東大水フォーラムに参加

 東大水フォーラム(2020/2/14(金))に参加した。

 このブログも若干の日程前後がある。
 (江東区の協働啓発セミナーの前である。)

 このシンポジウムに関するメールを調べてみたが、あまり記憶がないし、該当するメールもなかった。
 おそらく昨年末のスポーツと脳科学あたりで東大の講師のことを調べて、その時に知ったのだと思う。

 今、水についての関心がある。
 台風19号の洪水被害もあるが、そもそも世界中で日本ほど水に恵まれている国は多くはない。
 中東の砂漠地域では水は貴重品という。
 水はどのように管理されているか。
 今の日本の浄水場は凝集沈殿や塩素殺菌等のメカニズムを経由して浄化され、供給されている。

R2-3-19 R1 浄水場の仕組.jpg
         図1 浄水場の構造

 これを開発途上国に導入しても、おそらく技術的な問題ですぐに行き詰るように思う。
 もっと単純な原理で、メンテナンスが楽なシステムを作れないか。
 私の国連の持続可能な開発目標SDGsの中のNO.6「安全な水とトイレを世界中に」の実現のためのシンプルサイエンスを何とか実現できないかと思っている。

 また台風19号のような洪水や東日本大震災の津波のように、水にまつわる災害、またその後の衛生や断水の面でも、原理が簡単で楽に水が作れるシステムを持っておくことが、防災の観点でも必要である。
 そういう点で、この水フォーラムはそういう世界の水に関する情報を得るためには是非参加してみたいと思った。

 当日は天気がよかった気がする。
 ティバッグのお茶をマイボトルに入れて、マスクをかけて出かけた。
 東大の山上会館は、何回か行ったことがあるのですぐわかった。
 受付で名前を言うと、プログラム1枚のみくれた。
 他に資料はなかった。
 よって私のメモだけを基に書くので、若干の思い違い、誤記は容赦願いたい。
 トイレに行っておいた。
 会場は2階の会議室なので、避難の場合はすぐ横に階段がある。

 最初に、開会挨拶を大学院工学系研究科長の大久保氏が行った。
 工学系が主催している。
 東大には2つの機構があって、教員は500人以上、専攻は18ある。
 組織が大きくて、水というテーマで探す時にどこを探せばいいかわからない。
 外から見てビジブルに、ということから、プロジェクト的なクラスターができた。
 エネルギークラスター、水クラスター、精密クラスター等がある。
 理系、文系を超えたものである。
 国連の持続可能な開発目標SDGsを掲げる。
 SDGsは17個のゴールがある。
 水は大きなキーワードである。
 その活動の中で、水フォーラムを進めてきた。
 クラスターの中でスタートしようということになった。
 ルールはまだ決めていない。
 社会の認知を目指している。
 国際イノベーション機構との連携もある、と説明した。

 基調講演として、東大 未来ビジョン研究センターの沖氏が講演した。
 水クラスターというが、怪しいと思われる。
 疑似科学によく水の話が出てくる。
 休眠状態の水フォーラムだった。
 バーチャルウォーターにしないといけない。

 食料1㎏を作るのに、1000倍の水を必要とする。
 地獄の沙汰も金か水次第、である。
 UAEはお金があるが、水がない。
 水もお金もない国は存在しない。
 水もお金もない地域では、サハラ砂漠のようなところがある。
 グローバルリスク報告書2020の中で、気候変動や極端な天候のことが示されている。
 水危機は5番目くらいである。
 洪水はあっても渇水はない。
 SDGsのNO.6のテーマは水である。
 我々の世界を変革する目標である。
 環境、社会、経済をバランスよく行う必要がある。
 安全な水、トイレ、石けんと水で、手を洗うことに意味がある。
 今の新型コロナウイルス対策もそうである。
 一説に某メーカーの陰謀というのもあるようだ。
 本業を通じ社会に貢献しないといけない。

 SDGsの前にMDGsというのがあった。
 安全な水にアクセスできない人が13億人いたのである。
 これを半減しようとした。
 2015年には3%に減った。
 JICAに原因を聞いてみた。
 不思議ですね。
 調べてみたら、インド、中国の経済発展が大きいことがわかった。
 中国は農村から都会へ人口が流れた。
 インドは農村の人口が増えた。
 2018年から2019年にかけて、トイレ、干ばつは中国とインドを除くと、半減できていない。
 SDGsのNO.13は気候変動対策である。
 ほとんど防災の領域である。
 ビデオを見た。
 タイの水害の様子である。
 タイの洪水は2011年に起きた。
 ホンダの工場が浸水した。
 804の日系企業のうち、449社が被災した。
 10月初めに浸水したが、2か月間浸水が続いた。
 アメリカのハリケーン・サンディはニューヨークの証券取引所を止めた。
 人的被害を減らせるか。
 ハードは無理である。
 損害保険がある。
 東日本大震災は64位の支払いである。
 保険支払いの4位以下は1千億円以下である。
 損保にとって、地震より水害の方が重要である。
 車の保険も含まれる。
 今年大水害があると、昨年の支払いもまだできていないのに、過重な負担となる。
 温暖化してなかったら、と思う。
 全球平均気温上昇と金銭換算を検討してみれば、持続可能な社会を作った方がいい。
 緩和コストを考える。
 どんな社会になるのか。
 CO2削減との比較、気温と降水量との関係に注目する。
 カイロやデリーは50℃くらいになる。
 EUはひどい環境になるだろう。
 インド、パキスタン、バングラデシュもあぶない、と説明した。

 質疑は何もなかった。

 研究報告①では「地球温暖化と日本周辺の雨の降り方」というタイトルで、東大 大気海洋研究所の高藪氏が報告した。
 雨の降り方を説明する。
 20年間の災害による損失は325兆円に上る。
 その77%が気候変動による。
 100年間の海面温度上昇は1.12℃になる。
 2018年の7月に水害があった。
 去年の台風15号、台風19号を地球観測衛星から見て、立体的な雨の姿が見えた。
 CTスキャンのような立体映像が撮れる。

R2-3-22R1二周波降水レーダ(DPR)による降雨量観測.jpg
         図2 降雨量観測の一例

 GPM/DPRという人工衛星観測システムがある。

R2-3-22R1  GPM-DPRパーツ.jpg
         図3 GPM/DPRシステム概要

R2-3-22R1 DPRによる観測概要.jpg
         図4 DPRシステムによる観測概要

 熱帯降雨観測衛星TRMMというのもある。
 激しい対流が14㎞上空で起きる。
 大気の不安定なところで起きる。
 極端な降雨と極端な対流がある。
 豪雨は必ずしも高い対流でもたらされるわけではない。
 GPM衛星は2018年7月より観測している。
 西日本を降雨の雲が覆う。
 高さが10㎞を超えていない。
 ジェット気流の蛇行がある。
 広域で強い雨が降った。
 2017年に限られた地域で九州北部豪雨があった。
 2018年は10㎞より低い雨であった。
 2017年は10㎞より高い雨であった。
 雷の発生について、2018年は少なく、2017年は多かった。
 2018年は上空暖気で、低空は寒気であった。
 2017年は上空寒気で、低空は暖気であった。
 初夏の雨は3つの分類がある。
 小面積タイプ、組織化タイプ、中緯度タイプである。
 大規模な環境の場であり、大気の川のようである、と説明した。

 質疑応答を行ったが、質問はなかった。

 研究報告②では「津波復興の現場から考える環境改変の論理と倫理(土木デザインの深化に向けて)」 というタイトルで、東大 社会基盤学専攻の中井氏が報告した。
 津波復興について説明する。
 ちょっとこの場では異質かもしれない。
 専門は土木デザインである。
 何それ、とよく聞かれる。
 河川の動植物などのインフラを扱う。
 土木は水を扱うケースが多い。
 人間の思うようにならない水を相手にする。
 昨年の丸森の写真である。
 土木デザインでは 1.インフラのデザイン、2.基礎研究、人間(土)と自然の関係を扱う。
 インフラの実践を行う。
 宍道湖の堤防がある。
 堤防と海の境目が整備前では、陸域と海域がはっきり二分化されている。
 しかし整備後は土木デザインを基に重複している。
 人間と水の関係を規定している。
 護岸の機能を「だんだん」にするような宍道湖のシーズがあった。
 自然の両義性との付き合い方を形、空間、技術で実践する。
 今日の本題に入る。
 津波復興は3.11の極限に追い込んだ災害からの復興である。
 岩手県大槌町(釜石より少し北)に行った。
 復興のシステムのメンバーになった。
 国交省のアドバイザー、東大復興支援チーム、等を含めて、計画から設計まで地区単位で議論した。
 復興プロセスのマネージメント支援を行った。
 町方、安渡、吉里吉里等は市街地の移転はしない、コンパクトなまちづくりを行うことになった。
 大槌デザインノートである。
 こちらでは3割が戻っている。
 福島では1割である。
 復興の前提は防潮堤で津波高さ(T.P.)14.5mに備える。
 町方地区ではつい散歩したくなる。
 尋常ではない巨大構造物である。
 持続可能となっているのか。
 津波による浸水深は明治三陸津波であれば、市街地では7、8mのシミュレーション結果から10mでよかった。
 一番高いところは14mある。
 住民はどう判断するか。
 1m浸水すれば盛り土しようという考えもある。
 街中の自噴井がなくなる。
 大槌の水文化が盛り土によってなくなる。
 公共と土地共同体と個人の関係が近代では共同体が減少している。

 大分県竹田市のインフラ整備に関わっている。
 共同体組織の変化がある。
 ほ場整備前後の給水系統では個人の多義性が増えている。
 山中湖の景観まちづくりにも関わっている、と説明した。

 ここで一旦休憩となった。

 研究報告③では「南アジアの地下水ヒ素汚染問題の現状:発見から37年を経て」というタイトルで、東大 大学院新領域創成科学研究科の坂本女史が報告した。
 ヒ素を発見して37年になる。
 地下水に含まれる。
 約3億人が被害を受けている。
 インド、中国、バングラデシュ、ガンジス川上流にもある。
 上水道が未整備でヒ素中毒になる。
 ヒ素中毒では色素沈着が起きる。
 黒い固まりになり、歩くのも痛くなる。
 皮膚がん、肺がん、ぼうこうがんになる。
 なぜ地下水を飲むのか。
 川の水は家畜などで汚染している。
 コレラの流行もあった。
 表流水の伝染病である。
 地下の第一帯水層はヒ素で汚染している。
 第二帯水層はそれより深いところであり、汚染していない。
 深井戸のガイドラインでは10μg/L以下の基準値である。
 インドやバングラデシュでは50μg/Lで、インドは1983年に見つかった。
 1993年にバングラデシュで、1999年にネパールで見つかった。
 270群で汚染し、29%が汚染している。
 山岳部ではヒ素汚染はない。
 2006年よりモニタリングプログラムを開始した。
 2014年にはコミュニティに浄化装置を導入した。
 バングラデシュではヒ素のフィルタが氾濫したので認可制になった。
 深井戸の開発も行っている。 
 ネパールではKAFという簡易型フィルタが出てきた。
 国の施策とはなっていない。
 IMISというヒ素モニタリングデータでは両ベンガルで汚染が多く、960万人であった。
 両ベンガルでパイプラインを引くとガクッと落ちた。
 深井戸も作った。
 コミュニティでメンテナンスをするようにしても、放棄する例が多い。
 家庭用の代替品として、先ほど挙げた簡易フィルタKAFをネパールでは3万基導入した。
 鉄とヒ素の反応を利用するもので、鉄は7年替えなくてもいい。
 KAFの小売店もある。
 開発者のDangolの写真があった。
 鉄くぎ5㎏となっているが、実際は少ない。
 ピンハネされている。
 プロバイダの継続的な監視が必要である。
 製造会社の不正もある。
 KAFの機能研究も行われている。
 柏キャンパス(東大の分校?)でも協力して、SEM-EDX等の分析を行っている。
 国連の持続可能な開発目標SDGsの大きな項目である、と説明した。

 私は質問でリービッヒ冷却器は使えないか、KAFの洗浄によるリサイクルは研究していないか、と聞いてみたが、あまりやっていないようであった。

R2-3-22 R1 リービッヒ冷却器の図 縦型 名城大学永田研究室.jpg
         図5 リービッヒ冷却器 縦型の例

R2-3-22R1  リービッヒ冷却器の図 横型 weblio.jpg
         図6 リービッヒ冷却器 横型の例

 縦型は例えてみると、ヤカンに水を入れて沸騰させたものを冷却して下に戻すもので、容器の中の残留物が目的であり、溶液の濃縮に使うものである。
 横型はヤカンに水を入れて沸騰させたものを冷却して横の部分で蒸気から水を回収するので、この回収水が目的である。
 このシステムの簡易型を作れば、悪い水環境であっても、マキによる加熱、空冷で冷やした水の浄化が可能になる。
 飲み水程度は確保できるので、日本では災害発生時の緊急の飲み水確保に使えると思う。
 大量に使うことを考えると、車のエンジンに似た構造の浄水器を開発する必要がある。

 研究報告④では「日本の水田灌漑のスマート化の現状と展望」というタイトルで、東大 大学院農学生命科学研究科の飯田氏が報告した。
 水田灌漑(用水路やため池)のスマート化を行っている。
 65%の水は農業に使われる。
 その90%以上は灌漑に使われている。
 半分以上はお米を作るのに使われている。
 スマート化、ロボット化、Iot、フィールドセンシングが検討されている。
 これまでの農業を変えていこうとしている。
 灌漑はスマート化が進まない。
 後継者不足である。
 国際競争力が必要な時代である。
 大規模化を進めている。
 若手に委託する農地集中管理が増えている。
 少人数で大面積管理することになる。
 圃場が広域に分散している。
 水路系の確保、圃場の管理が困難になる。
 そこで切り札としてITが登場する。
R2-3-22R1 農業水利システム 日本無線論文より抜粋.jpg
         図7 遠隔監視システムの例(日本無線の論文より抜粋)

 茨城の例で東西15㎞、南北15㎞の中に圃場が分散している。
 農業法人を作り、7人で230区画を管理している。
 利根川と鬼怒川の間に土地が分散している。
 水稲栽培を行っている。
 労働時間としては普段の見回りが大きい。
 ICTが使える。
 次世代型水利システムとして、TM/TCシステムが導入された。
 遠隔操作システムで手取川に導入した。
 モニタリングパネルで圃場の遠隔監視システムとなっている。
 監視の重点はザリガニのために水が抜けないようにする。
 「ベジタリア」という東大卒業生の作った農業ベンチャー組織がある。
 「パディウォッチ」は水田の水位、水温管理システムである。
 「水まわりくん」は水田水管理省力化システムである。
 これらはスマホから操作できる。
 農家の人は今まで旅行に行けなかった。
 でも「水まわりくん」があれば、旅行にいける。
 クボタケミックスではゲートの開閉を行っている。
 ICT流用は進んでいない。
 水路系のランニングコストはケーブルを這わせるとイニシャルコストが高い。
 導入のメリットが定量的に見えない。
 高機能の製品ほど高い。
 「ベジタリア」ではレンタルで8280円/月(2016年)から1980円/月にコストダウンした。
 商用回線を使うことによってコストダウンにつながった。
 簡易な通信基盤は必要になる、と説明した。

 質疑応答では誰が質問したかわからないが、デモの場所はあるのか、技術者の育成はどうなのか、農家がどのくらい評価しているのか、という質問が出た。
 前2つについての回答はメモにないので、すでに忘れている。
 農家の評価という点では、農協の営農者85名にアンケートした結果、500~1,000円/反くらいという回答が多かった、とのことであった。
(筆者注:1反は約1,000m2)

 研究報告⑤では「精密質量分析計によるノンターゲット分析を用いた水質管理」というタイトルで、東大 水環境工学研究センターの栗栖氏が報告した。
 質量分析について説明する。
 下水処理等で有機物の流れが必要になる。
 自然水中の有機物NOM(Natural Organic Matter)である。
 水質管理の中で、要調査項目は約200物質となる。
 化合物の種類としては8,100万の化合物がある。
 内容的には数万種である。
 水質基準は21物質について管理している。
 これで十分か。
 溶存有機(DOM)、BOD、COD等を測定する。
 この分析機器では、質量分析(MS)、ガスクロマトグラフィ、液体クロマトグラフィ等がある。
 この中で四重極型質量分析(Orbitrap MS)が精密質量分析機器として使われる。

R2-3-22R1 Orbitrap 質量分析機器 日本化学会論文より抜粋.jpg
         図8 質量分析機器の構成(日本化学会の論文より抜粋)

 他にTOF-MS等もある。
 この機器は77分子を一斉分析できる。
 ノンターゲット分析である。
 水環境中の一斉分析ができる。
 水質基準は平成15年に制定され、平成26年に大改訂が行われた。
 要調査項目が208項目しか調べられていない。
 未調査の物質がある。
 Orbitrap-MS分析では有機200物質の定量、79物質の定性ができる。
 分析がダメなものは116個ある。

 荒川で調査を行った。
 上流、中流で荒川に合流する。
 2019年にサンプル5個を採取した。
 農薬や工業製品をリストアップした。
 1μgまで検出できる。
 872個のうち、47物質が検出された。
 未調査のものが25個ある。
 測定値と生活毒性についてすぐに問題となるレベルではない。
 浄水場のDOMについて調査した。
 分子式の推定プロセスも可能である。
 硫黄S-34の分析もできる。
 この機器の測定結果から分子式の推定ができる。
 構造異性体は無理である。
 原水から沈殿、砂ろ過、殺菌、浄水の工程で水浄化が行われる。
 浄水性オゾンによる組成変化がある。
 塩素処理後の含塩素Cl、含臭素Brもある。
 HとX(Cl、Br)の置換反応がある。
 前駆物質によりオゾンが化学反応する。
 入間川の有機要素DOMを測定した。
 原水由来、処理水由来、非処理水由来の有機分が測定された。
 自然由来の有機は変化しない。
 処理水由来の有機は減少するが、47%残留する。
 浄水に残っている物質で変化しないのが12個あった、と説明した。

 私は質問で、マイクロプラスチック(海洋中にあるプラスチックが紫外線等で分解して微粒子化して、有害物質等を吸着し、そのマイクロプラスチックを魚が取り込んで、それを人間が食べることによって健康影響が出るおそれが指摘されている)の分析をしないのか、と聞いてみたが、想定外の質問だったようで、はっきりした答えはなかったと思う。

 この後にこの水フォーラムの会員募集があったが、それは省略する。

 水フォーラムはあまり期待に応えるようなものとは言い難かった。
 しかし、水に関する研究は続けていく必要があるので、今後もこうしたフォーラムやシンポジウムがあれば参加していくつもりである。

<公開シンポジウム>
「東大水フォーラム」
 1.日時:2020年(令和2年)2月14日(金) 13:30 ~17:10
 2.会場:東京大学本郷キャンパス 山上会館2F会議室
 3.主催:東京大学大学院工学系研究科社会連携・産学協創推進室
 4.共催:東京大学国際オープンイノベーション機構
 5.申込:事前申込制(入場無料)
 6.プログラム
  13:30~13:40 開会挨拶 東京大学 大学院工学系研究科長 教授 大久保 達也
  13:40~14:10 基調講演 東京大学 未来ビジョン研究センター 教授 沖 大幹
  14:10~14:35 研究報告①「地球温暖化と日本周辺の雨の降り方」
         東京大学 大気海洋研究所 教授 高藪 緑
  14:35~15:00 研究報告②「津波復興の現場から考える環境改変の論理と倫理(土木デザインの深化に向けて)」
         東京大学 社会基盤学専攻 教授 中井 祐
  15:00~15:30 -休憩-
  15:30~15:55 研究報告③「南アジアの地下水ヒ素汚染問題の現状:発見から37年を経て」
         東京大学 大学院新領域創成科学研究科 准教授 坂本 麻衣子
  15:55~16:20 研究報告④「日本の水田灌漑のスマート化の現状と展望」
         東京大学 大学院農学生命科学研究科 准教授 飯田 俊彰
  16:20~16:45 研究報告⑤「精密質量分析計によるノンターゲット分析を用いた水質管理」
         東京大学 水環境工学研究センター 准教授 栗栖 太
  16:45~17:00 企業会員の募集について
         東京大学 大学院工学系研究科 都市工学専攻 教授 片山 浩之
  17:00~17:10 閉会挨拶
         東京大学 生産技術研究所 教授 竹内 渉

 -以上-

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