「水質有害物質特論」15問の攻略
【処理法と測定】

01排水基準は2階建て

排水基準を定める省令は、2つの表でできています。

水質汚濁防止法 第3条第2項は、この2階建ての構造をそのまま書いています。

前項の排水基準は、有害物質による汚染状態にあつては、排出水に含まれる有害物質の量について、有害物質の種類ごとに定める許容限度とし、その他の汚染状態にあつては、…項目ごとに定める許容限度とする

有害物質は健康に関わるので全国一律で厳しく、生活環境項目は水域の使い方に応じて——という性格の違いを押さえると、両者を混ぜた選択肢に引っかかりません。

図解で確認：排水基準は2階建て：有害物質（健康項目）と生活環境項目

図の要点

有害物質（健康項目）＝施行令第2条の28物質（カドミウム・シアン・鉛・ひ素・水銀・トリクロロエチレン・1,4-ジオキサンなど）。

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排水量に関係なく全特定事業場に適用。生活環境項目＝銅・亜鉛・フェノール類・大腸菌数・ノルマルヘキサン抽出物質・BOD・COD・SS・pHなど。日平均排水量50m³以上の事業場に適用。許容限度（mg/L）：カドミウム0.03／総水銀0.005／鉛0.1／ひ素0.1／シアン1／PCB0.003。桁の入れ替えがひっかけ。アルキル水銀化合物＝「検出されないこと」（総水銀0.005とは別枠。水俣病のメチル水銀）。

02重金属の処理は「沈殿させて分ける」が基本

凝集の仕組みも問われます。資料には「粒子と反対の電荷を持つ物質を加えれば電気的な中和現象が起り」「高分子凝集剤はこれらの作用と架橋吸着によりフロックの形成と安定化を促進する」と書かれています。荷電中和と架橋の2つが凝集の柱です。

図解で確認：重金属処理は「沈殿させて分ける」：水酸化物・硫化物・共沈・還元

図の要点

水酸化物沈殿法＝アルカリ剤（カセイソーダ・消石灰・ソーダ灰）でpHを上げて水酸化物として沈殿（カドミウムなど最も一般的）。

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金属ごとに溶解度が最小のpH域が違うのでpH管理が最重要。両性金属（鉛・亜鉛・アルミニウム）はpHを上げすぎると錯イオンとして再溶解。硫化物沈殿法＝水酸化物より溶解度が小さく低濃度まで除去できる（水銀など）。酸性側では有毒な硫化水素が発生するので注意。水銀は低濃度域でキレート樹脂吸着も併用。共沈＝単独で沈みにくいひ素は鉄塩を加え、水酸化鉄フロックに取り込ませて除去。六価クロム＝酸性下で還元して三価にしてからアルカリで水酸化物沈殿。六価セレン＝四価に還元してから鉄塩で共沈。

03特殊な処理が必要なもの

• 六価クロム …… そのままでは沈殿しにくいため、いったん三価に還元してから水酸化物として沈殿させます
• シアン …… アルカリ塩素法などで分解します。沈殿では取れません
• ふっ素・ほう素 …… カルシウム塩による沈殿や吸着など、専用の方法が要ります
• 難分解性の有機物 …… 生物処理では分解しないので、曝気時間を延ばしても解決しません。活性炭吸着や酸化分解といった別の手段が必要です

「濃度が高いなら薄めればいい」は認められない考え方です。排水基準は濃度で定められていますが、希釈で満たすのは規制の趣旨に反します。

図解で確認：沈殿で取れないものの処理：シアン・ふっ素・ほう素・揮発性有機物・アンモニア・キレート

図の要点

シアン＝アルカリ塩素法。

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アルカリ性で次亜塩素酸ナトリウムにより酸化分解（シアン酸→窒素と二酸化炭素）。酸性下では猛毒の塩化シアン・シアン化水素が出るのでpHを下げてはいけない。ふっ素＝カルシウム塩（消石灰）でふっ化カルシウムとして沈殿。基準まで下がらないときはアルミニウム塩の凝集沈殿や吸着を併用。排水基準は海域以外8mg/L・海域15mg/L。ほう素＝凝集沈殿（水酸化カルシウム＋硫酸アルミニウム）で粗取り→ほう素選択性のN-メチルグルカミン形イオン交換樹脂で仕上げ。

04測定の考え方

測定は「代表性のある試料を、決められた方法で測る」に尽きます。

• 水質は時間で変動するため、一定時間ごとに採取して混合したもの（コンポジット試料）で代表させます
• 排水基準は「環境大臣が定める方法により検定した場合における検出値」によると省令に明記されています。方法が決まっているということです

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図解で確認：分析法は「物質の種類」で決まる：金属＝ICP・原子吸光、有機物＝GC、イオン＝IC

図の要点

金属元素＝原子吸光法・ICP発光分光分析法・ICP質量分析法（ICP-MSは極微量の多元素同時測定）。

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ガスクロマトグラフ法は金属には使えない。揮発性の有機化合物＝ガスクロマトグラフ法（1,4-ジオキサンはGC-MS）。陰イオン（塩化物・硝酸イオンなど）の同時定量＝イオンクロマトグラフ法。イオンクロマトグラフの分離カラム：アンモニウムイオン（陽イオン）＝陽イオン交換体／亜硝酸・硝酸イオン（陰イオン）＝陰イオン交換体。前処理：全金属量を測るには酸を加えて加熱分解（懸濁物に取り込まれた金属まで溶かす）。溶解性のみならろ過してから。