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沿岸海域においては富栄養化にともなう植物プランクトンの増殖およびそれらの沈降した有機底泥の再浮上によって懸獨性汚濁成分の濃度が高く、透明度が非常に低下した状態であるところが多い。この原因は沿岸域に人工が集中し、また高度利用が進められる中で流入負荷が増大したことおよび自浄能力を持つ砂浜・干潟等の消失に許し考えられる。
本研究では富栄養化により増加した懸濁性汚濁成分を除去するために、直接浄化手法として海岸線に建設されている土木構造物に浄化能力をもたせた人工海岸浄化システムの開発を試みた。具体的には自然の砂浜の持つ浄化能を応用し、防波堤などのコンクリート構造物を砂れき等を材料として透過型の構造に改変した。
実験はおよそ1年間にわたって行ったが、砂れきによって構成された海浜により、懸濁物質の有効な捕捉、その中の有機性汚濁成分の分解・無機化が生じること、硝化が起こること、リンを除去できることなどが明らかとなった。また、透明度は上昇し清澄な水質の水環境を創造できる可能性が示された。
このような現場実験の知見から、人工海浜浄化システムのシュミレーションモデルを構築し、設計に関する諸元としての海浜の材料(砂・れき等)形状(斜面勾配、サイズ等)に関する合理化のための検討を行った。その結果、材料として砂を用いる場合には水の透過が浄化能を律速し、粒径を大きくした場合には反応律速になり、最適な粒径範囲が存在すること、および斜面を持つ形状が浄化能に対して有効であることが示された。
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