく発光ダイオードも使用することができる。発光ダイオードは、現在の技術では、短波長の紫外線を発光するものは製造することが困難であり、長波長の紫外線を発光するもののみ製造することができる。本発明は、これらの見地に基づき、海水中の構造物の表面に対する海棲付着生物の着生・繁殖の防止に発光ダイオードの長波長紫外線を使用することを初めて提案するものである。

本発明が対象とする海棲付着生物とは、幼生の間は海中で浮遊生活をしているが、ある時機が来ると、適当な基盤に付着して成体に変態し、定着生活に切換える生物のことを指し、例えば、フジツボ類、イガイ類、ヒドロ虫類、クラゲポリプなどが挙げられる。

本発明が対象とする海水中の構造物とは、常時海水中にある構造物に限られず、潮の満干によって一時的に海水と接触する構造物も含む概念であり、海棲付着生物が着生・繁殖の足掛りとすることができる表面を有する限り、いかなる構造物であることもできる。海水中の構造物としては、例えば、火力発電所や原子力発電所の海水取放水設備、カキなどの沿岸水産養殖設備、定置網などの漁業設備を挙げることができる。火力発電所や原子力発電所の海水取放水設備の場合、水の流れの遅いマッセルフィルターや、取水路カーブ面、復水器などの表面に海棲付着生物が付着しやすく、沿岸水産養殖設備や漁業設備の場合、養殖しているカキの貝殻の表面や定置網の枠の下面などに海棲付着生物が付着しやすい。

本発明の方法で光源として利用する発光ダイオードとしては、紫外線を発光することができるものであれば、いかなる構造のものも使用することができ、市販品としては、例えば、ナイトライド・セミコンダクター（株）製のＮＳ３６５Ｌ−５ＲＬＯや、日亜化学工業（株）製のＮＳＰＵ５１０ＣＳなどを使用することができる。発光ダイオードが発する紫外線としては、ＵＶＡが挙げられ、特に３１５〜３８０ｎｍ、さらに３６５ｎｍ又は３７５ｎｍの波長を有することが好ましい。

海水中の構造物の表面への紫外線の照射は、従来公知の方法を適宜採用して行うことができ、例えば、海棲付着生物が付着すると予想される海水中の構造物の表面の近くに発光ダイオードを配置して、この表面に紫外線を照射することによって行う。照射すべき表面と発光ダイオードの距離は、発光ダイオードの発光強度に応じて適宜設定すればよいが、一般的に１〜５０ｃｍ程度である。発光ダイオードの照射を目的表面に集中させるために、反射板を利用してもよい。照射は、断続的に行うこともできるが、海棲付着生物の着生・繁殖防止効果を高めるためには、常時照射することが好ましい。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。なお、実施例の記載は純粋に発明の理解のためのみに挙げるものであり、本発明はこれによって何ら限定されるものではない。

材料及び装置
１．海棲付着生物
まず、浜名湖で使用済みカキ養殖棚の竹に付着していたタテジマフジツボ成体、及び姫路市近郊でカキ、ムラサキイガイの殻、ロープなどに付着していたタテジマフジツボ成体を採取し、飼育室内でアルテミアを餌とし、循環式水槽を用いて飼育を行った。
次に、飼育を行ったフジツボからノープリウス幼生を孵化させ、ろ過海水と共にガラスビーカーに収容し、実験室内で培養した浮遊珪藻（Ｃｈａｅｔｏｃｅｒｏｓ ｇｒａｃｉｌｉｓ）等を給餌することにより、幼生を人工飼育して成長させ、付着期幼生（キプリス幼生）を得た。このキプリス幼生を海棲付着生物として使用した。

２．紫外線の光源
紫外線の光源としては、以下に示す紫外線ランプ又は発光ダイオードを使用した。
（１）紫外線ランプ
紫外線ランプとしては、（株）アズワン製のハンディーＵＶランプ（３６５ｎｍ／２５４ｎｍ切り替え式）（型番ＳＬＵＶ−８）を発光波長３６５ｎｍで使用した。

（２）発光ダイオード（ＬＥＤ）
ＬＥＤとしては、以下の（ｉ）〜（ｉｉｉ）の照射装置を使用した。

（ｉ）３６５ｎｍＬＥＤ４１灯ライト型照射装置
ナイトライド・セミコンダクター（株）製の発光ダイオードＮＳ３６５Ｌ−５ＲＬＯ（発光波長３６５ｎｍ）を４１灯使用し、図１の左側の写真に示すようなライト型の照射装置を作成した。この照射装置の仕様を以下に示す。
サイズ：長さ１４６ｍｍ 直径５０ｍｍ（ライト部）
電源：ＡＣ１００Ｖ入力（出力ＤＣ５Ｖの電源アダプター使用）

（ｉｉ）３６５ｎｍＬＥＤ１００灯スタンド型照射装置
ナイトライド・セミコンダクター（株）製の発光ダイオードＮＳ３６５Ｌ−５ＲＬＯ（発光波長３６５ｎｍ）を１００灯使用し、図１の右側の写真に示すようなスタンド型の照射装置を作成した。この照射装置の仕様を以下に示す。
サイズ：最大高さ４０ｃｍ（アーム直立時）、基盤ボックス １４ｘ８．５ｘ５．５
ｃｍ（ＷｘＨｘＤ）
電源：ＡＣ１００Ｖ入力（出力２４Ｖ・０．５Ａの電源アダプター使用）
紫外線出力：２００ｍＷ

（ｉｉｉ）３７５ｎｍＬＥＤ１００灯スタンド型照射装置
ＮＳ３６５Ｌ−５ＲＬＯの代わりに日亜化学工業（株）製の発光ダイオードＮＳＰＵ５１０ＣＳ（発光波長３７５ｎｍ）を１００灯使用した以外は、（ｉｉ）と同様にして、スタンド型の照射装置を作成した。この照射装置の紫外線出力は、１０００ｍＷであった。

実施例１
（ｉ）３６５ｎｍＬＥＤ照射区
６穴マイクロプレート（ＩＷＡＫＩ製）のウエルにろ過海水を１０ｍｌ、キプリス幼生を１０個体程度入れた（図３の中央の写真参照）。このマイクロプレートの上方に光源として、３６５ｎｍＬＥＤ４１灯ライト型照射装置１台と、３６５ｎｍＬＥＤ１００灯スタンド型照射装置２台とを設置した（図２の上側の写真参照）。マイクロプレートと各照射装置との間の距離は約１５ｃｍであった。照射による温度上昇を防止するため、実験は恒温器内で行った。上記照射装置を点灯して、マイクロプレートに紫外線を連続照射した（図２の下側の写真参照）。実験は一連で行った。放射照度は、ウエル中心部の実測値で２９３０μＷ／ｃｍ^２で行った。実験開始から２４時間後、４８時間後、７２時間後、１２０時間後、２１６時間後に実体顕微鏡を用いて幼生の行動・状態の観察を行った。

（ｉｉ）３６５ｎｍ紫外線ランプ照射区
発光ダイオードの代わりに発光波長３６５ｎｍの紫外線ランプを使用し、恒温器内で（ｉ）と同様の実験を二連で行った。マイクロプレートとランプとの間の距離は５ｃｍであり、放射照度は、ウエル中心部の実測値で１２１０μＷ／ｃｍ^２であった。

（ｉｉｉ）対照区
光を全く照射しない暗条件で（ｉ）と同様の実験を二連で行った。

３６５ｎｍＬＥＤ照射区、３６５ｎｍ紫外線ランプ照射区、及び対照区の観察結果をそれぞれ表１〜３に示す。

３６５ｎｍＬＥＤ照射区については、表１から明らかなように、４８時間で異常個体が現れ、それ以降、異常個体の数は時間経過と共に増加し、２１６時間後には合計９１％になった。３６５ｎｍ紫外線ランプ照射区についても、表２から明らかなように、４８時間で異常個体が現れ、２１６時間後には異常個体は合計７７％になった。これに対し、暗条件の対照区については、表３から明らかなように、キプリス幼生は時間経過と共に順調に付着行動を示して幼フジツボに変態し、将来において多数のフジツボの付着がなされると予想された。

以上の結果から、発光ダイオード又は紫外線ランプを光源とする波長３６５ｎｍｍの紫外線をキプリス幼生に照射することによって、その着生・繁殖を阻害することができること、及び紫外線の光源として発光ダイオードは、紫外線ランプと同等以上の阻害効果を奏することが明らかになった。

実施例２
（ｉ）３７５ｎｍＬＥＤ照射区
６穴マイクロプレート（ＩＷＡＫＩ製）のウエルにろ過海水を５ｍｌ、キプリス幼生を１０個体程度入れた。このマイクロプレートの上方に光源として、３７５ｎｍＬＥＤ１００灯スタンド型照射装置１台を設置した（図３の上側の写真参照）。マイクロプレートと照射装置との間の距離は１５ｃｍとした。照射による温度上昇を防止するため、小型の扇風機を使用した。上記照射装置を点灯して、マイクロプレートに紫外線を連続照射した（図３の下側の写真参照）。実験は二連で行った。放射照度はそれぞれ、ウエル中心部の実測値で４７００μＷ／ｃｍ^２及び４８６０μＷ／ｃｍ^２で行った。実験開始から２４時間後、４８時間後、７２時間後、２１６時間後に実体顕微鏡を用いて幼生の行動・状態の観察を行った。

（ｉｉ）対照区
光を全く照射しない暗条件で（ｉ）と同様の実験を二連で行った。

３７５ｎｍＬＥＤ照射区と対照区の観察結果をそれぞれ表４及び表５に示す。

３７５ｎｍＬＥＤ照射区については、表４から明らかなように、４８時間で異常個体が現れ、それ以降、異常個体の数は時間経過と共に増加し、１６８時間後には合計２０〜１００％になった。これに対し、暗条件の対照区については、表５から明らかなように、キプリス幼生は時間経過と共に順調に付着行動を示して幼フジツボに変態し、将来において多数のフジツボの付着がなされると予想された。

以上の結果から、発光ダイオードを光源とする波長３７５ｎｍの紫外線をキプリス幼生に照射することによって、その着生・繁殖を阻害することができることが明らかになった。

実施例３
（ｉ）３７５ｎｍＬＥＤ照射区
マイクロプレートのウエルに満たすろ過海水の量を１０ｍｌに変更したことを除いては、実施例２の（ｉ）と同様の実験を再度行った。実験は二連で行った。放射照度はそれぞれ、ウエル中心部の実測値で３５３０μＷ／ｃｍ^２及び３９６０μＷ／ｃｍ^２で行った。

（ｉｉ）対照区
光を全く照射しない暗条件で（ｉ）と同様の実験を二連で行った。

３７５ｎｍＬＥＤ照射区と対照区の観察結果をそれぞれ表６及び表７に示す。

３７５ｎｍＬＥＤ照射区については、表６から明らかなように、７２時間で異常個体が現れ、それ以降、異常個体の数は時間経過と共に増加し、１６８時間後には合計１００％になった。これに対し、暗条件の対照区については、表７から明らかなように、キプリス幼生は時間経過と共に順調に付着行動を示して幼フジツボに変態し、将来において多数のフジツボの付着がなされると予想された。

以上の結果から、発光ダイオードを光源とする波長３７５ｎｍの紫外線をキプリス幼生に照射することによって、その着生・繁殖を阻害することができることが明らかになった。また、海水の量が多くても少なくても同様の阻害効果が奏されることが明らかになった。

実施例１〜実施例３の結果から、長波長の紫外線（ＵＶＡ）は海棲付着生物の着生・繁殖防止効果を奏すること、及び光源として発光ダイオードを使用しても紫外線ランプと同等以上の着生・繁殖防止効果を奏することが明らかである。

本発明の方法は、海棲付着生物の着生・繁殖を低コストで効果的に防止することができるので、発電所の海水取放水設備、沿岸水産養殖設備、漁業設備などに広く適用できる。

Claims (3)

1. フジツボ類、イガイ類、ヒドロ虫類、及びクラゲポリプからなる群から選択される海棲付着生物が海水中の構造物の表面に着生・繁殖することを防止する方法であって、発光ダイオードを光源として使用して、３１５〜３８０ｎｍの波長を有する紫外線を海水中の構造物の表面の前記海棲付着生物に照射することを特徴とする方法。
2. 海水中の構造物が、発電所の海水取放水設備、沿岸水産養殖設備、又は漁業設備であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 紫外線が３６５ｎｍ又は３７５ｎｍの波長を有することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。