飲料水中の硝酸塩含有量をモニタリング

硝酸塩からの窒素は植物にとって必須の栄養素です。しかし、その濃度が高すぎると人や自然に有害となります。そのため、特に飲料水においては、過度の硝酸塩含有は絶対に避けなければなりません。

硝酸塩が地下水に入り込む仕組み

硝酸塩は大気中で生成される天然化合物であるため、それ自身はまったく無害です。自然界においては、硝酸塩は自然のサイクルで植物の肥料として使われます。

肥料はそれと何の関係があるのでしょうか？ 

農業における肥料使用などにより、人工的かつ局地的な肥料使用が増えることで自然のサイクルの不均衡を生み出すため、このサイクルは人間によって破壊されています。植物が吸収できる量を超える量の肥料が使用されると、硝酸塩が雨を通じて川や湖に入り、地下水にも流れ込んでいきます。

硝酸塩の過剰摂取は健康を害する可能性があります 

私たちは野菜や果物、肉などの食事から、硝酸塩の基準値の約80%を吸収します。硝酸塩を多く含む飲料水を長期にわたって摂取した場合、人体に害を及ぼす可能性があるのです。

そのため、 EUとWHO は 飲料水中の硝酸塩の規制値を50 mg/lと勧告しています。 スイス では、特に乳児を高濃度から守るために、水質保護条例（GSchV）で硝酸塩の規制値を 25 mg/l と定めています。乳児は、体内で硝酸塩を分解するのに必要な酵素をまだ十分に生成できません。そのため、規制値を超えている国では、特に低硝酸塩の水を乳児に与えることが推奨されています。

汚染されていない水は不足してきています

原水に高濃度の硝酸塩が含まれておらず、多額の費用をかけて硝酸塩を処理する必要がない水道事業者は幸運だと言えます。たとえば農業などですでに原水に硝酸塩が含まれている他の国において、状況は今後数年間でさらに悪化するでしょう。人口の増加に伴い、将来的には多くの場所で水の需要が利用可能な水資源を上回るからです。2019年の時点で、EUにおける地下水測定地点の13%が50 mg/lの制限値を超える硝酸塩濃度を示していました。したがって、定められた水質の飲料水を安定的に供給し続けるためには、多くの場所でさらなる努力が必要となるでしょう。

硝酸塩はどのようにして水から除去できるのでしょうか？ 

ほとんどすべての硝酸塩は水に溶けており、化学的に非常に安定しているため、かなりの技術的努力がなければ除去できません。しかし、脱窒された水を飲料水設備に供給するのに適していると思われる既存の技術はごくわずかしかありません。 

硝酸塩は、逆浸透、蒸留、強塩基性陰イオン交換樹脂などによって水から除去することが可能です。その一方で、これにより高濃度の塩水残留物が生成され、廃棄時に問題となるため、運用およびメンテナンスのコストが大幅に増加します。これはすべての硝酸塩が廃水に戻ってしまうと、原水の抽出時に問題が再び始まってしまうためです。

適切な対策が持続的な効果を生みます

したがって長期的に見ると、技術的な処理を必要としない設備が、より優れ、より持続可能で、より安価な代替手段となります。しかし、坑井の保護、取水区域での農業用水の利用を規制あるいは禁止する土地利用管理、硝酸塩汚染がひどい場合の井戸の使用停止、異なる水源の混合など、それに対応する付随措置が必要です。

ビュルケルトによる硝酸塩モニタリング

ビュルケルトの強みはまさにここにあります。原水の分析から、 飲料水の品質検査 、さまざまな水源の混合まで、当社なら単一のソースですべてをカバーできます。 

オンライン分析システム

タイプ 8905

• 飲料水および工業用プロセス水の継続的な水質分析
• 測定における水消費を最小化
• モジュール式のセンサーシステムと電子機器システム- 1つのハウジングで最大6項目の水質パラメータ。1つのbüSシステムに最大30のセンサーキューブを接続可能
• フィールドバス接続、遠隔制御、遠隔サービス機能を搭載
• MEMSテクノロジにより、これまで以上の小型化を実現、測定における水消費も削減

上記のような処理や硝酸塩に関する項目を確実に取り扱うために、当社ではMS09硝酸塩センサーが使われています。

Nitrate sensor

タイプ MS09

• UV photometer for nitrate monitoring
• Reagent-free optical measurement
• EDIP sensor: compatible with Type 8905/8906 measurement stations
• Xenon flash lamp, 3 channels for optical measurement with reduced interference
• Nano-coated glasses to reduce maintenance

当社の硝酸塩センサーの仕組み

この光学センサーは、光源および光の強さを測定するセンサーから構成されています。連続的に水が流れるスリットを挟む形で、光源がセンサーを直接照らします。212 nmのUV光が吸収された場合は、水中に硝酸塩が存在すると判断されます。 

さらに、センサーは254 nmと360 nmの吸光度を測定し、有機物や濁りの影響を検知します。これによりセンサーは水中における別の物質の影響を受けにくくなります。砂や粘土のような他の濁度をもった物質の誤測定を避けるため、この領域は2つ目のセンサで個別に検出し、計算します。これにより、法的規制値に対する水源の確実なチェックや、すでに汚染された水に対する必要な処理手順のモニタリングが可能になります。

ビュルケルトのスマートなシステムソリューション：水の混合

ビュルケルトの主な強みは、液体の測定に加えて、その制御および調節にあります。そのため、異なる水質を混合するのを助ける溶液も使用されています。たとえば、硝酸塩含有量の高い水源が利用可能な場合、当社の 水混合 溶液を使用すると、硝酸塩含有量の低い水源で希釈することができます。この方法は通常、高濃度に汚染された水源を処理するよりも安価に行うことが可能です。 

水質の悪化は好ましくないトレンドですが、止めることができません。水供給業者にとっての課題はさらに増大していくでしょう。私たちは、この分野のお客様にサポートするために日々努力しています。そして、これは将来にわたって飲料水の品質を保証し続け、人間にとって最も重要な食料を守ることにつながるのです。