水ってなんだ

1999年7月19日 月曜日

こんにちは 悪丸君です。このページでは環境問題を取り上げていく予定。  
最初はもっとも身近な水についていろんなことを語ろうと思います。
引用文献については記載してませんが、あしからず。
はじめに 
 私たちにとって一般に水といえば水道水のことを思い浮かべる。水道水は最も身近にあって生活に役立つ水である。
身近にある風呂やプールや車の水洗用水、トイレの水洗用水までもすべて 水道水である。また、最近は水道水でなく瓶詰めの飲料水を買って飲むのが 流行のようになっており、市販の飲料水が絶対で、水道水はまずいものの代 表のようなイメージである。あと身近には池や湖や海の水がある。また、汚 濁された排水溝の排水等もすべて水である。これらの水は水には違いないが、 そのままでは飲用できない。  
ここでは水と言う物質について少しだけ考えてみたい。
1. 水ってなんだ。
(1)純粋な水とは?
水といえば一般的には水道水のことである。また水は化学式でいえばH2O。 
水は最良の溶媒であっていろんな物質が溶け込んでいる。 本当に純粋な水は存在しない。
(2)水の純度の表現
水の中に溶け込んでいる各種ミネラルのため普通の水は導電性であり、 電気伝導度の値を持って純度を表現する。 水中のミネラルの合計をTDS(全溶解性物質)と呼ぶ。
TDSと電気伝導度には自然水の場合相関性があって TDS(ppm)=電気伝導度(μS/cm)×0.45〜0.55程度である。    
すなわち大阪の水道水には70ppm程度のミネラルが含まれており、立派 なミネラルウオーターといえる。
大阪の水道水では約140〜160μS/cm程度。
不純物がなくなればこの値が 減少するので純水では電気伝導度の逆数を比抵抗と呼ぶ。       
  比抵抗:MΩ・cm                           
  25℃における理論値は18.3MΩ・cmである。
(3)純水の用途                             
  ボイラー用水……所用圧力により必要純度は異なる。(スケール防止)   
  半導体洗浄用……18.0MΩ・cm以上で粒子のほとんどない水が要求さる。
(4)純水の製造法                            
    蒸留法                             
    イオン交換法(2床3塔式、混床塔)               
    RO法→イオン交換→UF処理
2.水の種類
@海水(日本近海の30,000〜35,000ppmの海水から中近東の45,000 〜55,000ppmまで)        
Aかん水(塩濃度はまちまち:飲用可能な水から飲用不可まで)     
B河川の表流水                           
C地下水               
3.水の大循環
(1)水の大循環とは?             
 地球上のすべての水は大きな海と太陽エネルギーによって循環再利用さ れている。
水は天からの贈り物である事をよく考えよう    図−水の大循環参照 
 雨ができる→大気中のエアロゾルにより雨滴ができ、降下中も捕捉して化学組成が決まる。 →地上に落下→地下浸透→河川水、自由地下水、 被圧地下水(湧水) 
 循環の過程で水質汚染が発生し、まずい水道水が生成される。 
表  地下水の滞留時間
黒部川扇状地端部の砂丘の地下水 0.14年
黒部川扇状地の深層地下水 2年以上
那須岳周辺から基底流出する地下水  2〜3年以上
南関東の深層地下水 20年以上
市原臨海部の深層地下水  30年以下
済州島の火山岩中の地下水 2〜9年
オタワ川流域の湖沼水と地下水 約3年
チェコスロバキヤの山地小流域からの地下水 2.5年
テキサス州カリゾ砂岩中の地下水 最大27,000年
マラカイボ湖岸の深層地下水 4,000〜35,000年
リビア砂漠のヌビア砂岩中の地下水 25,000〜35,000年 
中央ヨーロッパの深層地下水 約10,000年 
(2)地球になぜ水が存在するのか?
我々が知っている範囲では地球にのみ大量の水が存在する。
水の起源は何なのか?                       
地球が生成する過程で小惑星の衝突により発生する水蒸気が凝縮・生成して地球の重力が微妙に影響し、大気中に閉じこめられた。という説………現在の定説?→おもしろくない
火星や金星等の地球型惑星はその生成過程は一緒だから、元々は水が存在した。しかし、重力の大きさ、太陽からの距離による温度等が微妙に影響して水が存在しなくなった。  
(3)水は天からの贈り物である。
元々地球には小惑星の衝突等で少量の水が存在していた。しかし、現在存在する大量の水の説明にはならない。              
◎ノアの箱船の話は史実であるという前提。              
地球の生成過程では極端な洪水はあったであろうが、地球が冷えて生命が発生し、人類が生活するようになってからのこのような極端な洪水は自然現象ではあり得ない。   
◎地球における砂漠等の乾燥地帯の分布。               
サハラからゴビ砂漠にかけての乾燥ベルト地帯の存在がある。     
◎水の惑星                             
大量の水は地球とニアミスをした水の天体から移行したものである。水の惑星は中心部が砂でその周囲に大量の水がある。  
◎ニアミスした惑星は乾燥ベルト地帯に暑い砂をばらまいて宇宙へ消えた。大量の水で森林を倒し、低地へ集積し、上に熱い砂がたまり、蒸し焼きとなって石炭が生成。米国や豪州や中国などの炭坑はまるでそこに石炭が放置されており、その上に薄く土が被さっているみたい。      
◎シベリアのマンモスの謎も解ける。                 
マンモスは温暖地帯で群をなし、食事中に大量の水でシベリアまで運ばれ、そこで凍死したのではないか。瞬時に暖かい土地から極寒の地まで運ばれた説明がつかない。暖かい土地が瞬時に凍り付くなんてもっと説明できない。     
◎ふたたびノアの洪水があるのか?                  
水の惑星は周期3000年?                    
文明を双曲線とすると、文明はその時代時代における頂点に達した後に破壊されてきた。
現在の文明は既に双曲線の終点に近いのでは?            
◎次なる文明は宇宙に求めるのか?                  
月や火星でも水を得る事ができるのか?最近、月の極地に大量の水の存在が確認された
4.飲料水ってどんなの?                        
 (1)望ましい飲み水とは                         
   人の細胞の溶質と浸透圧が同じくらいの水が望ましい。        
   硬度が高すぎるのは望ましくない。               
   純水は飲めない。細胞の浸透圧のバランスを崩す。          
   RO膜処理したのは日本では飲めない:塩濃度が高い地域の水にはピッタシ
 飲料水基準                              
  水質基準                             
  監視項目                             
  WHO基準  
5.水道水は安全か? (化学工学VOL.61No.7 P532 シリーズ“宇宙船地球号“ から抜粋)          
水は我々の生命維持並びに生活にとっては必須の物質である。       
十分な水の供給なくしてはほとんどの生物は生存できなくなる。しかし水が媒介し我々の健康が脅かされる場合もある。ここではヒトと水の関わり、水が原因となる健康障害について考えてみる。 
(1)ヒトの生命維持と水 
水の役割 生体内部環境の形成と恒常性の維持
溶媒としての栄養物・老廃物の運搬
水の性質:熱容量が大→体温変動の抑制  熱容量が大→体温変動の抑制
蒸発潜熱が大→温度調節が容易で体温調節
表面張力が大→毛細管中の水の移動が容易。
溶解力が大
ヒトにおける水収支を示す。
表   ヒトでの水収支(単位:リットル)
 摂取水 排泄水
飲用 0.6〜1.5 蒸発(呼吸、汗) 0.8〜0.9
食物 0.7〜0.8 糞便 0.1〜0.2
代謝水 0.3 尿 0.7〜1.5
合計 1.6〜2.6 合計 1.6〜2.6
これ以外に150〜300リットル生活用水として消費する。 
(2)飲料水が原因となる健康障害 
水系伝染病 コレラ、赤痢 塩素消毒でOK 
レジオネラ 在郷軍人病 塩素消毒でOK 
病原性大腸菌 普通は無害O-157 塩素消毒でOK
クリプトスポリジウム 塩素消毒でも死なない(煮沸でOK)
 
元々水道はヨーロッパの黒死病(全人口の1/4が死亡)がきっかけで発展した。英国で緩速ろ過給水地域では黒死病の死者はいなかった。 →全ヨーロッパに広く行き渡った。水道水はコレラ等の水系伝染病を完全に駆逐した。その意味で水道は人間の生活の向上に大きな役割を果たしてきた。
表  水環境中の病原生物
 分類  代表的な水中病原生物 
寄生虫 原虫 赤痢アメーバ、クリプトスポリジウム
蝶虫 回虫、日本住血吸虫 
細菌 コレラ菌、チフス菌、パラチフス菌、赤痢菌、病原性大腸菌(O157等)
レジオネラ、腸炎ビブリオ
ウイルス*      ポリオウイルス、A型肝炎ウイルス、ロタウイルス、アデノウイルス
(3)有害物質
表 水道水水質基準で規制されている有害物質
分類           物質・項目
重金属 カドミウム 水銀 セレン ヒ素 6価クロム
無機物質 シアン フッ素 硝酸性窒素 亜硝酸性窒素
一般有機物 四塩化炭素 ジクロロメタン ジクロロエタン ジクロロエチレン
トリクロロエタン トリクロロエタン テトラクロロエチレン
消毒副生成物 トリハロメタン
 農薬 ジクロロプロペン シマジン チウラム チオベンカルブ
表  飲料水の種類と発がん率の関係
飲料水 女性 男性
都市住民 塩素処理漂流水/非塩素処理地下水 2.23 3.66
都市住民 塩素処理地下水/非塩素処理地下水 2.35 3.46
農村住民 塩素処理漂流水/非塩素処理地下水 1.01 2.25
農村住民 塩素処理地下水/非塩素処理地下水 1.52 2.74
米国ニューヨーク州  健康障害リスク評価
毎日2.0リットルの水を70年間飲用する場合   THMリスク:10万人に一人ががんになる。
(4)水道水は安全か?
水道水のリスクが非常に低いことを考慮すると、現在のよく管理された水道水は安全である。
但し、管理不十分な浄水設備(存在しないと信じるが)では安全とはいえない。 
表  米国における種々のリスクの相対比較
 リスクの種類 百万人あたりの年間危険率 
喫煙(1箱/日)  3600人
登山   600
自動車事故 240
警察官の業務上致死 220
大気汚染(米国東部)  200
家庭内の事故 110
飲酒(少量) 20
感電死 5.3
水道水中のトリクロロエチレン 0.6
水道水中のクロロホルム 0.002
問題点
@塩素消毒が不十分 塩素消毒のいらないようなきれいな原水を使 用している浄水施設に落とし穴。
Aろ過不十分 クリプトスポリジウムの出現 
B危機管理 浄水施設への立ち入りやいたずらが可能な場合 もある。

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