建築物環境衛生管理技術者(ビル管理士) 過去問
第51回(令和3年度(2021年))
問109 (給水及び排水の管理 問110)
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問題
建築物環境衛生管理技術者(ビル管理士)試験 第51回(令和3年度(2021年)) 問109(給水及び排水の管理 問110) (訂正依頼・報告はこちら)
- 塩素消毒の効果は、懸濁物質が存在すると低下する。
- 塩素消毒の反応速度は、温度が高くなるほど速くなる。
- 水道水中の窒素化合物と反応することで、塩素消毒の効果が高まる。
- 塩素消毒の効果は、アルカリ側で急減する。
- 塩素消毒は、多種類の微生物に効果がある。
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この過去問の解説 (3件)
01
正解は、「水道水中の窒素化合物と反応することで、塩素消毒の効果が高まる。」です。
この問題は、水道水の塩素消毒に関するものです。
水道水の消毒には主に塩素が用いられ、微生物の殺菌に高い効果を発揮します。
ただし、塩素の効果は水質条件に左右されやすく、
懸濁物質や有機物、pH、温度などが反応性に影響を与えます。
特にアンモニアなどの窒素化合物と反応すると、
「クロラミン」が生成され、殺菌力が弱まるため注意が必要です。
正しいです。懸濁物質(泥・有機物など)が水中に存在すると、
塩素がそれらと反応して消費されるため、微生物への直接的な殺菌効果が低下する。
また、懸濁物質が微生物を物理的に覆ってしまうことで、
塩素が接触しにくくなるという物理的障壁も生じます。
正しいです。塩素による殺菌反応は化学反応であり、
温度が高いほど分子の運動が活発になり、反応速度が上昇します。
そのため、夏場など水温が高い時期は殺菌効果が早く現れます。
一方、冬場など水温が低いと反応が遅くなり、必要な接触時間が長くなります。
この温度依存性は、消毒設計や残留塩素管理において重要な要素です。
不適当です。塩素は水中の窒素化合物(特にアンモニア)と反応して、
クロラミン類(モノクロラミンなど)を生成します。
これらは遊離残留塩素に比べて殺菌力が弱いため、
塩素消毒の効果は低下します。
正しいです。塩素消毒の効果は水のpHに強く影響され、
酸性側(pH5〜7)では殺菌力が高く、
アルカリ側(pH8以上)では急激に低下します。
塩素が水中で次亜塩素酸(HOCl)と次亜塩素酸イオン(OCl⁻)に分かれ、
HOClの方が殺菌力が高いためです。
正しいです。塩素は細菌・ウイルス・一部の原虫など、
幅広い微生物に対して殺菌効果を持ちます。
水道水の消毒において最も汎用性が高く、広範な微生物に対応できる手法です。
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02
この問題で覚えておくポイントは以下の通りです。塩素消毒の効果に影響を与える因子として、pH・温度・懸濁物質・窒素化合物の存在があります。特に「窒素化合物(アンモニア等)と塩素が反応するとクロラミンが生成され、消毒効果が低下する」という点が本問のポイントです。
正しいです。
水中に浮遊する懸濁物質(濁り成分)が存在すると、塩素が微生物の周囲に到達しにくくなるほか、塩素が懸濁物質と反応して消費されてしまうため、消毒効果が低下します。
正しいです。
化学反応は一般に温度が高いほど反応速度が速くなります(アレニウスの式)。塩素の消毒反応も同様に、水温が高いほど速く反応します。
誤りです。
水道水中のアンモニアなどの窒素化合物と塩素が反応すると、クロラミン(結合塩素)が生成されます。クロラミンは遊離塩素(次亜塩素酸)に比べて消毒効果がはるかに低いため、窒素化合物との反応によって消毒効果は高まるのではなく、むしろ低下します。
正しいです。
塩素の主要な消毒活性物質は次亜塩素酸(HOCl)です。pHが高くなる(アルカリ性)と次亜塩素酸は解離して次亜塩素酸イオン(OCl⁻)になりますが、OCl⁻はHOClに比べて消毒効果が大幅に低いため、アルカリ性になるほど消毒効果が急減します。
正しいです。
塩素消毒は細菌・ウイルス・多くの原虫など、広範な微生物に対して効果があります。ただし、クリプトスポリジウムなど一部の原虫は塩素抵抗性が高く、塩素消毒だけでは対応が難しい場合があります。
「窒素化合物(アンモニア)+塩素→クロラミン生成→消毒効果低下」という反応を確実に押さえましょう。また、pH・温度・懸濁物質がいずれも塩素消毒の効果に影響を与えることも合わせて整理しておきましょう。
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03
水道水の消毒では、塩素消毒が最も広く利用されています。塩素は細菌やウイルスなどの病原微生物を不活化する優れた消毒剤ですが、その効果は水質や水温、pHなどの条件によって大きく変化します。また、水中の有機物やアンモニア性窒素などの成分と反応することで、有効な塩素が消費される場合があります。安全な飲料水を供給するためには、塩素の特性や消毒効果に影響を与える要因を正しく理解することが重要です。
適切です。水中に土砂や有機物などの懸濁物質が存在すると、微生物がその内部や表面に付着して塩素から保護されることがあります。また、懸濁物質自体が塩素を消費する場合もあり、有効な残留塩素濃度が低下します。その結果、病原微生物への消毒効果が十分に発揮されにくくなります。このため、水道施設ではろ過処理によって濁りを除去した後に消毒を行うことが重要とされています。
適切です。一般的な化学反応と同様に、塩素による消毒反応も水温が高いほど進行が速くなります。温度が上昇すると、塩素分子や微生物との反応が活発になり、短時間で消毒効果が得られやすくなります。一方、水温が低い冬季には反応速度が低下するため、同じ消毒効果を得るために十分な接触時間を確保することが必要です。水道管理では季節による水温変化も考慮されています。
不適切です。水中のアンモニアなどの窒素化合物と塩素が反応すると、クロラミンと呼ばれる結合塩素が生成されます。クロラミンにも消毒作用はありますが、遊離残留塩素に比べると殺菌力は弱く、消毒速度も遅くなります。そのため、窒素化合物との反応によって消毒効果が高まるわけではありません。むしろ有効な遊離塩素が消費されるため、消毒能力が低下する要因として扱われます。
適切です。塩素が水中に溶けると次亜塩素酸と次亜塩素酸イオンが生成されます。このうち強い殺菌力を持つのは次亜塩素酸です。水のpHが高くなりアルカリ性に傾くと、次亜塩素酸イオンの割合が増加し、消毒能力が低下します。そのため、塩素消毒は中性から弱酸性の条件で効果が高く、アルカリ性の水では消毒効率が低下することが知られています。
適切です。塩素消毒は細菌、ウイルス、一部の原虫など幅広い微生物に対して有効であり、水道水の安全確保に大きく貢献しています。残留塩素を維持できるため、配水管内での再汚染防止にも役立ちます。ただし、クリプトスポリジウムのような塩素耐性の高い原虫に対しては十分な効果が得られないため、ろ過など他の浄水処理を組み合わせて安全性を確保しています。
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