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水質調査・水質対策

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底泥採取から室内実験まで

湖沼等の閉鎖性水域は、流域からの流入負荷に加え、湖底に溜まった泥からの栄養塩の溶出により、富栄養化がより進行します。 そこで、「底泥からの栄養塩の溶出速度」や「底泥による溶存酸素の消費速度」を実験で求めることにより、富栄養化への影響量の評価や水質改善の検討に用います。

①自然条件を反映した試料の採取

ダイバーによる作業で、現地に溜まった状態での泥を乱さず採取します。これを、環境科学技術センターの実験専用の恒温室に持ち込み、「溶出実験」や「酸素消費実験」を行います。



自然条件を反映した試料の採取

②実験専用恒温室での実験

室温を5℃刻みで調整可能な、専用実験室を持っています。


溶出実験:写真手前

湖沼の自然条件に合わせ、嫌気条件、または好気条件で実験を行います。嫌気条件は窒素ガスを飽和させることにより酸素のない条件を再現します。

酸素消費実験:写真奥

あらかじめ酸素を飽和量にしておき、静置状態で酸素の消費を測定します。酸素の消費速度が大きいほど汚れた底泥で、水質悪化のリスクが高くなります。

実験専用恒温室での実験実験専用恒温室での実験

ダム貯水池における藍藻類による水質障害(アオコ・カビ臭)の原因解明とその対策

藍藻類による水質障害を解決するためには、原因類の正確な同定とその増殖機構を解明することが重要です。


藍藻類による水質障害を解消するためには

藍藻類分類の現状

水質障害を引き起こす藍藻類の発生機構を解明するためには、種レベルの同定が必要となります。
しかし、藍藻類の分類は困難であることから、多くの調査では属レベルまでし か分類されていないのが現状です。

藍藻類による水質障害の発生機構

藍藻類による水質障害の発生イメージ

水質障害を引き起こす様々な藍藻類
アオコやカビ臭の原因となる藻類種は一種ではなく、多様な藻類が報告されています。
そのため、水質障害の発生機構を解明するにあたっては原因種を特定することが重要です。

アオコ原因種アオコ原因種

カビ臭原因種カビ臭原因種

水質障害を引き起こす様々な藍藻類の特定
弊社では、水質障害を引き起こす藍藻類を種レベルで特定し、その発生量と環境条件との比較から発生機構を解析します。
その上で、原因藻類種の抑制対策を検討し、水質障害を解消するための水質保全事業を提案します。


水質障害を引き起こす様々な藍藻類の特定

 

水質障害を引き起こす様々な藍藻類の特定

 

カビ臭を産生するユレモの特定と発生源の探索

フォルミディウム属(主にフォルミディウム・テヌエ)は代表的なカビ臭産生藍藻類として知られています。
しかし、近年の藍藻類の分類体系の見直しにより、カビ臭産生種と非産生種だけでなく、さらに異なる生活型をもつ複数の種属に分けられることが明らかになっています(表1)。

このことから、新しい分類体系(*)に従いフォルミディウムを分類することで、今まで不可能だったカビ臭産生種と非産生種の識別や、カビ臭産生種の発生源の探索が可能になりました。

フォルミディウムに含まれていた様々な藍藻類種(表1)フォルミディウムに含まれていた様々な藍藻類種


アオコの発生抑制の検討

アオコを形成する藍藻類の中には、異なる環境に適応した様々な種が含まれています(図1)。
そのため、アオコの抑制対策を行う上では、原因種を明らかにし、その増殖特性を考慮した検討が必要といえます。

アオコの発生チャート

(図1)アオコの発生チャート

CCTVカメラによる画像解析技術を用いた水質管理

1.貯水池における水質管理の課題

貯水池における水質管理について、アオコや淡水赤潮の発生に関わる以下の課題・検討事項があります。

1)アオコや淡水赤潮の発生メカニズムがよくわかっていない
2)対策施設の評価が十分にできていない
3)貯水池の状況に応じた運用ができていない
4)省電力化、省人力化を図りたい

これらの対策として、既設のCCTV カメラの活用があげられます。
得られた画像データを分析することで、対策施設の改善運用・水質管理対策の糸口を見出すことができます。

設置されたCCTVカメラ設置されたCCTVカメラ

水表面でのアオコの発生水表面でのアオコの発生

2.CCTV カメラの撮影画像からわかること

貯水池にアオコや赤潮などが発生すると、その水面は特有の色になります。しかし発生状況によっては、周囲水面の色との違いがわかりにくいケースもあります。

発生時のCCTV カメラの画像を適切に解析することで、アオコなどの発生状況を可視化でき、適切な対策を施ことができます。

画像解析の実例
アオコ発生時のCCTVカメラ画像を解析していくことによりアオコが発生しているエリアだけを示すことができます。



3.可視化システムの動作例

CCTV カメラの画像解析により、アオコ等発生状況の可視化をシステム化。
誰でも簡単にCCTV 画像から水質状況を把握できるようになります。

ベーシックなシステム動作

4.システム化によるメリット

リアルタイムにアオコ、淡水赤潮の発生状況を把握することが可能となります。
予兆発見の自動化(巡視、運用操作等の維持管理の効率化)により省人力化が可能となります。
アオコや淡水赤潮の発生箇所、集積状況等を把握できるため、発生メカニズムを解明または補強することが可能となります。
個別の水質保全対策施設の評価にあたっての有力な情報となります。
リアルタイム情報を対策施設等の運用に応用することで、施設の省電力化が可能となります。