出典：建築物衛生管理技術者試験令和3年度(2021年)｜給水および排水の管理第110問
問題
水道水の塩素消毒に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
(1) 塩素消毒の効果は、懸濁物質が存在すると低下する。
(2) 塩素消毒の反応速度は、温度が高くなるほど速くなる。
(3) 水道水中の窒素化合物と反応することで、塩素消毒の効果が高まる。
(4) 塩素消毒の効果は、アルカリ側で急減する。
(5) 塩素消毒は、多種類の微生物に効果がある。
ビル管過去問｜水道水の塩素消毒を解説
この問題は、水道水の塩素消毒に影響する要因を理解しているかを問う問題です。塩素消毒は、水温、pH、懸濁物質の有無、水中の反応性物質の存在などによって効果が変わります。水中の窒素化合物との反応で消毒効果が高まるとする内容は誤りです。塩素はアンモニアなどの窒素化合物と反応すると結合塩素を生じますが、一般に遊離残留塩素より消毒力は弱くなるためです。
(1) 塩素消毒の効果は、懸濁物質が存在すると低下する。
適切です。懸濁物質が水中に多いと、細菌やウイルスなどの微生物がその粒子の陰に入り込み、塩素が十分に接触しにくくなります。また、懸濁物質そのものが塩素を消費することもあります。そのため、見た目が濁った水ほど塩素消毒の効率は下がりやすく、浄水処理ではまず濁りを除去してから消毒することが重要です。
(2) 塩素消毒の反応速度は、温度が高くなるほど速くなる。
適切です。化学反応は一般に温度が高いほど進みやすく、塩素消毒も同様です。水温が上がると、塩素が微生物に作用する速度が速くなり、一定時間内での消毒効果が高まりやすくなります。ただし、実務では温度だけでなく、塩素濃度や接触時間もあわせて考える必要があります。試験では、温度上昇で消毒反応が速くなるという基本を押さえておくことが大切です。
(3) 水道水中の窒素化合物と反応することで、塩素消毒の効果が高まる。
不適切です。これが誤りです。塩素がアンモニアなどの窒素化合物と反応すると、クロラミンなどの結合塩素が生成されます。結合塩素にも消毒作用はありますが、一般に遊離残留塩素に比べて消毒力は弱く、作用も遅いです。そのため、窒素化合物との反応で塩素消毒の効果が高まると考えるのは誤りです。むしろ、塩素が本来の消毒に使われる前に消費される方向に働くため、注意が必要です。
(4) 塩素消毒の効果は、アルカリ側で急減する。
適切です。塩素を水に加えると、主に次亜塩素酸と次亜塩素酸イオンの形で存在します。このうち消毒力が強いのは次亜塩素酸です。しかし、pHが高くなってアルカリ性に傾くほど、次亜塩素酸イオンの割合が増え、強い消毒力をもつ次亜塩素酸の割合が減っていきます。その結果、アルカリ側では消毒効果が大きく低下します。この性質は塩素消毒の基本事項として頻出です。
(5) 塩素消毒は、多種類の微生物に効果がある。
適切です。塩素消毒は、細菌、ウイルスなど多くの微生物に対して有効であり、水道水の消毒法として広く用いられています。もちろん、すべての微生物に同じ強さで効くわけではなく、耐性の高いものもありますが、一般論として多種類の微生物に効果があるという記述は正しいです。試験では、塩素消毒が広い範囲の微生物に有効な基本的消毒法であることを理解しておくと、判断しやすくなります。
この問題で覚えるポイント
塩素消毒の正誤判断では、遊離残留塩素と結合残留塩素の違いをまず押さえることが重要です。遊離残留塩素は消毒力が強く、結合残留塩素は消毒力が弱いという関係を覚えておくと、アンモニアなどの窒素化合物と反応したときの影響を判断しやすくなります。次に、pHの影響が頻出です。酸性側から中性付近では消毒力の強い次亜塩素酸の割合が高く、アルカリ性になるほど消毒力は低下します。また、水温が高いほど反応速度は速くなり、懸濁物質や有機物が多いと塩素が届きにくくなったり消費されたりして、消毒効果は低下します。さらに、塩素消毒は多くの微生物に有効ですが、すべてに万能ではないという理解も大切です。試験では、消毒力を高める条件と弱める条件を対比で整理して覚えると得点につながります。
ひっかけポイント
この問題のひっかけは、塩素が何かと反応すると消毒力が強まりそうだという直感を利用している点です。日常感覚では、薬剤が反応するとより強くなるように感じやすいですが、塩素消毒ではアンモニアなどの窒素化合物と反応すると、むしろ消毒力の強い遊離塩素が減ってしまいます。また、アルカリという言葉に対して洗浄力の強さを連想し、消毒にも有利だと誤解しやすい点も罠です。実際には、塩素消毒はアルカリ側で弱くなります。このように、化学的な反応の結果を日常感覚で判断すると誤答しやすいため、遊離塩素と結合塩素、pHと消毒力の関係をセットで覚えることが大切です。