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暗黒の宇宙にあって、ただ独りサファイヤのような青く美しい光を放つ地球。  その美しさのみなもと「水」は液体状では地球以外には見つかっていない。 この惑星にのみ１３．５億立方ｋｍの水が地表の７１％を覆っている。乾いた砂にさえ１５％の水分が含まれている。 水は全ての生物を誕生させ育んでいる。 人間も胎児は９０％、幼児は７０～８０％、成人の体の６０％、脳の９０％が水で出来ています。 この生命のみなもととも言える水は実は他の物質が従う規則性、法則性をことごとく無視する不思議な物体なのです。 そこで、水について調べてみました。 |
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■ 水の惑星目次 |  |
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■ 水の不思議な性質 | |
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| 水はあらゆる物質の中で最も不思議な性質を持っている。 | |||||||||||||
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（探してみるとゲルマニウム、シリコン、アンチモン､ビスマス､ガリウムも固体のほうが密度が小さいが、密度の変化は水よりずっと少ない。） だから氷は水に浮くのだが、もし氷が水より重くて沈んだら、池も、北極も全部凍って生物は生きていけないし、海の相当の面積は凍ってしまうかもしれない。 特に氷河期の海では表面の氷が冷気を遮断して下の海水が凍るのを防いでくれたために、海の生物が生き延びられたと想像できる。 あらゆる物質の中で最大の比熱を持つ。 地上に満ち溢れた水が、最も大きな比熱を持ち、他の液体に比べ異常なほど大きな気化熱を奪う。その事が生物の温度調節にも有効なら、気候を安定する上でもこの上ない物質だというのも不思議な話だ。 蛇足だが、水より比熱の大きな物質が一つだけある。 １気圧のもとでは-７８℃から-３３℃の間で存在する液体アンモニアが１．１の比熱を持つ。 もっとも、宇宙では水より一般的な物質だが、地球上では常温では存在し難いから考えなくていいだろう。 液体中最大級の表面張力を持つ 分子の結合力の大きな液体ほど表面張力が大きくなる。 水は水銀を除いて常温で最も大きな表面張力を持つ。 水滴が球状なのも、毛細管現象が起きるのもこの表面張力のせいで、水がこれほどの表面張力を持っていなかったら、世界はずい分変わっていたろう。 |
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水の不思議な性質は分子の構造にある。 水は酸素原子１個と水素原子２個の化合物である。 酸素原子は電子を引き付ける力が強いため水素原子と共有している電子を自分の方に強く引き付ける。すると、酸素側がマイナス、水素側がプラスになる。このように電荷の偏りを分極と言う。  水分子のプラスが別の水分子のマイナスと引き合い、あたかも大きな分子のように振舞う。 これを水素結合と言い。あたかも大きな分子のような状態をクラスターと呼ぶ。 しかし、ずっと同じ相手と水素結合しているわけではなく、１兆分の１秒から数十秒ごとに相手を変える。また、何個の相手と水素結合するかも良く分かっていない。 この水素結合が溶剤としての水の能力の原因となる。 例えば、ＮａＣｌは強力なイオン結合をしているので、ＮａとＣｌに分けるには大変な圧力や温度が必要であるが、プラス電荷のＮａに水分子のマイナス極が、マイナス電荷のＣｌに水分子のプラス極がくっ付くことで、いとも簡単に分けて溶かしてしまうのだ。 |
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通常、融点や沸点は分子量に比例する。分子量が大きければ、融点も沸点も高くなる。 殆どの分子はこの法則に従うが、水分子だけは従わない。 その原因も水素結合だと言う。 融点が０℃沸点が１００℃になるためには分子量が２４０くらいである必要がある。 １３～１４個の水分子がクラスターになって２４０の分子量を持つと考えると納得できそうな気もするが。 また比熱が大きいのも水素結合によって、分子の結合力が強いためと言われています。 先に述べた比熱１．１の液体アンモニアも水素結合しています。 |
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■ 水分子の大きさ | |
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| 水分子の大きさについて調べてみた。 |
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■ 水の分子運動 | |
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| 水分子は運動している。 |
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水分子は振動し自由に動き回ろうとする。一方分子同士の結合力によって結びつこうとする。 温度が低いほど、結合力が勝って結晶格子を形作って固体になる。 固体では水分子は自由に動き回ることは出来ないが、振動はしている。 振動すら止まるのは絶対零度（マイナス２７３℃）だ。 温度が上がって融点を超えると、運動エネルギーが結合力に勝って、結晶格子はこわれ液体になる。 液体では水分子は自由に動き回れるが、結合力の影響力と大気圧によって、自由に気体になる事は出来ない。しかし表面では結合力の影響が弱くなり０℃でも蒸発が起きる。 水は元々気体になろうとする傾向があり、気体になろうとする力を蒸気圧であらわす事が出来る。
空間に存在できる水蒸気の量（飽和水蒸気量）は温度によって決まっている。そして，空間に存在する気体の量（粒子数）は蒸気圧として示される。 水蒸気の量がその限度に達すると，それ以上は気体として存在できなくなり，それを越える水は，再び液体に戻るのである。 飽和状態では蒸発が起きるそばから、同じ量だけ液体に戻り、空間に存在する蒸気量は一定になる。 沸点を超えると、結合力よりも大きな運動エネルギーで液体の中ででも自由に気体になれる。沸騰である。 ２０００℃以上で運動エネギーは水分子の結合力よりも大きくなり酸素分子と水素分子に分かれる。 ２５００℃以上では分子として結びつく事も出来ず、酸素原子と水素原子になってしまう。 更に１０万℃では原子核と電子の結合力も断ち切られ、ばらばらに動き出す。 これがプラズマ状態である。 |
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| 常温での水分子の運動のスピードは秒速６００ｍ、水素分子で秒速１８００ｍと言われている。 空間の中に酸素分子と水素分子を一定の割合で閉じ込めても、常温ではお互いの分子が衝突しても何も起こらない。しかし、温度を上げていくと分子のスピードはどんどん速くなり、５８０℃で、分子は衝突によって壊れて原子になり、酸素原子と水素原子が結合して水分子になる。 |
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■ 水蒸気は大気のエンジン | |
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地球の水の９７％は海水で、３％が淡水ですが１．７％が極の氷として存在している。、残りの殆どが地下水と土壌に含まれ（０．７％）、湖、湿地の水は０．０２％弱、大気中の水分は０．００１％程度である。 わずか０．００１％の水蒸気は大気のエンジンとなる。 |
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太陽からは１平方ｍあたり７００キロカロリーのエネルギーを受けている。 ３０％が雲で反射され、その他大気外に放出された分を除くと５８％が地球表面で吸収される。 そのエネルギーは大気中の水蒸気に吸収されたり、地表の水を蒸発させるのに使われる。 蒸発した水蒸気は上空で水に凝結するとき、凝固熱を大気に放出する。 水は雨となって地上に帰り、温められて再び水蒸気になる。 こうして、水分と熱の循環が行われる。 吸収された太陽エネルギーこうして使われて最終的には、全て宇宙空間に戻っていく。 |
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■ 水は宇宙からやってきた | |
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| 水は宇宙から来たと言う説がある。 | |||||
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アイオア大学物理学教授でルイス・Ａ・フランク博士と言う全米科学アカデミー委員がいる。月面探査機の設計を皮切りに、４０機にのぼる宇宙探査機に搭載する観測装置を設計。 木星と土星のプラズマの輪を最初に観測、地球に降り注ぐ太陽風とオーロラの関係を最初に明らかに、シーター・オーロラを最初に発見などの輝かしい実績を持つ。 |
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| フランク博士のチームは１９８１年、ＮＡＳＡの人工衛星から送られてきた、紫外線カメラで地球を撮った映像に黒い小さな点を幾つも発見した。 カメラの故障、送信のエラー、ノイズなどあらゆる可能性を検討し、また観察を続けた結果、 一つの結論に達した。 「黒点は実在するもので、直径１０ｍ程で重さ１００トンのほぼ水（水蒸気）と氷で出来た彗星であり、１分間に２０個、年間１０００万個の割りで地上に降り注いでいる。」と言う、学会を騒然とさせるものだった。 ガリレオの地動説、ダーウィンの進化論にも似た、新説が受ける迫害に戦いを挑んでいるそうだが、なぜ地球だけにこれほど大量の水があるのか、あれほど高温で水など無いはずの金星の大気中に水蒸気がわずかに観測されるのはなぜ、水の無いはずの火星に、大量の水によって作られたと思われる地形があるのはなぜ。 フランク博士の説で、これらの疑問にすっきりした解答が得られる。 |
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原始の地球は灼熱地獄で、水はあっても水素と酸素に分解され、水素は宇宙空間に逃げていった。 水が地上に留まるようになったのは、地球が冷えた事と、地球が充分大きくなって水蒸気を逃がさないための重力を得たからで、それ以降地球に降り注ぐ水と氷の彗星によってもたらされた水は地上に蓄積されていった。１００トンの彗星が年間１０００万個、４６億年降り注ぐと、現在の地上の水の量以上になる。 金星は太陽に近いため水と氷の彗星は太陽熱で破壊され、金星に到達するのは極わずかだが、絶えず供給され、高温で分解され水素は宇宙空間に放出される。 分解される前の少量の水蒸気が観測されると思われる。 火星は地球の３分の１の重力なので、衝突する水と氷の彗星は地球の２５分の１と推定される。それでも火星表面を９０ｃｍの水が覆うのに４０００万年しかかからない。 こんな説がある。 彗星が火星に衝突して、水蒸気となり冷たい火星では両極で氷となって堆積する。 更に大気中の水蒸気が増えると、水蒸気の温室効果で、気温が上昇し両極の氷が解けだして、河川が氾濫した後に似た地形を作る。 気温が更に上昇すると、水は蒸発し高温の水蒸気は宇宙空間に飛散して失われ、やがて火星表面は冷えていく。 するとまた同じ事が繰り返される。  水と氷の彗星の供給源は太陽系が出来たとき最も外側に（太陽と地球の１０万倍の距離）に取り残されたオールト雲とフランク博士は言う。 ６５００万年前、巨大隕石によって恐竜が絶滅したと言う説が有名だが、岩石に残された海洋古生物の研究から２億５千万年の間に、２６００万年に１度の割で、大量絶滅がおきていると言う。 フランク博士は未知の惑星が定期的にオールト雲に侵入し撹乱することで、２６００万年に１度オールト雲から大量の彗星が１万年に亘って地球を襲い、大量絶滅を引き起こすと言う。 なにしろ宇宙を相手にしたら人類の英知など問題にならないほど小さいのだ。 １９８９年３月２３日、直径８００ｍの岩石の小惑星が地球から８０万ｋｍの所をかすめていった。天文学では８０万ｋｍはニアミスといってもいい距離だそうだ。 その事が判明したのは最接近の２週間後で、ＮＡＳＡの資金で小惑星発見の仕事をしている科学者が、望遠鏡を使った写真の中から偶然発見したものだった。 もし陸地に衝突していれば深さ１．６ｋｍのクレーターが出来、海に落ちれば高さ１００ｍの津波が押し寄せていた。 その時点で恐竜と同じように人類も絶滅していたかも知れない。 そんな巨大な小惑星の接近すら人類は知る事も出来なかったのだ。 |
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参考文献 水惑星の誕生 Ｌ・Ａ・フランク【著】 加藤 珪 山本裕之【訳】 |
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■ 奇跡の水 | |
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| 奇跡の水と呼ばれるものが世界各地に存在する。 | |||||
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今から３年ほど前、茨城県の八溝山系に奇跡の湧き水があるというので、往復５時間かけて 友人の案内で汲みに行った。 そこは私有地で、２０リットル５００円の有料ながら行列を作っていた。 中にはタンク付きトラックで来た豆腐屋さんもいたし、水源の持ち主は頼まれて日本全国、遠くは沖縄まで宅配もしているそうだ。 確かに美味しい水で、水割りを作ると一味違うが、なぜそんなに大変な思いまでしてこの水を求めるのか。 友人は数人の知人に頼まれて月に一度汲みに行っているが、頼んでいる知人達は、糖尿病、高血圧、などの生活習慣病ながらこの水で症状が改善されているので、他の水はもう飲めないそうだ。 他にも、医者に見離された病気が改善したと言う例が沢山あるそうだ。 世界には科学的な研究もされている「奇跡の水」がある。 フランス 「ルルドの泉」 １８５８年から知られる奇跡の水で、年間５００万人が訪れるカトリックの聖地である。 ルルドでは、カトリックの国際医師団が、奇跡で治癒したと申し立てる人びとに、厳しい医学的なチェックをおこなっている。 自己申告者の殆どは奇跡と認められないものの、わずかな事例は医師団すら奇跡と認めている。 後にフランスで最初のノーベル生理・医学賞を受賞している若き（２９歳）日のアレタシー・カレル医師は、いつ死んでもおかしくないと思われた若い婦人が、患部に奇跡の水をふりかけられて半日も経たないうちに見る見る回復してゆく様子を、驚きとともに記録に残している。 九州大学の白畑教授の研究室で分析したところ、ルルドの泉の水から豊富な活性水素が検出された。 ドイツ ノルデナウの水 １９９１年、ホテルでワインの貯蔵庫代わりに使っていた岩石採掘場跡では、ワインが急速に熟成することが知られていた。そこに案内されたオランダ人客が、「この中には強いエネルギーを感じる。」と告げた事から奇跡の水伝説が始まったと言います。 この岩石採掘場跡に湧く水を飲むと病気が直ると評判になり、毎日３００人から１，０００人の様々な病に悩んでいる人達がそこを訪れ、岩石採掘場跡で２０分間瞑想してエネルギーを受けた後、一日約２リッターの水を飲んでいるそうです。 医師ガ-デック博士はホテルの隣に診療所を開設し、多くの患者さんを診察・治療しながら、彼が「ノルデナウ現象」と名付けた不思議な病気改善効果について研究している。 九州大学大学院の白畑實隆教授はガーデック博士と共同研究を行い、ノルデナウ水が活性水素を豊富に含み、活性酸素を消去する水であることを明らかにした。更に、ノルデナウ水が筋肉や脂肪細胞への糖取り込みを促進し、糖尿病モデルマウスの症状を軽減する事を証明した。 メキシコ トラコテの水 メキシコの首都、メキシコシティから北へおよそ３００ｋｍのところにある小さな村 トラコテの井戸から湧き出す水が、トラコテの水です。１９９１年頃からこれまでに、この奇跡の水を求めてトラコテを訪れた人は、延べ８００万人以上にのぼり、また水を飲んだ多くの人が 奇跡を体験しています。 その奇跡とは、腰痛・糖尿病・アレルギー・喘息・アトピー・Ｂ型肝炎など、様々な病気が改善されるというものです。更にこの水は、エイズや癌などの治療が 困難な病にも効果があるといわれ、ＨＩＶウィルスに感染したことを告白した元ＭＢＡプロバスケット プレイヤー、マジック・ジョンソン氏もトラコテを訪問していました。 ウルグアイのモンテビデオ総合病院では、この水を患者達に与え 、臨床データを記録していました。その結果、この水を飲んだ１４～８４歳までの患者は８０％を超える割合で病状が好転していました。 九州大学農学研究院の白畑實隆教授によると、調査の結果トラコテの水にも通常の水に比べて活性水素が多く含まれているそうです。 大分 日田天領水 日本でも九州の「日田市の水」が有名です。 江戸時代末期、日田市は西国筋郡代が置かれた「天領」として、九州地方の政治・経済・文化の中心的な役割を果たしました。 その日田市でウナギの養殖用に１０本の井戸を持っていた石井さんですが、そのうちの１本の１０００ｍの井戸の水で育てたウナギだけが他の井戸水で育てたウナギより成長が早かった事から、１９９４年から人間の飲料用にしてみると、いくつもの病気の治癒例が生まれました。 石井さん自身が、２歳の時に小児麻痺や網膜変性症にかかり、５０歳代半ば過ぎから視野が狭くなり、失明寸前の状態でした。 しかし、飲み始めて半年で回復、失明の危機から逃れることが出来たそうです。 １９９７年、既に電解還元水による治療効果の研究で有名になっておられた、九州大学大学院教授の白畑寛隆教授に分析を依頼しました。 分析の結果は、「活性水素は、不安定で単独では存在しにくく、自然界には極めて少ないというのが定説でしたから、天然水の中にこれほど多く活性水素が存在すると驚きでした。」と、白畑教授自身も驚くほどのものでした。 世界の長寿地域の水 流体力学の父であるヘンリー・コアンダ博士（最後はルーマニア科学アカデミーの総裁職）は 人間が１００歳を超えて生き、しかも完全な健康状態を保っている地球上の５箇所を１９３０年代に訪ねました。 コアンダ博士が訪れた場所とは、北部パキスタンのカラコルム山脈にあるフンザ地方。コーカサスの山奥にあるゲオルギエフスク郡、外モンゴルにある辺鄙な渓谷、エクアドルのビルカバンバ山中の渓谷、ペルーの人里離れた渓谷地などである。 この地方の長寿の秘密が水にある事が、生涯をかけて研究したコアンダ博士と、博士から引き継いだパトリック・フラナガン博士によって解明された。 これらの地方では氷河が溶け出すとともに、水は特別な鉱床を通過しながら、移動中に高いエネルギーをもった「コロイド状のミネラル」を吸収して、濁ったコロイド性のミネラル水として湧き出す。 この中にはシリカ（水素化硅素）の結晶が多数存在し、これが活性水素を保持している。 どうやら活性水素が何か関係するらしい。 活性水素が悪玉活性酸素と結びついて取り除いてくれるのが健康に良いと言う。 |
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■ 世界の降水量 |  |
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| 人口が増えすぎて水の消費が限界に来ているといわれています。 |
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| ２１世紀は水の取り合いによる戦争が起きるとすら言われています。 地球にある水は１３．５億立方ｋｍと言われていますが、利用できる淡水は循環しているものが ０．０２％、過去から蓄積してきた地下水が０．７％と言われています。地下水は石油と同じで、汲み上げれば枯渇して地盤沈下を引き起こします。 北米では２０万本以上の大深度の井戸から化石水とも言える水を農業用水としてを得ていますが、井戸の水位の低下が激しく、埋蔵量の半分は消費してしまったと言われています。 発展目まぐるしい中国も、水不足が発展にブレーキをかけると言われています。 アラビアの砂漠でも大深度の井戸から汲み上げた農業用水で砂漠に忽然と農園が出現していますが、汲み尽くせば終わりです。 それに比べて、良く手入れされた山に降った雨はたっぷりと保水され、ゆっくりと地下水となり、下流で泉となって湧き出し、川から海を豊かにします。 海で蒸発して出来た雲が、山に来て雨を降らせる。 絶えることなく永久に続けられるシステムです。 世界の降水量比較
国土交通省水資源部資料 １９７１年～２０００年の平均  日本は先進国中、水の豊かな国の様に見えるが、国民１人あたりでは世界平均の４分の１しかない。 中国でも、アフリカでも遅ればせながら植林事業で山を守る事に関心が行き始めたようです。 反対に日本の森林は林業の不振から荒れ放題になって、水害が多くなってきたように思います。 林業の採算とは切り離して、国土保全を考えるべきです。 |
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■ 海水淡水化 | |
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| 海水を淡水化して利用する事業が活発に行われるようになってきた。 海水には、約３.５％の塩分が含まれているが、この塩分を除去して真水を得ることが海水淡水化事業です。 その方法には、蒸発法、逆浸透法、電気透析法などがあります。 さらに、新しいテクノロジーも研究されています。 |
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| 1、蒸発法 海水を熱して蒸発（フラッシュ）させ、再び冷やして真水にする、つまり海水を蒸留して淡水を作り出す方式である。 海水を熱するのに膨大な熱エネルギーが必要なため、エネルギー資源に余裕のある中東の産油国に多く採用されている。 実用のプラントでは減圧した蒸発室を多段に組み合わせた中で加熱蒸発させ、冷やして５ｐｐｍ程度の淡水をつくる多段フラッシュ方式が最も多い。 製油所や火力発電所に併設される例も多い。 ２、逆浸透法 水以外の不純物は透過しない性質を持つ逆浸透膜（ＲＯ膜）に５５気圧以上の圧力をかけた海水を通し１００ｐｐｍ程度の淡水をつくりだす方式。 エネルギーは少ないが海水中の微生物や析出物で目詰まりしないよう入念に前処理する必要があり、整備にコストがかかる。 最近の日量1万トンを超える大型プラントは、世界的にみても大部分がこの形式で建設されている。 福岡市では整備にコストを抑えるため取水する施設に工夫をしました。 海中に取水管を設置する従来型の［直接取水方式］ではなく、海底の砂の中に取水管を埋設する［浸透取水方式］という新技術を採用しました。この新技術は「海の緩速（かんそく）ろ過システム」と呼ばれ、砂の層を利用して海水をろ過する方式で多くのメリットがあります。 また、海底の砂の層がフィルターの役割を果たすので水質が安定し、ゴミや不純物が少なく清澄な海水を確保できます。 そして、魚の卵や海藻などを取水管に吸い込むこともないので、海洋生物の生態系など環境への影響も抑えることができます。 取水管の中に付着するフジツボやイガイの卵なども砂の層でろ過されるので、管内の清掃作業が軽減でき、維持管理においてもコストダウンができます。 さらに、波が寄せたり引いたりする力によっても海底の砂が動き、取水管の目詰りの原因となるゴミを取り除いてくれるなど、自然の力をできるだけ活用した新技術です。 |
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４、スプレーフラッシュ蒸発式海水淡水化法 元佐賀大学 理工学部 学部長 上原春男教授の「ウエハラサイクル」を株式会社ゼネシスが企業化したのが、スプレーフラッシュ蒸発式海水淡水化法である。 スプレーフラッシュ法とは、ある温度の液をその温度に対する飽和蒸気圧以下に減圧した容器内に､ノズルを通して直接放出して蒸発させるものであり、この方法では、従来の多段フラッシュ蒸発式海水淡水化装置の問題点である液位に起因する静圧上昇による蒸発抑制がなくなり、急速でより完全な蒸発を誘起することができる。 蒸気は冷海水を使って熱交換器で蒸留水に戻して取り出す。 サウジアラビアにおける低温排熱を利用した海水淡水化システムが実現している。スプレーフラッシュ法による蒸発と、凝縮器に特殊な高性能プレート式熱交換器を使用することで、5℃の温度差でも淡水化が可能となった。 ㈱ゼネシスＨＰより ５、ペガサス浄水化システム 東京工業大学理工学研究科の矢部孝教授らの研究室は、太陽光を使い処理コストを現状の１割にする淡水化技術を開発した。独自開発した太陽光集熱器で温めた水を水車で細かい水滴にして蒸発させ、蒸留水にする。濾過不要でメンテナンスが容易。現在主流の逆浸透膜方式などと比べ集熱面積あたりの生産水量が約９倍、設備投資は９分の１以下になると試算している。今夏中に１日１トンの水を処理する装置の試作モデルを完成させる。 開発した技術は「ペガサス浄水化システム」と名付けた。独自構造の水車に７０―８０度Ｃの温水をぶつけ、半径０・１ミリメートルの水滴にして蒸発を早め、それを冷やして淡水化する。平面状のフレネルレンズで太陽光を集めて穴を通過される、反射による熱損失が少ない独自の装置を使い温水をつくる。実験では「海水や汚水の混じり物が１０００分の１になった」（矢部教授）という。 日刊工業新聞より ６、膜蒸留海水淡水化法 温めた塩水から発生する水蒸気を、「水蒸気は通すが水滴は通さない」特殊な膜（多孔質疎水性膜）を使って取り出し、淡水として回収する。まだ開発中だが、ランニングコストが安くすむので、完成すれば世界的に普及するだろう。日本では、神奈川県に竹中工務店が建設した実証プラント（研究用施設）が稼働中。 竹中工務店ＨＰより |
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■ 水メジャー | |
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| 石油業界に「メジャー」が存在するように、上下水道の業界にも水メジャーが存在する。 世界市場における給水人口ベースのシェアは、１位のSuez、２位のVeolia（ともにフランス）、３位のThames Water（英国）の３社で８０％を独占する。 逆浸透膜やスプレーフラッシュ蒸発式などの海水淡水化技術や下水道の浄化技術など、個々の技術では世界のトップにありながら、水メジャーになれない理由と今後の展望を考える。 |
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| 水メジャーの事業規模は大きい。例えば２位のVeoliaの場合、給水人口が約１億３１００万人で、サービスの提供範囲もドイツや米国などの欧米圏に留まらず、イスラエルやモロッコなどの中東・北アフリカ圏、中国や韓国などのアジア圏にも及ぶ。２００７年の総売上高は１０９億ユーロ（１兆３２００億円）だった。 なぜ、水メジャーがヨーロッパに多く、日本にないのか。 それは、ヨーロッパがいち早く上下水道事業を民営化したためである。 フランスの上下水道では、約１５０年にわたり公設民営方式が主流だった。また英国はサッチャー政権下の１９８９年に、イングランドとウェールズにおける上下水道の完全民営化も実施している。このような環境でノウハウを蓄えた企業が、国際市場でも強い競争力を発揮している。 上下水道事業のうち運営や管理まで含めた事業規模全体を１００とすると、配管の埋設やプラント建設の事業規模は１０、素材の規模は１と言われている。逆浸透膜のシェアが世界の７０％を占めていても、全体の１％のさらに一部にすぎない。 法的問題、用地の買収から料金の徴収まで膨大なノウハウが必要になる。 日本は長く自治体が上下水道事業を行ってきた。民間企業は発注されたプラント設備を建設するだけで、プランニングから運営までのノウハウの蓄積がなかった。 遅ればせながら官民挙げての取り組みが始まった。 チーム・水 海外水循環システム協議会などが相次いで発足、逆浸透膜技術初め、下水処理における省エネルギー技術や、水道の漏水対策技術などで、世界トップレベルの技術を武器に、世界で１００兆円とも言われる水関連事業に乗り出す。 |
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■ 月の水 | |
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| ２０１０年３月、米航空宇宙局（ＮＡＳＡ）は、月に眠っている水の量は６億トンに達すると発表した。黒部ダムの貯水量の３倍にあたり、将来の月探査で利用できる可能性が高まった。 ＮＡＳＡは、インドの探査機「チャンドラヤーン１号」に積んだレーダーで月の北極域を分析、直径２～１５キロ・メートルのクレーター４０個以上で、氷があるのを確認した。氷の厚さは数メートルと見られ、総量は少なくとも６億トンと推計した。 月の極域は太陽光がほとんど当たらないため、氷が解けずに保存されている。ＮＡＳＡは昨年１０月に無人探査機「エルクロス」を月面に衝突させ、巻き上がったちりを観測。 氷のかけらや水蒸気の形でちりに含まれていた水の量は１００キロ・グラム程度と推定していたが、月面の水の総量は不明だった。 |
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| 米国、ロシア、日本は２０３０年頃月面基地をつくる構想を持っている。中国、インドも同じく計画している。係る費用に対して、収穫はあるのかという議論もあるが、惑星間を飛行して他の銀河系にも行くような未来小説のような夢を手に入れるには第一歩は一番近い天体である月に基地を作る事である。 未知の鉱物発見や地球の６分の１の重力、１万分の１の磁場での何か新発見があるかもしれない。 月面に基地が出来れば水は人間の生命維持のみならず、食糧生産やエネルギー元にもなる。おそらく、太陽エネルギーで水を分解して水素を作ってロケットの燃料にするとか、マグネシウムがあれば、水の中でマグネシウムを燃やして熱を得ながら、水素を作ることもできる。 月の水は色々な使い道がある。 |
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■ 小惑星の衝突 | |
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| ２０１０年３月５日、恐竜など白亜紀末期の生物大量絶滅は、現在のメキシコ付近への１回の小惑星衝突が原因とする論文を、日本など１２カ国の国際チームが米科学誌「サイエンス」に発表した。約６５５０万年前に地球環境を一変させた破壊的衝突の全容も明らかにした。大量絶滅をめぐっては、複数の地球外天体衝突説、火山噴火説も出されているが、研究チームは「否定された」と結論付けた。 | |||||
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| １９８０年にノーベル物理学者のルイス・アルバレズ（Ｌｕｉｓ Ａｌｖａｒｅｚ）博士らにより提唱された説は直径１０ｋｍの地球外天体の衝突により約６５５０万年前の白亜紀末に，生物の大量絶滅が起きたというもので、世界的な論争を巻き起こしました。 １９９１年にメキシコ・ユカタン半島に直径１８０ｋｍの白亜紀末の衝突クレーター（チチュルブ・クレーター）が発見されたことにより，この仮説は科学界で広く支持されるようになりました。 しかし、大規模火山噴火説や複数天体衝突説なども一部の研究者から提案されました。 また、チチュルブ衝突と大量絶滅には３０万年の時間的ずれがあると主張する人たちもいました。 そこで、ドイツのエアランゲン大学のピーター・シュルツ（Ｐｅｔｅｒ Ｓｃｈｕｌｔｅ）博士をリーダーとして、地質学、古生物学、地球物理学、惑星科学など、分野を超えた世界１２カ国、総勢４１人もの研究者でチームを結成し、これまで世界中３５０カ所で報告されている地質学的痕跡、衝突クレーターの物理特性、数値モデルの結果などを再検討しました。 日本からは，東北大学大学院工学研究科附属災害制御研究センターの後藤和久（助教）と千葉工業大学惑星探査センターの松井孝典（所長）が、衝突に伴う環境擾乱やクレーターの形成プロセスに関する専門家として参加し、生物大量絶滅とチチュルブ衝突との関連性を調べました。 その結果、この時期地球の火山活動は活発でなかった事、チチュルブ衝突以外の大きな隕石の衝突がこの時期見つからない事、３０万年の時間的ずれの根拠になる地層は津波や地震で地層が混乱ていると考えられる事、チチュルブ衝突の破壊力、地球環境に及ぼした影響などから「チチュルブ衝突が生物の大量絶滅を引き起こした」と結論付けた。 衝突した天体は直径１０～１５キロの小惑星、衝突速度は秒速約２０キロ、衝突時のエネルギーは広島型原爆の約１０億倍、衝突地点付近の地震の規模はマグニチュード１１以上、津波は高さ約３００メートルと推定された。 放出物は大量のちりとなり、太陽光がさえぎられて地球上が寒冷化。５～３０度の気温低下が約１０年続き、海のプランクトンや植物が死滅、食物連鎖の上位にいた恐竜などが絶滅したと考えられるという。 別のグループではチチュルブ衝突が原因だが、ほとんどの生物は僅かの時間に燃え尽きたと主張する。 コロラド大学の地球物理学者、ダグラス・ロバートソン博士のグループは、マントルにまで到達した小惑星の衝突による熱エネルギーはほとんどの地球表面を覆い尽くすのに何時間もかからず、ほとんどの地球表面は何百度のオープンの状態になり、生物は焼きつくされたという。僅かに熱波が届かなかった地域や、海中や地中で熱波から逃れた生物は熱波が去るのを待ち、僅かに残った食糧で生き残り再び進化の道をたどったと言う。 |
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■ 水の浄化 | |
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| 群馬高専の小島昭特任教授（物質工学）の炭素繊維による水質浄化技術が注目されている。炭素繊維は長さ約７０センチのしんに、長さ約２０センチの無数の房を付けた形状。水中の微生物を付着させ汚濁物質を分解、水質を浄化する。薬品は使わず、設置や管理の費用も安いという。 |
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| 河川や湖沼などの水環境が水質汚濁する現象は、流域内の人口増加、都市化に伴う人口集中、及び産業の急激な拡大など豊かな生活から排出される汚濁負荷量が増加し、それらに対する流域内での対応が遅れ、流出する汚濁負荷量が水域のもつ自浄能力を超えるところから進行します。最終的に河川が放流される海域においても連鎖的に水質汚濁問題が発生します。 それら水質汚濁問題は、生活や産業に重大な悪影響を与え、生態系への影響も大きく、水生生物の生きる場所を奪い生物多様性をも阻害し、水産資源の減少へも繋がります。 水質環境基準（生活環境項目）の内容
本来、河川は、水面を通して空気中から水中へ酸素が溶解され、植生や微生物などによる自然の浄化作用を備え、水質を改善する機能を持っていました。急流など水面の波立ちが大きい程、酸素の溶解効率が良く、平野部の流れの遅い静水面では溶解速度は落ちます。 溶存酸素ＤＯは、２０℃の清澄な水では８．８４mg/lが飽和であり、このＤＯの豊かな水域では河床等に生息する微生物が活性化され、汚濁物として流入する有機物を分解・合成し、水質を浄化しています。 河川に流入する有機汚濁物が増加すると、微生物が有機物を分解するときに利用する酸素量が、空気中からとけこむ酸素量を上回るようになり、水中の酸素が少なくなると、好気性微生物が死滅していき、分解が進まず有機汚濁物が蓄積されて腐敗します。この結果、透明度はなくなり、悪臭を放ち、外観も水質データ上でも汚濁した状態となります。 このような河川の水質汚濁現象は様々な悪影響をもたらします。 小島昭特任教授はアクリル樹脂を炭化した炭素繊維を長さ約７０センチのしんに、長さ約２０センチの１２０００本の房を付けた形状にしたネットを水中に入れるだけで水質を浄化する方法を考案した。 水中でネットは１本１本の炭素繊維が反発しあって全体がふあっと広がって大きな表面積のネットをつくる。  他の繊維は水の流れを受けても形が元に戻れなのに比べ、普通の繊維に比べ数百倍の弾性がある炭素繊維は、強い弾性・反発力で真っ直ぐに戻ろうとして「ゆらぐ」。この水中での「ゆらぎ」こによって、ポンプ運動をして酸素を内部まで取り込む。 炭素繊維では他の繊維に比べて酸素の好きな菌がネット内部まではるかに大きな領域に棲める。 小島昭先生によると、炭素繊維は常時超音波を発信しおり、これが微生物を引きよせた上に生命活動を活発にします。 金属は表面の金属イオンゆえに生物と馴染みずらいが、炭素繊維は表面に生物を引き付けやすく逃さない性質がある。 こうして、炭素繊維の表面には嫌気性、好気性両方の微生物による生物膜が出来る。 その生物膜に有機物やアンモニアなどの汚れ成分が付着し、透明度が改善される。 さらに、付着した汚れ成分を食べる微生物が集まり、水や二酸化炭素に分解して更に浄化する。 そこには貝類が住み着いたり、魚が卵を産み付けたりする。 鉄の１/４の軽さで、１０倍の引っ張り強度を持つため、自らの重量の１０００倍もの固着物がついてもちぎれて脱落する事がない。 ２００６年から浜名湖で行った実験では、透明度が１５ｃｍが１ｍと６倍に改善された。その上 姿を消していた天然ウナギが戻ってきたそうだ。 また、小島昭先生は炭素繊維と鉄の網を使って、アオコや赤潮発生を引き起こす水中のリン成分を安価に取り除く方法を開発した。炭素繊維と鉄の網を固定して水中に沈めると、鉄イオンがリン酸イオンと化学結合してリン酸鉄となり沈殿する。小島さんによると、鉄や炭素は環境への影響がほとんどない。 １リットルあたりのリンが２０ミリグラムと、し尿に近い高濃度でも、約２０キロ（約４００円）の鉄で２５メートルプール（約３７５立方メートル）相当の排水からリンをほぼ完全に除去できるという。 従来の高分子凝集剤を使う場合、コストは数百倍かかる。 |
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| 水の惑星に関する図書室 |
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