スイミングプールは暑い夏を涼しくする素晴らしい方法です。 もちろん、これは特に独創的なアイデアではなく、あるプールを毎日何百人もの人が利用するかもしれません。 化学は、私たちが水辺の感染症にかからないようにするために役立っています。 また、プールの大罪である「お漏らし」にも、化学が役立っています。 これは、すでにご存知のように、プールの水を塩素処理することで実現します。しかし、これは思ったより簡単ではありません。 と思われるかもしれませんが、実は、塩素そのものを使ってプールを塩素消毒することは非常に珍しくなっています。 これは、塩素ガスが有毒であるため保管が難しく、万が一事故が起きた場合に健康を害する可能性があるためです。
その代表が次亜塩素酸塩で、よく使われるのが次亜塩素酸ナトリウムと次亜塩素酸カルシウムです。 これらの化合物は塩素に比べて常温で固体であり、水に溶かすことができるため、保管や使用が容易であるという利点がある。 次亜塩素酸ナトリウムは、塩素系漂白剤の成分なので、ご家庭でも目にしたことがあるのではないでしょうか。 プールの塩素消毒用に少し高濃度の溶液で販売されていますが、錠剤でも手に入ります。 もちろん、水の中に入ってしまえば、漂白剤に含まれる濃度よりずっと低いので、そこに含まれていても心配はありません。
塩素と次亜塩素酸塩はどちらも水と反応して、次亜塩素酸という別の化合物を生成します。 これは比較的弱い酸ですが、強力な酸化剤でもあり、実は水の塩素消毒の殺菌効果に大きく関わっています。 次亜塩素酸がどのように細菌を殺すのかについては議論があり、細胞の代謝機能の抑制、DNA複製の阻止、細胞内のタンパク質がグループ化するのを阻止するなど、細菌の細胞膜のさまざまな要因に影響を及ぼすと考えられています
次亜塩素酸は水中で一部が解離して（分裂して）、次亜塩素酸イオンという物質になります。 これは次亜塩素酸の約60倍も弱い酸化剤なので、水中の細菌を除去する効果はあまり期待できません。 幸い、次亜塩素酸の解離は可逆的であり、プールの酸性度をモニターすることで有利に調整することができるのです。 泳ぐのに快適なpHを保ちつつ、7.2〜7.8の間に保つことで、次亜塩素酸が分解して次亜塩素酸イオンになるのではなく、大部分はそのままの状態を保つことができるのです。
もうひとつの問題は、特に屋外のプールでは、紫外線による光分解が起こることです。 これは、紫外線の存在下で化学化合物が分解されることである。 ご存知のように、太陽は紫外線を放出しており、私たちは日焼け止めクリームで身を守ろうとしています。 この紫外線は、次亜塩素酸イオン（および次亜塩素酸）の分解も引き起こすことができます。 これが屋外プールのFACロスの90％を引き起こし、屋外プールではより頻繁な塩素消毒が必要になることを意味します。
塩素処理されたプールで一日泳ぐと、目がチクチクするという副作用がよくあります。 多くの場合、これはプールの塩素レベルが「高すぎる」ことが原因ですが、これから説明するように、実際は逆なのです。 まず、目が痛くなるのは、次亜塩素酸や次亜塩素酸イオンのせいではありません。 汗や尿の中には、アンモニアやアンモニア由来の化合物が含まれています。 尿素は、私たちが尿から連想する化合物ですが、実は汗にもごく微量に含まれています。 また、尿酸も両方に含まれる化合物です。
クロラミンは、これを読んでいる水泳愛好家なら間違いなく一度は経験したことのある、目の炎症の原因となる化合物です。 また、プールから連想される匂いの原因でもあります。 私たちはよく、これを塩素のにおいと呼びますが、実際にはこれらの副産物がにおいを発生させています。 同じ調査では、79％の人が、他の人が水の中で排泄しているのではないかと疑っています。 尿はプールの水に含まれるトリクロロアミンの量を増加させるからです。 トリクロロアミンは、頻繁に泳ぐ人やプールで働く人に呼吸器系の症状を引き起こすとして非難されており、一部の人に喘息を誘発する原因となっているのではないかとの議論もある。
プールでのおしっこの結果として発生するもうひとつの化学物質は塩化シアンで、これもかなり不快な影響を与えますが、水泳用の水に含まれる濃度では、何らかの悪影響が見られるかどうか疑問視されています。 もちろん、このような化合物の発生を防ぐ簡単な方法があり、それはもちろん、プールでおしっこをしないことです。 もし、あなたがプールでおしっこをするのが好きなら、その立場を考え直した方がいいかもしれませんね。 マイケル・フェルプス、要注意。
塩素処理の副産物に含まれる塩素は、「結合塩素」（CC）と呼ばれます。 プール内の塩素の総量は、遊離有効塩素（FAC）と結合塩素の合計で、FACのレベルは1～4ppmに保つことが推奨されています。 オリンピックのプールには250万リットルの水が含まれているので、これは実際には信じられないほど少ない量です。
塩素消毒の目的で加えられるものだけでなく、他の化合物も加えることができます。 そのような化合物のひとつに、塩化カルシウムがあります。 これは、プールのタイルの間にあるグラウトの成分で、少し溶けやすい硫酸カルシウムが徐々に溶けていくのを防ぐために加えるものです。 これは一般的なイオン効果と呼ばれるもので、これを防止する。 塩化カルシウムに含まれるカルシウムイオンが水中のカルシウムイオンの濃度を上げ、硫酸カルシウムが溶けるのを防ぐのです」
もうひとつ、イソシアヌル酸という化合物を入れることがある。 この化合物は除草剤であるため、200ppm以下に抑えなければならないが、通常はもっと低い濃度で存在する。 特に屋外プールでは紫外線の影響で塩素濃度が低下するため、塩素濃度を安定させるために添加するのです。 イソシアヌル酸は次亜塩素酸イオンと反応し、ジクロロ（イソ）シアヌル酸を生成する。 しかし、これも可逆反応であり、紫外線の光分解により次亜塩素酸イオンが減少すると、この化合物はイソシアヌル酸と次亜塩素酸イオンに戻る分解が促進される。
プールをきれいに保つには、さまざまな化学的要因があることは、この記事でおわかりいただけたのではないでしょうか。
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参考文献 & Further Reading
- Swimming pool chemistry – D De Le Matter
- Chloramines – understanding pool smell – American Chemistry Council
- Swimming pool chemistry worksheets – Royal Society of Chemistry
- Volatile disinfection by-
- Swimming pool chemical – Chloramines – understanding pool smell
- Swimming pool chemistry worksheets – RSC
- 遊離塩素の紫外線光分解 – T L Brooks & others
- 水泳客の衛生調査結果 – Water Quality & Health Council
- プール労働者のトリクロロアミンへの暴露と呼吸器症状 – J H Jacobs & others
Volatile disinfection by尿酸の塩素化による生成物 – L Lian & others
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