環境工学：水質・地球環境・騒音の一問一答

解説
BOD（生物化学的酸素要求量）は、水中の有機物が微生物によって分解されるときに消費される酸素の量で、単位はmg/Lです。値が大きいほど有機物による汚れが多いことを示し、浄化槽や下水の処理性能の指標として使われます。

他の選択肢が誤りである理由
・CODは化学的酸素要求量で、有機物などを薬品（酸化剤）で酸化するときに消費される酸素の量です。溶けている酸素の量を表すのはDOです。
・SSは浮遊物質（懸濁物質）の量で、水に溶けずに浮いている粒子の量です。ろ過で取り除ける物質を表します。
・DOは溶存酸素量で、水中に溶けている酸素の量です。値が大きいほど、魚などが生きやすいきれいな水といえます。

覚え方のポイント
「BOD＝微生物が使う酸素」「COD＝薬品が使う酸素」「DO＝溶けている酸素」「SS＝浮いている粒」。BOD・COD・SSは大きいほど汚く、DOだけは大きいほどきれい、と向きを覚えます。

解説
水道法施行規則では、給水栓における水が遊離残留塩素を0.1mg/L以上（結合残留塩素の場合は0.4mg/L以上）保持するように塩素消毒をすることを定めています。0.01mg/Lではなく、その10倍の値です。
残留塩素は、配水管や給水管を通る途中で水が汚染されても消毒の効果が続くようにするためのもので、給水設備の試運転や水質検査で確認します。

試験の罠
0.1mg/Lを0.01mg/Lや1mg/Lにずらしたひっかけ、結合残留塩素の0.4mg/Lとの取り違えに注意します。

他の選択肢が正しい理由
・一般細菌は、1mLの検水で形成される集落数が100以下であることが基準です。
・大腸菌は、検出されないことが基準です。1個でも検出されれば基準に適合しません。
・pH値は、5.8以上8.6以下であることが基準です。

覚え方のポイント
「一般細菌100以下、大腸菌は検出されないこと、遊離残留塩素0.1mg/L以上、pH5.8〜8.6」。

解説
HCFC（ハイドロクロロフルオロカーボン）は、名前の「クロロ」のとおり塩素を含むため、CFCより小さいもののオゾン層を破壊します。そのため、CFCに続いて生産の削減と全廃が進められてきました。
オゾン層を破壊しないのは、塩素を含まないHFCや、自然冷媒（アンモニア、二酸化炭素など）です。

試験の罠
「HCFC」と「HFC」は1文字違いです。塩素（C＝クロロ）を含むかどうかで見分けます。

他の選択肢が正しい理由
・HFCは塩素を含まずオゾン層を破壊しませんが、地球温暖化係数が数百から数千と大きいものが多く、生産と消費の段階的な削減が進められています。
・CFCは塩素を含み、オゾン層を大きく破壊するため、生産が全廃されています。
・地球温暖化係数は、二酸化炭素を1としたときの温室効果の大きさです。

覚え方のポイント
「CFCとHCFC＝塩素あり、オゾン層を壊す」「HFC＝オゾン層は壊さないが温暖化が大きい」「基準はCO₂＝1」。

解説
デシベル（dB）は音の強さを対数で表した単位なので、そのまま足し算はできません。
同じ強さの音が2つ重なると、音のエネルギーは2倍になり、10×log₁₀2≒3dB だけ大きくなります。したがって60dB＋60dBは約63dBです。
同じ音が10個重なると10dB大きくなる、という関係もあわせて覚えておくと便利です。

他の選択肢が誤りである理由
・60dBのままでは、音源が1つの場合と同じで、2つ重なった効果が反映されていません。
・66dBは、エネルギーが4倍（同じ音が4つ）のときの値です。
・120dBは、デシベルの値をそのまま足した誤りです。

覚え方のポイント
「同じ音が2つで+3dB、10個で+10dB」。反対に、音源を1つ止めると3dB下がります。騒音の合成や、機械室の騒音対策の問題で使います。

解説
機械のように1点から音が出る点音源では、音が球面状に広がるため、距離が2倍になると音のエネルギーは4分の1になり、約6dB小さくなります。
道路の車の列のように線状に音が出る線音源では、音が円筒状に広がるため、距離が2倍になると約3dB小さくなります。
距離による減衰だけで騒音を十分に下げるのは難しく、遮音や防振と組み合わせて対策します。

他の選択肢が誤りである理由
・点音源からの音は、距離が離れるほど小さくなります。距離が2倍で約6dBの減衰です。
・線音源の距離2倍による減衰は約3dBで、12dBではありません。
・音はコンクリートなどの固体の中のほうが、空気中より速く伝わります。

覚え方のポイント
「点音源は距離2倍で−6dB、線音源は−3dB」。固体の中を伝わる音（固体伝搬音）は減衰しにくいため、機器の防振が重要になります。

解説
NC曲線は、室内の騒音を周波数ごと（オクターブバンドごと）に測定し、許容できるうるささの程度をNC値で表す評価方法です。
NC値は小さいほど静かであることを示し、たとえば録音スタジオやコンサートホールには小さなNC値が、一般の事務室にはそれより大きなNC値が目安とされます。
空調設備の送風機やダクトから出る騒音が、室の用途に応じた目標値に収まっているかを確かめるのに使われます。

他の選択肢が誤りである理由
・NC値は、周波数ごとの音圧レベルを曲線群と比べて決める値で、A特性で重み付けした1つの騒音レベル（dB(A)）とは別の指標です。同じ数値にはなりません。
・NC曲線は低い音から高い音まで、複数の周波数帯ごとに評価する方法です。
・NC曲線は騒音の評価に使うもので、照明の明るさの評価とは関係ありません。

覚え方のポイント
「NC値は小さいほど静か」「周波数ごとに評価するのがNC、1つの数字にまとめるのがdB(A)」。室内騒音は両方の表し方があることを押さえます。

解説
透過損失は、壁に当たった音が反対側へ通り抜けるときに、どれだけ小さくなるかを表す値（dB）で、大きいほど遮音性能が高いことを示します。
単層の壁では、壁の面密度（1m²あたりの質量）が大きいほど、また音の周波数が高いほど透過損失が大きくなります。これを質量則といいます。
重くて密実なコンクリートの壁が、軽い板の壁よりも音を通しにくいのはこのためです。

他の選択肢が誤りである理由
・同じ面密度の壁では、低い音ほど透過損失は小さくなり、壁を通り抜けやすくなります。大きくなるのは高い音のほうです。
・透過損失は周波数によって変わる値で、すべての音で一定ではありません。
・透過損失が大きいほど、壁を通り抜ける音は小さくなります。

覚え方のポイント
「重い壁ほど、高い音ほど遮音しやすい（質量則）」。低い音は遮りにくいため、機械室の低周波の騒音には特に注意が必要です。

解説
富栄養化は、生活排水や工場排水、肥料などに含まれる窒素やりんが湖沼や内湾に多く流れ込み、それを栄養として植物プランクトンなどの藻類が異常に増える現象です。
藻類が大量に発生すると、アオコや赤潮が起こり、藻類が死んで分解されるときに水中の酸素が使われて、魚が死ぬなどの被害が出ます。そのため、浄化槽や下水処理では窒素やりんを取り除く高度処理が求められる場合があります。

他の選択肢が誤りである理由
・重金属を含む排水による生物への被害は有害物質による水質汚濁で、栄養分が増えすぎる富栄養化とは別の現象です。
・土砂の流入による濁りは濁水の問題で、富栄養化の原因ではありません。
・富栄養化は栄養塩類（窒素やりん）の増加によるもので、水の酸性化とは別の現象です。

覚え方のポイント
「富栄養化＝窒素とりんの流入→藻類の大発生→酸素不足」。浄化槽の放流水の基準で、窒素やりんの除去が問われる理由でもあります。

解説
アスファルトやコンクリートで地表を覆うと、日中に日射の熱をため込み、夜間もその熱を放出し続けます。また、土や植物のように水分の蒸発で熱を奪う働きもなくなるため、地表の温度はかえって高くなり、ヒートアイランド現象を強める原因になります。
対策としては、屋上緑化や壁面緑化、保水性の舗装、空調などの排熱の抑制が行われています。

他の選択肢が正しい理由
・ヒートアイランド現象は、都市部の気温が周辺の郊外より高くなる現象で、等温線を描くと都市部が島のように浮かび上がることから名付けられています。
・空調機器や自動車、工場などから出る人工排熱の増加は、主な原因の1つです。
・緑地や水面は水分の蒸発で周囲の熱を奪うため、これらが減ることは気温を上げる原因になります。

覚え方のポイント
「ヒートアイランド＝都市が郊外より暑い」「原因＝人工排熱、舗装などによる地表面の被覆、緑地や水面の減少」。建物の空調の排熱も原因の1つになることを意識します。

解説
水の比熱は約4.2kJ/(kg・K)で、空気の定圧比熱（約1.0kJ/(kg・K)）の約4倍です。同じ質量あたりで多くの熱を運べることに加え、密度も空気よりはるかに大きいため、水は空気よりずっと少ない体積で熱を運べます。空調で冷水や温水を熱の運び手に使うのはこのためです。

他の選択肢が正しい理由
・水の密度は約4℃で最も大きく、それより温度が上がっても下がっても小さくなります。
・水は凍ると体積が約9％増えて密度が小さくなるため、氷は水に浮きます。配管内の水が凍ると管が破裂するおそれがあるのはこのためです。
・水などの液体の粘性係数は、温度が上がると小さくなります（気体は逆に大きくなります）。

覚え方のポイント
「水の密度最大は約4℃」「凍ると体積約9％増」「比熱は空気の約4倍」。水が熱を運ぶ媒体として空気より優れていることにもつながります。