水の硬度　あっちの水は苦いぞこっちの水は甘いぞ

1．はじめに

　スーパーやコンビニに行くと、お茶やジュースといっしょに水が並んでいます。インターネットにも水専門の通販サイトがあり、国内外のたくさんの水が売られています。飲み水として、水道水でなく市販の水を手にする人が増えてきているのでしょう。 そんな市販の水のラベルに軟水とか硬度○○mg/L とか書かれているのをご存知でしょうか。我が家の近くのスーパーは棚の値札に硬度を併記しています。 国内の水はほとんどが軟水で、海外は硬水が多いといわれます。市販の水を少し調べてみました(表 1）。ある通販サイトは国内の水を84 銘柄、海外を85 銘柄載せていましたが、総じて国内の硬度が低めで、海外特に欧州に硬度の高い水が目立ちました。 1984 年発足の旧厚生省おいしい水研究会が定義し た条件によるとおいしい水は、硬度が 10～100mg/L となっています。一般に硬度が30mg/L 程度であると 口当たりが良くおいしい水と感じられる様です。 1500mg/L も含むと苦みが強くかなり飲みにくいのではないでしょうか。お腹が弱い人であれば下痢になってしまうかも知れません。 子供のころに「ほっほっほたる来いあっちの水は 苦いぞ、こっちの水は甘いぞ」という童謡を口ずさん でいました。苦い水って何だろう、ほたるを呼ぶための出まかせかなと思っていましたが、あっちの水は硬度の高い水だったかもしれませんね。

2．硬度(Hardness)とは

　なぜ「硬度」というのでしょうか？ 氷は硬いけれど、水が硬いとはどういうことでしょう。硬水で豆を煮たり 野菜をゆでると硬くなるからとも聞きます。 しかしボイラーに析出する硬いもの(hardness)に由来するのが本当でないかと思います。この硬いものは、水中のカルシウムやマグネシウムから生じた不溶性の炭酸塩です。ポットやヤカンでお湯を沸かすとできる白い付 着物と同じで、ボイラーの熱効率を下げたり寿命を短くしてしまうため問題となり、硬度と呼び測定されるようになりました。

3．硬度の定義

　硬度は、水中のカルシウムとマグネシウムの含有量の指標を示し、カルシウムのみをカルシウム硬度、マグネシウムのみがマグネシウム硬度、カルシウムとマグネシウムを合わせて総硬度（硬度）と言います。日本ではそれぞれ炭酸カルシウムに換算してmg/L またはppm で表示します。 硬水は硬度の高い水、軟水はその反対で硬度の低い水です。硬水と軟水の定義は絶対的なものでなく、表3 の ように多くの目安となる数字が示されています。表1 と照合すると、日本は軟水の範囲に入り欧州は硬水が多いと言えます。 水の硬度は、水源の種類に大きく影響され、欧米のように石灰質の地域を長い時間かけて通ってくる場合高く、 日本のように地中の滞留時間や河川が短い場合低めになります。また、一般的に地下水が河川水などより、高く なる傾向があります。 日本は水道水の硬度の基準が 300mg/L 以下と水質基準に決められています。この数値は石鹸の泡立ちに根拠 があります。また、おいしい水の観点から10～100mg/L が水質管理目標値として設定されています。

4．硬度の測定方法

(1)キレート滴定

　代表的な硬度の測定方法を二つ紹介します。 硬度の測定方法は、まず、エチレンジアミン 四酢酸(EDTA)によるキレート滴定法が一般 的です。キレートとはラテン語で蟹の爪の意 味で、EDTA がカルシウムやマグネシウムな どの金属イオンを蟹が爪ではさむようにして出来る結 合体を指します。(図1) EDTAはカルシウムやマグネシウムのイオンと1対 1 で反応します。そのためキレート形成に必要な EDTA の量が分かればカルシウムやマグネシウムの 濃度も分かります。しかし、EDTA 水溶液もそのキレ ートも無色透明であり、反応の終点を見分けられませ ん。そのために指示薬を少量添加します。 総硬度は、試料水を約pH10 に調整した後、指示薬 としてエリオクロムブラックT 試薬(BT 試薬)を加え、 EDTA 溶液で滴定して求めます。 BT 試薬はpH10 付近で青色を示します。しかしBT 試薬もEDTA 同様キレートを作るため、試料にカルシウムやマグネシウムのイオンが存在するとキレートを作り赤紫色になります。この試験液に EDTA を滴下すると、 カルシウム等とキレートを作りやすいEDTA がBT 試薬に置き換わり、反応の終点で赤紫色の試験液が元の青色に変化します。

(2)誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法

　キレート滴定法のほか、ICP 発光分光分析法も硬度の測定方法の一つです。ICP 発光分光分析法は、プラズマ に導き入れた試料中のカルシウム等が発する光を測定して、その濃度を求める方法です。ではプラズマとは何で しょうか。 元素は中心の原子核に陽子と中性子がありその周りを電子が一定の規則に従い飛び回っています。その電子が 原子核の支配を離れ自由に飛ぶ状態をプラズマと言い、とてもエネルギーの高い不安定な状態です。 その中に試料水を噴霧すると、その中の金属元素がプラズマからエネルギーを受け取り高エネルギー状態にな ります。エネルギーの高い状態が不安定なため、金属元素は光を放ち安定なエネルギーの低い状態に戻ります。 その光の波長が元素により異なり、強さが濃度に比例するため、特定の光の強さを測れば目的の元素の濃度が求 められます。カルシウムとマグネシウムに限らず、他の金属元素も同じ試料で同時に測定できる特徴があります。

5．水の硬度と健康

　かつて近畿地方の山間の村に、むろ病（筋委縮性側索硬化症）という神経難病とさ れる風土病がありました。脊髄が変性し、脊髄神経支配の筋肉が萎縮し、筋力がなく なる病気です。発病すると余命3 年とも言われました。当時病気の研究のためこの地 域を訪れた医師たちはそこを流れる古座川のあまり清らかで澄んでいる水に驚いたそ うです。調べると、古座川の水がミネラル分の極端に低い純水に近いと分かり、医師たちは流域の家庭に炭酸カルシウムと炭酸マグネシウムを飲料水に添加することと、食事の内容を改良することを勧めました。交通の便も 良くなった現在、カルシウムを含む食品も簡単に手に入ります。しかし他の地方と往来の少ない時代にそのよう な食品は得られず、川水や井戸水にカルシウムが少ないと、それを使い栽培した農作物も同様に少くなり、摂取 するカルシウム量も減ってしまったと考えられます。1982 年以降この地区に発病が無く、今は忘れられた病気と なりつつあるようです。 近年、たくさんのミネラルウォーターが売られています。中には手軽に必要なミネラルが摂れると謳った水が あります。しかし水だけではミネラル成分を十分に摂取できません。きちんとした食事から摂取するのが基本で す。 それを踏まえたうえで、いろいろな水を使い分け、楽しめると良いですね。

参考文献

・佐藤正、生活と水の研究会：”おもしろサイエンス おいしい水の科学”、 日刊工業新聞社(2007)
・おいしい水を考える会編集：”水道水とにおいのはなし”、技報堂出版(2001)
・岡崎稔、鈴木宏明：”科学で見なおす 体にいい水おいしい水”、技報堂出版(2005)
・安井昌之：”水とミネラル新常識”、同文書院(2000)
・岐阜県教育委員会「高校農業 農業実験」 ：
　http://gakuen.gifu-net.ed.jp/~contents/kou_nougyou/jikken/
・株式会社グローバルウォーター「水広場」：http://www.mizuhiroba.jp/