平成29年度 公害防止管理者 汚水処理特論 問23を解説｜全窒素は加圧加熱で硝酸イオンに変える
平成29年度 汚水処理特論 問23は、水に含まれる窒素の総量を求める手順を述べた文章について、下線部の正誤を問う問題です。誤っているものを選びます。
この問題のポイント
窒素を全部まとめて測るやり方には2通りあり、形ごとに測って足す道と、いったん全部を同じ形にそろえてから一度で測る道があります。前半の下線は前者の足し算の中身を、後半の下線は後者の下ごしらえの条件を指しています。ひっかけは下ごしらえの厳しさで、置いておくだけで有機物の窒素まで変わってくれるかのような条件が書かれています。
※ 問題文そのものは、産業環境管理協会が公開している公式サイトで確認できます。
正解：選択肢(5)（誤っている箇所）
各選択肢の正誤
| 選択肢 | 正誤 | 解説 |
|---|---|---|
| (1) | ○（正しい） | 形ごとに測った値を足し上げる道は総和法と呼ばれます。呼び名として正しい記述です。 |
| (2) | ○（正しい） | もう一方は紫外部の吸収を使って一度に求める方法です。硝酸イオンが紫外部の光を吸う性質を利用します。 |
| (3) | ○（正しい） | 分けた試料の片方では、すでに酸化された形の窒素をまとめて求めます。足し算の一方の項として正しい組み立てです。 |
| (4) | ○（正しい） | 残る片方では、還元された形の窒素と、たんぱく質などに取り込まれた窒素をまとめて求めます。この2項を合わせれば取りこぼしがありません。 |
| (5) | ×（誤り） | 分解は置いておくだけでは進みません。耐圧の容器に密閉し、圧力をかけた状態で高温に加熱します。温度の条件がまるごと違います。これが正解の箇所です。 |
選択肢(5)のポイント（ここが誤り）
紫外部の吸収を使う方法は、試料の中にある窒素をどんな形のものも残らず硝酸イオンに変えてしまい、その硝酸イオンをまとめて量るという考え方でできています。硝酸イオンは紫外部の短い波長をよく吸うので、その吸収の強さを読めば、変換前の窒素の総量が分かるという筋道です。規格では測定波長を220 nmとしています。
問題は変換の難しさです。アンモニアや亜硝酸ならまだしも、たんぱく質やアミノ酸のように分子の中に組み込まれた窒素は、そう簡単に外へ出てきません。そこで酸化剤としてペルオキソ二硫酸カリウムを加え、アルカリ性にしたうえで、耐圧の容器に密閉して高圧蒸気滅菌器に入れます。規格ではこの加熱条件を約120 ℃で30分間と定めています。室温に置いておくだけでは有機体の窒素が分解されず、その分がまるごと抜け落ちて、全窒素の値が実際より小さく出ます。
加熱に圧力が要るのも同じ理由です。ふたを開けたまま温めれば水が沸いて逃げてしまい、必要な温度に届きません。密閉して圧力をかけるからこそ、水を液体のまま高温にでき、頑固な窒素化合物まで酸化しきれます。
もう一方の道である総和法は、試料を2つに分け、酸化された形の窒素と、還元された形および有機物に含まれる窒素をそれぞれ測って足すやり方です。手間はかかりますが、形ごとの内訳が分かるという利点があります。「全部そろえて一度で測る」か「形ごとに測って足す」かという対比で押さえておけば、どちらの説明を読んでも迷いません。
覚え方
- 全窒素の道は2本。形ごとに測って足すか、全部を硝酸イオンにそろえて一度で測るか。
- そろえる方法の下ごしらえはアルカリ性の酸化剤＋密閉して加圧加熱。目安は約120 ℃・30分間。
- 「室温で放置」と書いてあれば誤り。有機体の窒素が分解されず値が低く出る。
- 読む波長は紫外部の220 nm。硝酸イオンが紫外部を吸うのが原理。
- 足し算の道は2つに分けた試料から。酸化された側と還元・有機の側で漏れなく足す。
理解度チェック
紫外線吸光光度法で、加圧下の加熱分解が必要なのはなぜですか。
たんぱく質などに組み込まれた有機体の窒素を硝酸イオンまで酸化しきるためです。常温では分解が進まず、その分だけ全窒素が低く出てしまいます。
総和法では、なぜ試料を2つに分けるのですか。
窒素の形によって測り方が異なるためです。すでに酸化された形の窒素と、還元された形や有機物に含まれる窒素を別々に求め、両者を足して総量とします。
この問題に関連する用語解説
出典
- 一般社団法人 産業環境管理協会「平成29年度 公害防止管理者等国家試験 汚水処理特論 問題・正解」（公式PDF）
- JIS K 0102（工場排水試験方法）全窒素の測定方法（総和法・紫外線吸光光度法）
※ この記事の確認日：2026年7月