水質汚染

水質汚染とは、化学的、物理的、または生物学的な要因によって水質が劣化し、その利用が損なわれ、水生生物に害を及ぼす現象を指します。

Definition

水域に物質またはエネルギーが導入され、水質が変化することで、有益な利用が損なわれたり、水生生物に害を及ぼしたり、人間の健康を脅かしたりすること。

Scope

この分野は、河川、湖沼、河口、海洋を含む地表水の汚染を、点源および非点源の両方から扱います。酸素要求性廃棄物、栄養塩と富栄養化、病原体、有害化学物質、堆積物、熱負荷、油、プラスチック、および水質測定に用いられる指標について論じます。水質回復に関連する処理と修復についても言及しますが、地下水汚染は土壌汚染および土地汚染の項目で、詳細な水地球化学は土壌および水科学の項目で扱われます。

Sub-topics

• 富栄養化
• 石油流出
• 熱汚染とプラスチック汚染
• 水質パラメータ

Core questions

• 点源水質汚染と非点源水質汚染を区別するものは何ですか？
• 酸素要求性廃棄物と栄養塩はどのように水生生態系を劣化させますか？
• 水質を特徴づけるためにどのようなパラメータが使用されますか？
• 油、プラスチック、熱排水は水生系にどのように影響しますか？

Key theories

溶存酸素サグと自己浄化

生分解性有機物の負荷は、排出地点の下流で溶存酸素を枯渇させますが、再曝気によって回復します。これにより、ストリーターとフェルプスによって記述された特徴的な酸素サグ曲線が生じ、河川の同化能力を決定します。

栄養塩制限と富栄養化

制限栄養塩、主に淡水ではリン、多くの海洋環境では窒素の過剰な流入は、藻類の生産を刺激し、その分解が酸素を枯渇させ、富栄養化として知られる漸進的な栄養塩増加を引き起こします。

Clinical relevance

水質汚染は、飲料水の安全性、漁業、レクリエーション、生態系の健全性に影響を及ぼします。汚染物質の負荷量と水質指標を定量化することは、排出規制、処理設計、流域管理の基礎となります。

Evidence & guidelines

水質評価では、ユネスコ、WHO、UNEPなどがまとめた指標フレームワークが一般的に参照されます。ここでは、規制閾値としてではなく、汚染がどのように測定されるかを説明するために記述的に使用されています。

History

水系感染症と有機汚染への懸念は19世紀から20世紀にかけて高まりました。1925年のストリーター・フェルプス酸素サグモデルは河川汚染に定量的な基礎を与え、その後の数十年で栄養塩、有害物質、油、プラスチックへと関心が広がりました。

Seminal works

• davis2008
• metcalf2014
• chapman1996

Frequently asked questions

点源汚染と非点源汚染の違いは何ですか？

点源はパイプのような明確で識別可能な排出口から排出されますが、農業排水や都市の雨水流出のような非点源は、景観全体にわたって拡散的に水域に流入するため、監視と制御がより困難です。

有機汚染が河川の溶存酸素を低下させるのはなぜですか？

微生物は生分解性有機物を分解する際に酸素を消費します。酸素要求量が再曝気速度を上回ると、溶存酸素が低下し、酸素依存性の水生生物にストレスを与えたり、死滅させたりします。