技術資料暗渠疎水材に使用したホタテ貝殻の劣化状況に関する報告石田哲也＊山田章＊＊１．はじめにれるであろう。 ②土壌条件、埋設後経過年数、埋設位置、貝殻の左右暗渠は農耕地土壌の過剰水を速やかに排出して農作によって劣化程度の発現・進行は異なり、଎Ƚˍに示物の生育や農作業機械の作業性を確保するために農耕す概念のように劣化程度の強弱が現れるであろう。地に施工される排水システムである。地形や土壌の条件に起因して排水性が良好ではない農耕地では必須の土地改良工種となっている。暗渠管への通水性を改善確保維持するために疎水材を用いた施工方法が標準化してきている。疎水材には微利砂利、砂、浮石、木材チップ、モミガラ、貝殻など、施工現場で大量・容易・安価に入手できる様々な資材が用いられている。北海道の水産業を代表するホタテ養殖が盛んな地域に近接㋶⾰࿯ ࿯ფ᧦ઙ ᵆ὇࿯ ⍴ ၒ⸳ᓟ⚻ㆊᐕᢙ 㐳 ᷓ ၒ⸳૏⟎ ᵻ ᏀᲖ ᒙ ̪⸼⸥ ⽴ᲖߩᏀฝ ฝᲖ ഠൻ⒟ᐲ ᒝ した農業地帯ではホタテ貝殻を疎水材として利用する ଎ȽˍȁγΗΞ‫͈ڔٵ‬Ⴆ‫ا‬೾ഽ͈‫ུܖ‬എ̈́ࣉ̢༷ ことが多い。日本の土壌は、火山灰を母材とした酸度註記）二枚貝の貝殻では左右を判別するルールがある。左右判別の必要性は、貝塚での個体数調査において重要である。すなわち、出土した貝殻の総数の半数を個体数とすることは正確性を欠くので、貝殻の左右を判別して、数の多い値を貝塚に埋没された個体数として採用するためである。ホタテやカキでは左殻と右殻で、膨らみ具合が顕著に異なるため、判別は容易であり、ほぼ平らな殻＝左殻、強く膨らんでいる殻＝右殻である。生体が海底に静置している場面では、左殻を上にしている。新鮮貝殻の載荷強度は左殻＞右殻であることから、同程度に溶解が進んだ場合、左殻のほうが強度を高く保つ＝劣化程度が弱いと仮定している。の強い土壌が広く分布していることや土壌中の塩類が降雨の影響で流亡しやすいことから酸性化しやすい。そのため、酸性に弱い炭酸カルシウムを主要成分としているホタテ貝殻は劣化が進行しやすく耐久性に課題があるのではないかと危惧されている。特に、泥炭地からの浸出水は腐植酸の作用で酸性が強いため、泥炭地を開発造成した農耕地でホタテ貝殻を疎水材として利用した場合の耐久性の確認が課題となっている。そこで、土地改良事業で実際にホタテ貝殻を暗渠疎水材として利用している二つの地区（以下、Ａ地区、したがって、以下に報告する事業地区での調査におＢ地区と記す）で劣化状況と耐久性の調査を継続していても、この仮説の正否が検証できるように実施した。いる。本調査は継続中であるため、途中経過ではあるが、事業実施地区と関係機関の方々への速やかな情報 ˎȅˎȁ˝౷ߊ͈́಺औ‫ٽ‬ါ 伝達を目的に、技術資料として整理したので報告する。当研究チームでの本格的なホタテ貝殻の劣化状況調査の嚆矢となっている地区であり、1993年度に着工し ˎȅ಺औ͈‫ٽ‬ါ 1999年度に完了している。試験圃場の位置、暗渠の標準断面などの詳細データは宍戸ら１）が報告しているの ˎȅ ˍȁγΗΞ‫͈ڔٵ‬Ⴆ‫ུܖ̳ͥ۾ͅا‬എ̈́ࣉ̢༷ で、既報を参照願いたい。疎水材として埋設されたホタテ貝殻は、土壌中の酸本地区での調査は、1997年８月に、重量を計測して性成分でホタテ貝殻が溶解することで劣化が生じると番号を記した新鮮貝殻を10枚組でナイロンネット袋にいう考え方に基づき、以下の仮説をたてて調査を継続入れ、それらを疎水材貝殻層の中間位置に埋設するもし、劣化程度の評価を試みている。のと、附帯明渠の排水に浸るように置くものとで試験 ①劣化程度はホタテ貝殻の密度と載荷強度の低下に現を開始した。その後、1999年10月（約２年後）と2001年 20 寒地土木研究所月報 №666 2008年11月 11月（約５年後）に埋設・浸漬した貝殻の一部を回収して重量、密度、載荷強度の計測を行った１）２）。なお、本地区での調査は、埋木チップ疎水材の試験も並行して実施したため、以下の３試験区が設置された。 ①慣行区：ササ被覆して、掘削土を埋戻した。 ②貝殻区：ホタテ貝殻を地表面下40㎝まで投入後、掘削土を埋め戻した。 ③チップ区：ホタテ貝殻を厚さ20㎝で投入後、チップを地表面下40㎝まで投入し、掘削土を埋め戻した。 ˎȅˏȁ˞౷ߊ͈́಺औ‫ٽ‬ါ 本地区は2003年度に着工し、ホタテ貝殻を疎水材と ଎ȽˏȁγΗΞ‫ͬڔٵ‬ൎවಎ͈ൎව‫ܥ‬௡಍ະା౷‫׋‬เ৬ した暗渠を標準工法としている。地区内には泥炭層の厚い区域と薄い区域があるため、それぞれの区域で、2004年度、2005年度、2006年度に施工された暗渠の疎水材層の上部・中部・下部のホタテ貝殻を約10枚づつ2007年12月に採取した。同時に、疎水材ホタテ貝殻との性状比較のために、水産加工場の貝殻堆積場から本地区で使用する予定となっている新鮮貝殻も譲り受けた。଎Ƚˎにホタテ貝殻採取部位断面模式図を示した。 ૞࿯ጀ ⚂㧝㨙 ၒᚯ࿯ ଎Ƚːȁൎවۖၭ̱̹γΗΞ‫ڔٵ‬மକऺ ਄ㇱ ࡎ࠲࠹⽴Ზ ਛㇱ渠管の閉塞も危惧されている。北川３）はホタテ貝殻疎水材層への土砂混入は極めてわずかであることを報告しており、我々の調査でもそのことを確認している。 ⚂0.5㨙しかし、局部的に多量の土砂や異物の混入が認められ ਅㇱ ᥧᷯ▤ ଎ȽˎȁγΗΞ‫ڔٵ‬न৾໐պ౯࿂࿅৆଎ た。これは、覆土や暗渠溝の側壁から微細な土粒子が土層中を移動する浸透水の動きに乗って侵入してきたものではなく、貝殻を投入する作業中に溝の側壁や掘ここで、本地区でのホタテ貝殻疎水材暗渠の施工状削土が崩落して生じた可能性が高い。したがって、現況を紹介する。場作業員に注意を促し、適正な作業を遂行するように暗渠用バケットを装着した油圧ショベルで暗渠管埋指示することでホタテ貝殻疎水材層への土砂混入は避設溝を掘削し、掘削土は溝に沿わせて仮置される。暗けられると考えられた。渠管を敷設した後、ホタテ貝殻を積載した投入機装着不整地運搬車（଎Ƚˏ）で貝殻を所定の深さまで投入し ˎȅːȁ಺औࣜ࿒ ていく。貝殻層の表面を敷均し整形後（଎Ƚː）、湿地Ａ地区での調査項目は回収したホタテ貝殻の重量・ブルドーザで掘削土を埋め戻す。載荷強度・密度である。回収したホタテ貝殻を水洗いホタテ貝殻を疎水材として利用した場合、間隙率がして汚れを落とし、通風乾燥機（105℃、24hr）で乾燥大きいことから、土砂の混入と混入した土砂による暗させた後、重量を計測し、載荷強度試験を行い、破砕寒地土木研究所月報 №666 2008年11月 21 された破片を数個まとめて重量と水銀置換法による体線データで荷重に換算することができ、この荷重値を積を求め密度を計算した。載荷強度とした。Ｂ地区では、埋設前の個別の重量が未知であるため、重量の経年変化は調査できない。また、密度は載荷強 ˏȅ಺औࠫ‫ض‬ 度試験で破砕された破片を用いるのではなく、破砕前の全体殻で計測した。 ˏȅˍȁ˝౷ߊ 以下に試験状況を図示して詳述する。 ˏȅˍȅ ˍȁਹၾ͈ࠐා་‫ا‬ ଎Ƚˎに示したような断面掘削によりホタテ貝殻を ଎Ƚ˓にホタテ貝殻の平均重量の経年変化を残存率任意に採取し、前処理（水洗、通風乾燥、右殻と左殻（＝回収時の重量と埋設時の重量の百分率）で示した。に分別）はＡ地区での処理と同様に行った。平均値の算出に用いた試料数は埋設時は20枚、２年後 ①重量：電子天秤で重量を計り、密度の計算に用いた。回収時は５枚、５年後回収時の暗渠疎水材は３枚、明 ②密度：水銀を満たしたアクリル容器（15×15×５㎝）渠浸漬は５枚である。の中に秤量した貝殻を完全に沈め、溢れた水銀の重量明渠に浸漬しておいた貝殻の重量は２年経過で約を秤り、水銀の比重13.54g/㎤で除して水銀の体積と 70％に減量し、５年経過では60％程度の重量しか残っした。水銀の体積は沈めた貝殻の体積と等しいとみなていない。一方、暗渠疎水材では経過年数による減量し、貝殻の重量との比で貝殻の密度とした（଎Ƚˑ）。はきわめて少なく、５年経過しても98％以上の残存率 ③載荷強度：଎Ƚ˒に計測状況を示した。試験器具はであった。木屋製作所製の砕土性測定器 SPAD-604型（Max500kg）で、リングのたわみ量をダイヤルゲージで計測する。 100 ダイヤルゲージには最大値で計測針が停止するストッ 80 プ機能が付加しているので、貝殻に亀裂が生じて破壊 ḷࠇߚ᳓㌁ߩ᝝㓸߅ࠃ߮㘧ᢔ㒐ᱛ↪ߩᄢဳࡠ࡯࠻ ᱷሽ₸䴿㧑䵀される瞬間のたわみ量が計測できる。たわみ量は検量 60 40 20 ࠕࠢ࡝࡞⵾ߩ᳓㌁ኈེ ᥧᷯ⇹᳓᧚ฝᲖ ᣿ᷯᶐẃฝᲖ ᥧᷯ⇹᳓᧚ᏀᲖ ᣿ᷯᶐẃᏀᲖ 0 ၒ⸳ᤨ 㧞ᐕᓟ ၒ⸳ᓟ⚻ㆊᐕᢙ 㧡ᐕᓟ ଎Ƚ˓ȁ˝౷ߊ͈γΗΞ‫͈ڔٵ‬ਹၾ͈ࠐා་‫ا‬ ḷࠇߚ᳓㌁᝝㓸↪ߩ࠻࡯࡞ࡆ࡯ࠞ࡯ ⽴Ზࠍ᳓㌁ߩਛߦ౉ࠇߚᓟ‫ߢ᧼࡞࡝ࠢࠕޔ‬᛼ߐ߃ߡቢోߦᴉᴚ ߐߖࠆߣหᤨߦ‫ޔ‬᳓㌁ߩḷࠇౕว߇৻ቯߣߥࠆࠃ߁ߦߒߚ‫ޕ‬ ଎Ƚˑȁྟഽদࡑ Ȫఘୟ௶೰ȫ ͈ે‫ޙ‬ ˏȅˍȅ ˎȁྟഽ͈ࠐා་‫ا‬ ଎Ƚ˔に密度の経年変化を示した。２年程度の経過年数では密度が大きく低下することはなかったが、５年経過では、明渠浸漬で約20％、暗渠疎水材でも約15％の密度の低下があった。貝殻の左右による差異はなかった。固形物の溶解が、表面や端から欠け落ちるように進 Ꮐ౮⌀㧦᷹ቯེߩో᥊ ਄౮⌀㧦᷹ቯㇱߩ᜛ᄢ ਅㇱࡂࡦ࠼࡞ߢ⽴Ზࠍタߖߚ ࠬ࠹࡯ࠫࠍ᣹㒠ߐߖ‫ޔ‬⎕⎈౞⋚ ߦኒ⌕ߐߖࠆ‫⽴ޕ‬Ზߦ੉ⵚ⎕⎈ ߇↢ߓࠆ߹ߢ਄ㇱࡂࡦ࠼࡞ࠍ࿁ ߒߡ‫␜⴫ߩࠫ࡯ࠥ࡞ࡗࠗ࠳ޔ‬୯ ࠍ⺒ߺขࠆ‫ߩࠫ࡯ࠥ࡞ࡗࠗ࠳ޕ‬ Ꮐ਄ߩ࠷ࡑࡒߪ⍍㑆ᦨᄢ୯ߩ࡝ ࡝࡯ࠬࡏ࠲ࡦ‫ޕ‬ ଎Ƚ˒ȁश‫ޑك‬ഽদࡑ͈ે‫ޙ‬ 22 行する場合、残存している固形物の密度は元の固形物の密度と同じでなければならない。しかし、明渠に浸漬した貝殻では、重量で40％の減少、体積で26％の減少であった。そのために密度も約2.6から2.1に低下した。このことは、体積の減少量以上に重量が減少したことを意味しており、貝殻内部から溶出が進行していることを示している。寒地土木研究所月報 №666 2008年11月一方、暗渠疎水材のホタテ貝殻では、重量の減少は ˏȅˎȁ˞౷ߊ 約１％とわずかでありながら、密度は約12％も低下し ˏȅˎȅ ˍȁྟഽ͈ओ։ た。計算上は、体積が増加したということを意味する ȁນȽˍに密度の平均値（５試料の分析値の平均）を示が、目視観察では体積増加の徴候は認められなかった。した。土壌条件、埋設位置、埋設後経過年数、貝殻の暗渠疎水材ホタテ貝殻の密度と重量の経年変化の関係左右といった要因に関わりなく、疎水材から採取したは、継続して調査検討を進める。ホタテ貝殻は、新鮮貝殻と同じレベルの値であった。このことは、Ａ地区の調査でも、２年程度の経過年数 3 では密度に大きな変化は認められなかったことと一致している。 (g/cm3) ኒ 2.5 ᐲ ນȽˍȁ˞౷ߊ͈γΗΞ‫ྟ͈ڔٵ‬ഽ Ȫh0 ԡ4ȫ ͈ओ։ 2 1.5 ၒ⸳ᤨ 㧞ᐕᓟ ၒ⸳ᓟ⚻ㆊᐕᢙ 㧡ᐕᓟ ᥧᷯ⇹᳓᧚ฝᲖ ᣿ᷯᶐẃฝᲖ ᥧᷯ⇹᳓᧚ᏀᲖ ᣿ᷯᶐẃᏀᲖ ଎Ƚ˔ȁ˝౷ߊ͈γΗΞ‫ྟ͈ڔٵ‬ഽ͈ࠐා་‫ا‬ ࿯ ၒ⸳ ᐕᣉᎿ ᐕᣉᎿ ᐕᣉᎿ ᣂ㞲⽴Ზ ჸ ૏⟎ ᏀᲖ ᏀᲖ ฝᲖ ᏀᲖ ฝᲖ ᏀᲖ ฝᲖ ᵆ ਄ㇱ ὇ ⾰ ਛ㑆 ࿛ ႐ ਅㇱ㋶⾰ ਄ㇱ ࿯ ਛ㑆 ࿛ ႐ ਅㇱ ฝᲖ ˏȅ ˍȅ ˏȁश‫ޑك‬ഽ͈ࠐশ་‫ا‬ ˏȅˎȅ ˎȁश‫ޑك‬ഽ͈་‫ا‬ ȁ଎Ƚ˕に載荷強度の経年変化を示した。新鮮貝殻で ນȽˎに載荷強度の差異を示した。最大で94kgf、は、右殻の方が左殻よりも強度が低い。しかし、２年最低で32kgf とバラツキが非常に大きいが、２．１に経過後には、その差異は消失してしまい、５年経過後記述した仮定を立証できるような明らかな傾向は認めには、明渠に浸漬したホタテ貝殻は新鮮物の20％程度、られなかった。また、新鮮貝殻の強度はＡ地区での調暗渠疎水材であっても約50％程度の強度に低下してい査結果に比べると明らかに小さな値であったが、トラることが示された。このことは、農作業機械の踏圧にクターの地耐力に照らせば充分な強度であり、疎水材よる踏み抜きを危惧させるが、土地改良事業計画設計としての利用に問題はないと考えられる。基準「暗渠排水」平成12年11月では、空気用タイヤ装着のトラクターの地耐力は約3.8kgf/㎠とされているの ນȽˎȁ˞౷ߊ͈γΗΞ‫͈ڔٵ‬श‫ޑك‬ഽȪlhgȫ͈ओ։ で、５年経過時点でもホタテ貝殻疎水材は充分な強度 ࿯ ၒ⸳ ᐕᣉᎿ ᐕᣉᎿ ᐕᣉᎿ ᣂ㞲⽴Ზ を保っていると考えられる。 ჸ ૏⟎ ᏀᲖ ᏀᲖ ฝᲖ ᏀᲖ ฝᲖ ᏀᲖ ฝᲖ ᵆ ਄ㇱ ὇ ⾰ ਛ㑆 ࿛ ႐ ਅㇱ 100 (kgf/cm3) 80 タ ⩄ ᒝ 60 ᐲ ㋶ ਄ㇱ⾰ ࿯ ਛ㑆 ࿛ ႐ ਅㇱ 40 ฝᲖ 20 ːȅ͂͛͘ 0 ၒ⸳ᤨ 㧞ᐕᓟ ၒ⸳ᓟ⚻ㆊᐕᢙ 㧡ᐕᓟ 北川は、稚内の泥炭草地に施工され15年を経過した ᥧᷯ⇹᳓᧚ฝᲖ ᣿ᷯᶐẃฝᲖ ホタテ貝殻疎水材暗渠を調査し、疎水材断面に変化が ᥧᷯ⇹᳓᧚ᏀᲖ ᣿ᷯᶐẃᏀᲖ ないことと、貝殻の表面の顕微鏡観察で、ホタテ貝殻 ଎Ƚ˕ȁ˝౷ߊ͈γΗΞ‫͈ڔٵ‬श‫ޑك‬ഽ͈ࠐশ་‫ا‬ 寒地土木研究所月報 №666 2008年11月からのカルシウムの溶出は表面のみであることから、 23 耐用年数は15年以上と考えられる３）と述べている。貝的な再考察を行うこととしたい。殻の表面や端から順次溶解していくだけであれば、残なお、「北海道立農業試験場報告第113号圃場の存しているホタテ貝殻の密度と新鮮な貝殻の密度に差総合的な排水改良技術の確立に関する研究平成19年異は生じないが、Ａ地区の調査結果では約５年の経過３月北海道立中央農業試験場」３）は技術吏員、北川年数で疎水材ホタテ貝殻の密度が低下してきているこ巌氏（現在は農業工学研究所に勤務）の学位論文を登載とが示された。暗渠疎水材として使用されているホタした資料である。各種の疎水材に関する知見が豊富で、テ貝殻の載荷強度の低下は、農作業機械による暗渠上ホタテ貝殻疎水材に関する調査結果も報告されてお部の踏み抜きだけではなく、自重による暗渠埋設ライり、執務の参考にされることをお薦めする。ンの陥没などの誘因になると考えられる。Ａ地区では暗渠からの排水の水質分析を行い、カル ४ࣉ໲ࡃ シウムが高濃度で検出されたことから、貝殻のカルシウム成分の溶出を確認している。暗渠疎水材として埋１）宍戸信貞、森川俊次、中村和正、岡本隆、石渡輝設されたホタテ貝殻のカルシウム成分が溶出している夫：暗渠排水の疎水材として用いた貝殻および埋ことに間違いはないが、約５年以内の経過年数ではト木チップの効果と耐久性、開発土木研究所月報ラクターによる踏み抜きを危惧するほど載荷強度は低 No.574、pp18-28、2001 下していないことが両地区の調査結果から示された。２）小野学、小野寺康浩、石渡輝夫：泥炭土壌におけ本調査では、埋設後の経過年数が５年以内と短期間る疎水材暗渠排水の５年目の性状変化、日本土壌での結果しか得られていないので、暗渠疎水材に利用肥料学会福岡大会講演要旨集第50集、pp183、されたホタテ貝殻の劣化程度を結論づけるのは早計で 2004 ある。今年度にはＡ地区で、埋設後10年を経過したホ３）北海道立中央農業試験場：北海道立農業試験場報タテ貝殻の性状調査を予定しており、その調査結果や告第113号圃場の総合的な排水改良技術の確立貝殻の成分分析、暗渠排水水質分析結果を含め、総合に関する研究、pp.34-35、2007 24 石田哲也＊山田章＊＊寒地土木研究所寒地農業基盤研究グループ資源保全チーム主任研究員寒地土木研究所寒地農業基盤研究グループ資源保全チーム研究員寒地土木研究所月報 №666 2008年11月