塩素消毒のソースを表示

'''塩素消毒'''（えんそしょうどく）は、[[塩素]]（{{chem|Cl|2}}）または[[次亜塩素酸塩]]を[[水]]に加えるプロセスである。塩素は強い毒性を持つため、[[水道水]]中の特定の[[細菌]]や[[微生物]]を殺すために使用される。特に[[コレラ]]、[[赤痢]]、[[腸チフス]]等の[[水系感染症]]の拡大を防ぐために用いられる。

==歴史==
1800年代に、フランスの科学者[[ルイ＝ベルナール・ギトン・ド・モルボー]]とイギリスのWilliam Cumberland Cruikshankが塩素による消毒を提案した<ref>Rideal S (1895). [https://books.google.com/books?id=HDpDAAAAIAAJ&pg=PA57&dq=%22Disinfection+and+Disinfectants%22+AND+1895+AND+Cruikshank&hl=en&ei=w7GcTNKPHcX6lweRzLn2CQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0CCkQ6AEwAA#v=onepage&q&f=false ''Disinfection and Disinfectants''], {{p.}}57, J.B. Lippincott Co.</ref>。他二人の権威も提案を支持し、1895年以降に多くの論文が発表された<ref>{{cite book |author1= F.E. Turneaure |author2= and H.L. Russell |year= 1901 |title= Public Water-Supplies: Requirements, Resources, and the Construction of Works |edition= 1st |location= New York |publisher= John Wiley & Sons |page= 493}}</ref>。水処理場での初期の試みは、1893年に[[ドイツ]]の[[ハンブルク]]で行われ、そして1897年に[[イギリス]]の[[メードストン]]の町は供給される全ての水を塩素消毒した最初の例となった<ref>{{cite journal |title=Typhoid Epidemic at Maidstone|date=October 1897|journal=Journal of the Sanitary Institute|volume=18|pages=388}}</ref>。

恒久的な水の塩素化は1905年に始まった。この時期、イギリスの[[リンカン (イングランド)|リンカン]]で不完全な[[緩速濾過]]と汚染された水が原因で腸チフスの大流行が起こり、Alexander Cruickshank Houston博士が流行を止めるため、[[次亜塩素酸カルシウム]]（通称：カルキ）溶液を飲料水に加える塩素消毒を行った<ref>{{cite web |url=http://www.icis.com/Articles/2008/08/25/9150211/chlorine-cleans-water-for-millions-but-comes-under-attack-after-health.html|title=A miracle for public health?|accessdate=2012-12-17}}</ref>。彼の設備は、水系感染症の流行を終息させた後も予防の為、新たな給水設備が稼働する1911年まで塩素消毒を継続した<ref>Reece, R.J. (1907). "Report on the Epidemic of Enteric Fever in the City of Lincoln, 1904-5." In Thirty-Fifth Annual Report of the Local Government Board, 1905-6: Supplement Containing the Report of the Medical Officer for 1905-6. London: Local Government Board.</ref>。

米国で最初に[[消毒薬]]として塩素を連続使用したのは、[[ニュージャージー州]][[ジャージーシティ]]の供給源であったブーントン給水所（Rockaway River）で1908年に行われた<ref>{{cite web |url=http://www.icis.com/Articles/2008/08/25/9150211/chlorine-cleans-water-for-millions-but-comes-under-attack-after-health.html|title=A miracle for public health?|accessdate=2012-12-17}}</ref>。この塩素消毒は、次亜塩素酸カルシウム希釈溶液を制御し0.2 - 0.35ppmで行われた。この処理プロセスはJohn L. Leal博士によって考案され、塩素処理プラントはGeorge Warren Fullerによって設計された<ref>Fuller, George W. (1909). "Description of the Process and Plant of the Jersey City Water Supply Company for the Sterilization of the Water of the Boonton Reservoir." ''Proceedings'' AWWA. pp. 110-34.</ref>。その後、世界中で次亜塩素酸カルシウムによる塩素消毒が急速に普及することとなった<ref>Hazen, Allen. (1916). ''Clean Water and How to Get It.'' New York: Wiley. p. 102.</ref>。日本では、1921年に東京と大阪で塩素消毒を行うようになった。

[[File:Manual Control Chlorinator.jpg|300px|thumb|1918年Joseph Race''Chlorination of Water''から、20世紀初頭の液化塩素による手動制御 塩素消毒装置]]
圧縮液化塩素ガスを使用して飲料水を浄化する技術は、1903年に[[インディアン・メディカル・サービス]]の英国人職員Vincent B. Nesfieldによって開発された。彼自身の記述によれば、「塩素ガスが満足のいくものであることがわかった...それを使用するための適切な手段が見つかった場合、次に重要な問題はガスを持ち運べるようにする方法である。これは2つの方法で達成できる： それを液化し、鉛に覆われた鉄容器に貯蔵し、非常に細い管の取り口と、タップまたはスクリューキャップを取り付ける。水の中にシリンダーを投入しタップを解放すると、塩素が水の中で放出され、10分から15分もあれば絶対に水は安全になる。この方法は、サービスウォーターカートのように大規模に使用することになる。」<ref>{{cite journal |author= V. B. Nesfield|title=A Chemical Method of Sterilizing Water Without Affecting Potability|url=http://www.publichealthjrnl.com/article/S0033-3506%2802%2980142-1/abstract|journal=Public Health|year=1902|pages=601-3}}</ref>

陸軍医学学校で化学教授をしていたCarl Rogers Darnall少佐が、1910年に液化塩素ガスによる塩素消毒を初めて実証した<ref>{{cite journal |pmc=2218881 |journal=Am J Public Health |volume=1 |issue=11 |pages=783-97 |author=Darnall CR |title=The purification of water by anhydrous chlorine |date=November 1911 |pmid=19599675 |doi=10.2105/ajph.1.11.783}}</ref>。この実証は、現代の都市浄水システムの基礎となった。

その後まもなく、陸軍医療局William J. L. Lyster少佐が[[リネン]]袋に次亜塩素酸カルシウムの溶液を詰めて使用した。何十年もの間、Lysterの方法は戦場やキャンプでLyster Bag（Lister Bagとも呼ばれる）として愛用され、米国陸軍のスタンダードな手法として残された。canvas"bag, water, sterilizing（バッグ、水、滅菌）"は戦場でよく即席で三脚から釣り下がっている標準的な36ガロン容量の物で、100人に1つ配布される野外キッチンの共通コンポーネントであった。この手法は第一次世界大戦からベトナム戦争まで使用されてきたが、1980年の[[逆浸透膜]]浄水装置によって置き換えられた。

1941年までに、塩素ガスによる米国の飲料水の消毒が、次亜塩素酸カルシウムを使用する方法と入れ替わり主流となっている<ref>{{cite book |last=Hodges|first=L.|title=Environmental Pollution|publisher=Rinehart and Winston|year=1977|edition=2nd|location=New York|page=189}}</ref><ref>Baker, Moses N. (1981). ''The Quest for Pure Water: the History of Water Purification from the Earliest Records to the Twentieth Century.'' 2nd Edition. Vol. 1. Denver: American Water Works Association. p. 341-342.</ref>。

塩素消毒は、[[次亜塩素酸ナトリウム]]の他、様々な化学物質を用いて実施することもできる。

==生物化学==
強い[[酸化剤]]として、塩素は有機分子の酸化によって殺す<ref name=Calderon>{{cite journal |author= Calderon, R. L. |year= 2000 |title= The Epidemiology of Chemical Contaminants of Drinking Water |journal= Food and Chemical Toxicology |volume= 38 |pages= S13-S20 |doi= 10.1016/S0278-6915(99)00133-7 |pmid= 10717366 |issue= 1 Suppl}}</ref>。塩素と[[次亜塩素酸]]が加水分解した生成物（[[塩酸]]）は中性に帯電しているため、病原体の負に帯電した表面に容易に浸透する。そしてその細胞壁を構成する脂質を崩壊させ、細胞内の[[酵素]]や[[タンパク質]]と反応し、それらを機能しなくすることができる。微生物は死ぬか、もはや増殖することができなくなる<ref>{{cite book |author= Kleijnen, R.G. |date= December 16, 2011 |title= The Chlorine Dilemma |publisher= Eindhoven University of Technology |pages= |url= http://students.chem.tue.nl/ifp42/Downloads/Final%20Report%20MDP%20Group%201%20-%20The%20Chlorine%20Dilemma.pdf |accessdate= January 18, 2014}}{{page needed|date=January 2014}}</ref>。

===原理===
水に溶解すると、塩素は塩素、次亜塩素酸(HOCl)、塩酸(HCl)の平衡混合物となる。
: <chem>Cl2 + H2O <=> HOCl + HCl</chem>

酸性溶液中での主な化学種は{{chem|Cl|2}}とHOCl、アルカリ溶液中では事実上{{chem|ClO|-}}（次亜塩素酸イオン）のみが存在する。また非常に少量{{chem|ClO|2||-}}、{{chem|ClO|3||-}}、{{chem|ClO|4||-}} もまた存在する<ref>{{cite journal |author= Shunji Nakagawara, Takeshi Goto, Masayuki Nara, Youichi Ozaqa, Kunimoto Hotta and Yoji Arata |title= Spectroscopic Characterization and the pH Dependence of Bactericidal Activity of the Aqueous Chlorine Solution |journal= Analytical Sciences |volume= 14 |pages= 691-698 |year= 1998 |doi= 10.2116/analsci.14.691 |issue= 4}}</ref>。

==塩素消毒の問題==
{{main|水の消毒に伴う副生成物}}
もともと水に含まれていた有機物などと反応し、[[トリハロメタン]]など様々な副生成物が作られる。[[世界保健機関]](WHO)は、「これらの副生成物による健康へのリスクは、不十分な消毒によるリスクと比較して非常に小さい」と述べている<ref>{{cite book |title= Guidelines for Drinking-water Quality |volume=Volume 1, Recommendations |year= 2008 |edition= third edition incorporating the first and second addenda |publisher= World Health Organization |url= http://apps.who.int/iris/bitstream/10665/204411/1/9789241547611_eng.pdf |page=5}}<!-- index is at http://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/gdwq3rev/en/ --></ref>。

==塩素消毒導入後の事故例==
;塩素ガス生成と死亡障害例
:家庭用塩素系消毒剤・漂白剤、プール施設等の消毒において塩素ガスが発生し、急性呼吸不全や死亡事故が起きている。熱や日光などの条件により塩素ガスが発生することもあるが、特に発生しやすいのは、酸性溶液（プールのゴミを凝集・沈殿させるために用いるポリ塩化アルミニウムなど）と混ぜた場合である。[[東京消防庁]]などの関係機関は、きちんと説明書をよく読み、知識を得たうえで、薬品を逐次確認するか、安全に行う手順書を作成し確認しながら使用するように呼び掛けている<ref>[https://www.tfd.metro.tokyo.lg.jp/lfe/topics/201505/poolensogas.html プール施設における塩素ガス発生事故に注意！]東京消防庁</ref><ref>{{Cite journal|和書|author=掛川貞夫 |title=塩素系製品による家庭内事故と今後の課題 |url=https://doi.org/10.11419/senshoshi1960.31.318 |journal=繊維製品消費科学 |publisher=日本繊維製品消費科学会 |year=1990 |volume=31 |issue=7 |pages=318-324 |naid=130004009047 |doi=10.11419/senshoshi1960.31.318 |issn=0037-2072}}</ref><ref>[https://anzeninfo.mhlw.go.jp/anzen_pg/SAI_DET.aspx?joho_no=101359 家庭用漂白用洗剤の原液を撒いたところ、先に撒かれていた酸性洗剤と混合し、発生した塩素ガスにより、急性呼吸不全を発症した] 職場のあんぜんサイト [[厚生労働省]]</ref>。

;注入装置が故障していた例
:[[1953年]][[6月23日]]に発生した[[茂原下痢症]]（集団[[食中毒]]）の原因の一つは、上水道浄化施設の塩素注入機が故障しており機能していなかったことが挙げられている<ref>{{Cite web|和書|author=宇田川悦子 |date= |url=http://www.21water.jp/k1/2014au2/udagawaKOUEN.pdf |title=ノロウイルスのルーツを探る |publisher= |accessdate=2020-01-04}}</ref>。

==出典==
{{Reflist|2}}

==関連項目==
* [[殺菌]]
* [[太陽水殺菌]](Solar water disinfection、SODIS) - ペットボトルに水を入れて、日照環境により最短で6時間、曇りで2日で消毒が行われるという消毒法。WHOやユニセフ、赤十字等が貧困国に対して広めている単純な技術。
* [[飲料水]]
* [[残留塩素]]
* [[近世イギリス海軍の食生活]] - 19世紀になると貯めた雨水にカルキを投入し消毒して真水を得るようになった。

;処理関連
* [[トリクロロイソシアヌル酸]]
* [[次亜塩素酸ナトリウム]]
* [[浄水]]・[[浄水器]]・[[水処理]]
** [[高度浄水処理]]（[[オゾン]]処理）、[[クロラミン]]処理、[[臭素]]・[[ヨウ素]]処理
** [[ろ過]]、[[紫外線]]処理、[[電子線]]処理、[[X線]]処理、[[ガンマ線滅菌]]
** [[水道水フッ化物添加]]

;組織
* [[水道局]]
{{デフォルトソート:えんそしようとく}}
[[Category:塩素]]
[[Category:水]]
[[Category:衛生]]
[[Category:給水設備]]