誰が水を臭くしたのですか?水中の「悪臭」の原因を捕まえる

水は生命の源です。 「中国住民の食事ガイドライン」の推奨によれば、一人当たり毎日1500～1700mlの水を飲む必要があります。飲料水はどこから来るのでしょうか？わが国では、飲料水のほとんどは河川、湖沼、地下水などから供給されており、多くの水源は自然水です。

飲料水中の危険物質は自然環境中に広く存在しています。たとえば、湖にはバクテリア、緑藻、その他の微生物が存在する可能性があります。飲料水の安全性を確保するため、数千世帯に届けられる前に水は消毒される。しかし、消毒の過程で、水中の特定の物質が消毒剤と反応し、人体に有害な消毒副産物が生成される場合があります。

中国科学院生態環境科学研究センターの研究員ヤン・ミン氏は、水質リスクに関する長期研究を行うチームを率いている。彼らの研究成果「飲料水中の天然危険物質の同定、変換および制御メカニズム」は、2017年に国家自然科学賞の2等賞を受賞した。

犯人を見つける

水の臭いの原因は何でしょうか?これは答えるのが難しい質問です。人間は匂いに非常に敏感ですが、匂いを具体的に説明したり、特定の化学物質と一致させたりすることは困難です。時には、臭いが 1 つしかないこともありますが、実際には臭いの原因となる物質が数十、あるいは数百あることもあります。嗅覚の識別と制御戦略に関しては、ヤン・ミンのチームは感覚ガスクロマトグラフィーという解決策を考案しました。ガスクロマトグラフィー質量分析計を使用して、さまざまな物質が混ざったガスを分離し、単一の物質を抽出し、その後ガスを 2 つの経路に分割します。1 つの経路は人間の鼻で直接嗅ぎ、もう 1 つの経路は質量分析計によってその物質が何であるかを特定します。このようにして、臭いを単一の物質と照合し、悪臭が何で構成されているかを突き止めることができます。

分析の結果、ヤン・ミン氏のチームは無錫の飲料水の悪臭は主に「硫化物」物質によって引き起こされていることを発見した。その後、ヤン・ミン氏のチームは全国55都市の水​​処理場209か所を調査し、あらゆる場所で水の魚臭さの主な原因が「硫化物」物質であることを発見した。彼らは飲料水の臭気と物質の識別を評価するための体系的な方法を提案し、飲料水の安全な管理のための強力なツールを提供しました。

汚染物質の除去と新素材の開発

ヒ素やフッ素の過剰などの問題に対応するため、ヤン・ミン氏のチームは、ヒ素とフッ素を効果的に吸着できる一連の新材料を開発しました。当社はこれまでの研究をもとに、水中のフッ素やカルシウムを安価かつ効率的に除去できる「高流量電気透析技術」を開発しました。

ヒ素やフッ化物などの有毒物質に加えて、飲料水中の消毒副産物も人体の健康を危険にさらす可能性があります。ヤン・ミン氏のチームは、消毒副産物が発生した後にそれを除去するのではなく、消毒プロセスをより安全にし、消毒副産物の発生を抑える方法を見つける方が良いと考えています。この目標を達成するために、ヤン・ミン氏のチームは超高解像度質量分析法を使用して、水中のどの天然有機物が消毒剤中の塩素と反応して消毒プロセス中に消毒副産物を生成するかを解明しました。彼らは、この重要な物質のクラスは主に、強い電気陰性度を持つ天然の有機分子であることを発見しました。水処理施設では、消毒プロセス中に介入するために、非常に効率的な凝固剤を使用することができます。飲料水の安全性に関する重要な理論的および技術的サポートを提供します。

文：ファン・ケシン、インペリアル・カレッジ・ロンドン

専門家：朱野花（科学技術ヘラルド副編集長、清華大学博士）

中国科学技術協会科学普及部

新華網

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