3 つの主な⽔質パラメータの説明
⽔質を測定するには、物理的、化学的、⽣物学的という 3 つの主な⽔質パラメータがあります。物理的な⽔質パラメータには、電気伝導率、塩分、総溶解固形物、濁度、温度、⾊、味と匂いの 8 つの主要な指標が含まれます。化学⽔パラメータには、pH、酸性度、アルカリ度、硬度、塩素、溶存酸素が含まれます。最終的な⽔質は、細菌、藻類、栄養素、ウイルスを含む⽣物学的なものです。
⽔が⼯業プロセスで使⽤されるか、都市（⽔道⽔）供給に使⽤されるかにかかわらず、特定の⽔質パラメーターを測定する必要があります。たとえば、環境保護法(EPA) は、アプリケーションが従わなければならない法的制限を設定しています。 EPA は、都市⽤⽔が安全であるとみなされるためには、少なくとも 90 種類の汚染物質を除去する必要があると述べています。
しかし、⽔質は汚染物質の総数だけで測られるわけではありません。主な⽔質パラメータは、物理的、化学的、⽣物学的の 3 つのカテゴリに分類されます。
物理パラメータ
物理的な⽔質パラメータは、⽔の物理的変化の結果として観察されます。
電気伝導率 (EC)
⼒を指し、通常は距離あたりのジーメンス (S) で測定されます。⽔が電気を通す⼒は、⽔中のイオンの濃度によってもたらされます。
イオン含有量は、溶解固体および無機物質 (炭酸塩化合物、塩化物、硫化物) に由来します。コンダクタンスレベルは、イオンが⽔と結合する可能性にも依存します。⽔中のイオン濃度が増加すると、EC が増加します。
導電率は汚染⽔のレベルを検出できるため、⽔質を評価する際の測定が不可⽋です。 EC が⾼い⽔には汚染物質が多く含まれていますが、飲料⽔などの⽔質が良い⽔には汚染物質が少ないため、電気を通すことができません。
⽔中のEC を測定する最も簡単な⽅法は、導電率計を使⽤することです。⽔中に挿⼊されると、EC プローブ内の 2 つの電極間に電圧が印加されます。⽔ (または汚染物質) の抵抗により電圧降下が発⽣し、これを使⽤して導電率レベルが計算されます。
さまざまな⽔域における⼀般的な導電率の範囲を以下に⽰します。
- 蒸留⽔： 0.5〜3
- ⽔道⽔： 50-800
- 飲料⽔: 30-1,500
- 淡⽔の流れ: 100-2,000
- 産業排⽔： 10,000
- 海⽔： 55,000
塩分濃度
塩分濃度とは、⽔に含まれる塩分を指します。溶解イオンは塩分とともに導電率を増加させるため、2つの⽔パラメータが⼀緒に測定されます。塩分を増加させる⽔中の主な塩イオンは塩化ナトリウムです。ただし、ナトリウム、炭酸塩、塩化物、硫酸塩などの他の塩イオンも⽔中の塩分濃度を増加させる可能性があります。
⽔に過剰に溶解した塩は、さまざまな問題を引き起こす可能性があります。主な問題は、飲料⽔と農業⽤ 途、そして⽔⽣⽣態系の健全性にあります。塩分濃度が⾼くなると、産業機械やインフラの腐⾷が発⽣します。溶解塩分が増加した環境は、耐塩性種に脅威を与え、その地域の⽣物多様性を変化させ、深刻な場合には⽔⽣⽣態系の構造を変化させる可能性があります。
塩分値と⽤途:
- 淡⽔: <0.05% / <0.5 ppt – 飲料⽔およびすべての灌漑
- 汽⽔: 0.1-0.2% / 1-2 ppt – ⼀部の作物の灌漑
- 塩⽔: 0.2-1.0% / 2-10 ppt – 家畜
- ⾮常に塩分が多い⽔: 1.0-3.5% / 10-35 ppt – 塩分を含んだ地下⽔と⼀部の家畜
- 海⽔: >3.5% / >35 ppt – 鉱業および産業⽤途
総溶解固形分 (TDS)
総溶解固形分 (TDS) は、下⽔、農業排⽔、⼯業廃⽔、または⽔処理化学薬品の使⽤から⽔に⼊ります。⽔中に懸濁または懸濁中の TDS が多くなるほど、⽔の導電率は⾼くなります。
ただし、TDS レベルが⾼いからといって、必ずしも⽔が有害であるとは限りません。⼀部の⽔域には多量の TDS が含まれている可能性がありますが、その⽔には⾃然にミネラル含有量が⾼い可能性があります。 EPA は、TDS レベルが 500 ppm を超える⽔は⾼すぎると考えられ、1,000 ppm を超える TDS を含む⽔は安全でないと考えられ、したがって消費すべきではないと⽰唆しています。
TDS メーターは⽔中の TDS レベルを測定する最も簡単な⽅法ですが、測定⽅法が分からないため、プロセスは少し難しくなります。
⽔中にはどのような種類の TDS が存在するか。したがって、TDS を測定する唯⼀の本当の⽅法は、家庭⽤⽔検査キットを使⽤するか、ラボ分析のために⽔サンプルを送ることです。
⽔中に溶解している固形物の総量を確認するには、⽔を蒸発させて重量を量ります。これにより、⽔中の有機物の量を測定できます。しかし、これは最も信頼性が⾼く正確な⽅法であるにもかかわらず、最もコストがかかります。
TDS は⽔の体積として測定されます。使⽤される単位は、ミリグラム/リットル (mg/L) または百万分率 (ppm) です。
総溶解固形物⽔質分類:
- 淡⽔: <1,500 mg/L
- 汽⽔: 1,500 – 5,000 mg/L
- 海⽔: >5,000 mg/L
濁度
濁度は⽔の濁りを指します。濁度の⾼い状態は、浮遊固体または⼩さな粒⼦によって引き起こされます。⽔中の総懸濁物質 (TSS) と TDS の濃度が増加すると、濁度も増加します。
⼀般に、⾼濃度の粘⼟、シルト、有機物が⽔中に溶解または懸濁すると、濁度レベルが増加します。濁った⽔は飲料⽔を濁らせるだけでなく、⽔中の浮遊沈殿物、病原体、細菌、その他の汚染物質の存在を⽰す重要な指標でもあります。
⾼い濁度は次の問題に関連しています。
- ⾼額な治療費
- 粒⼦状物質の増加 – えらの損傷と⿂の成⻑阻害に関連
- 濁った⽔は重⾦属をより容易に吸収する可能性があります
- 低いDOレベル
Secchi ディスクなどの昔ながらの⽅法も使⽤できます。海洋学者は通常、海の濁度を測定するためにこれらを使⽤します。ただし、⾼精度の濁度結果を得る最良の⽅法は、濁度計を使⽤することです。どの濁度試験
⽅法を使⽤する場合でも、さまざまなユニットは濁度の結果を標準化するように設計されています。
飲料⽔供給の濁度レベル:
- 発展途上国: <5 NTU
- 先進国: <1 NTU
温度
温度は⽔中の分⼦の運動エネルギーを測定し、華⽒または摂⽒で測定されます。温度は⽔質の最も重要なパラメーターの 1 つであり、⽔中の⽣物活性と成⻑に影響を与えるだけでなく、⽔の化学的性質に直接影響を与え、他の主要な⽔質パラメーターに影響を与えます。
たとえば、温度は次の⽔質パラメータに影響を与えます。
- pH:温度レベルが上昇すると、pH レベルが低下します
- 溶存酸素:溶存酸素と温度は反⽐例の関係にあるため、温度が上昇すると溶存 DO レベルが減少します。
- 電気伝導率: 温度が上昇すると半導体の EC が増加します
⾊
家庭で使⽤される⽔は無⾊である必要があります。⽔道⽔が⻘または緑の場合、微⽣物や粒⼦などの異物が存在することを⽰します。有機物の腐敗によって⽔の⾊が変化することもあり、これは沼地のような停滞した⽔たまりでよく⾒られます。
⼟や岩などの無機物も⽔の⾊を変えることがあります。無機物質は⾊を変えることがありますが、⽔の味を変えることはありません。
幸いなことに、⽔の⾊をテストするのは⾁眼でできるので簡単です。必要なのは、⽔サンプルを⽐較するための⼀連のスライドまたはチューブだけです。家庭⽤と産業⽤の両⽅で利⽤できるカラーカード テストが多数あります。⾼精度な⾊測定には、ティントメーター（カラーセンサーの⼀種）が使⽤されます。
⾊は通常、トゥルー カラー ユニット (TCU) で測定されます。1 TCU は、塩化⽩⾦酸イオンの形で 1 リットルあたり 1 mg の⽩⾦によって⽣成される⾊に相当します。飲料⽔の供給については、EPA 規格に より 、
すべての飲料⽔の⾊が 15 TCU 未満であることが推奨されています。⾊は 0 〜 70 TCU で等級分けされており、純⽔はほぼ無⾊です。
味と匂い
最後の物理的な⽔質パラメータは味と匂いです。通常、⽔の味が変化すると臭いが発⽣するため、これらは密接に関連しています。これは通常、⽔中の異物が原因です。これらは通常、有機材料と無機化合物です。
味や匂いの変化は、有機物質、無機化合物、⽣物源（⽔⽣微⽣物）、塩素処理やその他の⽔処理の問題、微⽣物の活動に起因する可能性があります。
臭いの代表的な分類:
答え: 臭いはありません
- B：硫化物
- C：塩素
- D: アーシー
- E：フルーティー
- F: 燃料
- G：ミルキー
- H：オイリー 私：ソーピー
- J: 怪しい
味の典型的な分類:
- 答え: 味がしない
- B: ⽢い
- C: しょっぱい
- D：すっぱい
- E: ビター
化学パラメータ
化学的な⽔質パラメータは、⽔の化学的特性を評価します。
pH
最も重要な化学的な⽔質パラメータの 1 つは pH であり、⽔質を評価する際には常に最初に測定する必要があります。
pH レベルが上昇すると、⽔が苦くなる可能性があります。また、pH が⾼いと、⽔道管やその他の産業⽤機器に堆積物や腐⾷物質が付着し、⽔中の毒性レベルが増加します。
pH の上昇は、スイミング プールや消毒剤として塩素を必要とするその他の⽤途でも問題になります。pHが⾼くなると化学物質の有効性が低下するためです。
⽔のpHを測定する⽅法はたくさんあります。最も簡単な⽅法は、pH 紙テスト キットを使⽤することです。ただし、⾼精度で信頼性の⾼い結果を得るには、pH プローブ付きの pH センサーを常にお勧めします。 pH センサーは、⽔が酸性かアルカリ性かを確認する最も簡単な⽅法でもあります。 pHプローブは⽔素の電位 (pH) を検出します。通常の範囲は 0 〜 14 です。測定値が 7.0 より⼤きい場合はアルカリ性または塩基性、7.0 より低い場合は酸性、7.0 は中性です。飲料⽔の pH 範囲は 6.5 〜 8.5 です。
測定値が正確になるように、pH メーターを頻繁に校正することが重要です。時間の経過とともに、pH センサーは元の校正設定からずれる可能性があります。キャリブレーションによってpH テストの問題が解決されなくなった場合は、 pH プローブを交換する時期が来ている可能性があります。
酸度
酸性度は、⽔中の酸のレベルを測定し、pH プローブ/センサーによって測定されます。酸性⽔は、溶解した無機酸、⼆酸化炭素、および加⽔分解塩によって引き起こされます。酸性⽔は⽔中の⽣物活性に影響を与え、化学反応による腐⾷を増加させる可能性があります。
アルカリ性
酸性度は、⽔がどの程度酸を中和できるかを⽰し、pH センサーを使⽤して測定されます。アルカリ度は、⽔を中和するために どの程度のソーダ灰を添加する必要があるかを決定するため、⽔質を測定する上で重要です。
重炭酸イオン、⽔酸化イオン、炭酸イオンが⽔に溶けると、⽔はアルカリ性になります。アルカリ度が⾮常に⾼い⽔は汚染を⽰します。
⽔の硬度
⽔の硬度とは、⽔に含まれるミネラル分を指します。⽔が硬⽔であると考えられる場合、カルシウムまたはマグネシウムが原因である可能性があります。当然のことながら、地下⽔はミネラルやイオンにさらされている ため、地表⽔よりも⽔の硬度が⾼くなります。
硬⽔を未処理のまま放置すると、パイプシステムにスケールが発⽣し、⼊浴が困難になる可能性があります。
⽐⾊計または硬度試験ストリップは、⽔の硬度を測定します。
溶存酸素 (DO)
溶存酸素（DO）とは、⽔に溶けている酸素の量を指します。溶存酸素は、植物の光合成の副産物である⼤気からの直接吸収や地下⽔の排出によって⽔に⼊ります。
溶存酸素は、⽔処理システムや⽔族館の⽔質の最も重要な指標の 1 つであり、⽔が汚染されているかどうかを判断するため、監視することが重要な⽔質パラメータです。⽔⽣環境の酸素レベルが劇的に低下すると、⽔⽣⽣物は⽣存できなくなります。
- 飲料⽔の DO 濃度は 6.5 〜 8 mg/L 以上、80 〜 120% でなければなりません。
⽔中のDOレベルに影響を与える要因は数多くありますが、最も⼀般的なのは⽔温の変化で、次に塩分濃度と圧⼒が続きます。⼼配する必要のないことの 1 つは、溶存酸素が⽔のpH レベルに影響を与えることです。両者の間には物理化学的な関係がないため、相互に影響を与えることはありません。
溶存酸素プローブは、透過性 (または半透性) 膜全体に拡散する酸素の量を測定します。溶存酸素は温度と反⽐例の関係にあるため、プローブは使⽤する前に毎回校正する必要があります。塩分濃度もDOと並⾏して注意深く監視する必要があります。塩分レベルが増加すると、DO は指数関数的に減少します。
⽣物学的パラメータ
⽣物学的⽔質パラメータは、⽔系病原体やその他の微⽣物の有無を説明するための特性を調べます。
細菌
バクテリアの含有量は⽔質について多くのことを教えてくれます。バクテリアは⼩さな単細胞⽣物で、⽔の pH レベルと温度が許せば急速に繁殖します。残念ながら、細菌は⾮常に速い速度で増殖するため、測定することはほとんど不可能です。しかし、私たちが知っていることは、寒い環境や栄養素が不⾜している地域では、細菌の繁殖のペースがはるかに遅いということです。
⽔に多数の細菌が含まれていると、⽔はすぐに安全でなくなり、腸チフスやコレラなどの⽔系伝染病が発⽣します。
藻類
藻類は、クロロフィル (光合成⾊素) を含む微細な⽔⽣植物です。彼らは無機物質を餌とし、光合成によって有機物質に変換します。
藻類は⽔質の悪さを⽰す可能性があり、環境条件を評価するために⽔系で多くの藻類指標が使⽤されています。藻類の発⽣は、⽔の悪臭や味の悪さを⽰します。また、⼀部の藻類（藍藻など）は健康に重⼤なリスクをもたらす可能性があるため、⽔質を評価する際には藻類を監視する必要があります。
栄養素
栄養素は藻類と密接に関係しています。⽔の栄養素（特に窒素）が増加すると、過度の藻類の成⻑が発⽣し、酸素レベルが枯渇する可能性があります。
ウイルス
ウイルスは、⼈間の⽔系疾患および⽔関連疾患の主な原因です。⽔中のウイルスを検査することで、⽔の質や使⽤前に⽔の処理が必要かどうかについて多くのことがわかります。
ウイルスの検査には強⼒な電⼦顕微鏡または PCR 検査⽅法が必要です。 PCR 法は、⽔系感染症を引き起こすすべてのウイルス群を迅速に検出できるため、好まれています。
まとめ
⽔を処理する場合、3 つの主要な⽔質パラメータと原則的な指標を知ることが不可⽋です。⽔の pH レベルが低い場合、総溶解固形物が多い場合、過剰な栄養素がある場合、または奇妙な臭いや味がある場合でも、
⽔質を改善するための ⽔質汚染の解決策は数多くあります。
⽔質、または当社が提供する/お客様の検査ニーズに最適な検査キットについてご質問がある場合は、アトラス サイエンティフィックの世界クラスのチームにお問い合わせください。