Saunology -Studies on Sauna

Saunology -Studies on Sauna-

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塩素消毒の仕組みと塩素臭の正体

 水風呂の塩素臭について話題になることがあります。塩素の入った水風呂の水を髪にかけたくないので浴槽の外でも頭から水はかぶらないという女性の声も聞いたことがあります。水風呂やお湯の浴槽、プールなどは、消毒のために塩素が使われていることが大半です。塩素消毒とはどのようなものなのか、塩素の臭いの強さは何で変わるのか、今回は塩素について考えてみます。 

 

塩素消毒の仕組み

 水風呂や浴槽、プールだけでなく、水道水も含めて水の消毒に塩素が使われることはよく知られています。鈴鹿医療科学大学薬学部の廣森洋平によると、塩素消毒の仕組みは次のようなものです。赤字はもとの記事のままです。

塩素を水に溶かすと、塩素が水と反応して次亜塩素酸(HOCl)とそれがイオン化した次亜塩素酸イオン(OCl-)という物質が生成されます。これらの物質は強い酸化作用を持っており、その作用によって菌体膜を破壊、酵素を失活させ、殺菌作用を示します*1

 塩素を水に入れることで、次亜塩素酸と次亜塩素イオンができて、これらの物質が菌をやっつけてくれるということですね。殺菌作用、と言われると人の身体にもよくないように思いますが、そこは濃度の問題で、大丈夫なようです。

一方で、殺菌作用を示す濃度は、ヒトの健康に悪影響を及ぼす可能性がある濃度の1/1000以下とかなり低いため、塩素の酸化作用がヒトの健康に悪影響を及ぼす可能性は低いと考えられます*2

 塩素が人の身体の健康に悪影響を及ぼすような濃度にする必要なく、水の中の菌を殺すことができるわけですね。水道の水も、塩素によって消毒されていますが、塩素消毒が日本で広く行われるようになったのは戦後のことだそうです。

我が国において初めて塩素消毒が行われたのは1922年のことで、常に塩素消毒を行うようになったのは終戦を迎えてからになります。それ以降、水道が普及し、塩素消毒された水道水の供給に伴って(2015年現在の水道普及率は97.9%)、水系感染症にかかる人の数も減少していきました*3

 水道や井戸を通じて伝染病が流行するということは、世界中あちこちであったわけですが、塩素消毒された水が水道水として届くようになって、そうした病の流行もなくなったということです。

塩素消毒

(画像出典:塩素消毒は安全?危険? プールのニオイの意外な正体 [薬] All About)

 

残留塩素の種類

 水中の塩素について考える際に知っておく必要があるのが有効塩素と残留塩素という言葉です。日本水処理工業株式会社のホームページでは、次のように説明されています。

殺菌効力のある塩素系薬剤を有効塩素といい、殺菌や分解してもなお水中に残留している有効塩素を残留塩素といいます*4

 つまり、水中の菌を殺したり分解したりしてもまだ水中に残っている塩素を残留塩素と呼ぶということです。塩素臭について考えたり、水風呂・浴槽の塩素の量について考える際に問題になるのは、この残留塩素でしょう。また、水道水には塩素が入っている、と言うときの「塩素」も、この残っている残留塩素のことを言っていることになります。

 残留塩素はさらに2種類に分かれます。遊離残留塩素と結合残留塩素です。日本水処理工業株式会社のホームページの説明によると、遊離残留塩素とは次亜塩素酸、次亜塩素酸ナトリウムのことだそうです*5。一方、結合残留塩素とは、遊離残留塩素とアンモニアが結合して生成される物質だそうです*6。具体的には、モノクロラミン、ジクロラミン、トリクロラミンといった物質です*7。殺菌作用は、遊離残留塩素の方が強く、残留性は結合残留塩素の方が高いそうです*8

残留塩素

 (画像出典:鈴研株式会社 HP)

 

 水中の塩素、といっても実際はなかなか複雑です。とりあえず私たちが水を飲んだり、水風呂に入ったりするときに考える塩素は、残留塩素ということですね。

 

塩素消毒の基準

 水を消毒する塩素は、人体に悪影響を及ぼすような濃度ではないということでしたが、水道水や浴槽に使われる塩素は、実際どのくらいの量なのでしょうか。

水道水の場合は、浄水場にて様々な処理が行われた後、各家庭に送る直前の段階で行われます。そこから各家庭の水道の蛇口まで消毒された状態を維持する必要があるため、水道管の末端、すなわち蛇口から出てくる時点においても遊離残留塩素(HOCl、OCl-)濃度を0.1 mg/L以上(結合残留塩素(クロラミン類)の場合は0.4 mg/L以上)に保つよう法律によって定められています*9

 水道水の場合、実際に蛇口から出てくるときにどのくらい残っているか、ということが基準になるということですね。蛇口から出てくる段階でも、遊離残留塩素濃度が0.1mg/L以上になるように、結合残留塩素であれば0.4mg/L以上になるように定められているということです。

水道水の塩素

(画像出典:株式会社メイプル・リンク HP)

 

 浴槽の場合はどうでしょうか。厚生労働省の「循環式浴槽におけるレジオネラ症防止対策マニュアル」には、次のように書かれています。

・浴槽水の消毒に用いる塩素系薬剤は、浴槽水中の遊離残留塩素濃度を、1日2時間以上0.2~0.4mg/Lに保つことが望ましいこと。
・浴槽水の遊離残留塩素濃度を、適宜測定し、その記録を3年以上保存すること*10

 遊離残留塩素濃度は0.2~0.4mg/Lに保つことが望ましい、水道水の0.1 mg/L以上より少しだけ多いことがわかります。しかし微々たる差ですね。

 温泉の場合、塩素消毒によって泉質に影響が出てしまったり、泉質によっては塩素消毒が有効ではないこともあるそうです。具体的には、アルカリ性の温泉の場合、塩素系薬剤の消毒効果が低くなるそうです。理由は次のように説明されています。

pHによる塩素系薬剤の消毒効果は、殺菌力の強い次亜塩素酸(HClO)と、殺菌力がその1/100程度に過ぎない次亜塩素酸イオン(CIO-)の比率により異なります。(中略)pH6.0では、約97%がHClOで占められていますが、pH7.5では50%、pH9.0では3.1%と激減しています。このため、アルカリ性の温泉水では、塩素系薬剤の効果が低下します*11

 塩素消毒の仕組みは、塩素が水と反応して次亜塩素酸と次亜塩素酸イオンが生成され、これらの物質が菌を殺す、分解するというものでした。このうち、次亜塩素酸の方が殺菌力が強いわけですが、水のphによって生成される割合が変わるということですね。phによって殺菌力の強い次亜塩素酸がどのくらい作られるかが変わる、ということです。アルカリ性の水の場合、次亜塩素酸が少ししか作られないので、効果が激減するということです。アルカリ性の温泉の場合には、塩素消毒以外の方法も使われるそうです。

消毒剤には塩素系薬剤が推奨されていますが、温泉の中には塩素消毒の効果が十分に発揮されない泉質があります。その場合は、オゾン殺菌や紫外線殺菌により消毒が行われています*12

 浴槽の水やお湯に塩素を入れる方法には、自動注入方式と投げ込みによる方法があるそうです。

塩素系薬剤の注入方法には、自動注入方式による方法と投げ込みによる方法があります。
自動注入方式による方法には、塩素系薬剤をタイマーで制御し間欠的に注入するものと、循環水量に比例して連続的に注入するものがあります。なお、自動注入方式は、薬液タンクと薬液注入ポンプから構成されています。
投げ込みによる方法は、塩素系薬剤を管理者が浴槽などに直接投入する方法です。
いずれの方法においても、浴槽水の遊離残留塩素濃度を測定し、薬剤濃度が高くならないよう(1.0mg/L程度までが望ましい。)注意する必要があります*13

 浴槽の場合、遊離残留塩素濃度は0.2~0.4mg/Lを保つのが理想的で、1.0mg/Lをこえないのがよいということですね。

残留塩素

(画像出典:残留塩素計の上下限信号によるON・OFF制御方式 | 株式会社タクミナ TACMINA HP)

 

 ちなみに、学校のプールはもっと大量に塩素を入れていそうなイメージですが、これも水道水と大きくは変わりません。

学校のプールの塩素濃度(正確には遊離残留塩素濃度)は、学校環境衛生基準で定められており、0.4mg/L以上、1mg/L以下とされています。0.4mg/Lの遊離残留塩素濃度を保つことができればアデノウイルス、エンテロウイルスの感染症を防ぐことができます。

遊離残留塩素は天気のいい日や高温、紫外線によって消費されるので、必要な濃度を維持していくために塩素を追加する必要があります。1mg/Lを超えても殺菌効果はほとんど変わらないので、上限は1mg/以下が望ましいとされています*14

  学校のプールの場合、遊離残留塩素濃度は0.4mg/L以上となっています。水道水より少し多めですが、やはり微々たる差です。多ければよいということでもないようで、1mg/Lが上限となっています。

 水道水、浴槽、学校のプール、それぞれ遊離残留塩素濃度の基準が定められているわけです。

 

塩素消毒

 (画像出典:なぜ小学校のプールの水は毒性のある「塩素」を入れているのか? | まぐまぐニュース!)

 

塩素臭の正体

 こうした基準はありますが、実際には塩素臭が全くしない水風呂もあれば、塩素臭を強く感じる水風呂もあります。この差は何なのでしょうか。

 塩素臭を強く感じるのは、塩素が多いためではなくむしろ足りないからだと指摘されています。薬剤師の村上綾は次のように説明しています。

プール特有のにおいは過剰な塩素だと思われがちですが、実は逆で、塩素不足が原因です。

通常、塩素が溶けると次亜塩素酸という物質になって殺菌効果が表れますが、これがプール中の遊泳者の汗などから発生するアンモニア性窒素と結合するとクロラミンという物質を生成します。このクロラミンが目や鼻、肌に刺激を与える主な原因となっています。

この場合は一時的に塩素濃度を高くしてアンモニアを分解する必要があります。塩素=悪ではなく、塩素こそがプールの衛生環境を守るためにとても重要な役割を果たしているのです*15

 残留塩素は遊離残留塩素と 結合残留塩素に分かれるのでした。遊離残留塩素とアンモニアが結合してできる物質が結合残留塩素でした。クロラミンはこの結合残留塩素の一つということですね。

クロラミン

(画像出典:鈴研株式会社 HP)

 

 つまり、塩素がアンモニアと結合してクロラミンという物質を作り、これが「塩素臭」と思われている臭いを発したり、目や鼻、肌への刺激の原因になるということです。塩素臭を感じるということは、塩素が多いからではなく水中のアンモニアが多いからということです。プールなどで目が充血するのも、塩素が多いからではなく水中のアンモニア、つまり人の尿や汗が多いからだと指摘されています。オプテックス株式会社のホームページでも、次のように指摘されています。

目が充血する直接の原因は塩素ではありません。実は尿や汗が関わっています。尿や汗に含まれるアンモニアと塩素が反応してクロラミンという成分になります。このクロラミンこそが目を充血させ、ツンとする臭いの原因なのです。(中略)プールで衛生的に安心して利用するには、マナーが大切です。プールに入る前に、必ずトイレを済ませ、シャワーできれいな身体にしておくことです*16

 塩素の臭いが強いなと感じる場合、あるいは髪や肌にダメージがあるように感じる場合、目が充血する場合などは、塩素が多すぎるのではなく水中のアンモニアが多いということですね。人の汗や尿で汚れてしまっていて、結合残留塩素のクロラミンがたくさん生成されている状態ということです。結合残留塩素は遊離残留塩素よりも殺菌作用は弱く、残留性は高いとのことでした。汗や尿に反応してたくさんできてしまうと水の中に留まりやすいともいえそうです。投入している塩素の量の問題ではない、つまりきれいに使っていれば、それほど塩素臭を感じることはないということでしょうね。

 

 今回は塩素消毒と塩素臭の仕組みについてまとめてみました。せっかく気持ち良い水風呂、できれば塩素臭を感じたり、髪や肌にダメージを感じたくないものです。きれいに使うことが自分たちの気持ちよさにもつながるということがわかりました。汗をしっかり流してから入るというのはやはり大事ですね。

 

参考文献・資料 

オプテックス株式会社、「プールで目が充血する意外な真相」(最終アクセス日:2021年8月6日)

厚生労働省「循環式浴槽におけるレジオネラ症防止対策マニュアル」(最終アクセス日:2021年8月6日)

日本水処理工業株式会社、「水道水の一般細菌が基準値オーバー!残留塩素の必要性」(最終アクセス日:2021年8月6日)

廣森洋平「意外と知られていない水道水の塩素消毒の話」、日本薬学会環境・衛生部会HP、2017年6月6日(最終アクセス日:2021年8月6日)

村上綾「塩素消毒は安全?危険? プールのニオイの意外な正体」All About(最終アクセス日:2021年8月6日)

 

 

*1:廣森

*2:同上

*3:同上

*4:日本水処理工業株式会社HP

*5:同上

*6:同上

*7:同上

*8:同上

*9:廣森

*10:厚生労働省

*11:同上

*12:同上

*13:同上

*14:村上

*15:同上

*16:オプテックス株式会社HP