トリハロメタン（THM）

トリハロメタン（THM）は、水道水の消毒過程で生成される副産物であり、健康リスクを伴うため、その制御が重要です。

トリハロメタンの概要

トリハロメタンは、メタン（CH₄）の3つの水素原子がハロゲン元素（フッ素、塩素、臭素、ヨウ素）に置き換わった化合物です。主な種類には、クロロホルム（CHCl₃）、ブロモジクロロメタン（CHBrCl₂）、ジブロモクロロメタン（CHBr₂Cl）、ブロモホルム（CHBr₃）などがあります。

トリハロメタンは、水道水の消毒過程で塩素と水中の有機物が反応することで生成されます。この過程を詳細に説明します：

水道水の塩素消毒：水道水の消毒には、微生物や病原菌を殺菌するために塩素（Cl₂）が広く使用されています。塩素は安価で効果的な消毒剤ですが、水中の有機物と反応して副産物を生成します。
有機物との反応：水中の有機物は、主に自然由来の有機物（NOM：Natural Organic Matter）で、植物の分解物、腐葉土、土壌から流入するフミン酸やフルボ酸などが含まれます。塩素は有機物と反応し、次亜塩素酸（HOCl）や次亜塩素酸イオン（OCl⁻）を形成します。これらの化合物はさらに有機物と反応し、ハロホルム反応を経てトリハロメタンを生成します。
反応の詳細：次亜塩素酸（HOCl）は有機物中のメチル基（CH₃）と反応し、段階的に水素原子がハロゲン原子（Cl、Brなど）に置き換わることでトリハロメタンが生成されます。具体的な反応式は次のようになります：

R-CH₃ + Cl₂ → R-CH₂Cl + HCl
R-CH₂Cl + Cl₂ → R-CHCl₂ + HCl
R-CHCl₂ + Cl₂ → R-CCl₃ + HCl

トリハロメタン（THM）は、長期間の摂取によってさまざまな健康リスクをもたらす可能性があります。これには以下のような影響が含まれます：

発がん性：一部のトリハロメタンは発がん性があることが知られています。例えば、クロロホルム（CHCl₃）は、国際がん研究機関（IARC）によってヒトに対する発がん性が疑われる物質（Group 2B）として分類されています。長期間にわたり高濃度のトリハロメタンに曝露されると、肝臓がん、腎臓がん、膀胱がんのリスクが増加する可能性があります。
生殖・発育への影響：トリハロメタンへの曝露は、妊婦や胎児に悪影響を及ぼす可能性があります。一部の研究では、トリハロメタンへの高濃度曝露が流産、低出生体重、先天性奇形のリスクを増加させることが示されています。
神経毒性：トリハロメタンの中には、神経系に悪影響を及ぼすものがあります。例えば、クロロホルムは中枢神経系抑制剤として作用し、高濃度では意識喪失や呼吸抑制を引き起こすことがあります。
肝臓および腎臓への影響：トリハロメタンは、長期間の摂取により肝臓や腎臓に負担をかけ、これらの臓器の機能を低下させることがあります。

トリハロメタンの生成を抑制し、安全な水道水を提供するためには、以下の方法が取られています：

前処理：原水中の有機物を減少させるために、凝集、沈殿、ろ過などの前処理を行います。これにより、塩素との反応が減少し、トリハロメタンの生成量を抑制できます。
代替消毒方法：塩素以外の消毒方法として、オゾンや紫外線が使用されます。これらの方法は、塩素に比べてトリハロメタンの生成が少ないため、効果的です。
消毒プロセスの最適化：塩素の投与量や接触時間を最適化することで、トリハロメタンの生成量を最小限に抑えます。例えば、必要最小限の塩素量を使用し、過剰な塩素を避けることが重要です。
処理後の管理：生成されたトリハロメタンを除去するために、活性炭フィルターなどの後処理を行います。活性炭はトリハロメタンを吸着し、水から除去する効果があります。

トリハロメタン濃度の監視と測定は、水道水の安全性を確保するために欠かせません。以下の方法が一般的に使用されています：

ガスクロマトグラフィー（GC）：ガスクロマトグラフィーは、試料中のトリハロメタンを分離し、検出器で定量する方法です。高い精度と感度を持ち、広く用いられています。
液体クロマトグラフィー（LC）：液体クロマトグラフィーは、特定のトリハロメタンの検出に使用されることもあります。LCは、複雑な有機化合物の分離と定量に適しています。
オンラインモニタリング：リアルタイムで水道水のトリハロメタン濃度を監視するシステムが開発されており、これにより迅速な対応が可能となります。オンラインモニタリングは、異常検知と即時対応をサポートします。