硬水のソースを表示

{{独自研究|date=2015年10月}}

'''硬水'''（こうすい）とは、[[カルシウム]]や[[マグネシウム]]の[[金属イオン]]含有量が多い[[水]]のことである。逆のものは'''[[軟水]]'''という。

==分類==
水の[[硬度 (水)|硬度]]は｛カルシウム濃度 (mg/L)×2.5 + マグネシウム濃度 (mg/L)×4.1｝で[[炭酸カルシウム]]（CaCO<sub>3</sub>）含有量に近似され、[[厚生労働省]]ではその量が60mg/L以下の水を軟水、60～120mg/Lを中硬水、120～180mg/Lを硬水、180mg/L以上を超硬水と定義している<ref>{{Cite web|和書|url=https://www.mhlw.go.jp/file/05-Shingikai-11121000-Iyakushokuhinkyoku-Soumuka/0000178391.pdf |title=清涼飲料水評価書 カルシウム・マグネシウム等（硬度） |page=10 |format=PDF |publisher=厚生労働省 食品安全委員会 |date=2017-04-25 |accessdate=2021-04-03}}</ref>。その他の単位では以下のようになる。

{| class="wikitable"
|-
! 名称 || 硬度 （mg/L） || 硬度 （mmol/L） || 硬度 （dGH/°dH） || 硬度 （gpg） || 硬度 （ppm）
|-
|軟水|| 0–60 || 0–0.60 || 0-3.37 || 0-3.50 || ＜ 60
|-
|中軟水（中硬水）|| 61–120 || 0.61–1.20 || 3.38-6.74 || 3.56-7.01 || 60-120
|-
|硬水|| 121–180 || 1.21–1.80 || 6.75–10.11 || 7.06-10.51 || 120-180
|-
|超硬水|| ≧ 181 || ≧ 1.81 || ≧ 10.12 || ≧ 10.57 || ＞ 180
|}

硬水は[[北欧]]の水に多い。[[アメリカ合衆国]]では[[アメリカ合衆国東部|東部]]・[[アメリカ合衆国南部|南部]]・[[アメリカ合衆国太平洋諸州|太平洋岸]]では軟水が多く、[[アメリカ合衆国南西部|南西部]]は硬水が多い<ref>{{cite web|url=http://water.usgs.gov/owq/hardness-alkalinity.html|title=Water Hardness and Alkalinity|publisher=USGS Water-Quality Information|accessdate=2014-09-30}}</ref>。日本では[[関東地方]]の一部や[[南西諸島]]に見られるが、ほとんどの地域の水は軟水であり、水源が硬水である[[沖縄本島]]中・南部および[[本部半島]]・読谷では、[[水道水]]の硬度を下げる処理を施している<ref>{{Cite web|和書|url=http://www.water.naha.okinawa.jp/pax/suishitsukanri/suishitsuqa.html|title=水質Ｑ＆Ａ|accessdate=2017-01-26|author=配水管理課|publisher=那覇市上下水道局}}「水道水の硬度を下げて給水することはできませんか？」を参照。</ref>。
===一時硬水と永久硬水===
また、硬水は含有する[[イオン (化学)|イオン]]のタイプによって'''一時硬水'''と'''永久硬水'''の2種類に分けることができる。
前者は[[石灰岩]]地形を流れる河川水、地下水で、[[炭酸水素カルシウム]]を多く含み、煮沸することにより軟化することができる（反応式は後述）。
後者はカルシウムやマグネシウムの[[硫酸塩]]・[[塩化物]]が溶け込んでいるもので、煮沸しても軟化されない。以前は[[蒸留]]しないと飲用に適さない水であったが、現在は[[イオン交換樹脂]]でイオンを除去し、軟化させることが容易となった。

== 利用 ==
{{出典の明記|section=2|date=2016-01}}
水に含まれる[[ミネラル]]が多くなるほど口当たりが重く癖の強い味になるため、ミネラルを多く含む硬水は軟水と比べて飲み辛く、飲用に適さないものが多い。特に、水[[分子]]と強く結合（[[水和]]）するマグネシウムイオンは体内に吸収されにくく、これを人間が摂取すると[[大腸]]に長時間留まり水分の吸収を阻害するため、腸内に水分が溜まり[[下痢]]をひき起こす。このような理由から、[[硫酸マグネシウム]]を多く含む硬水を飲むと下痢をしやすくなるとされるが、一方で硬水の中でも飲用に適するものも存在し、ミネラルの摂取を補う健康飲料として販売されているものもいくつか存在する。（例：硬度が1468の[[コントレックス]]など）

イギリスにおいては、中国から[[茶]]がもたらされた際は同じように緑茶で飲んでいたが、軟水を用いる中国と異なり、硬水を用いるイギリスにおいては紅茶との相性が良かったことから、紅茶を飲むようになった。

[[石鹸]]は[[脂肪酸]]と[[ナトリウム]]の塩であるから、硬水のマグネシウム・イオンと出会うと不溶性の塩（[[金属石鹸|石鹸かす]]）を生じ、使用感が悪い。また、衣類にその塩が付着するので色のくすみが生じ、衣料の保存中にそれが分解して脂肪酸となり、さらに[[酸化]]して異臭を発したりする。染色ではカルシウム・イオンが染料と反応し､不溶性の色素が生じ、それが繊維と結びつくため、色むらが生じる。

硬水が[[蒸発]]すると、含まれていた塩類が[[析出]]する。したがって、[[洗浄]]に用いた場合などはすぐに拭き取らないと表面に白い斑点が生じる。一時硬水を自動車[[エンジン]]の冷却水として使用すると[[オーバーヒート]]、水漏れなどの問題が生じる場合がある。また、工業用[[ボイラー]]においては、加熱によって'''ライムスケイル'''（[[:en:Limescale|Limescale]]、缶石、[[水垢]]。'''[[石灰]]'''の'''[[鱗]]'''の意。 ）が生じるため、[[パイプ]]詰まりを起こしたり、[[熱効率]]を著しく低下させたりする。

=== 料理 ===
料理に使う場合も軟水の方が適している場合が多いが、肉の[[煮込み]]料理の場合は余分な[[タンパク質]]などを[[灰汁]]として抜き出し、肉を軟らかく<ref name="cookeryscience.46.161">[https://doi.org/10.11402/cookeryscience.46.161 鈴野弘子、石田裕：水の硬度が牛肉，鶏肉およびじゃがいもの水煮に及ぼす影響] 日本調理科学会誌 Vol.46 (2013) No.3 p.161-169</ref>する効果があるため、肉料理や肉を使った洋風だしを作る上で軟水より適している<ref name="column" />。また、[[糊化]]が抑制されるため、[[スパゲッティ]]では[[塩]]を入れなくても[[アルデンテ]]ができ、[[ジャガイモ]]の煮崩れが抑制され<ref name="cookeryscience.46.161"/>たり、[[豆]]や米では堅く炊きあがったりする。[[米]]等の[[穀類]]では軟水の方が適しており、[[コーヒー]]では浅煎りの[[アメリカンコーヒー|アメリカン]]に軟水を用いることで豆本来のよい香りとさっぱりした味を楽しむことができ、深煎りの[[エスプレッソ]]には硬水を用いることで渋味の成分が[[カルシウム]]などに結びついて、苦みや渋みが除かれまろやかさが増しコクが加わる<ref name="minekyo" />。また、[[緑茶]]は軟水で煎れたものが旨いと考えられていたが、近年では硬水で煎れたものが旨みが強いとする研究もある<ref>[https://doi.org/10.11402/cookeryscience.47.320 茶の呈味におよぼす水質（特にCa）の影響と味認識装置による評価] 日本調理科学会誌 Vol.47 (2014) No.6 p.320-325</ref>。一方、[[昆布]]の[[グルタミン酸]]や[[鰹節]]の[[イノシン酸]]のような[[うま味]]成分の抽出を阻害するので、[[和食]]では[[軟水]]の使用が望ましい<ref name="column">[http://www.cosmowater.com/fun/column/column_vol5.html 軟水と硬水について]</ref><ref>[http://aissy.co.jp/ajihakase/blog/archives/7866 硬水・軟水で料理の味が変わる]</ref><ref name="minekyo">[http://minekyo.net/publics/index/7/detail=1/c_id=20 軟水、硬水はどのように使い分けされているのでしょうか。]</ref>。

=== 醸造 ===
[[醸造酒]]である[[日本酒]]や[[ビール]]、[[蒸留酒]]の[[焼酎]]など、[[酒造]]においては硬水であっても問題とならない。水中のミネラルは糖を[[アルコール]]に変える[[酵母]]を活性化させて発酵が進みやすくなるため、すっきりした口当たりの辛口の酒ができると言われる。日本の酒処でも[[灘]]の水は中硬水で、隆起[[珊瑚礁]]の島が多い[[沖縄県]]の[[泡盛]]や[[鹿児島県]]の[[奄美黒糖焼酎]]の仕込み水も硬水である例が多い。ただし、焼酎の割り水（希釈水）は軟化処理してから用いるのが普通である。

=== 健康との関係 ===
[[世界保健機関]]によると、水の硬さと健康の関係は現在のところ充分に研究されておらず不明である。他方、軟水は金属を腐食させる傾向が高く、重金属[[中毒]]を引き起こすおそれがあるとされる<ref>{{cite web
|url=http://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/chemicals/hardness.pdf
|title=Hardness in Drinking-water
|format=pdf
|publisher=World Health Organization
|accessdate=2014-09-30}}</ref>。日本では、水道水質基準によって[[pH]]を保つことにより、腐食を防止している<ref>{{Cite web|和書
|url=https://www.waterworks.metro.tokyo.jp/water/w_info/s_kekka_topi05.html
|title=pHとは
|publisher=東京都水道局
|accessdate=2014-09-30}}</ref>。

また、一部では硬水に含まれるミネラルを摂りすぎることでお腹を壊してしまうケースも報告されている<ref>{{Cite web|和書|title=硬水を飲みすぎるとどうなる？身体への影響や負担などを詳しく紹介 – MizuCool|url=https://mizu-cool.jp/hardwater-drink-too-much/|website=mizu-cool.jp|accessdate=2021-07-28}}</ref>。

== 化学 ==
硬水を煮沸すると[[炭酸カルシウム]]を沈降させることができる。
:<math>\rm Ca(HCO_3)_2  \longrightarrow CaCO_3 + H_2O+ CO_2</math>

また、[[炭酸ナトリウム]]などの軟水化剤の投入でもカルシウム塩を沈殿させることができる。
:<math>\rm Ca(HCO_3)_2 + Na_2CO_3 \longrightarrow CaCO_3 + 2NaHCO_3</math>

[[蒸気機関車]]が[[鉄道]]動力の主力であった時代は、軟水の確保は深刻な問題であり、[[砂漠]]の中の機関車給水設備には必ず軟水化のための施設が付属していた。上述の式の右辺に生じる[[炭酸水素ナトリウム]]はボイラー中で炭酸ナトリウムになり、これは定期的に排水されて低濃度に保たれる。
:<math>\rm 2NaHCO_3 \longrightarrow Na_2CO_3 + H_2O + CO_2 \uparrow </math>

[[石鹸]]や[[洗剤]]には、石鹸カス形成を防ぐため[[エチレンジアミン四酢酸]]や[[エチドロン酸]]などの[[キレート剤]]が添加される。

== 脚注 ==
{{Reflist}}

== 関連項目 ==
* [[軟水]]
* [[硬度 (水)]]
* [[石灰]]
* [[ミネラルウォーター]]
* [[海洋深層水]]

{{DEFAULTSORT:こうすい}}
[[Category:水]]
[[Category:醸造]]
[[Category:液体水]]
[[Category:水の形態]]