次亜塩素酸ナトリウムによる殺菌のメカニズムは、水溶液にしたときの残留塩素が細菌や微生物の呼吸系酵素を阻害し、細胞の同化作用を停止させることにあり、生きている細胞を酸化させることではないとされています。

次亜塩素酸水(じあえんそさんすい)は、塩酸または塩化ナトリウム水溶液を電気分解することにより得られる、次亜塩素酸(HClO)を主成分とする水溶液である。本品には、強酸性次亜塩素酸水、弱酸性次亜塩素酸水、および微酸性次亜塩素酸水がある[1][2]。

次亜塩素酸水(Hypochlorous Acid Water)は、食品加工等の分野において洗浄・消毒用途などで使用される食品添加物(殺菌料)である。

専用の装置を使用し、塩化ナトリウム水溶液、塩酸水、あるいは塩酸と塩化ナトリウムの混合液を電気分解することで、次亜塩素酸(HClO)を主成分とする次亜塩素酸水をつくることができる。生成装置の種類によって生成する次亜塩素酸水の物性が異なる。

次亜塩素酸ナトリウムとは異なるものである。

注意 次亜塩素酸ナトリウムに塩酸等のpH調整剤を混ぜる生成装置からでる物はpH調整された次亜塩素酸ナトリウム扱いとされ食品添加物として認められている。

次亜塩素酸水はその製造方法から一般的に電解水と呼ばれているが、食品添加物の指定を受けた際に、次亜塩素酸水として命名された経緯がある。そのため、食品添加物として扱う際には次亜塩素酸水の名称となる。

確実な殺菌効果を得るために、

使用する前に必ず有効塩素濃度を確認する
使用にあたっては、洗浄・消毒する物の汚れをあらかじめ十分に除去した後、次亜塩素酸水の流水下で消毒を行う
ことが重要である。

食品添加物として認可されたものは次の3種類である。

次亜塩素酸水の種類
名称 pH 有効塩素濃度(ppm) 別名
強酸性次亜塩素酸水 2.7以下* 20~60 強酸性電解水
弱酸性次亜塩素酸水 2.7~5.0 10~60 弱酸性電解水
微酸性次亜塩素酸水 5.0~6.5 10~80 微酸性電解水
※強酸性次亜塩素酸水のpHは実際的には2.2~2.7である。pH2.2以下では塩素ガスの発生が激しくなる。

強酸性次亜塩素酸水および微酸性次亜塩素酸水:

官報 第3378号厚生労働省令第75号・告示第212号2002年6月10日 [3]

弱酸性次亜塩素酸水:

食安発0426第1号2012年4月26日 [1]

次亜塩素酸水は水そのものが流通するのではなく、生成装置が流通する。そのため、成分規格に適合する次亜塩素酸水が生成されることを担保するため、生成装置の規格(電解物質、隔膜等)が厳しく定められている。(厚生労働省医薬局食品保健部基準課 酸性電解水に関するパブリックコメント平成14年4月)[4][5]

注意 なお、食品添加物次亜塩素酸ナトリウム」に、食品添加物である「塩酸」または「クエン酸」等をあらかじめ混和した水溶液を販売することは、この当該水溶液中で化学反応が生じていると考えられることから、添加物製剤には該当せず、その販売は認められない。2.電解水も同様、水溶液は添加物製剤に該当せず、その販売は認められない(食安基発第0825001号 厚生労働省医薬食品局食品安全部基準審査課長通知)[6]。

[5] 食材、機械・器具等の洗浄消毒の他、手洗いに用いられる。

使用前に必ず有効塩素濃度が規定濃度の範囲であることを確認する。

食材の洗浄消毒に使用する際は、あらかじめ汚れを十分に洗い落とした後、次亜塩素酸水の流水下で行う。

浸漬で使用する場合は、必ず次亜塩素酸水を連続的に供給し、オーバーフローで行う。

水道水で洗った場合以上の塩素が残留しないように、最後は水洗等行い、最終食品の完成前に除去する。

機械・器具・容器等の洗浄消毒に使用する際は、付着している有機物(タンパク質、油脂など)を洗剤等で洗浄除去した後、次亜塩素酸水で除菌する。もしくは、強アルカリ性電解水(pH11~11.5以下)で洗浄後、強酸性次亜塩素酸水で消毒の後、軽くすすぎを行う。

手指の洗浄消毒に使用する際は、石鹸等であらかじめ汚れをよく落とした後、次亜塩素酸水で除菌する。もしくは、強アルカリ性電解水(pH11~11.5以下のもの)で洗浄後、強酸性次亜塩素酸水で除菌を行う。

使用上の注意

塩素臭がするため、使用場の換気を行うことが望ましい。
有効塩素濃度が低いため、有機物(タンパク質、油脂など)が残った状態では、次亜塩素酸水の殺菌/除菌効果が得られない恐れがある。あらかじめ汚れを十分に落としてから使用することが望ましい。

強酸性次亜塩素酸水
0.2%以下の塩化ナトリウム水溶液を、隔膜がある電解槽(二室型または三室型)で電気分解し、陽極側から生成する。
弱酸性次亜塩素酸水
0.2%以下の塩化ナトリウム水溶液を、隔膜がある電解槽(二室型または三室型)で電気分解し、陽極側から生成する。または陽極側から得られる水溶液に陰極側から得られる水溶液を加えて生成する。
微酸性次亜塩素酸水
塩酸または塩酸に塩化ナトリウム水溶液を加えた水溶液を、隔膜がない電解槽(一室型)で電気分解して生成する。
次亜塩素酸水の種類[7]
名称 電解槽 被電解液 pH 有効塩素濃度(ppm)
強酸性次亜塩素酸水 二室型/三室型 NaCl水 2.7以下* 20~60
弱酸性次亜塩素酸水 二室型/三室型 NaCl水 2.7~5.0 10~60
微酸性次亜塩素酸水 一室型 塩酸水 5.0~6.5 10~80
塩酸/NaCl水 5.0~6.5 10~80
※強酸性次亜塩素酸水のpHは実際的には2.2~2.7である。pH2.2以下では塩素ガスの発生が激しくなる。

急性毒性、反復投与毒性、遺伝毒性、皮膚累積刺激性試験、眼刺激性試験などの試験の結果、異常がないことが確認されている[5]。

次亜塩素酸水には、殺菌基盤となる次亜塩素酸(HClO)の他、過酸化水素(H2O2) やヒドロキシラジカル(OHラジカル)が存在する。次亜塩素酸水の広範な殺菌力の作用機序は、これらが細胞膜やタンパク質、核酸に多面的に作用して酸化的に損傷を与えることであると考えられている[7]。使い続けても耐性菌の出現がこれまで無く、今後もないと理論的に判断されている[8]。 ただし、有効塩素濃度が規定未満の場合、殺菌効果が不十分となるため、使用前には必ず有効塩素濃度を確認することが重要である。また、タンパク質や油分など有機物が混在する場合、次亜塩素酸が消費され、目的の殺菌効果が得られないため、あらかじめ十分に有機物汚れを落とす必要がある。

次亜塩素酸水の殺菌効果・不活化効果[9]

名称 次亜塩素酸水(40ppm) 次亜塩素酸ナトリウム(1000ppm)
Staphylococcus aureus (黄色ブドウ球菌

MRSA (メチシリン耐性黄色ブドウ球菌) ◎ ◎
Bacillus cereus (セレウス菌)

Salmonella Enteritidis (サルモネラ菌) ◎ ◎
Vibrio parahaemolyticus (腸炎ビブリオ菌)

Escherichia coli O-157:H7 (腸管出血性大腸菌) ◎ ◎
Campylobacter jejuni (カンピロバクター菌)

ノロウイルス (ネコカリシウイルス) ◎ 〇
インフルエンザウイルス (2009年新型を含む)

Candida albicans (カンジダ) ◎ ◎
Aspergillus niger ; アスペルギルス (黒カビ)

Penicillium cyclopium ; ペニシリウム (青カビ) △ ×
殺菌効果又は不活化効果:◎(速攻)>〇>△>×(無効)

強酸性電解水生成装置  医療機器コード:70477000[10]

軟性内視鏡用洗浄消毒器 医療機器コード:35628000 [11]

強酸性電解水そのものは薬機法(薬事法)上、医薬品の承認はされていない。認証された装置のみが流通する。

2014年、塩酸または塩化カリウム水溶液を電気分解したものが、きゅうりのうどんこ病、いちごの灰色かび病に対し、特定農薬として指定を受けた[12]。 特定防除資材での名称は、電解次亜塩素酸水であり、塩酸または塩化カリウム水溶液を電気分解したものに限られている。

塩化ナトリウム水溶液を無隔膜式電化槽で電気分解することで、次亜塩素酸イオン(OCl―)を主成分とし、次亜塩素酸(HClO)を含有する電解水が生成する。物性はpH7.5~10、有効塩素濃度50~200ppmである。次亜塩素酸ナトリウムを希釈したものと同等とみなされ、食品添加物として利用できる(衛化第31号厚生労働省生活衛生局食品化学課長通知)[13]。次亜塩素酸水と同様に、水そのものは流通せず装置が流通する。

次亜塩素酸ナトリウムに塩酸や炭酸ガス等を混合することで、意図的に次亜塩素酸(HClO)の含有量を変化させることができる。混合するための装置などが流通しているが、その生成物やあらかじめ混合した水溶液について食品添加物の申請は行われていない。

上水道等における消毒法としては、処理規模・設備規模・操作性・安全性・コストなどのメリットにより、次亜塩素酸ナトリウム水溶液による殺菌が最も普及しています。

殺菌効果が大きい。
取扱いが簡単で安定度が高く安全である。
殺菌効果の残留性が期待でき、残留塩素の測定が容易。
液体のため注入量の調整が容易で、自動制御による精度の高い管理が可能。
貯蔵設備(薬液タンク)の設置が簡単。
などが挙げられます。

次亜塩素酸ナトリウムに殺菌力を持たせるためには、水溶液にする必要があります。
水溶液にすると、次亜塩素酸ナトリウム(NaClO)は水(H2O)と反応して、次亜塩素酸(HClO)と水酸化ナトリウム(NaOH)となります。
NaOCl + H2O ⇔ HOCl + NaOH ・・・(1)
塩素(Cl2)の場合は塩酸が生成しますが、次亜塩素酸ナトリウム水溶液の場合は水酸化ナトリウムが生成します。従って、液性はアルカリ側となり、pH値を上げる傾向になります。一方の次亜塩素酸(HOCl)は不安定な化合物で、分解の際、強力な酸化作用を示す発生期の酸素を放出し、塩酸に変わります。
HClO + H2O ⇔ HCl + (O)・・・(2)
更に、この次亜塩素酸は水溶液中で、次亜塩素酸イオン(ClO-)と水素イオン(H+)とに解離します。
HClO ⇔ ClO- + H+ ・・・(3)
このイオン化の程度は水のpH値や水温によって変化します。
また、次亜塩素酸は水中にアンモニアアンモニア誘導体などが存在するとそれらと反応して、クロラミン(クロルアミン)として知られている化合物をつくります。
このクロラミンは水中のpH値によって、モノクロラミン(NH2Cl)、ジクロラミン(NHCl2)、トリクロラミン(NCl3)に変化します。

残留塩素とは、水中に残存する殺菌力を持った遊離塩素および結合塩素(クロラミン)をいいます。まとめると次のようになります。

結合塩素は遊離塩素に比べて1桁ほど殺菌効果が落ちますが、反面、残留効果が長持ちすることになります。
また、同じ遊離塩素の中でも次亜塩素酸(HClO)の方が次亜塩素酸イオン(ClO-)に比べ、はるかに殺菌能力が大きいとされています。
例えば、EPA(米国環境庁)の報告では、塩素として0.1mg/Lのときの殺菌時間は、水温2~6℃で次亜塩素酸(HClO)を1とすると、次亜塩素酸イオン(ClO-)で80倍、NH2Cl(モノクロラミン)で350倍もの時間を要したとのことです。

次亜塩素酸ナトリウムによる殺菌のメカニズムは、水溶液にしたときの残留塩素が細菌や微生物の呼吸系酵素を阻害し、細胞の同化作用を停止させることにあり、生きている細胞を酸化させることではないとされています。

pH値が低いほど、HClOの割合が大きくなり、殺菌力が増すことになります。ここでいうpH値とは、次亜塩素酸ナトリウム注入後の値であることに注意する必要があります。アルカリ性によるpH値の上昇に留意してください。
水中の塩素消費物質の量
アンモニア性窒素、還元性物質、酸化されやすい有機化合物などの影響を強く受けます。特に、アンモニア性窒素が存在すると、通常その存在量の7.5~10倍の塩素がクロラミンとなって消費されます。
水温
水温が上昇すると反応速度が高まり、殺菌作用も進行しますが、同時に残留塩素も分解、消耗されます。

同化作用とは、生体物質を合成し、エネルギーを蓄積していくものであり、異化作用とは、生体物質を分解し、エネルギーを燃焼(消費)させていくものです。 そしてこの作用は、夜と昼で交互に切り替わります。 日が暮れて暁方までの夜間においては同化作用が優勢になり、夜が明けて日中になると異化作用が優勢になります。

食塩水を電気分解して殺菌水を生成する電解次亜水装置。どこでも手に入る「食塩」が原料で、定期交換部品の寿命が長く、ランニングコストが抑えられる仕様となっている。

低圧水銀ランプ(低圧UVランプ)とは、点灯中の水銀蒸気圧が100Pa以下の水銀蒸気中のアーク放電の発光を利用する放電ランプのこと。
発光管には、主に棒状のガラス管が用いられ、Ar(アルゴン)などの希ガスと、水銀またはそのアマルガム(水銀と他の金属との合金)が封入されている。
低圧水銀ランプには、大きく分けて、有電極形と無電極形がある。
発光管(ガラス管)の内壁に蛍光体を塗布した蛍光ランプや、253.7nmの紫外放射の強い殺菌ランプなどがある。

オゾン発生方式は大別すると無声放電方式、電気分解方式、紫外線ランプ方式等があります。工業的用途で最も一般的な方法は無声放電方式です。
無声放電(Silent discharge)とは図1に示すように平行電極間に誘電体(dielectric)を、設け、この間に酸素ガス、乾燥空気等を供給し、両極間に交流高電圧を印加する際に観察される放電現象です。
さらに無声放電の一種である沿面放電(surface discharge)が図2です。
誘電体を挟んで片側に面電極もう一方に線電極を放電電極、面電極を誘電電極と呼びます。この両電極間に交流高電圧を印加すると放電電極と誘電体の間で放電します。この際、写真1に示すように線電極の周囲に沿って青白い放電が観察されます。
上記の無声放電あるいは沿面放電により気体中に電子が放出されます。オゾン生成原理の第1ステップは式(1)に示すように安定な酸素分子に放出された電子を衝突させ酸素原子に解離させることです。
第2ステップ式(2)に示すように3体衝突によりオゾンが形成されます。
O2+e→20+e  (1)
O+O2+M→03+M (2)
以上のように放電現象により発生する電子により酸素がオゾンに変換されます。
沿面放電式の優位点として平行空間を利用する無声放電に対して比較的簡単な構造で安定した放電が得られる点にあります。

光害(こうがい、ひかりがい、英: light pollution)とは、過剰または不要な光による公害のことである。夜空が明るくなり、天体観測に障害を及ぼしたり、生態系を混乱させたり、あるいはエネルギーの浪費の一因になるというように、様々な影響がある。光害は、夜間も経済活動が活発な都市化され、人口が密集したアメリカ、ヨーロッパ、日本などで特に深刻である。

日本では、川崎市在住のアマチュア天文家川村幹夫により、「公害」の一種と捉え、敢えて同じ発音を持つ「光害(こうがい)」と命名され、この用語が広まった。最近では「公害」と発音が同じでまぎらわしいとの指摘から現在は「ひかりがい」の呼称が用いられる事が多い。

上記以外にも、昼間、ビルの窓ガラスに太陽光が反射して生じる影響についても、自動車の安全運転などに支障をきたすことなどにより、一種の光害とされる[1]。

光害の影響として最も代表的なのは、夜空が明るくなり、星が見えにくくなってしまうことである。自然のままの状態の夜空であれば、月明かりがない時には、肉眼で数千の星や、天の川が見える。しかし、光害が進んだ地域では、天の川が全く見えないのはもちろん、肉眼で見ることのできる星も極めて限られてしまう。現在の日本では、都市部で天の川を見ることはほとんど不可能と言ってよい。

人工光により夜空が明るくなると、天文台での天体観測や、アマチュア天文家の天体観望や写真撮影(撮像)などの妨げとなることが多い。観測限界等級の上昇(可視光の波長域では顕著であるが、赤外線の波長域ではほとんど問題にならない)、水銀灯などに由来する水銀輝線の混入が代表的なものである。ナトリウム灯のオレンジ色の光の影響は、光量で見れば水銀に比べて軽微であり、観望や撮像の時には無視できる。分光観測においても、ナトリウム輝線は2本のみであることと(ナトリウムそれ自身を除いて)天体観測に重要な輝線と重ならないことにより、判別・分離が容易である。このため、天文台近辺で照明が必要な場合はナトリウム灯を採用することが多い。

研究者の中には、光害が人間や動物、昆虫の行動に影響を及ぼしていると考えているものもいる。ウェルズリー大学で動物プランクトンについて研究したマリアン・ムーアは、湖の周囲の光害が、魚が水面の藻を食べるのを妨げ、赤潮などの有害藻類ブルームが魚を全滅させる原因になっていると考えている。また、光害は他にも生態系に影響を及ぼしている可能性がある。例えば、夜に開花する花を受粉させる蛾の行動の変化などである。多くの鱗翅類学者や昆虫学者は、夜間の照明が、蛾の飛行能力を妨害していると考えている。鳥類にも同じ事が言えると考える学者もいる。

また、植物への影響も報告されている。明るい街灯のそばで夜間も長時間光を浴びつづける街路樹などには、紅葉の遅れなどの異常が起きることがある。これにより、植物の寿命が短くなってしまうことがある。稲にも、至近距離の明るい街灯から照らされつづけた場合、異常出穂や稔実障害が発生することが報告されている。

過剰な照明使用や、人の生活圏外である空に向けて光が漏れることは、エネルギーの浪費である。国際エネルギー機関による2006年の記者発表によれば、現状のまま不適切な照明利用が続けば2030年には照明に使われる電力は80%増加するが、適切な照明利用が行なわれれば2030年でも現在と同等の消費電力に抑えることができるという。

光害の主な原因のひとつとして、不適切な形態の街灯が挙げられる。例えば、光源の周りをただのガラス球などで覆ったような街灯は、光があらゆる方向に発されるが、上の方への光は全く無駄になってしまう。また、横方向の光は、グレアとして、運転者などの目をくらませる原因となる。このような不適切な街灯の使用により、日本で1年間に無駄にされるエネルギーは、電気代に換算して少なくとも2000億円相当になるという試算もある[2]。

日本では、イカ釣り漁船の漁火によって、海までもが非常に明るいときがある。漁火の光は、船の消費燃料の約半分という莫大なエネルギーを使って点されているが、上空にそのまま逃げたり、船の甲板や海面で反射されたり、吸収されたりして、大半が無駄になっている。海岸地域では、光害の原因の一つとなっている。

また、道路脇などによく自動販売機が設置されており、夜間明るい光を放っている。これも光害の原因の一部となる。

世界の夜の光(2016年)。人類の3分の1が「天の川が見えない明るい夜の地域」に居住している。