化学物質過敏症患者によるシックハウス診断

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100.フタル酸エステルとはなにか。(2009/12/3)

 フタル酸エステルは環境ホルモンの一つとしてあげられています。どのような物質で、どのように使われているのか、考えてみましょう。

 フタル酸エステル類は、フタル酸とアルコールのエステルの総称です。フタル酸ジメチルやフタル酸ジエチルなど多くの種類があり、高級アルコールのフタル酸エステルは可塑剤としてよく使用されています。一般に工業的には、フタル酸(遊離酸)と過剰のアルコールから、水をアルコールと共沸脱水してエステル化することで製造されます。無色の粘調液体で油に溶けますが、水には溶けません。主に壁紙、床材などに使用される軟質塩化ビニル樹脂系の可塑剤の他、接着剤、塗料、インクなどに使われています。

 ポリ塩化ビニルの高分子は透明でガラスのように硬いですが、フタル酸エステルなどの可塑剤を加えると分子の隙間に入り込み、分子運動がしやすくなり、柔軟性が増えます。添加量は目的とする製品の物性に応じて1〜50%程度加えます。添加量が多いほど柔軟性がよくなります。可塑剤は、樹脂(高分子)と結合しているわけではないため、溶出しやすく、プラスチックに接触することで飲食物等に移動してくる可能性があります。

 環境ホルモンの疑いがある物質としてフタル酸エステル類のうち、フタル酸-2-エチルヘキシル(DEHP)など、9種類があげられたことから、他の物質への置き換えが進みつつあります。DEHPは塩ビ性の手袋に使われていたことから、衛生のために手袋をして調理した食品に移行していたと考えられます。また、医療現場でもチューブや輸液バック、輸血バックなどに使われていました。

 現在、欧米で最も心配されていることは、塩ビ製乳幼児玩具に含まれるフタル酸エステル類の溶出によって、経口(なめたりしゃぶったり)、経気(室内空気放散物の吸入)、経皮(皮膚との接触)を通じてフタル酸エステルを摂取することです。特に経口摂取が最も懸念されています。そのため欧州では、特に3歳児以下の乳幼児を対象とした玩具に対する、フタル酸エステル類の使用を規制する国がたくさんあります。日本では2002年に厚生労働省より、食品用の器具や容器包装およびおもちゃについてDEHPを原材料とするポリ塩化ビニルの使用を禁止する通知が出されています。

 天然物の中にはるかに強力なホルモン様物質(ヒトの尿由来の天然の女性ホルモンや大豆由来のエストロゲン様物質など)が存在しているため、近年、環境ホルモンという言葉はあまり使われなくなっています。フタル酸エステル類についても現在の状況では、健康に影響があるほどの濃度ではないようです。塩ビ製品でも衛生用手袋など口に入る可能性があるものについては、フタル酸エステル類は使われていません。ただし、幼児用の玩具(特に口に入れる可能性のあるもの)はいまでも注意が必要だと思います。


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99.知られざる重曹の製造法。(2009/11/26)

 重曹には天然由来のものと工業的に製造されたものがあります。両者に違いはあるのでしょうか。製造方法について考えてみましょう。

 天然物は、地中から重炭酸ソーダ石(トロナ鉱石ともいう)を採取し、砕いて不純物を取り除くなどの作業を経て製造されています。重曹の原料である重炭酸ソーダ石はアメリカ合衆国、ケニア、エジプト、南アフリカ、メキシコ、ペルーなど、世界の60ヶ所以上で採掘することのできる、ありふれた物質です。アメリカには巨大な鉱床がありアーム&ハンマーのベーキングソーダは天然重曹で有名です。また中央アジアの砂漠地帯でも鉱床は見つかっており採掘されています。重炭酸ソーダ石は重曹の他に水酸化ナトリウムも含んでいるので、二酸化炭素を反応させて重曹にしています。(中和反応)

 日本には重炭酸ソーダ石の鉱床はありませんので、人工的に重曹を生産しています。(つまり、国産品はすべて人工物)その製造方法は、塩化ナトリウム溶液の電気分解で得られた水酸化ナトリウム溶液に二酸化炭素を反応させるというものです。

  NaOH + CO2 → NaHCO3

過去にはソルベー法というアンモニアを使った方法で製造されていましたが、現在、国内でソルベー法で製造しているメーカーはありません。

 天然物も人工物も「医薬品用」「食用」「農工業用」の3種類に分けられます。「医薬品用」は高純度、高品質で安全性を保障されており、薬局で販売されています。「食用」も「医薬品用」に次いで純度が厳しくチェックされており、安心して使うことができます。ラベルには「食品添加物」と書かれています。「農工業用」は純度や品質のチェックが甘く、不純物が混じっていることなどの心配があるため、スキンケア用やお風呂に入れるなどの用途には使えません。農業用のものには肥料目的で硫安が混入されている場合があり、アンモニア臭がすることがあります。

 人工物の原料となる水酸化ナトリウムは、塩素を得るために塩水を電気分解する際に大量に生成するので、コスト的には天然物より安くできます。また、天然物の精製過程でも同じ中和反応が使われていて、成分の差はほとんどありません。「医薬品用」や「食用」のグレードであればどちらを使っても問題はないと思われます。


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98.エキスとは何か。(2009/11/19)

 健康食品や化粧品などの原料としてイチョウ葉エキス、アロエエキスなどの「エキス」が使われています。この「エキス」とは何なのか考えてみましょう。

 エキスとは、“エキストラクト(extract)”の略で、もともとはオランダ語、本来は「抽出物」の意味で使われています。食品化学や調理学の分野では一般に、肉、魚、野菜などに含まれる成分のうち、水や熱水に溶け出してくる成分からタンパク質や脂質を除いたものを 「エキス」と呼んでいます。

 製造方法は一般的に次のようなものです。細かく裁断した原料に浸出剤を加え一定時間そのまま放置するか加熱して成分を浸出させます。浸出液を濾過し、揮発性の成分が失われないように85℃以下で(なるべく減圧下で)濃縮します。濃縮液を水飴状の濃度にしたものを軟エキス(軟稠エキスともいう)、濃縮液を冷却乾燥させた後に均一に砕いて粉末状にしたものを乾燥エキスといいます。

浸出剤に何を使うかで、水抽出物、アルコール抽出物等があります。

水抽出物
水で抽出した植物エキスは、時間がたつと腐るので、パラベン(メチルパラベン、ピロピルパラベン)などの防腐剤が配合されています。刺激が少ないので、敏感肌の人に適しています。

アルコール抽出物
植物エキスを長時間保存するために、アルコール(主にエタノール)で抽出するのは、昔から世界各地で使われてきた方法です。アルコールを溶剤にして植物エキスを作ると、使う人にとっては、さっぱり感が出て非常に肌に吸収されやすくなるという利点があるようです。

多価アルコール抽出物
植物エキスの溶剤として、BG(1.3-ブチレングリコール)やPG(プロピレングリコール)が多く使われています。これらの溶剤で抽出した植物エキスは、腐らないという利点があるため、化粧品原料会社では一般的に使われるようになったようです。

 BGやPGはエタノールに比べて刺激が少ないこともあり、近年よく使われるようになっています。しかし、合成溶剤の一種でもあり、必ずしも体にいいとは言えません。また、エキスとして使われる場合、溶剤は表示されていない場合があります。天然エキスだから安全とは言えない一例だと思います。


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97.予防接種と化学物質パート2(アジュバント)。(2009/10/29)

 輸入されることが決まった新型インフルエンザワクチンにはアジュバントと呼ばれる化学物質が添加されています。アジュバントとはなんなのか考えてみましょう。

 アジュバントは、「抗原(ワクチン)」の免疫原性を高める目的で「抗原」と共に生体に投与される試薬のことです。免疫賦活剤、あるいは免疫増強剤の一種とも考えられます。 作用機構は様々で不明なものも多いのですが、「抗原」の投与局所への貯留性を高めるエマルジョンや沈降物を形成するものが多く、それらは「抗原」と免疫細胞が接触する機会を増やすことで、免疫増強作用を発揮します。

 アジュバントの利点は「抗原」を長時間とどまらせたり、接触する表面積を増やして「抗原」と「マクロファージやリンパ球」との接触・相互作用のチャンスを高めます。つまり、注射した場所にとどまるようにして免疫反応がより起こりやすくしているわけです。アジュバントの問題点として、ワクチンとアジュバントの相性(種類の選択)を間違えると、アジュバント病という、アレルギー4型が個体に症状として現れます。また、細胞性免疫(防御因子)に「抗原」の取り込みを促進する為、「抗原」が浸潤するようにわざと接種部位に炎症を起こさせますので、線維肉腫(しこり)が出来やすくなります。

アジュバントには大きくわけて沈降性タイプと油性タイプの2種類あります。
沈降性タイプ
水酸化ナトリウム、水酸化アルミニウム、リン酸カルシウム、リン酸アルミニウム、ミョウバン など
油性タイプ
流動パラフィン、ラノリン、フロイント、スクワレン など

 今回、日本が輸入することになったワクチンは2種類ありますが、いずれも油性タイプのアジュバントが使われています。G社のワクチンは魚油からとられた有機化合物である「スクワレン」に、「ポリソルベート80」と「ビタミンE」とを混ぜたもの(AS03)をつかっています。また、N社のワクチンは「スクワレン」、「ポリソルベート80」と「ソルビタン・トリオレイン酸」を混ぜたもの(MF59)が使われています。

 「ポリソルベート80」は界面活性剤の一種で、油性のため水に溶けにくい「スクワレン」を乳化するために使われていると思われます。こうしたアジュバントはわざと炎症を起こさせることから、発がん性があるのではないかという指摘もされています。安全性については非常に疑問を感じます。


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96.食品添加物の表示について。(2009/10/15)

 加工食品には品質を向上させるなど様々な目的で食品添加物が使われています。今回は食品添加物の表示について考えてみましょう。

 JAS法では、一括表示の原材料欄に、食品添加物以外の原材料と食品添加物に区分し、重量の割合の多い順に使用したすべての原材料を記載することになっています。ただし、食品添加物の中で、栄養強化の目的で使用されるもの、加工助剤及びキャリーオーバーについては、表示が免除されています。

栄養強化の目的で使用されるものとは。
栄養強化の目的で使用されるビタミン類、ミネラル類、アミノ酸類のこと
例えば、L−アスコルビン酸(ビタミンC)を栄養強化の目的で使用した場合は表示する必要がありません。(同じL−アスコルビン酸でも酸化防止剤として使用した場合は表示の必要がある)

加工助剤とは。
1. 食品の加工の際に添加される物であって、当該食品の完成前に除去されるもの
2. 当該食品の原材料に起因してその食品中に通常含まれる成分と同じ成分に変えられ、かつ、その成分の量を明らかに増加させるものではないもの
3. 当該食品中に含まれる量が少なく、かつ、その成分による影響を当該食品に及ぼさないもの
例えば、食用油を抽出する際に使用されるヘキサンは最終的に除去され製品に残留していないとされているので表示する必要がありません。

キャリーオーバーとは。
食品の原材料の製造又は加工の工程において使用され、かつ、当該食品の製造又は加工の工程において使用されない物であって、当該食品中には当該物が効果を発揮することができる量より少ない量しか含まれないもの。
例えば、せんべいに使用されるしょうゆに含まれる保存料などがこれに該当します。

以下の8種類の用途に使われるものは、その用途名を併せて表示することになっています。この場合は、「保存料(ソルビン酸K)」、「甘味料(ステビア)」のように、用途名と物質名を表示しています。
「甘味料」、「着色料」、「保存料」、「増粘剤・安定剤・ゲル化剤又は糊料」、「酸化防止剤」、「発色剤」、「漂白剤」、「防かび剤又は防ばい剤」
また、以下の14種類の用途で使用する場合には、使用の目的を表す「一括名」で表示することが認められています。
「イーストフード」、「ガムベース」、「かんすい」、「酵素」、「光沢剤」、「香料」、「酸味料」、「チューインガム軟化剤」、「調味料」、「豆腐用凝固剤」、「苦味料」、「乳化剤」、「pH調製剤」、「膨張剤」

 上記以外にも、表示面積が狭く表示が困難な小包装食品や、包装されていないので表示が困難なバラ売り食品は、食品添加物の表示が免除されています。表示されていないからといって使用されていないとは限りませんので、購入時には注意が必要です。


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95.食品の表示について。(2009/10/8)

 食品は口に入るものであるため、表示がとても重要です。今回は食品の原材料表示について考えてみましょう。

 食品、特に加工食品には原材料を始め、多くの項目が表示されています。健康増進法では、熱量・たんぱく質・炭水化物・脂質・ビタミン・ミネラルなど栄養表示の基準が定められています。また、食品衛生法に基づく期限表示やアレルギー表示、計量法に基づく内容量表示など、複数の法律により様々な表示が義務づけられています。中でも重要なのはJAS法による表示です。

 JAS法は、「農林物資の規格化及び品質表示の適正化に関する法律」の略称で、「JAS規格(日本農林規格)」と「食品表示(品質表示基準)」の2つのことを定めています。JAS法では、一般消費者向けの全ての食品を生鮮食品と加工食品に分けて、それぞれに一定の表示を義務づけています。このルールを守らない事業者に対しては、指導を行うとともに、表示を改善するよう指示し、これを公表します。この指示に従わない場合、農林水産大臣が改善を命令します。それでもなお命令に従わない事業者については、罰則が課せられます。

 生鮮食品は、「名称」と「原産地」などの表示が義務づけられています。加工食品は、「名称」 「原材料名」「内容量」「賞味期限」「保存方法」「製造者」などの表示が義務づけられています。また、玄米や精米、水産物、遺伝子組換え食品などの品質表示基準や、個別の食品に適用される品質表示基準が設けられています。

 加工食品の原材料表示は、一括表示の原材料欄に、食品添加物以外の原材料と食品添加物に区分し、重量の割合の多い順に使用したすべての原材料を記載することになっています。食品添加物は後の方に表示することになっていますので、かならずしも使用量が少ないとは限らないことに注意が必要です。また、全成分表示が基本となっているのですが、食品添加物は用途によって一括名で表示することが許されていますので、成分名が書かれていないことがあります。

 食品の表示は食品を選ぶ上で非常に重要です。私たち消費者の側は、より安全で確かな食品を選ぶために、このような表示のルールを知っておく必要があると思います。


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94.化粧品の表示について。(2009/10/1)

 近年、化粧品のパッケージにたくさんの物質名が表示されるようになりました。何が変わったのか考えてみましょう。

 化粧品の表示は薬事法によって規定されています。化粧品原料として認められている成分は数千種類もあります。以前は、それらの原料のうち、約100種類が、アレルギーなど化粧品かぶれが起きる可能性のある「表示指定成分」として、表示が義務づけられていました。それ以外の成分については表示の義務はありませんでした。

 「無添加化粧品」というのは、これらの「表示指定成分」が使われていない化粧品のことを指すことが多いようです。しかし、指定成分以外にも防腐剤はあるので、無添加化粧品といっても防腐剤が入っていることもあります。例えば、防腐剤として使用されている成分として有名なものにパラベンがありますが、無添加化粧品として販売されていたものの中には、指定成分であるパラベンの代わりにフェノキシエタノールや1−3ブチレンアルコールが使われているものがありました。これらはパラベンより毒性が強いとされていますが表示義務がなく、表示されていませんでした。こうしたことはシックハウスにおける問題と類似しています。建材に使われている化学物質は何千種類とあるにもかかわらず、指針値が示されているのは13種類だけで、それ以外の物質によると思われる健康被害があとを絶ちません。

 2001年4月に改正された薬事法による表示は、「全成分表示」が基本となっています。新しい表示では、含まれる成分の多い順に、すべての成分が表示されるようになりました。表示を見ることで、化粧品の内容を知り、自分にあった製品を選び、自分にあわない成分を避けることが出来ます。その意味では、正しい方向だと思われるのですが、反面、あまりに多くの成分が表示され、どれが良い成分で、どれが悪い成分かの判断が困難になりました。

 かつての表示指定成分は現在では「旧表示指定成分」と呼ばれる場合があります。旧表示指定成分をピックアップして、これらが使われていないものを選ぶことを推奨するサイトも見かけますが、それでは全成分表示に変更した意味がなくなってしまいます。前述の通り、旧指定成分より毒性の強い成分がありますし、全く新しい成分が使われている場合もあります。全成分表示になったことで、今まで以上に、化粧品の成分についての知識を身につけ、自己責任で製品を選ばなければならなくなったのだと思います。


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93.レジ袋はポリ袋、それともビニール袋。(2009/9/17)

 合成樹脂製の袋の総称としてポリ袋やビニール袋という名称が使われます。レジ袋を例にこれらの材質について考えてみましょう。

 レジ袋(レジぶくろ)とは、コンビニエンスストアやスーパーマーケット等の小売店において、購入した持ち帰り商品を入れるためにレジで渡される袋を指す通称で、手に下げて帰れるような取っ手、中身が出ないように袋口を結べるように施す等の形状を取り入れています。材質としてはビニールやポリエチレン等が使われていますが、近年、ポリエチレンが主流となってきています。一般的にはビニール袋はポリ塩化ビニルの袋、ポリ袋はポリエチレンの袋を指します。

ポリ塩化ビニル(PVC
 塩化ビニル(クロロエチレン)を重合して製造される熱可塑性樹脂です。塩化ビニルモノマーを重合させただけの樹脂は硬くて脆く、紫外線などにあたると分子を構成する塩素原子がはずれて劣化黄変しやすいため、柔らかくする成分(可塑剤)と劣化を防ぐ安定剤を加えます。
 ポリ塩化ビニルをはじめとする塩素系プラスチックがダイオキシン類の主要発生源と考えられ、社会問題になりました。現在ではダイオキシンは塩素系プラスチックのみならず、塩素と炭素が含まれる廃棄物を焼却処分する際に不完全燃焼になると発生すると考えられていて、対処法として焼却炉の性能向上による不完全燃焼率の軽減、分別により塩素を含むごみを焼却しない、リサイクル制度の拡充、塩素系プラスチックの使用量削減などが提案されています。
 また近年、いわゆる環境ホルモンへの関心が高まる中でポリ塩化ビニル中に含まれる可塑剤が食品中などに溶け出すことで人体に与える影響も取り沙汰されるようになりました。そのためこれまで可塑剤として多く用いられていたフタル酸エステルから、人体への影響や溶出量が少ないとされる他の可塑剤への切り替えが進んでいます。

ポリエチレン(PE
 エチレンが重合して製造される最も単純な構造をもつ高分子であり、容器や包装用フィルムをはじめ、様々な用途に利用されています。組成上は同じポリエチレンであっても、構造によって性質が大きく異なるため、実用上、密度や分子量によって数種類に分類されています。透明なポリ袋は主に低密度ポリエチレン(LDPE)が使われ、乳白色のレジ袋は高密度ポリエチレン(HDPE)が主に使われています。
 低密度ポリエチレンは繰り返し単位のエチレンがランダムに分岐を持って結合しているのに対して、高密度ポリエチレンは分岐をほとんど持たず直鎖状に結合した構造をもっています。
 高密度ポリエチレンは低密度ポリエチレンと比較すると、高温に耐える特性があります。また、引っ張り強さ、フィルムの腰の強さがあり、薄手でも強度が得られます。開口性にも優れているため、スーパーやコンビニなど小売店のレジ袋として使用されています。

 業界団体からは焼却炉からのダイオキシンの主要発生源はポリ塩化ビニルではなく、食品に含まれる食塩によるものとする研究も出されています。また、ポリ塩化ビニルは重量比にして塩素が約半分を占めていて、石油消費量などが小さいため、現在では他の石油系プラスチックに比べて二酸化炭素排出量が小さく、環境への影響が小さいプラスチックであるという見方もなされるようになってきました。プラスチック類が環境に与える影響はまだまだわかっていないことが多いようです。


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92.浮遊粒子状物質とはなにか。(2009/9/3)

 呼吸で吸引してしまう化学物質は揮発性のものが多いのですが、粒子状になっている物質もあります。これらの浮遊粒子状物質のついて考えてみましょう。

 大気汚染物質を大きく分類すると、気体である二酸化硫黄(SO2)や二酸化窒素(NO2)などのガス状物質と、固体の小さな粒からなる粒子状物質(PM)とになります。「浮遊粒子状物質」(SPM)とは、大気中に存在する粒子状物質のうちで、粒子の直径(粒径)が10μm(0.01mm)以下の非常に細かな粒子と定義されており、その小ささのため軽いので、すぐには落下せずに大気中に浮かんでいます。

 浮遊粒子状物質の発生源は、多種多様で、自然界に由来するものとしては、風により地表から舞い上げられた細かな土壌粒子(代表的なものとしては、春先に中国大陸から風で運ばれてくる黄砂)、火山の噴火により上空に吹き上げられた火山灰、海水が蒸発したあとに残る海塩粒子などがあります。

 人工的なものとしては、工場や事業場、自動車、船舶などで使われる燃料などが燃焼する過程で「すす」などが発生するほか、自動車の走行により道路面から土砂などが舞い上がったりします。このほか、ガス状で排出されたものが大気中で反応生成してできた硫酸塩、硝酸塩、揮発性有機化合物から生成した有機炭素粒子などの二次粒子があります。また、コピー機やレザープリンターからも粒子状物質が発生しています。これはトナーの高分子樹脂に含まれる低分子量成分や、石油系ワックスが定着時の高熱で蒸散した後に、空気中で冷やされることで粒子状物質になるためです。

 一般に、粒径が10μmより大きい粒子は、呼吸により鼻から入っても大部分は鼻腔の粘膜に吸着されて、肺には達しません。しかし、10μm以下の浮遊粒子状物質は、小さいため気管に入りやすく、特に粒径が1μm以下の粒子は、気道や肺胞に沈着しやすく、呼吸器疾患の原因になります。このため、浮遊粒子状物質は、代表的な大気汚染物質の一つとして、大気汚染防止法で規制・監視の対象となっています。

 揮発性の化学物質(VOC)とは違い、これらの粒子状物質は一般的な空気清浄機(HEPAフィルターを内蔵しているタイプ)で除去することができます。せめて家の中だけでも安全な状態にしておきたいものです。


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91.コピー機はどうやってコピーしているのか。(2009/8/27)

 化学物質過敏症の患者さんは印刷物には反応しますが、コピーは問題がないというケースが多いようです。この差はどこから来ているのでしょうか。

 コピー機やレーザープリンターではドラムという筒の上にトナーを載せ、そのトナーを紙に押し付けることで、印刷をしています。まず、ドラム全体に静電気を帯びさせます。これを「帯電」と言います。帯電したドラムに向かって、絵や文字になる部分だけに光を当てます。これを「露光」と言います。光が当たった部分は電圧が下がります。そこで同じく帯電させておいたトナーを近づけると、ドラム上の文字になる部分だけに、トナーが電気的な力で引き寄せられます。これを「現像」と言います。次にドラムに帯電させておいた静電気とは逆の静電気を紙に帯びさせると、静電気の力でドラムから紙へとトナーが吸い寄せられます。これを「転写」と言います。そして、圧力と熱をかけることでトナーを紙に密着させます。これを「定着」と言います。

 動作時の特有の問題には、オゾン発生があります。最新の機種では帯電ユニットが接触型に改良されオゾンが発生しにくい構造になってきています。しかし、古い機種ではコロナ帯電ユニットが通常最低でも3つあり、カラー機ではさらに多いことがあります。また定着ユニットにも使用されていることがあります。帯電ユニット以外の構成部分からオゾンが発生する可能性もあります。現在では、各メーカーの取り組みが進み、通常の使用ではほぼ問題のないレベルまで改善が進みました。

 コピー機で使われるトナーは大きく分けて、高分子樹脂、荷電制御剤、ワックス、顔料という4つの成分からできてます。高分子樹脂として主にスチレン系(スチレンアクリル)とポリエステル系(重合法のばあいはポリエステル)が使われています。これらのトナーには、低分子量分が含まれていて定着時に蒸散します。ポリエステル系トナーでは、コアにワックス成分として石油ワックス(ロウソクと同じ系統のもの)を含有したものがあります。これも定着時に蒸散してきます。

 コピー機のトナーに使われているのは主に常温で固体の成分で、高温にならなければ揮発してくることはありません。それに対して印刷物に使われるインクには液体の有機溶媒が使われていて、常温で揮発してきます。コピーには反応せず印刷物に反応する原因はこのあたりにあるのでしょう。コピー機でも定着させるときには熱をかけますので、VOCが発生しています。また古い機種ではオゾンも無視できませんので、コピーしているときにはコピー機に近づかない方が無難だと思います。


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90.オゾンとは何か。(2009/8/20)

 オゾン層が有害な紫外線を防いでくれていることもあり、オゾンは体にいいというイメージを持っている方もいるようです。オゾンとはどのような物質なのか、まとめてみましょう。

 オゾンは、3つの酸素原子からなる酸素の同素体で、分子式は O3、折れ線型の構造を持っています。腐食性が高く、生臭く特徴的な刺激臭を持つ有毒物質で、大気中にもごく低い濃度で存在しています。オゾンはフッ素に次ぐ強い酸化力を持っていて、急性・慢性双方の中毒性があります。急性中毒では目や呼吸器への刺激から始まり、高濃度になるに連れて咳やめまいを引き起こし、さらに高濃度になると呼吸困難や麻痺、それによる昏睡状態になり、放置しておけば死亡します。慢性中毒では倦怠感や神経過敏など神経の異常や、呼吸器の異常を引き起こします。

 一般に空気に紫外線を照射したり、酸素中で無声放電を行うなど、高いエネルギーを持つ電子と酸素分子の衝突によって発生します。オゾンの発生は主に以下の化学式で表せます。

   3O2 → 2O3

またオゾンは不安定な分子であるため、放置しておくと以下の化学式で酸素に変化します。

   2O3 → 3O2

 屋外におけるオゾンの大部分は、自動車や工場などから排出される燃焼ガスに含まれる炭化水素や窒素酸化物(NOx)が、太陽光の紫外線によって光化学反応を生じて生成されたものです。この光化学反応では光化学オキシダントが生成されます。光化学オキシダントの70-90%がオゾンで、その他はPAN(パーオキシアセチルナイトレート)、二酸化窒素、アルデヒド類などの酸化性物質です。光化学オキシダントによる大気汚染は光化学スモッグと呼ばれ、発生しやすい条件は、日差しが強く高温で、風の弱い夏季、特に6月から8月です。またその影響は、目がチカチカする、ノドが痛くなるなどのヒトへの影響のほか、植物の葉の組織を破壊するなど農作物への影響も指摘されています。

 室内でのオゾンの発生源としては、紫外線を利用したコピー機や静電気式空気清浄機などがあります。また、ブラウン管テレビなど高電圧を用いる装置からも発生することが知られています。ブラシによって整流する電気モーターは機器内で繰り返される火花によってオゾンを発生させます。エレベーターやポンプなどに使われる大型モータは小さいモータよりもオゾン発生量が多くなります。自動車等のタイヤを保管する際は電気設備の近くを避けるようにという説明がタイヤメーカーからされてますが、その理由は、モーターなどから発生するオゾンがタイヤの主成分である合成ゴムを侵すからです。

 光化学オキシダント(主成分はオゾン)の環境基準は60ppb(0.06ppm)です。また、作業環境での基準としては0.1ppmとの数字が示されています。オゾン対策のされていないコピー機などでは、室内のオゾン濃度がこれらの基準を超える場合があります。光化学スモッグの発生時や閉め切った室内でOA機器を使う場合にはオゾンによる健康被害に注意が必要です。


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89.光ディスクと化学物質。(2009/8/13)

 家庭内にあるプラスチック製品の一つに CD や DVD があります。どのようなものなのか、化学物質の側面からみてみましょう。

 CDやDVDなどの光ディスクは、情報を記録した記録層を透明なプラスチック(保護層)で挟み込んだ構造になっています。

 保護層には主にポリカーボネートというプラスチック樹脂が使われています。ポリカーボネートは透明性・耐衝撃性・耐熱性・難燃性などにおいて、非常に優れています。しかし、薬品耐久性はあまりよいとは言えません。特にアルカリ剤、溶剤では劣化しやすく、接着剤などの使用ができません。エステル結合を持つため、高温高湿度の環境下ではビスフェノールA とCO2 に加水分解されます。ポリカーボネートを採用している光ディスクを多湿環境に晒し続けたり、水を掛け続けたりすると、記録面が徐々に白濁していきます。光ディスクの記録面が白濁化すると、レーザーが正常に記録層に届かなくなったり、あるいはうまく反射させることができなくなってしまうため、正常に読み込むことができなくなります。保存する際には高温多湿な場所は避けた方がいいでしょう。

 記録層には銀やアルミニウム等の金属が使われています。複数回書き換えができるリライタブル型のメディアでは熱で結晶構造が変わるアルファモス金属材料が使用され、一度しか書き込みができないライトワンス型のメディアは、金属箔に有機色素が塗布されており、これをレーザー照射によって化学変化させることで情報を記録しています。色素を使うことでコストダウンが可能となり、CD-RやDVD-Rは他のメディアより安価に販売されています。使われている色素としては以下のようなものがあります。

シアニン色素
太陽誘電が実用化した記録面材質で、初期から現在まで一番多く使われています。他の色素に比べて光や熱などによる化学的安定性が低く、台湾製のメディアの一部などは一時期、シアニンを薄く塗ったCD-Rを販売して品質的にも問題がありました。

フタロシアニン色素
三井化学が実用化した記録面材質です。当初は1社のみでしたが、化学的性質が比較的安定していて、シアニンと比べて薄くすることが可能です。低価格化なども重なり、近年の韓国・台湾をはじめとするアジア諸国製ディスクで多く使用されています。

アゾ色素
三菱化学メディアが実用化した記録面材質で、裏面が青くなるのが特長です。最も化学的安定性が高く、採用は現在この一社に限られるものの、市場で根強い人気を誇っています。他よりも比較的高価ですが、耐久性や耐光性に特に優れています。

 レーザーに反応する性質からこれらの色素は光に弱く、直射日光に当てると変質して読めなくなることがあります。ポリカーボネートが湿気に弱いことも考えると光ディスクの保存には注意が必要です。


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88.空気清浄機の新しい機能。(2009/8/6)

 近年、除菌やアレルゲンを分解するなどの機能を搭載した空気清浄機が登場しています。これらの新しい機能について簡単にまとめてみましょう。

プラズマクラスター
空気中にプラス(H+)とマイナス(O2-)のイオンを大量に放出することで、浮遊カビ菌・インフルエンザウィルス・ダニアレルゲンなどの有害物資を取り囲み、化学反応によって不活化する空気浄化技術です。しかしこのイオンは、空気中では非常に不安定で、発生ユニットで人工的に生成してもすぐに分解してしまいます。プラズマ放電によって、プラスとマイナスのイオン粒子の回りに複数の水分子が取り囲むクラスター(ブドウの房の意)状に凝縮させる技術を開発することで、この問題を解決しています。プラズマクラスター技術により作り出されたイオンは、空気中に浮遊するカビ菌やウイルスの表面に付着すると、酸化力が非常に強い「OHラジカル」に変化し、カビ菌やウイルスのタンパク質から水素(H)を抜き取りタンパク質を分解します。カビ菌やウイルスのタンパク質から抜き取られた水素(H)はOHラジカルと結合し、水(H2O)になって空気中に戻ります。

ウイルスウォッシャー
水道水を電気分解して生成する「電解水」をミスト上にして放出する機能です。この除菌電解ミストは、除菌・ウィルス抑制効果があり、ペット臭・タバコ臭・付着臭も強力脱臭できます。水道水に必ず含まれる塩素(塩化物イオン)に電気が作用して、OHラジカルと電解次亜塩素酸という2種類の活性酸素種が生成されます。活性酸素種が雑菌やウイルスなどに接触することで、除菌やウイルスの活動を抑制する仕組みになっています。このOHラジカルと電解次亜塩素酸は、ともに酸化性の強い物質です。分子構造的に不安定で、周囲の物質を酸化させる力を持っています。その電解水を微細なミスト化して空中に放出させ、浮遊するウイルスや菌などに接触して化学的に変質させることで、無害化します。

ナノイー
水に包まれた微細なイオンのことで、大きさは約5〜20ナノメートルです。通常の水蒸気(スチーム粒子)に比べて約10億分の1で、長時間、空気中に存在することができます。空気中に浮遊するウイルスやアレル物質にナノイーが接触すると、それらを包み込んで化学反応により酸化させてその働きを抑制します。ナノイーは、「ナノテクノロジー(nano-technology)」と「電気を帯びた(electric)」という言葉を合わせて作った造語です。

 いずれもOHラジカルを生成してその強力な酸化力により消臭や除菌を行う点が共通しています。OHラジカルはとても分解しやすいため、いかに長寿命化するかで各社の開発競争が行われています。しかし、プラズマ放電の際に副産物としてオゾンが発生していることがわかっていて、消臭の主役はこのオゾンである可能性もあります。また、放出されるOHラジカルの濃度は非常に低く、本当に効果があるのか疑問との指摘もあり、今後の推移を見る必要がありそうです。


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87.空気清浄機の機能。(2009/7/30)

 化学物質過敏症の患者さんは空気清浄機を使っている方が多いと思います。近年、除菌イオンを生成するなど、新しい機能を持つ空気清浄機が出てきていますが、今回は一般的な空気清浄機について整理してみましょう。

 空気清浄機はファン式とイオン式に大別されますが、イオン式は効果が低いことから現在市販されているものはほとんどがファン式となっています。

ファン式
ファン式は現在の主流となっている方式で、扇風機やエアコンと同じようにファンによって強制的に空気を吸い込んで、フィルターで濾過し、きれいになった空気を吹き出す方式です。使われるファンは、空気の押し出しに向くプロペラファン(扇風機などのファン)ではなく、吸い込みに適するシロッコファン(天井据付式の換気扇などに使われる)です。
多くのファン式空気清浄機は、HEPA(ヘパ)と呼ばれる目の細かい不織布のフィルターで微粒子を集塵・濾過し、においについては活性炭で吸着する方法をとっています。なかには、イオン式と同様な原理の電気集塵を併用しているものがあります。放電部分で発生するプラズマを消臭やバクテリア・アレルゲンの分解に用いている機種もあります。活性炭ではなく二酸化チタンなどの光触媒による消臭を採用している機種や、HEPAよりも目の細かいフィルターであるULPA(ウルパ)を採用したものもあります。

イオン式
イオン式は一定の距離をおいた電極に高電圧をかけることによって空中にイオンの流れ(放電)を作り、そこに入ってきた微粒子などを帯電させ、それを反対の電荷を帯びた電極に集塵する方法です。簡単には静電気の力で集塵すると考えるとわかりやすいでしょう。原理からいってもにおいにはあまり効果がなく、基本的にファンがないことから、ごく近くの微粒子しかとれません。連続運転をすることにより、長時間空中に漂う超微粒子をゆっくり時間をかけて少しずつ集塵することはできますが、比較的早く落下するサイズの微粒子の集塵にはほとんど効果がありません。消費電力が小さいメリットがあり、放電時に発生する微量のオゾンが消臭に多少の効果を発揮する場合もありますが、すばやい脱臭は不可能です。

 いわゆるシックハウスのような、家屋や家具から次々と発生するにおいや有害ガスには空気清浄機は対応できないと考えたほうがいいでしょう。一方で特殊な脱ガス剤フィルターを備えたり、大量の活性炭を内蔵している、化学物質過敏症向けとされる空気清浄機が存在しています。一般的な空気清浄機は本体がプラスチックでできているものが多いのですが、化学物質過敏症の患者さんは、清浄機本体に使われているプラスチックから発生する微量のVOCにも反応してしまうことがあります。そのため、本体が金属や木でできており、VOCが発生しないように配慮されています。特別な設計となっているため高価ですが、これも補助的なものであり、換気および発生源への対策が重要であることはいうまでもありません。


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86.地球温暖化と化学物質。(後編)(2009/7/9)

 今回は温暖化効果がなぜ起こるのか、規制対象になっていない温暖化ガスについてまとめてみましょう。

 地球の気候は長期的に見ると温暖化や寒冷化を繰り返していますが、一般的に地球温暖化と言った場合は、人間が出した温室効果ガスによる温暖化を指します。温室効果ガスは、太陽から流入する可視光線の日射エネルギーは透過させますが、それにより暖まった地表面から放射される波長の長い赤外線は吸収しやすいという性質をもっています。そのため温室効果ガスが増加すると、地球に入る太陽放射エネルギーと地球から出る地球放射エネルギーとのバランスが崩れ、バランスが取れるようになるまで気温が上昇し、地球温暖化が進むと考えられています。温室効果ガスごとに地球温暖化への影響力は異なり、放射強制力で表されます。二酸化炭素やメタンは環境中での寿命が長く影響力も大きいとされる一方、水蒸気のように相反する効果を併せ持つものもあります。

 温暖化により海水の温度が上昇すると、海底にあるメタンハイドレートが溶け出し、大量のメタンが放出され加速度的に温暖化が進行するとの指摘があります。また、永久凍土の溶解によりメタンガスの生成がすでに増え始めていて、影響が心配されています。

水蒸気
 二酸化炭素やメタンに比べ、水蒸気は大気中に存在する量も、赤外線の吸収量共に桁違いに多い物質です。二酸化炭素が吸収する赤外線の波長域は限られていますが、水蒸気は広い波長域で赤外線を吸収するため、温室効果としてもっとも大きな寄与をもちます。その一方、水蒸気は地上付近で熱を奪って蒸発し、雲となって日光を遮るなど、温暖化を強く抑制する働きも持っています。

一酸化炭素(CO)
 一酸化炭素は、化石燃料やバイオマスの不完全燃焼およびメタン等炭化水素類の酸化過程が主な放出源であり、大気中のOHラジカルとの反応により消失します。一酸化炭素は地球表面からの赤外放射をほとんど吸収しないため、温室効果ガスではありません。しかし、地上から高度約10kmまでの対流圏のオゾンの発生源であるとともに、OHラジカルとの反応を通して他の温室効果ガス濃度に影響を与えます。

地上オゾン(O3
 対流圏のオゾンは反応性が高く、大気中でOHラジカルを生成させ、これがメタン等と反応するため、これら温室効果ガスの大気中濃度に影響を与えるとともに、それ自身が温室効果ガスでもあります。対流圏オゾンは窒素酸化物(NOx)の存在下で一酸化炭素や炭化水素類の光化学反応で生成され、水素酸化物(HOx:HO2およびOH)との反応によって消失します。また、成層圏から対流圏に輸送され、地表付近では地面に触れて消失します。環境基準は1時間平均値で0.06ppm(60ppb)以下とされており、これを超えると光化学スモッグ(光化学オキシダント)として人間の呼吸器や皮膚に被害を与えることがあります。

 地球の気候変動には人間の活動の影響だけではなく、太陽活動や人間に由来しない大気の組成変動(火山噴火が代表例)などさまざまな要因が関係します。また、フロンガスではオゾン層破壊により寒冷化要因の一つにもあげられるなど、複雑な問題が絡み合っています。二酸化炭素の排出抑制は正しい方向だと思うのですが、それだけですべてが解決するわけではありません。


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85.地球温暖化と化学物質。(前編)(2009/7/2)

 地球温暖化の原因は二酸化炭素の排出量の増大にあるとされています。しかし、温室効果を持つ物質(温室効果ガス)は他にも存在します。どのようなものがあるのか簡単にまとめてみましょう。

 京都議定書における排出量削減対象となっていて、環境省において年間排出量などが把握されている物質としては、二酸化炭素(CO2)、メタン(CH4)、亜酸化窒素(N2O)(=一酸化二窒素)、ハイドロフルオロカーボン類(HFCs)、パーフルオロカーボン類(PFCs)、六フッ化硫黄(SF6)の6種類があります。HFCs と PFCs をまとめてフロン類と呼ぶ場合があります。

二酸化炭素(CO2
 二酸化炭素は地球温暖化に及ぼす影響がもっとも大きな温室効果ガスです。人間活動に伴う化石燃料の消費とセメント生産および森林破壊などの土地利用の変化が、大気中の二酸化炭素濃度を増加させつつあります。工業化時代以前からの大気中の二酸化炭素濃度の増加の75%以上が化石燃料の消費やセメント生産によるものです。

メタン(CH4
 メタンは二酸化炭素に次いで地球温暖化に及ぼす影響が大きな温室効果ガスであり、湿地や水田から、あるいは家畜および天然ガスの生産やバイオマス燃焼など、その放出源は多岐にわたります。メタンは、主に大気中のOHラジカル(非常に反応性が高く不安定な水酸分子)と反応し、消失します。

一酸化二窒素(N2O)
 一酸化二窒素は大きな温室効果を持つ気体であり、大気中の寿命(大気中の総量を、大気中で年間に分解される量で割った値)がおよそ120年と長いものです。海洋や土壌から、あるいは窒素肥料の使用や工業活動に伴って放出され、成層圏で主に太陽紫外線により分解されて消滅します。

フロン類
 狭義の「フロン」は炭素・フッ素・塩素のみからなるクロロフルオロカーボン (CFC)を指しますが、塩素を含まないフルオロカーボン(FC)や、水素を含むハイドロクロロフルオロカーボン(HCFC)およびハイドロフルオロカーボン、臭素を含むハロンもフロン類に含める場合があります。冷媒、溶剤、発泡剤、消火剤、エアゾール噴霧剤などとして使用されます。単位質量あたりの温室効果が二酸化炭素の数千倍と大きいため、わずかな増加でも地球温暖化への影響は大きくなっています。また、大気中の寿命が比較的長いことから、その影響は長期間におよびます。

六フッ化硫黄(SF6)
 六フッ化硫黄は、フッ素と硫黄とからなる化合物。化学式 SF6で表わされ、硫黄原子を中心にフッ素原子が正八面体構造をとっています。常温大気圧においては化学的に安定度の高い無毒、無臭、無色、不燃性の気体で、大気中での寿命は3,200年と長いため長期間影響をおよぼします。1960年代から電気および電子機器の分野で絶縁材などとして広く使用されている化学物質です。100年間の地球温暖化係数は、二酸化炭素の23,900倍と大きく大気中の寿命が長いためHFCs、PFCsと共に、京都議定書で削減対象の温室効果ガスの1つに指定されました。大気への供給源はほぼ全てが人間による物と考えられています。

 現在規制対象となっているのは上記の通りですが、他にも地球温暖化に影響のある物質があります。次回に続く。


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84.墨汁と化学物質。(2009/6/18)

 ある掲示板で書道の墨のにおいが話題になりました。反応する方と反応しない方がいらっしゃるようです。墨や墨汁について少し考えてみましょう。

 墨(すみ)は、油煙や松煙などから採取した煤(すす)を膠(にかわ)で練り固めたもの(固形墨)、またこれを水とともに硯(すずり)で磨りおろしてつくった黒色の液体と定義されていて、煤、、香料からできています。

 煤は、脂気の多い松の木、植物油(菜種油、大豆油、ごま油、椿油)、鉱物系の重油や軽油、灯油、カーボンブラック、コールタール、ナフタリンなどを燃焼させて採取します。松を原料とする墨を「松煙墨(しょうえんぼく)」、その他の油を原料とする墨を「油煙墨(ゆえんぼく)」といいます。

 には、動物の骨や皮、腱などから抽出したコラーゲン(動物性蛋白質)が用いられます。高級なものでは鹿、通常は牛や豚、羊、ウサギなど、安価なものでは魚などが使われ、魚のを使ったものは独特な臭いが出ます。それを補うものとして、化学的に合成された樹脂(接着剤と同様な成分)が使われることもあります。または非常に腐りやすく、腐敗を防ぐために市販の墨汁には防腐剤が含まれています。

 香料は、の匂いを消し、墨に高貴な香りをあたえるために使われます。香料の材料は、動物性では「麝香(じゃこう)」、植物性では「龍脳(りゅうのう)」が珍重されています。その他に「梅花香」も利用されます。現在では、化学物質の香料が使われる場合が多く合成龍脳や合成麝香があります。

 固形墨には防腐剤の成分が含まれないため、磨った墨液は保存がきかないので直ぐに使い切る必要があります。液体墨の防腐剤は時間がたてば弱くなり、およそ2年程で腐ると言われています。防腐剤の強いものについても筆を傷める可能性があるため、高価な筆を使う場合は粗悪な墨液を使うことはやめたほうがいいでしょう。

 日本の会社が作っている墨液には粗悪な成分を含むことはほとんどありませんが、安価な輸入品には注意が必要です。また、石油やコールタールなどから作った煤が使われていたり、ではない合成接着剤が使われた墨は化学物質過敏症患者さんの体調に影響を与える場合があると思われます。墨汁に使われている防腐剤と共に、十分に気をつけましょう。


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83.プラスチックはなぜもろくなるのか。(2009/6/11)

 化学物質過敏症患者の方は、新品のプラスチック製品が使えないことが多いのですが、古いプラスチックはもろくなっている場合があります。このようなプラスチックの劣化はどうして起きるのか考えてみましょう。

 プラスチックは合成樹脂の一種で、一般的には人工的に合成された高分子物質で可塑性のあるもののことをいます。プラスチックの劣化する要因は熱や紫外線などいくつかあります。以下に簡単にまとめてみます。

熱劣化
 プラスチック製品を高温で長時間放置すると、熱と酸素の影響で分子が切断されたり分子間に橋かけが起きたりして、強度が低下します。熱劣化が始まるとラジカルや過酸化物が生成し、酸化還元反応によりさらに分子が分解され、劣化が進んでいきます。熱劣化を防止するため、プラスチックには酸化防止剤が使用されます。酸化防止剤はラジカルや過酸化物を補足して劣化の進行を防止します。酸化防止剤としてはフェノール系化合物、リン酸エステル系化合物、イオウ系化合物等が使われています。

紫外線劣化
 紫外線のエネルギーによって分子が切断されたり、分子間に橋かけが起きたりする現象のことです。紫外線は太陽光線や蛍光灯、水銀灯の光などに含まれています。紫外線が長時間照射されると、表面が変色し劣化が進行します。紫外線のエネルギーは分子の結合エネルギーよりも大きいため、プラスチックが紫外線を吸収すると分子が分解され、ラジカルが生成します。紫外線劣化を予防するため、紫外線吸収剤や光安定剤(ラジカルを補足して劣化の進行を止める)が使用されています。紫外線吸収剤としてはベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾエート系化合物等が、また、安定剤としては有機スズ系化合物、エポキシ系化合物、金属石けん系化合物等が使われています。

加水分解劣化
 水分によって分子結合が加水分解されて切断される劣化現象のことです。分子中にエステル結合を持つプラスチックで起き、水の温度が高いときやアルカリ性水溶液では加水分解の速度が速くなります。加水分解が起きると高分子物質の分子量が低下して強度が低くなります。また、外観的にはクラックの発生や白化現象が起きます。

オゾン劣化
 大気中にわずかに存在するオゾンによってプラスチックが劣化する現象です。一般にゴムのように分子中に二重結合が存在すると、オゾンによってその部分が分解切断されます。二重結合を持たないプラスチックではオゾンによる劣化はほとんど起きません。

 高分子物質であるプラスチックが分解すれば、分子量の小さな揮発性の化学物質(VOC)も生成します。化学物質過敏症患者さんが日光に当てたプラスチックで体調をくずすことがあるのもこのためと思われます。VOCを飛ばすためにプラスチック製品を干すことがあると思いますが、新たに発生させないために陰干しすることをお勧めします。


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82.続、消毒薬としての塩素。(2009/6/4)

 前回紹介した以外にも消毒薬として使われている塩素系化学物質があります。引き続き、簡単にまとめてみましょう。

さらし粉( CaCl(ClO)・H2O または Ca(ClO)2
 カルキ、あるいは塩化石灰とも呼ばれています。消石灰(水酸化カルシウム、Ca(OH)2)に塩素を吸収させて製造します。このとき、塩素を通じる量によって高度さらし粉Ca(ClO)2(次亜塩素酸カルシウム)になります。高度さらし粉は、吸湿性が小さく、長期の保存に耐えるなどの利点があります。水に可溶で酸化力が強く、漂白、消毒に使用されます。固形化したものはプールの消毒によく用いられています。

クロラミン(NH2Cl)
 窒素上に塩素原子を持つ窒素化合物です。 アンモニアの水素原子を塩素原子で置き換えた化合物にはモノクロラミン(クロロアザン、NH2Cl)、ジクロラミン(ジクロロアザン、NHCl2)、トリクロラミン(塩化窒素、NCl3)の3種があり、単にクロラミンといった場合は普通モノクロラミンのことを指します。低濃度のモノクロラミンは塩素の代用として水道水の消毒に用いられます。殺菌力は低いものの、塩素よりも安定で消費者のもとに届くまで消散することがない等の利点から、モノクロラミンの使用は増加しつつあります。メタンなどの有機化合物の存在下でもクロロホルムや四塩化炭素などのハロメタン類を生成させず、塩素のように不快な悪臭を生じさせないので水道水の味が良くなるとされています。観賞魚などを飼育する場合、モノクロラミンは魚に有毒なので水道水から取り除く必要があります。塩素は数日間放置することによって揮発しますが、モノクロラミンは揮発性が少なく、より安定なため、観賞魚店などで手に入るチオ硫酸ナトリウムなどの薬剤で除去しなければいけません。

二酸化塩素(ClO2
 常温、常圧では塩素やオゾンのような刺激臭のある橙色の空気より重い気体で、光や熱に対しては不安定です。殺菌作用があり、消臭・消毒などに使われます。パルプを製造するとき、繊維の漂白には塩素ガスを使っていましたが、近年、二酸化塩素に置き換えられつつあります。トリハロメタンが生成しにくいことや、消毒力や酸化力が塩素より強力であることから、塩素に代わる水道水の消毒法として研究されています。

 塩素系の化学物質は強い酸化力があり、それによって殺菌や漂白などの力を持ちます。しかし、酸化力のある物質は同時に分解しやすいということでもあり、使用や保管に十分な注意が必要です。


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81.消毒薬としての塩素。(2009/5/28)

 アルコールと並んで消毒薬としてよく使われているのが塩素です。一口に塩素と言っても使われている物質はいくつか種類があります。消毒に使われる塩素系化学物質について簡単にまとめてみましょう。

塩素ガス(Cl2
 常温常圧では特有の臭いを有する黄緑色の気体で、非常に反応性が高く、多くの金属や有機物と反応し塩化物を形成します。強い漂白・殺菌作用をもつため、パルプや衣類の漂白剤や、水道水やプールの殺菌剤として使用されています。一般家庭では気体の塩素を扱うのは非常に危険ですので、水酸化ナトリウム水溶液に化合させた次亜塩素酸ナトリウムの形で利用されます。塩素は強い毒性があり、毒ガス兵器としても使われたほどです。塩素を吸引するとまず呼吸器に損傷を与えます。皮膚や目、呼吸器の粘膜を刺激して咳や嘔吐を催し、重大な場合には呼吸不全で死亡する場合もあります。塩素を含む漂白剤(次亜塩素酸ナトリウム)と酸性の物質を混合すると塩素ガスが発生します。実際に死亡事故も起きており、漂白剤には「混ぜるな危険」の表示がされています。

次亜塩素酸ナトリウム( NaClO)
 次亜塩素酸のナトリウム塩で、強アルカリ性の物質です。次亜塩素酸ソーダとも呼ばれ、希釈された水溶液はアンチホルミンとも呼ばれます。特有の臭い(いわいる塩素臭)があり、酸化作用、漂白作用、殺菌作用があります。水酸化ナトリウムの水溶液に塩素を通じて作られます。白色の固体ですが、不安定なため、通常は水溶液として貯蔵、使用されます。水溶液は安定で長期の保存が可能ですが、時間と共に自然分解し酸素を放って塩化ナトリウム水溶液に変化していきます。家庭用に販売されている液体の塩素系漂白剤、殺菌剤などに使用されていて、これらの製品のほとんどは次亜塩素酸ナトリウムの水溶液、またはそれに少量の界面活性剤などが加えられています。

次亜塩素酸(HClO)
 酸性電解水等に含まれ、特有の臭い(いわいる塩素臭)があり、強力な殺菌作用を持っています。不安定で塩化水素を放出しながら分解するため、長期の保存はできません。通常の消毒液で用いる次亜塩素酸ナトリウム溶液はアルカリ性の為、次亜塩素酸イオン(ClO-)が主成分であるのに対して、中程度の酸性である酸性電解水では次亜塩素酸(HClO)が主成分であり、10から20分の1の濃度で十分な殺菌力があります。次亜塩素酸ナトリウムは十分な殺菌能力を持つために100〜200ppmの塩素濃度が必要ですが、次亜塩素酸は10〜30ppmの濃度で使用されます。

 この他、二酸化塩素やクロラミンなどの塩素系化学物質が使われるようになってきました。毒性にはかなり差がありますが、刺激性があり使用には十分な注意が必要です。


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80.消毒用アルコールとはどのようなものか。(2009/5/14)

 新型インフルエンザが広がりを見せる中、消毒薬が使われる場面をよく見るようになりました。多く使われていると思われる消毒用アルコールについてみてみましょう。

 日本では消毒用アルコールという場合、消毒用エタノールを指すことが多いのですが、消毒用イソプロパノールという製品も存在します。飲用(酒類)及び医薬品以外のエタノール(いわゆる工業用アルコール)はほとんどが変性アルコールと呼ばれるもので、これには酒税法対策のためエタノールにかなりの量あるいは少量のメタノールイソプロパノール等の物質が混入してあります。特にメタノールは体内でホルムアルデヒドを経てギ酸に代謝されます。ギ酸はアリの毒として知られ強い毒性があるため、メタノールを摂取した場合に中毒を起こす原因となっています。

 アルコールを水分と混合し細菌に作用させると、細胞膜の脂質の溶解で浸透性が高まり、タンパクや核酸を変性させ、菌を瞬時に殺すことが出来ます。アルコールの殺菌・消毒力はその炭素の数が多くなるほど強くなるとされていますが、炭素の数が多くなると水に対する溶解性が減少し、逆に殺菌・消毒力は低下してしまいます。またアルコールの消毒には水分の影響が特に大きく、100%のエタノールにはほとんど殺菌・消毒力がありません。70%エタノールがもっとも強い殺菌・消毒力をもつと言われてきましたが、現在では60〜95%の濃度範囲であればその殺菌・消毒力にはほとんど差がないと言われています。

 アルコールは黄色ブドウ球菌、大腸菌、クレブシェラ、結核菌といった芽胞形成菌を除く全ての細菌に有効です。また、真菌や酵母に対しては細菌に対するより時間がかかるものの有効ですが、糸状菌にはほとんど効果がありません。芽胞形成菌にたいしては、栄養型であるときには、芽胞非形成菌と同じく死滅させますが、芽胞に対してはほとんど効果がありません。また、ウイルスに対してもアルコールは有効で、特に脂質で構成されているエンベロープをもつウイルスには、脂質に働いて効果を発揮するので、100%に近い濃度のアルコールが最も効果的です。

 消毒用エタノールであっても毒性があるため、医療においては患者や医療従事者が吸収するような使用法はなるべく避けなければなりません。またアルコールには引火性があるため取り扱いには注意が必要です。したがってアルコール系消毒薬を広範囲な環境に使用することや、噴霧や散布をすることは避けるべきでしょう。

 アルコール殺菌の利点は、毒性が低いことと、揮発してしまうため成分がそこに残らないことです。欠点としては、濡れている場所では濃度が薄くなるため殺菌力が落ちることがあげられます。今話題になっているインフルエンザウイルスにも効果がありますが、ノロウイルスなど効果がないものもあるため、注意が必要です。


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79.ボールペンと油性マーカー。(2009/4/30)

 家庭で使われることの多い筆記用具の中には、有機溶媒が使われているものがあります。代表的なものとしてボールペンと油性マーカーについて考えてみましょう。

 ボールペンは先端に金属又はセラミックスの極小の球(ボール)が填め込まれており、このボールが筆記される面で回転することにより、ボールの裏側にある細い管に収められたインクが送られるような構造になっています。そのため、先端部分を水平向きや上向きにするとボールの周りのわずかなすき間から空気が入り込み、その空気を巻き込んだインクが逆流してペン先にインクが届かず書けなくなってしまいます。ボールペンは必ず下向きで使用しましょう。

 ボールペンにはインクの種類により、油性、水性、ゲルインクの3種類がありますが、通常ボールペンと言う場合、油性ボールペンをさします。油性ボールペンは着色料として油性染料が使われていて、溶剤は大部分がアルコール系です。主に2-フェノキシエタノールとベンジルアルコールの混合物が使われています。水性は水性染料を水に溶かしたタイプで、ゲルインクはゲル化剤を加えた水に顔料を分散させています。

 油性マーカーはフェルトペンとも言われ、ペン先に圧縮フェルト又は合成繊維を使用し、毛細管現象によってインクを吸い出し、描画するペンのことです。重力の影響を受けない、表面のつるつるした物にも書ける、等の特徴があります。また使用されている有機溶剤には強い揮発性と有害性があるため、蓋を外したままにしておくとすぐに乾いて使えなくなってしまう他、締め切った部屋で大量に使う事は勧められず、換気が必要です。

 油性マーカーインクとしては、速乾性が要求され、比較的沸点の低い有機溶剤に染料や顔料、又造膜用樹脂等を溶解または分散させたものがあり、有機溶剤に溶かし込まれた染料・樹脂は、塗布後数秒から数分で乾燥・固化します。有機溶剤としては、トルエンキシレン等の芳香族系溶剤が使用されており、キシレン等の溶剤の性質上、発泡スチロール、軟質塩ビ製品などの一部合成樹脂製品は表面が溶けるなどするため向きません。また近年これらの溶剤は臭気、毒性など人体に対する安全性に問題があるため、低臭性、低毒性であるアルコール系やグリコールエーテル系などの溶剤を使用したインクも開発されています。

 ボールペンに使われているアルコール系溶剤は、油性マーカーに使われる芳香族系溶剤に比べてにおいが少なく毒性も低いため、比較的安心して使うことができます。通常のボールペンにも反応するほど過敏な方の場合は、水性やゲルインクのボールペンなら使える可能性がありますので、試してみるといいでしょう。(試す時は慎重にお願いします)


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78.石油の起源。(2009/4/23)

 石油は石炭と並んで化石燃料と言われていますが、近年、それでは説明がつかない事実も明らかになってきています。石油の起源について考えてみましょう。

 石油の起源については大きくわけて2つの説があります。有機成因論と無機成因論です。

生物由来説(有機成因論)
 現在の学説の主流となっています。百万年以上の長期間にわたって厚い土砂の堆積層に埋没した生物遺骸は、高温と高圧によって油母という物質に変わり、次いで液体やガスの炭化水素へと変化します。これらは岩盤内の隙間を移動し、貯留層と呼ばれる多孔質岩石に捕捉されて、油田を形成します。この由来から、石炭とともに化石燃料とも呼ばれることとなりました。昔は魚油がもとになったと言われていましたが、現在ではプランクトンに由来するとされています。
 石油には葉緑素に由来するポルフィリンや、コレステロールに由来するステラン、あるいは、酵素の関与しない化学反応では生成が困難な光学活性をもつ有機化合物などが含まれており、これが生物に由来する根拠となっています。(これらの物質をバイオマーカーという)
 これら石油の大部分は油母の熱分解によって生成していると考えられています。これは、石油中に含まれる炭化水素の炭素同位体比を調べた結果、炭素数の少ない炭化水素ほど、質量の軽い炭素同位体を含む割合が多くなるという傾向が、熱分解による炭化水素の生成の傾向と同じであることが知られているためです。この結果は、メタンのような炭素数の少ない炭化水素の重合によって石油が生成したとする無機成因説とは矛盾するため、多くの学者は有機成因説を支持しています。

無機成因論
 惑星(地球)内部には膨大な量の炭素が存在するのが自然です。木星に大量のメタンが存在するなど、一部分は炭化水素の形で存在しています。炭化水素は岩石よりも軽いので、地表へと染み出してきます。この無機成因論に基づけば、一度涸れた油井もしばらく放置すると再び原油産出が可能となる現象を説明することができます。最近、この傍証が次々と見つかっています。例えば、ベトナム沖、メキシコ湾岸油田のユウジン・アイランド330の超深度油田から原油がみつかりましたが、これらは化石燃料では考えられない深さです。また、化石起源であれば、なぜ中近東にのみ偏在するのかの説明が付きませんが、無機説であれば、プレートテクトニクスでサウジアラビアも他の油田も説明できます。
 無機成因論の根拠としては「石油の分布が生物の分布と明らかに異なる(深い地層に埋蔵されている)」「石油の組成が多くの地域で概ね同一である」「ヘリウム、ウラン、水銀、ガリウム、ゲルマニウムなど、生物起源では説明できない成分が含まれている」などがあげられています。また、生物起源論が根拠としている、石油中に含まれる炭化水素の炭素同位体比を調べた結果、炭素数の少ない炭化水素ほど、質量の軽い炭素同位体を含む割合が多くなるという傾向は、地下から炭化水素が上昇する過程で、分子の熱運動により重い同位体が分離されたと説明することも可能だとされています。

 現状では生物由来説の方が有力とされていますが、無機成因説も否定されたわけではなく、むしろ無機説の方が説明しやすい証拠も見つかり始めています。また、日本では石油分解菌説もあり、どれが正しいのか結論が出るのはかなり先の話になりそうです。


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77.ガソリンと軽油。(2009/4/16)

 日本の自動車はガソリンエンジンを搭載しているものがほとんどで、燃料はガソリンです。また、トラックやバスはより熱効率の良いディーゼルエンジンを搭載していて、燃料として軽油が使われています。これらの燃料について考えてみましょう。

 石油の成分のほとんどは炭素と水素が結びついた炭化水素であり、色々な炭化水素の混合物から構成されています。その他、不純物として硫黄化合物、窒素化合物、金属類も含まれています。工業的に有用な石油製品を作るためには、分留によって成分を分けます。精製することにより、天然ガス、ナフサ(ガソリン)、灯油、軽油、重油、潤滑油、アスファルトなどが製品として得られます。

 ガソリンは、沸点が30〜220℃の範囲にある石油製品の総称です。主成分は炭素数4〜10の炭化水素の混合物であり、これに硫黄や窒化物などの不純物が含まれていますが、製品にする際、脱硫等の工程により大部分が取り除かれます。精製直後は無色ですが、灯油などと識別するため出荷前にオレンジ色に着色されます。昔は四エチル鉛や四メチル鉛が含まれていましたが、公害対策から昭和50年にレギュラーガソリンが、昭和58年にプレミアムガソリンがそれぞれ無鉛化され、現在市場に流通しているガソリンはすべて無鉛ガソリンになっています。ただし、航空用ガソリンは、特定毒物で鉛中毒の危険があるテトラエチル鉛で加鉛されているため、無鉛仕様である現在の車には使用できません。また、給油の際などに航空ガソリンに直接触れると、テトラエチル鉛が人体に蓄積され鉛中毒を起こす危険が多分にあるので、安易に航空用ガソリンに触れたり、ガソリン蒸気を吸入しないようにしなければいけません。

 軽油は、沸点が180〜350℃の範囲にある石油製品の総称で、主成分は炭素数10〜20の炭化水素の混合物です。精製直後は無色ですが、出荷前にエメラルドグリーンなどに着色されます。主にディーゼルエンジンの燃料として用いられます。自動車(特に大型車)・鉄道車両・船舶用のディーゼル燃料が日本の軽油の消費量の95%を占めますが、建設機械・農業機械の燃料、窯業・鉄鋼用の燃料、電力用補助燃料としても使用されています。ディーゼルエンジンは、パワーが強く同量のガソリンよりも燃費が良い上に、排出される二酸化炭素の量が少ないという特徴を持っています。逆にディーゼルエンジンの最大のデメリットといわれているのが、その排気ガスです。ガソリンエンジンは気化したガソリンを燃焼させるのに対して、ディーゼルエンジンは微細な液体を自然発火させるため燃焼の際にムラが出来てしまいます。この不完全燃焼になった微細な軽油は、排気ガスとともに排気されることで PM(粒子状物質)になります。 PMは、ディーゼルエンジン独特の黒煙の原因となり大気汚染の原因ともなっています。

 ヨーロッパでは自家用車でもディーゼルエンジン搭載車両が増えてきています。排気ガスを浄化するフィルターが改良され、排気ガスはガソリン車と同等にまで改善されており、日本のディーゼル車への取り組みはかなり遅れていると感じます。


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76.ジェット機は灯油で飛ぶ。(2009/4/2)

 自動車はガソリン(ディーゼル車は軽油)で走りますが、ジェット機の燃料は何でしょうか。ジェット機やプロペラ機、ロケットなど、航空機の燃料について考えてみましょう。

 ジェット旅客機の燃料はケロシンと呼ばれています。ケロシンは天然の原油を精製して得られる成分を主体に構成され、市販されている灯油やガソリンに幾分近い性質を備えています。原油由来の炭化水素であるパラフィン属やナフテン属が中心となり、これに芳香属やオレフィン族が加わり、さらに水、金属成分、硫黄成分などの不純物が混入しています。こういった石油成分に少量の添加剤が加えられジェット燃料が構成されています。日本で暖房用などとして販売されている灯油は成分的にはほぼケロシンですが、日本では灯油をケロシンと呼ぶことは稀で、通常ケロシンと言えばジェット燃料やロケット燃料のこと指しています。また、添加物として酸化防止剤、帯電防止剤、腐食抑制剤、氷結防止剤、殺菌剤、金属不活性剤が使われています。

 セスナなどの小型プロペラ機やヘリコプターなど、ピストンエンジンを使う航空機は燃料としてガソリンを使います。ガソリンと言っても通常のレギュラーガソリンとは違い、オクタン価が非常に高いものを使います。(ハイオクガソリンに近い)プロペラ機やヘリコプターでも大型のものはガスタービンが採用されており、構造的にはジェットエンジンとほぼ同様のため、燃料としてケロシンが使われています。

 ロケットは空気のないところで使われますので、燃料と酸素(酸化剤)が必要になります。燃料としては固体ロケットの場合は火薬や合成ゴム、液体ロケットでは、常温保存が可能なヒドラジン(燃料)と四酸化二窒素(酸化剤)、ケロシン(燃料)と液体酸素(酸化剤・極低温)、などが用いられていましたが、最近はより高い推力が得られる液体水素(燃料)と液体酸素(酸化剤)の組み合わせが主流となっています。(スペースシャトルは液体水素と液体酸素)ただ、液体水素は密度が小さいためタンクが大型になる上、極低温であること、分子が小さいため漏れやすいことなどから、高い技術力が必要とされます。

 航空機は燃料を燃焼させて推進しているため、乗用車やトラックと同様に排気ガスが出ます。排気ガスには燃え残った燃料や、高熱によって発生する窒素酸化物が含まれており、大気汚染の原因の一つとなっています。航空燃料には自動車用ガソリンには使われていない鉛が使われている場合があり、注意が必要だと思います。


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75.タイヤはなぜ黒いのか。(2009/3/19)

 自動車のタイヤはゴムでできています。ゴムは黒くはないのですが、タイヤはほとんどすべて黒い色をしています。タイヤが黒い理由について考えてみましょう。

 輪ゴムを想像するとわかりますが、ゴムは天然、合成ともに弾力があるものの柔らかく、強度があまりありません。走行中のタイヤには強い力がかかるため、ゴムをそのまま使うことはできません。タイヤに使われているゴムには補強材としてカーボンブラックが添加されていて、これがタイヤが黒い理由となっています。

 カーボンブラックは、工業的に品質制御して製造される直径3-500nm程度の炭素の微粒子のことです。化学的には単体の炭素として扱われていますが、表面には様々な官能基が残存した複雑な組成になっていて、いわゆる無定形炭素の一種とされています。一般的には石炭乾留で副生されるクレオソート油、石油精製等で副生される重質芳香族油などの油やガスを不完全燃焼させるか、アセチレンなどといった炭化水素を熱分解して製造します。

 粒子表面に官能基が残っているため、ゴムなどの高分子化合物となじみがよく補強材として使用されていて、この用途が使用量の90%を超えています。他に黒い色を利用して黒色顔料としても使われています。顔料としてのカーボンブラックは塗料、印刷インク用の着色顔料として使用されるほか、直接プラスチックと混合させて着色させたり、着色したプラスチックを粉砕、微粒化してコピー機のトナーにも用いられます。

 タイヤのゴムにカーボンブラックが使われる理由は主に2つあります。一つは前述の通りゴムの強度を高めるためですが、もう一つは紫外線対策です。ゴムは高分子化合物であり、紫外線が当たると高分子の結合が破壊されてもろくなってしまいます。カーボンブラックは紫外線の吸収力が強く、吸収した紫外線のエネルギーを熱に変え、放出することでゴムの耐久性を高めます。

 食品工場などでは床が黒くなることを嫌って、白いタイヤのフォークリフトが使われていることがあります。ゴムの補強材としてカーボンブラックの代わりにシリコンなどを使ったものですが、値段が高い上に耐久性が劣っており、一般のタイヤとしては使われていません。


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74.鳥インフルエンザと白い粉末。(2009/3/12)

 鳥インフルエンザの報道などで消毒として大量の白い粉末を撒いているのを見たことがある方もいると思います。あの粉は消石灰です。この消石灰について考えてみましょう。

 消石灰は水酸化カルシウムCa(OH)2 のことで、強いアルカリ性の物質です。また、似た物質として生石灰があります。生石灰消石灰より反応性が高く注意が必要です。両者を簡単にまとめると以下のようになります。

消石灰(しょうせっかい)
水酸化カルシウム(Ca(OH)2 )のこと。
・グラウンドなどに白線を引く「ライン引き」として用いられていたが、近年、目にはいると失明のおそれがあり、危険なことが指摘されて「ライン引き」用としてはより安全な炭酸カルシウムに変更することが推奨されている。
消石灰は、酸性化した河川や土壌の中和剤、凝集剤としても用いられる。
・砂、海草抽出物と練ったものは漆喰(しっくい)と呼ばれ、住宅の壁や天井に塗られる長持ちする内外装材である。また、こんにゃくの凝固剤としても使用されている。
消石灰は病原菌を殺す強アルカリで手荒れを起こす。
生石灰(せいせっかい)
酸化カルシウム(CaO)のこと。
生石灰は水と反応して発熱する。水を加えると発熱し、数百℃にまで温まった後、水酸化カルシウム(消石灰)を生成する。
・用途としては、乾燥剤や殺虫剤などに用いられるほか、缶入の清酒や弁当を温めるために水と生石灰を袋詰めにし、紐(ひも)を引くと両者が混合して発熱するようにして、温かく飲食できるようにした商品もある。
消石灰の生産原料である。生石灰消石灰よりも強い化学物質で、皮膚に付着すると化学ヤケドやタダレを起こすので注意を要する。

 消石灰は「強アルカリ性」がタンパク質を変性させる作用をもつことから、鳥インフルエンザウイルスやサルモネラ菌に対して有効です。土壌中に混和すると短期間で炭酸カルシウム(CaCO2)となるため安全性が高く、安価で入手しやすい、農薬でもないことから消毒の用途でよく使われます。ただ、手あれなどを起こすことから、素手で扱うことはお勧めできません。目に入ると失明する恐れもあるので、取り扱いには十分な注意が必要です。特に子供さんがいる場所では使わない方が無難でしょう。


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73.脂肪がつきにくい油(エコナとヘルシーリセッタ)(2009/2/26)

 メタボリックシンドロームが問題となったこともあり、脂肪がつきにくいと宣伝して販売されている食用油があります。どのようなものなのか見てみましょう。

 脂肪がつきにくい油は大きくわけて2種類が製品化されています。一つはジアシルグリセロールを使ったもの、もう一つは中鎖脂肪酸を使ったものです。

ジアシルグリセロールを使った製品(エコナなど)
 一般の食用油は、グリセリンに脂肪酸が3つエステル結合した、トリアシルグリセロールが主成分です。これに対してジアシルグリセロールトリアシルグリセロールから脂肪酸をひとつとった形(脂肪酸が2つになっている)をしています。「エコナ」の油は、このジアシルグリセロールを約80%含む食用油です。
 十二指腸で分解され、小腸で吸収される過程は一般の食用油と同じですが、分解されたあとの形(分子構造)が異なるため、吸収後、トリアシルグリセロール(中性脂肪)に再合成されにくく、食後の血中中性脂肪が上昇せず、体に脂肪が付きにくいとされています。
 天然オイルとは異なるため、安全性に関しては今も議論があります。

中鎖脂肪酸を使った製品(ヘルシーリセッタなど)
 脂肪酸のうち、炭素数が7以下のものを短鎖脂肪酸、8〜10のものを中鎖脂肪酸、12以上のものを長鎖脂肪酸といいます。食用油の脂肪酸はリノール酸、オレイン酸、リノレン酸など長鎖脂肪酸が多いのですが、ココナッツ油やパーム油などに含まれる中鎖脂肪酸は、長鎖脂肪酸に比べて肝臓で効率よく分解され、体内に蓄積されにくいとされています。
 一般の食用油に含まれる長鎖脂肪酸は、体に吸収された後、リンパ管、静脈を通って脂肪組織、筋肉、肝臓に運ばれ分解や体内に貯蔵されます。必要に応じて分解されエネルギーとなります。それに比べ中鎖脂肪酸は、肝臓へ通じる門脈を経て、直接肝臓に運ばれ、効率よく分解されてエネルギーとなります。そのため、体に脂肪がつきにくいのです。
 菜種油をベースに、エステル交換技術によって長鎖脂肪酸の一部を中鎖脂肪酸に置き換えることで作られており、グリセリド組成上はトリアシルグリセロールが大半を占めています。

 どちらの製品も特定保健用食品として認定されていて、効果や安全性が詳しく検証されています。ですがどちらも天然の油を加工したものであり、特にジアシルグリセロールは自然界にはわずかしか存在しません。長期的に食べて安全かどうかまだ結論は出せないように思います。


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72.食用油の新しい知見。(2009/2/19)

 食用油を構成する脂肪酸は体に必要な成分です。この脂肪酸の種類によって様々な機能があることがわかってきています。

 一般に油(脂肪)はグリセリンと脂肪酸がエステル結合した物質のことで、生物学的には中性脂肪とも言われます。脂肪酸はエネルギー源として重要であるだけでなく、細胞膜を構成したり体内での情報伝達などに関わるリン脂質や糖脂質等の原料ともなっています。脂肪酸には炭素分子鎖の途中に二重結合や三重結合が存在するかどうかにより、飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸に分類されています。人間を含む多くの動物は体内で不飽和脂肪酸を合成することができず、食事からとらなければなりません。(必須脂肪酸)

 研究が進み最近では不飽和脂肪酸をさらに3種類に分類して論じるようになってきました。脂肪酸のメチル末端から何番目に最初の二重結合があるかで、ω-3脂肪酸、ω-6脂肪酸、ω-9脂肪酸と呼ばれています。(n-3脂肪酸、n-6脂肪酸、n-9脂肪酸とも呼ばれている)

ω(オメガ)-3脂肪酸(n-3脂肪酸)
代表的なものにα-リノレン酸、EPA、DHAがあり、α-リノレン酸は菜種や大豆に、EPAやDHAは魚油に多く含まれています。ω-6脂肪酸と同様にロイコトリエンなどの原料となりますが、ω-6脂肪酸を材料にしたものに比較して生理活性が低い、あるいはないという特徴があり、過去、食用油脂から不要として除去されたこともあります。しかし、生理活性の強いω-6脂肪酸と競合することで、免疫や凝血反応、炎症などにおいて過剰な反応を抑えるということが近年、明らかになってきました。実際にω-3脂肪酸の脂肪酸の1つであるEPAで血小板凝集抑制作用があることが知られています。日本の食生活ではω-3脂肪酸の脂肪酸摂取量は不足しがちで、積極的に摂取する必要があります。
ω-6脂肪酸(n-6脂肪酸)
代表的なものにリノール酸やアラキドン酸、γ-リノレン酸があり、多くの植物油に含まれています。アラキドン酸は体内の生理活性物質であるロイコトリエンやプロスタグランジン、トロンボキサンの材料として重要です。このため、アラキドン酸やその合成原料となるリノール酸は必須脂肪酸と呼ばれています。必須栄養素なのですが、過剰な摂取により炎症などの反応が亢進すると考えられています。日本の食生活ではω-6脂肪酸の脂肪酸摂取量は増えつつあるとされていて、近年のアレルギーや炎症性疾患の増加との関連が指摘されています。
ω-9脂肪酸(n-9脂肪酸)
代表的なものにオレイン酸やエライジン酸、エルカ酸などがあり、動物脂、高オレイン紅花油、高オレインひまわり油、菜種油、オリーブ油等に多く含まれています。体内で他の不飽和脂肪酸から合成できるため必須栄養素とはなっていません。二重結合の数が少なく酸化に強いことから、揚げ物など加熱する料理に向いています。

 不飽和脂肪酸の二重結合は、炭素数が同じならば ω-3脂肪酸>ω-6脂肪酸>ω-9脂肪酸の順に多くなっています。二重結合の数が多ければ多いほど酸化に弱く、変質しやすいことが知られています。揚げ物や炒め物など加熱調理すると、大気中の酸素と反応して酸敗した油になります。酸敗してできた揮発性物質は、眼粘膜への刺激を起こしたり、アレルギーの原因となる可能性があります。このため、ω- 3脂肪酸の油での激しい加熱調理は避け、マヨネーズやドレッシングとして摂取するのが望ましいとされています。揚げ物や炒め物などの加熱調理は二重結合の少ないω-9脂肪酸やω-9脂肪酸+ω-6脂肪酸の混合油(市販のサラダ油は菜種油、大豆油、菜種+大豆油のいずれかであることが多い)を使った方が良いでしょう。


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71.界面活性剤とは何か。(2009/2/12)

 今回は洗剤の主成分として用いられる界面活性剤とは何か、考えてみましょう。

 界面活性剤は、分子内に水になじみやすい部分(親水基)と、油になじみやすい部分(親油基・疎水基)を持つ物質の総称です。極性物質と非極性物質を均一に混合させる働きや、表面張力を弱める作用を持っています。水と油のように互いに混ざり合わない物質でも、界面活性剤を加えると白濁して均一になります。この白濁した液体をエマルションといい、これの作用を乳化といいます。このことから界面活性剤は乳化剤と同義で用いられることもあります。

 界面活性剤は、水に溶かしたときに電離してイオンとなるイオン性界面活性剤と、イオンにならない非イオン(ノニオン)界面活性剤に大きく分類されます。イオン性界面活性剤はさらに、陰イオン(アニオン)界面活性剤、陽イオン(カチオン)界面活性剤および両性界面活性剤に分類されます。

1.陰イオン系界面活性剤(アニオン性界面活性剤)
水中で解離したとき陰イオンとなります。親水基としてカルボン酸、スルホン酸、あるいはリン酸構造を持つものが多く、カルボン酸系としては石鹸の主成分である脂肪酸塩やコール酸塩が、スルホン酸系としては合成洗剤に多く使われる直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムやポリアクリルアミドゲル電気泳動にも利用されるラウリル硫酸ナトリウムなどがあります。洗濯用洗剤や台所用洗剤、石けんなど家庭用洗剤の多くはこのタイプです。

2.陽イオン系界面活性剤(カチオン性界面活性剤)
水中で解離したとき陽イオンとなります。一般に、マイナス(負)に帯電している固体表面に強く吸着し、柔軟性、帯電防止性、殺菌性などの性質があるため、柔軟仕上げ剤やリンス剤、消毒剤として利用されています。

3.両性界面活性剤(双性界面活性剤)
分子内にアニオン性部位とカチオン性部位の両方をもっているので、溶液のpHに応じて陽・両性・陰イオンとなります。上記のそれぞれを組み合わせた構造をもっています。 洗浄性や起泡性を高める補助剤として広く使用されています。消臭剤に使用されている場合もあります。

4.非イオン性界面活性剤(ノニオン性界面活性剤)
親水部が非電解質、つまりイオン化しない親水性部分を持つもので、アルキルグリコシドのような低分子系、あるいはポリエチレングリコールやポリビニルアルコールのような高分子系が存在します。動物性の繊維はイオンを吸着しやすいため、絹やウール、おしゃれ着用の洗剤にはこのタイプが使われてます。

 界面活性剤は用途が広く、有用な性質を多くもつため、工業的に大量に合成・使用されており、サポニンやリン脂質、ペプチドなど、天然にも界面活性剤としてはたらく物質は数多く存在しています。洗剤としては汚れをはがして水溶液中に分散させたり、油を乳化させて流水中に押し流す働きをします。化粧品には乳化剤としてよく使用されています。また、ガラスや衣類、金属などに撥水剤や防曇・展着剤、潤滑剤、帯電防止剤、媒染剤、防錆剤、金属圧延油などとして使用されています。
 洗剤以外のものにも多く使われていることから、界面活性剤を身の回りから排除するのは困難な作業になります。使えるもの、使えないものを選別する必要があるでしょう。


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70.ビタミンB群(その2)(2009/2/5)

 前回に引き続いてビタミンB群について取り上げます。

ビタミンB6
タンパク質合成に必要なアミノ酸が足りない場合に別のアミノ酸を作り変える働きを助ける補酵素です。ビタミンB6が不足するとタンパク質が十分に再合成できなくなり、皮膚炎や口内炎などを引き起こします。刺激により興奮した神経細胞を抑える働きのある神経伝達物質の合成にもかかわっていますので、不足すると不眠症や、神経過敏、神経炎、こむら返り、足のしびれなどの種々の症状を引き起こします。
広く各種食品に含まれています。とくに、かつお、まぐろなどの魚類、レバー、肉などに多く含まれています。

ビタミンB12
葉酸と協力して、赤血球の生成にかかわってます。また、神経細胞の核酸や、たんぱく質、脂質の合成を補助、修復して、精神の安定、集中力、記憶力を向上させる働きがありますので、不足すると悪性貧血や神経障害を起こします。
ビタミンB12は微生物によって生成されるので、植物性食品には例外を除いて含まれておらず、主に動物性食品に多く含まれます。魚類や介類、肉類や海藻類に多くみられ、卵や牛乳などにも含まれています。必要とされる量は微量で、通常肝臓に2〜3年分貯蔵されていることから、欠乏症はまれです。

葉酸
核酸およびアミノ酸の代謝に用いられています。不足すると赤血球障害や悪性貧血などの症状を生じます。また、胎児の正常な細胞を作る為に葉酸は欠かせません。特に、妊娠初期に不足すると「神経管閉鎖障害」という病気になりやすく最悪の場合、流産の恐れがあります。
レバー、緑黄色野菜、果物に多く含まれます。ただし、調理や長期間保存による酸化によって壊れるため、新鮮な生野菜や果物が良い供給源となります。

ビオチン
皮膚炎予防因子として発見されたのがその始まりで、古くから皮膚病の治療に効果があるといわれてきました。現在ではアトピー性皮膚炎の治療などに用いられています。卵白中に含まれる糖蛋白質の一種、アビジンと非常に強く結合し、その吸収が阻害されるため、生卵白の大量摂取によっても欠乏症を生じることがあります。1日あたり10個以上の生卵を食用し続けると卵白障害に陥る可能性があるとされていますが、加熱した卵白ではアジピンが変性しているため問題はありません。
多く含む食材には酵母、レバー、豆類、卵黄などがあります。

 ビタミンB群を豊富に含む食品は動物性のものが多く、極端な菜食主義はビタミンB群不足の原因となります。また、ビタミンB群の多くはビフィズス菌などの腸内細菌によっても合成されています。(草食動物がビタミンB群不足にならないのは腸が長く、腸内細菌が多く生息しているため)
便秘や下痢を繰り返していると、腸内菌そうが乱れてビタミンB群が不足する場合がありますので、おなかの調子にも気を配るべきでしょう。


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69.ビタミンB群(その1)(2009/1/29)

 化学物質過敏症の患者さんはビタミン、特にビタミンB群の摂取が推奨されています。どのような作用があるのか見てみましょう。

 ビタミンB群は水溶性ビタミンのうち、ビタミンB1、ビタミンB2、ナイアシン、パントテン酸、ビタミンB6、ビタミンB12、葉酸、ビオチンの8種の総称で、ビタミンB複合体とも呼ばれています。発見当初はラットの発育に必須の単一の水溶性因子として知られていましたが、後の研究で複数の物質からなる混合物であることが突き止められました。

ビタミンB1
ビタミンB1はチアミンとも呼ばれ、抹消神経のはたらきを正常に保ち、脚気(かっけ)を防ぎます。B1が不足すると、脚気、手足のしびれ、腰痛など反射神経の異常がみられます。また、糖質をエネルギーに変える時に必要なビタミンです。脳は糖質以外のものをエネルギー源にすることができませんので、ビタミンB1は脳の働きの維持に重要な役割を果たしています。
主に穀物や豚肉に多く含まれています。

ビタミンB2
ビタミンB2はリボフラビンとも呼ばれ、健康な肌や髪をつくり、粘膜を保護します。B2は、がんや生活習慣病の予防にも効果的といわれています。糖質・脂質・タンパク質からのエネルギーの生成に広くかかわっているビタミンです。
主に動物性の食品(特にレバーやうなぎに多い)に多く含まれます。牛乳や乳製品、卵も効率の良い摂取源です。

ナイアシン
ナイアシンはニコチン酸の別名で、糖質、脂質、タンパク質の代謝に欠かせないビタミンです。皮膚を健康に保ったり、脳神経の働きを助ける働きなどがあります。ナイアシンという名称はニコチン酸という言葉が有害物質であるニコチンと混同されるのを避けるために付けられたものです。
植物性食品にも、動物性食品にも多く含まれており、魚類(かつお・ぶり・さばなど)、豆類や果実類に豊富です。また牛乳やコーヒーにも含まれます。また、体内ではアミノ酸のトリプトファンから合成されています。

パントテン酸
脂質、糖質、たんぱく質などをエネルギーに変える時に必要となるビタミンです。抗ストレスビタミンとも呼ばれ、ストレスに対抗するホルモンの生成にも関与しています。
様々な食品に含まれており、日本人の通常の食生活において不足することはほとんどないとされています。

 長くなりましたので、ビタミンB6、ビタミンB12、葉酸、ビオチンについては次回取り上げます。


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68.CS患者は入浴剤を使えるか。(2009/1/15)

 お風呂の温浴効果を高めるなどの目的で入浴剤がよく使われています。どのような成分が含まれているのでしょうか。また、化学物質過敏症の患者さんが使える入浴剤はあるのでしょうか。

 市販されている入浴剤は大きくわけて3種類あります。

1. 無機塩類化合物に由来するもの
日本国内における最も一般的な入浴剤であり、昭和初期に登場しました。家庭向けに出回っている、粉末タイプの入浴剤の主な成分は硫酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムですが、白濁させたり、肌になめらかな感触を与えるたりするために、硫酸カルシウム・炭酸カルシウム・酸化チタンを含むものもあります。炭酸ナトリウムを配合した製品は、湯に溶かした際二酸化炭素を発生し泡立ちます。
そのほか保温効果や健康を増進する目的で、酵素や植物エキスを配合したものが多数発売されています。

2. 温泉成分に由来するもの
湯の花が代表的です。湯の花を風呂に投入することで、遠方の人でも温泉の効能を味わうことができます。温泉地の土産としても一般的となっています。採集は、湯畑などで行われます。単体の硫黄もしくは金属の硫化物を含む湯の花(火山などに由来する温泉に多い)は風呂釜を傷めるため、利用の際には事前に確認をする必要があります。

3. 植物・漢方薬に由来するもの
入浴剤の歴史としては最も古く、薬草などを体の治療目的で風呂に投入して入浴が行われていました。特に、漢方薬と薬草を組み合わせたものは、薬湯などと称され、江戸時代には皮膚病の治療目的で処方されていました。
日本では、端午の節句の菖蒲湯、冬至の際に柚子を入れる柚子湯など、健康を願う風習として植物などを風呂に入れることが行われています。

 では、化学物質過敏症の患者さんが入浴剤を使いたいと思ったらどうすれば良いのでしょうか。市販の多くの入浴剤には香料や着色料が使われており、化学物質過敏症の患者さんが使えない理由になっていると思われます。また、湯の花には硫黄が含まれている場合が多く、こちらも避けた方が無難です。

 手軽に温浴効果を得る方法としては、炭酸水素塩泉の主成分であり市販の入浴剤にも使われている炭酸水素ナトリウム(重曹)を使うと良いでしょう。硫酸ナトリウム(芒硝)を使うとさらに効果が高いですが、薬局でも店頭にはなく取寄せになると思われますので、まずは手軽に手にはいる重曹で試すことをお勧めします。使用量としては湯船に重曹を大さじ3杯程度です。(硫酸ナトリウム(芒硝)が手にはいった場合は小さじ1杯程度上乗せで入れるとよい) 薬草や漢方薬も使える方が多いと思いますが、アレルギーや個人差もあり使えない場合がないとは言えませんので注意が必要です。


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67.好転反応は本当にあるのか。(2009/1/8)

 好転反応という言葉を時々耳にします。好転反応とはどのようなもので、本当にあるのでしょうか。少しかんがえてみましょう。

 好転反応とは東洋医学(按摩や鍼)で使われる用語で、治療の過程で起こる予期しない激しい身体反応のことを言います。「好転反応」と言う言葉は、東洋医学で言う、『瞑眩《めんけん、めんげん》』という漢方用語を元に作られたものと考えられます。副作用とは異なると説明されていますが、実際に症状が出ている時点での区別は専門家である漢方医でも困難で、事後的にのみ確認できます。漢方薬の厳密な定義に従うと、「瞑眩が発生するのは多くて1000人に1人程度」であり、症状が現れた後、長くても1〜2日で収まります。症状が長く続く場合は副作用と考えてよいでしょう。この概念は日本独特であり、かつ日本でも江戸時代はあまり認知されていませんでした。

 好転反応という言葉は、いわゆる健康食品や健康器具のセールスの場にて、しばしば副作用、不適応を誤魔化すための用語として使われるので、注意が必要です。セールストークなどで用いられる事例としては以下のようなものが代表的です。

 1. この反応は体の中の毒素が一気に排出されるから発生するもので、一時的なものです。
 2. この反応が出たということは、治療効果がある事の証明です。ここでやめてしまっては、苦労の甲斐がありません。
健康食品の販売員は医学に関しては素人である場合がほとんどであり、このような話が出てきた場合はあまり信用しない方が無難であると思われます。

 好転反応を肯定的にとらえているサイトなどでは、漢方の常識として、「瞑眩なくして効果なし」と言われているとしている所がありますが、これを最初に唱えたのは江戸時代の漢方医である吉益東洞だとされています。しかし、この理論は極論であり、漢方薬の場合の瞑眩と見られる反応の発現率は0.1%程度、もしくはそれ以下です。健康食品で瞑眩が現れることはまずありませんし、健康食品などで言われる「好転反応」は、多くの場合が、副作用で、体質に合っていない反応のようです。

 サプリメントや漢方薬などで症状の悪化が見られた場合は、好転反応とは考えず副作用であると考えて対処するべきでしょう。つまり、

 1. まず、そのサプリメントや漢方薬の使用をすぐに中止する。
 2. 販売員ではなく、経験豊富な医師に相談する。
 3. 決して素人判断で使用を続けたり、さらに他のサプリメントなどを重ねて使用しない。

の3点が重要だと思います。


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66.身近にある漢方。(2008/12/25)

 化学物質過敏症の患者さんは病気になった時に薬が使えないことが多いのですが、漢方薬は使える場合があります。(もちろん個人差があるのでだめな方もいる)身近にあるものの中にも漢方薬として使われているものがあることをご存知でしょうか。以下にいくつか例を挙げてみましょう。

チンピ
陳皮(チンピ)とは、熟したみかんの皮を干したもの、特にウンシュウミカンの果皮を乾燥させたものをこう呼んでいます。(日本薬局方においては、ウンシュウミカンまたは Citrus reticulata の成熟した果皮とされる。)
成分としてフラボン配糖体などが挙げられます。血圧降下作用もあり、漢方では芳香性健胃、鎮咳薬として、食欲不振、嘔吐、疼痛などに対して用いられます。
ショウガ
ショウガの根茎は漢方薬として生姜(しょうきょう)と呼ばれ、発散作用、健胃作用、鎮吐作用があるとされています。発散作用は主に発汗により寒気を伴う風邪の初期症状の治療に使われ、健胃止嘔作用は胃腸の冷えなどによる胃腸機能低下などによく使われます。
大棗(タイソウ)との組み合わせで他の生薬の副作用をやわらげる働きがあるとされ、多数の方剤に配合されています。
クズ
マメ科のつる性の多年草で、根を用いて食品の葛粉や漢方薬が作られます。葛粉は葛切りや葛餅などの原料となります。クズの根を干したものを生薬名葛根(かっこん)と呼び、日本薬局方に収録されている生薬です。発汗作用・鎮痛作用があるとされ、漢方方剤の葛根湯、参蘇飲(じんそいん)などの原料になります。
牡蠣
薬理作用として、かき肉には、血糖低下(カキ身エキス)、免疫増強作用(中性多糖類)、牡蠣制酸などの作用があるとされています。また処方例として、安中散、桂枝加竜骨牡蠣湯、柴胡加竜骨牡蠣湯などに使われます。また農薬として、長期的に使用すると除草効果(雑草の根張りが悪くなる)があるとされています。
石膏
天然の二水石膏は、日本薬局方に医薬品名「石膏」として記載されている生薬です。天然物ですので、純粋の硫酸カルシウム・2水和物ではなく、ケイ素、アルミニウム、鉄などの化合物が少量含まれています。
生薬としての石膏は、解熱作用や止渇作用などがあるとされています。 石膏を含む漢方方剤は、竹葉石膏湯、防風通聖散、桔梗石膏など多数あります。

 建材として使われている石膏が漢方薬としても使われているということには驚かされます。上記以外にイチジクやごぼう、山椒などにも薬効があり、漢方の素材として使われています。天然の素材の組み合わせである漢方薬も薬である以上、服用する量などに注意が必要なのは言うまでもありません。


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65.消臭剤とはどのようなものか。(2008/12/9)

 室内やトイレなどの臭いを消すために、消臭剤がよく使われています。中には消臭とは名ばかりのものもあるようですので、考えてみましょう。

 消臭剤が臭いを消すメカニズムは大きく分けて4種類あります。

化学的消臭法
悪臭の元となる成分を消臭剤の成分と化学反応させ、無臭の成分にしてしまう方法のことです。利用されている化学反応には、酸とアルカリを反応させる中和反応と、酸化剤によって悪臭成分を無臭の酸化物に化学変化させる酸化反応があります。
主に使われる成分としては、植物抽出物、有機酸、界面活性剤、安定化二酸化塩素などがあり、重曹も中和反応ですのでこれに該当します。
物理的脱臭法
悪臭成分を消臭成分に物理的に吸着させたり、消臭成分で包み込むことによって臭わなくする方法です。悪臭自体をなくしてしまう消臭法ではないので、飽和したり高温多湿の状態になると、吸着したニオイを再放出してしまう場合があります。
使われる成分としては、活性炭、無機多孔質、包接化合物、有機溶剤、界面活性剤などがあります。
生物的消臭法
生ゴミなどのバクテリアの繁殖によって発生する悪臭に対して、殺菌剤や抗菌香料などを使ってバクテリアの繁殖を抑制する方法と、悪臭成分を微生物(人口酵素)を使って分解する方法があります。
使われる成分としては、殺菌剤、抗菌剤、活性汚泥などがあります。
感覚的消臭法
悪臭を芳香成分で包み込んでしまう方法のことです。芳香成分を強くして、悪臭をごまかしてしまうマスキングという方法と、悪臭の元となる化学成分を良い香りの元となる構成成分に取り込んでしまうペアリングという方法があります。効果が高いのは後者のペアリング法です。市販されている消臭・芳香剤の多くは感覚的消臭法に該当します。
使われる成分としては、香料、植物精油などがあります。

 消臭のために重曹を使っている方がいらっしゃると思いますが、重曹はアルカリ性であり酸性の臭い物質(生ゴミの臭いに多い)を中和して消臭します。ですから、アルカリ性の臭い物質(トイレのアンモニア臭が代表的)に対しては効果がありません。トイレの消臭には重曹ではなくクエン酸などの酸性のものを使うと効果的です。

 化学物質の影響と言う観点から見ると、化学的消臭法と感覚的消臭法は注意が必要です。特に感覚的消臭法は全く解決策とはなっておらず、逆に室内空気中の化学物質の種類を増やすことになりますので、どのような物質が使われているのか常に気を付ける必要があるでしょう。


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64.カフェインとはなにか。(2008/11/27)

 嗜好(しこう)飲料とされているものの多くはカフェインを含んでいます。(コーヒー、日本茶、紅茶、コーラ,ココアなど)なぜカフェインを含む飲料は好まれるのでしょうか。

 カフェインはアルカロイドの一種で、コーヒー類に含まれることからこの名があります。飲料以外では鎮痛剤、かぜ薬、ドリンク剤、チョコレート、ガムなどにも含まれています。主な飲料のカフェイン含有量は以下の通りですが、コーヒーやお茶は品種によっても含有量は異なります。

カフェインの含有量(100ccあたり)
・コーヒー 40mg
・玉露   150mg
・紅茶   50〜60mg
・緑茶   10〜20mg
・コーラ  10mg(1缶350mlでは40〜60mg)

 カフェインは体内に存在するアデノシンの働きを阻害することで、中枢神経系(脳、脊髄など)を興奮させる働きがあります。これによって眠気や疲労を除去するとともに運動機能を高めます。また、腎臓の血管を拡張する働きがあり利尿作用が現れます。血管への作用は、どこの血管を見るかによって収縮させるか拡張させるかが変わりますが、脳血管に対しては収縮作用を示します。このことが偏頭痛や高血圧性頭痛に対して有効ではないかといわれています。このほかの作用として、胃液の分泌を増大させる作用、基礎代謝量を亢進する作用が知られています。

 若干の依存性があり、カフェインを習慣的に摂取する人が半日から1日カフェインを摂取しなかった時に頭痛、不安、疲労感、集中力の欠如、抑うつなどの症状が現れることがあります。その場合も害はわずかなもので、1日にコーヒーを1〜2杯飲む程度であれば健康への影響は無視できるとされています。なおカフェインの半数致死量は約 200 mg/kg で、一般的な成人の場合、10〜12 g 以上が危険とされています。

 カフェインは風邪薬や頭痛薬などに使われていますが、一方で一部の薬と相性が悪いとされています。薬(抗うつ剤など)を飲んでいる方はカフェインを含む食品は避けた方がいいでしょう。また、胃液の分泌を増大させますので、消化性潰瘍など、消化器系に炎症疾患のある方も注意が必要です。


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63.たばこの煙の三大要素。(2008/11/13)

 たばこの煙にはわかっているだけで4000種類の化学物質が含まれ、そのうち有害な化学物質は200種類以上あるとされています。この中でも含有量の多い三大要素である一酸化炭素、ニコチン、タールについて考えてみましょう。

 たばこの煙はガス状物質(ガス成分)と粒子状物質(粒子成分)に分けることができ、その割合はガス成分96.7%に対して粒子成分3.3%程度とされています。(この割合はたばこの銘柄によっても異なる)ガス成分には一酸化炭素、二酸化炭素、窒素酸化物、アンモニア、ニトロソアミン、シアン化水素、硫黄化合物、炭化水素、アルデヒド類、ケトン類などが主に含まれています。粒子成分は水、ニコチンおよびタールからなり、タール中には発がん性のある種々の多環状芳香族炭化水素のほか、フェノール、ベンゼン、ナフタリン、金属イオンなどが含まれています。

一酸化炭素(含有率 約 78.7%)
ガス状物質の主成分である一酸化炭素は、炭素を含む物が不完全燃焼をした時に発生します。一酸化炭素は酸素の約250倍も赤血球中のヘモグロビンと結合しやすい上、酸素分圧とオキシ・ヘモグロビン濃度との関係を変調させます。それによって、体中に酸素が十分に供給されず酸欠状態となって、動脈硬化、肺がんなどを誘発する可能性が高くなります。また、これ以外にも血管壁や血小板を傷つけたり、肝臓でのコレステロールの代謝を阻害することにより、動脈硬化を促進させるといわれています。
ニコチン(含有率 約 7.5%)
主に中枢神経および末梢に存在するニコチン性アセチルコリン受容体(nAChR)に作用することで薬理作用を表すと考えられています。ネオニコチノイド系殺虫剤とほぼ同様の作用ですが、ニコチンの方が人間に対する毒性は高いとされています。中枢神経においてnAChRは広範囲に分布しているため、ニコチンは脳の広い範囲に影響を与えます。消化器系では胃の働きを悪くし、それによって食欲不振、血圧の上昇、血管の収縮、心収縮力の増加などに影響します。さらにニコチンには身体的依存があり、その依存性はメタンフェタミン(覚醒剤)の半分程度ともいわれる強力なものです。
タール(含有率 約 3.3%)
タバコに含まれる粒子分子のうち、フィルターや壁に茶色く付着するヤニのようなものををまとめてタールと呼びます。たばこを吸っている人に歯が黄色い方が多いのは、このタールによるものです。ベンツピレンなどをはじめとして、100種類以上の発癌物質を含む粒子で、煙中ではエアロゾル状になっています。たばこによるガンの原因物質のほとんどがタールに含まれています。

 呼吸の際の空気の通り道である気道には繊毛という細かい毛が生えていて異物を除去する働きをしていますが、タバコの煙の中のさまざまな刺激物質によってはがれ落ちてしまいます。繊毛のない気道にタバコの煙が入ってきても、異物除去のために咳き込むという防衛反応はおこりません。煙草を吸っている人はたばこの煙だけでなく、他の有害物質も肺まで届きやすくなります。たばこは「百害あって一利なし」なのです。


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62.ネオニコチノイドとはなにか。(2008/11/6)

 事故米に残留していたとして問題になった、アセタミプリドに代表されるネオニコチノイド系の殺虫剤は、最近になって使われるようになった、新しい殺虫剤です。どのようなものなのでしょうか。

 ネオニコチノイドとは新しい(ネオ)ニコチン様(ノイド)物質という意味で、タバコに含まれるニコチンに似た作用を持っています。神経のシナプスと呼ばれる結合部分ではアセチルコリンと呼ばれる化合物が情報を伝達する役割をもっていますが、ニコチンやネオニコチノイド系殺虫剤は、昆虫のシナプス部分の後ろの膜に存在するニコチン性アセチルコリン受容体(nAChR)に結合して神経を興奮させ続けることによって死に至らしめます。ヒトなどの温血動物も中枢神経系や末梢神経系にnAChRを持っていますが、昆虫のものと比べると感受性が低いため、温血動物に対する毒性は低いとされています。化学的に安定な部類に属しているので、長期間残留します。また、ピレスロイド系の薬剤に見られる害虫に対しての忌避性がなく、害虫が薬剤に接触しやすいため、ピレスロイド系にかわってシロアリ駆除剤として普及しつつあります。

 以下に主なネオニコチノイド系の殺虫剤の特徴を簡単にまとめました。

イミダクロプリド
水に非常に良く溶ける。酸性及び中性の水中では安定であるが、アルカリ性では容易に加水分解を受ける。
アセタミプリド
植物体への浸透移行性と残効性が高いため、葉を巻いて中に隠れてしまうような害虫(アブラムシや毛虫の一部など)にも効果が高い。
クロチアニジン
ネオニコチノイド系の中では蒸気圧が比較的低いので、シックハウス症候群などのリスクが低い。そのため、家屋などでのシロアリ駆除剤としてマイクロカプセル剤が市販されている。クロチアニジンの蒸気圧は、同じネオニコチノイド系殺虫剤のイミダクロプリドに比較して約1500分の1と言われる。
チアクロプリド
りんし目、半翅目、甲虫目害虫(ハナゾウムシ、イネミズゾウムシなど)に対する活性が高く、ミツバチ、マルハナバチなど花粉媒介昆虫に対しては毒性が低い。

 ネオニコチノイド系の殺虫剤はミツバチに対する毒性が強い(ミツバチも昆虫ですから当然ですが)として問題になりました。しかし、最近の研究によると、同じネオニコチノイド系殺虫剤でもミツバチに対する毒性に大きな違いのあることが明らかになってきています。ミツバチに対する毒性が最も強いイミダクロプリドを1とした場合、アセタミプリドの毒性は395分の1、チアクロプリドの毒性は816分の1であることがわかっています。

 ネオニコチノイドに限らず、殺虫剤は駆除する目的の生物だけでなくその他の益虫なども殺してしまうことがあるため、生態系に与える影響や経済的損失(カイコ、ミツバチ)に注意が必要です。場合によっては害虫より天敵のほうが死んでしまい、かえって害虫が増えることもあります。


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61.殺虫剤はどうやって虫を殺すのか。(2008/10/23)

 殺虫剤は昆虫に対しては強い毒性を示しますが、人間に対してはそれほど強い毒性を持ちません。(もちろん、毒性が全くないわけではない) なぜ、そのような差が生まれるのでしょうか。

 毒キノコ、タバコ(ニコチンの殺虫効果)やハエドクソウ(植物)などの天然物は、古くからウジ殺しなどに用いられていました。その中でも除虫菊は人畜(ほ乳類)に対する毒性が低いことから19世紀より盛んに製造され、日本にも明治時代に導入されて、蚊取り線香やのみ取り粉として用いられました。1930年代になると有機塩素系殺虫剤(DDTなど)や有機リン剤が開発され、第二次世界大戦後本格的に使われるようになります。しかし有機塩素系は自然界で分解しにくく動物やヒトの体内に蓄積するため、1960年代から有害性が問題にされ、その後多くの国で製造販売が禁止され、あるいは生産が中止されました。有機リン剤についても毒性の高いものが多かったため、なるべく毒性の低いものを求めて開発が進められました。その後、有機リン剤と同様の作用をもつカーバメート系、除虫菊成分を基本にした毒性の低いピレスロイド(家庭用などに多く使われる)や、ニコチンを基本にしつつ、ニコチンの人間に対する毒性を低下させた効力の高いネオニコチノイド剤などが開発されます。

 以下に主な殺虫剤の特徴を簡単にまとめました。

有機塩素剤(DDT、BHC等)
神経軸索のNa+チャンネルに作用し、神経系の情報伝達を阻害する。自然分解しにくいため、地球規模の環境汚染問題や体内蓄積問題をおこし、現在では多くが製造や使用を禁止された。
有機リン剤(パラチオン、ジクロルボス、マラソン、フェニトロチオン等)
神経系の伝達物質アセチルコリンの分解酵素であるアセチルコリンエステラーゼ(AChE)と結合して、その働きを不可逆的に阻害する。その結果、痙攣を起こして呼吸が止まり死に至る。分解が早く、残効性は期待できない。
カーバメイト剤(カルバリル、プロポクサー、フェノブカーブ等)
有機リン剤と同様に作用するが、アセチルコリンエステラーゼ阻害は可逆的である。熱、太陽光、酸に安定で残効性は高いが、アルカリ性で分解されやすい。
ピレスロイド剤(ピレトリン、ペルメトリン、エトフェンプロックス等)
神経軸索のNa+チャンネルに作用し、神経系の情報伝達を阻害する。効力が強く、即効的麻痺作用があるが、蘇生が認められるため、致死効力を増強するために共力剤を配合する例が多い。人など温血動物に対する毒性は相対的に低いが、魚毒性は一般に高い。
ニコチン剤(硫酸ニコチン)
呼吸、接触、摂食により虫体に取り込まれ、ニコチン性アセチルコリン受容体に作用して、神経の異常な興奮を引き起こし殺虫効果をあらわす。
ネオニコチノイド剤(イミドクロプリド、アセタミプリド、ジノテフラン等)
神経系の伝達物質アセチルコリンの受容体に代わりに結合し、アセチルコリンによる情報伝達を阻害する。新しいタイプの殺虫剤で、速効性があり効果が持続する。人畜毒性が低い。

 これらの殺虫剤は神経毒として作用するものが多く、人間などのほ乳類と昆虫では神経や体内の酵素の機能が異なることを利用して、昆虫に特異的に毒性を持つように設計されています。しかし、それはあくまで急性毒性に関する内容であり、慢性毒性についてはよくわかっていないのが実情のようです。


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60.花の香りの秘密。(2008/10/16)

 花にはそれぞれ特有の香りがあります。花の香りは何のためにあるのでしょうか。また、その成分についても考えてみましょう。

 花びらを持つ花(被子植物の花)は中生代後期頃に現れたと考えられています。(もっと早かったという説もある) 蝶やミツバチといった花のみから栄養を得る昆虫がいることから、花は昆虫と同時に進化してきたと考えられます。花びらが葉と違い様々な色を持っているのは昆虫などを引きつけ、花粉を運んでもらうためです。したがって風で花粉を運ぶ風媒花(稲など)には花びらがありません。花に特有の香りがあるのも、昆虫などを引きつけるためと考えられています。花の種類によって香りが異なるのは、花粉を運んでもらう対象が異なるためです。

 菜の花の香りには2-フェニルエタノールやフェニルアセトニトリルなど5種類のモンシロチョウが好む匂いが含まれていることが知られています。ネズミモチの花にはモンシロチョウが好む匂い成分2-フェニルエタノール、ベンズアルデヒド、メチルヘプテノンなど5種類が含まれていることが分かっています。また、キンモクセイの香りの主成分はβ-イオノン、リナロール、γ-デカラクトン、リナロールオキシド、cis-3-ヘキセノールなどです。このうち、γ-デカラクトンなどはモンシロチョウなどへの忌避作用があることが知られていて、一部のハナアブしかこの花にはやってきません。一般に、花の香りは花粉を運ぶ昆虫を引きつける目的で生産されると考えられていますが、キンモクセイは特殊な物質を使って来訪者を選択しているのかも知れません。

 花の香りの成分は主に、テルペンや芳香族化合物など(アルコール・アルデヒド・ケトン、エステル、フェノール、炭化水素)からなっています。低沸点の香気成分を豊富に含むことが多く、人体にとっては植物ホルモンを含む強い生理活性作用物質です。しかし、個々の物質については香水の原料として使われる花を除くとほとんど調べられておらず、分析された花でもすべてがわかっているわけではありません。例えばバラの香り成分は600種類以上の成分から成り立っていますが、そのうち化学構造のわかっている成分は約270種類で,これらの成分だけで全体の95%を占めます。残りの5%にまだ330種類の成分が含まれており,これら微量な成分がバラの香りを特徴づける因子となっています。

 キンモクセイの香りはモンシロチョウなどの蝶に対して忌避性がある化学物質を含んでいます。化学物質過敏症の患者さんにキンモクセイの香りが苦手な方がのも、このことと関係があるのかもしれません。


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59.塩素系漂白剤と酸素系漂白剤。(2008/10/2)

 洗濯などで洗剤と一緒に漂白剤が使われることがあります。なぜ白くなるのか、その性質を調べてみましょう。

 洗剤(界面活性剤)は油と水を混ざりやすくすることで汚れを繊維から引きはがしますが、漂白剤は汚れの成分を分解することでシミなどの汚れを落とします。衣類に使われる漂白剤は大別すると塩素系と酸素系の2種類があります。(鉄さびなどを落とす還元型もあるが一般にはあまり知られていない)

 塩素系漂白剤の主成分は次亜塩素酸ナトリウムです。次亜塩素酸のナトリウム塩で、化学式はNaClO、次亜塩素酸ソーダとも呼ばれます。強アルカリ性で、特異な臭気(いわゆるプールの臭いや漂白剤の臭いと言われる臭い)を有し、酸化作用、漂白作用、殺菌作用があります。希釈された水溶液はアンチホルミンとも呼ばれます。水酸化ナトリウムの水溶液に塩素を通じて得られます。

   2NaOH + Cl2 → NaCl + NaClO + H2O

 実際はアルカリ水溶液なので、次亜塩素イオン(OCl-)になっています。不安定なため、通常は水溶液として貯蔵、使用されます。水溶液は安定で長期の保存が可能ですが、時間と共に自然分解し酸素を放って塩化ナトリウム水溶液に変化していきます。塩素系漂白剤は広く市販されていますが、作用が強力なため、色柄ものや毛・絹・ナイロン・アセテート・ポリウレタンには使えません。酸性の液と出会うと、有毒な塩素ガスを発生しますので、トイレ用洗剤などの酸性の洗剤(クエン酸でも同様)と混合してはいけません。

   NaClO + 2HCl → NaCl + H2O + Cl2

 粉末の酸素系漂白剤主成分は過炭酸ナトリウムです。化学式は 2Na2CO3・3H2O2と表されます。作用は塩素系と比べて弱く、色柄ものにも使えますが、弱アルカリ性のため毛・絹には使えません。過炭酸ナトリウムは水溶液中で炭酸ナトリウムと過酸化水素とに分解し、この過酸化水素に酸化作用、漂白作用、殺菌作用があります。洗濯用の合成洗剤で、白さを強調している製品や除菌効果を強調した製品にも少量の過炭酸ナトリウムが添加されています。また、液体の酸素系漂白剤の主成分は、過酸化水素そのものです。液性が弱酸性なので、毛・絹にも使えますが、粉末の酸素系漂白剤よりも効果は弱くなっています。過酸化水素は不安定ですぐに分解し酸素を放出します。

   2H2O2 → 2H2O + O2

 どちらの漂白剤も分解後はほぼ無害の物質になりますので、環境への悪影響はほとんどありません。しかし、分解前の塩素系漂白剤は酸性にすると塩素ガスが発生し危険です。排水管の中で中和されて塩素ガスを発生する可能性があることにも、注意する必要があるでしょう。


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58.線香は何の香り。(2008/9/25)

 お彼岸の時期に線香を使う方も多いと思います。線香には何が使われているのか、調べてみましょう。

 線香は材料から「匂い線香」と「杉線香」に大別されます。匂い線香は、椨(タブ)の木の樹皮を粉末にしたものに、白檀(びゃくだん)や伽羅(きゃら)といった香木の粉末や他の香料、炭の粉末、その他の材料を加えて練り、線状に成型・乾燥させたもので、現在製造されている線香の約90%は匂い線香です。杉線香は、3ヶ月ほど乾燥させた杉の葉を粉砕機や水車を用いて粉末にしたものに湯とノリを加えて練り、線状に成型・乾燥させたもので、杉の香りが強く煙が多いため、主にお墓参りなど屋外で使用されます。

 棒状の「匂い線香」の製造法の一例をあげると以下の通りです。

  1. 椨(タブ)などの木を粉末にしたものに、香木の粉末や香料を加えて均一になるまで撹拌し、更に湯を加えて練る。
  2. 出来上がった粘土状のもの(練り玉)を専用の押し出し器で押し出し、一定の太さの棒状に成型する。
  3. 木の板(盆板)にとり、乾燥用の板(干し板)に移し変える。
  4. 干し板上にきっちり並べた線香を、規定の長さに切りそろえる。
  5. 一週間から10日間乾燥させた後、箱詰め包装される。

 最近は煙やにおいが少ない線香も市販されていますが、これらの無煙線香は活性炭(炭粉)を練りこむことで発生する煙の量を少なくしています。

 線香には、必要により、防腐剤、色素等が使用されている場合があります。例えば、線香の成分は、カビやすい原料で製造されていますので、一般には防腐剤が使われています。防腐剤としては、ソルビン酸、デヒドロ酢酸、p−ヒドロキシ安息香酸等の酸、あるいはそれらの塩等が代表的です。また、緑色の線香には、着色のためマラカイトグリーン等が染料として使われています。着色していない線香の色は茶色です。これらの化学成分には、吸入長期毒性や発ガン性、感作性(アレルギーの原因)があると考えられていますので、注意した方が良いでしょう。

 無添加とされている線香を選ぶことで、防腐剤や色素、香料などは避けることができます。しかし無添加のものでも線香の煙には炭素、二酸化炭素、一酸化炭素、酸素、水、ヤニ等が含まれています。特に加熱によって化学変化を起こしたヤニには様々な化学物質が含まれていると思われますので、できれば吸い込まないように注意した方が良いと思います。


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57.メラミンとメラニン。(2008/9/18)

 食品にメラミンが混入したことによる健康被害が中国を中心に起こっています。皮膚のシミの原因であるメラニン(色素)と混同されがちなので少し調べてみました。

 メラニン(melanin)は、人体において形成される色素です。メラニン色素ともいわれ、黒褐色のユーメラニン(真性メラニン)と、橙赤色のフェオメラニン(亜メラニン)の二種類があります。皮膚の表皮最下層の基底層や毛髪の毛母などにあるメラノサイト(色素細胞)で、アミノ酸の1種であるチロシンを原料に複雑な過程を経て生成されます。なお、遺伝的にメラニンが合成されない個体をアルビノといい、こうした個体は皮膚ガンになりやすいことが知られています。メラニン色素がないと紫外線を吸収できないので、太陽光線による細胞のダメージを防ぐ事ができないためです。

 メラミン(melamine)は、構造の中心にトリアジン環を持つ有機窒素化合物の一種です。ホルムアルデヒドとともに、メラミン樹脂の主原料とされています。メラミンは通常、尿素から作られます。触媒を通じて気体を得る方法と、水溶性であることを利用して高圧力によって液体を得る方法があります。メラミンはホルムアルデヒドと反応し、メチロールメラミンを生成します。メチロールメラミンは熱硬化性樹脂(メラミン樹脂)の原料となり、生産されるメラミンのほとんどが合成樹脂用に利用されています。 メラミン樹脂は耐熱、耐水、機械強度などの点で優れ、工業的に大量に製造されています。

 メラミンが食品に混合される場合、その目的はタンパク質の量を偽装するためです。通常、タンパク質量は窒素量で計測してるので、検査のときにあたかもタンパク質量が高いような検査結果が出ます。精密な測定をしなければ判別できません。メラミン以外にもタンパクを偽装する目的で含窒素化合物(シアヌル酸、アンメリン、アンメリド等)が添加される例があります。日本でもこの目的で窒素化合物(アンメリンが使用された)を混ぜてタンパク質量を多くみせかける手法が実際にありました。中国製粉ミルクでは薄めた牛乳のタンパク量を増量する目的で加えられたことがわかっています。メラミンそのものの毒性は低いのですが、尿中でメラミンとシアヌル酸とが化学反応し生成した結晶(シアヌル酸メラミン:メラミンシアヌレート)が腎不全を引き起こしたと考えられています。

 発音や表記が似ていることもあり、メラミンのことをメラニンとしているサイトが多く見つかりました。これらは全く別の物質であり、混同しないように注意が必要です。


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56.セメントはなぜ固まるのか。(2008/9/11)

 セメントと漆喰は化学的にはよく似ていますが、硬化の原理が大きく異なります。セメントはどのようにして硬化するのか、見てみましょう。

 セメントは漆喰の製造過程で原料に不純物(粘土など)が混ざっていたことがきっかけで発明されたと言われています。建築資材として多く使われていて、コンクリートは、セメント、水、砂、砂利からなっていますし、モルタルは、セメント、水および砂からなっています。セメントは「クリンカー」と称する中間製品に石膏を添加して製造されます。クリンカーの主原料は、石灰石、粘土、ケイ石および鉄原料です。原料を混合、焼成しクリンカーとした後、石膏とともに粉砕して、粉末状のセメントとします。クリンカーに石膏を添加するのは、水和反応を抑制するためで、石膏を添加しないセメント(つまり、クリンカー粉末)では、水和により急激に硬化します。実際には、減水剤、AE剤、高性能AE減水剤などの化学混和剤が製造過程で添加されています。

 漆喰は硬化の過程で二酸化炭素を必要としますが、セメントは水だけで硬化します。漆喰が中和反応により化学変化を起こすのに対して、セメントの反応は、溶解析出反応の一種です。鉱物としてのセメントは、カルシウム(Ca)、珪素(Si)、アルミニウム(Al)、鉄(Fe)などの元素で構成されていますが、水と接すると、まずCaのイオンが溶け出し、水溶液中のCaイオンが増加します。岩石の主成分である珪酸(SiO2)、アルミナ(Al2O3)は、天然では、それぞれのイオンが互いに重合しあった安定な物質(ポリマー)として存在し、Caイオンと容易に反応することはありません。しかし、セメントの中では、珪酸イオンおよびアルミナのイオン(アルミネートイオン)は比較的反応し易い単量体(モノマー)で存在しているため、回りのCaイオンが溶脱したことにより、溶液中に溶け出します。これらのイオンがCaイオンや水分子と反応して、水に溶けにくいセメント水和物(C-S-H、エトリンガイト)を生成し、余ったCaイオンはCa(OH)2として析出されます。水和物粒子は互いに結びつき、徐々にセメントペーストの流動性を低下させて、さらに時間が経過するとセメント粒子間の空隙を水和物が充填して硬化が始まります。

 セメントの硬化についてはわかっていない部分も多く、研究が続いているようです。硬化したセメントは乾いたわけではなく水分を含んでいます。添加物として使われる減水剤、AE剤などの多くは界面活性剤であり、水分とともに揮発してくることがあるので、注意が必要だと思います。


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55.マツクイムシを防ぐには。(2008/9/4)

 マツクイムシによる松枯れを防ぐために殺虫剤をヘリコプターで散布しているところがあります。マツクイムシとは何なのか調べてみましょう。

 マツクイムシという名称ですが、これは正式なものではなく、あくまでも一般的な俗称です。正式には"マツ材線虫病"と呼ばれており、マツクイムシによる松枯れは、マツノマダラカミキリによって運ばれるマツノザイセンチュウが松に侵入することによって引き起こされる、松の伝染病と考えるとわかりやすいでしょう。マツノザイセンチュウは、外国から入ってきたと考えられています。日本の松は、マツノザイセンチュウと共存してきた時間が短いため、マツノザイセンチュウに対する抵抗力があまりありません。

 マツノザイセンチュウが松に侵入すると、まず傷口を塞ぐ樹脂(松やに)の分泌が止まり、次いで仮道管が塞がれることによって通水が阻害されて、最終的に枯れてしまいます。マツノザイセンチュウが松枯れを引き起こす詳細なメカニズムは未だ完全に明らかになってはいません。線虫の摂食刺激によって生じる仮道管のキャビテーションや漏出細胞質による閉塞、分散した線虫による全身的な過敏感反応、線虫の持つ酵素や有毒物質、共生細菌の生産する毒素などがその候補に挙げられています。

 松枯れの防除方法としては、伐倒駆除、樹幹注入、薬剤散布という手段が主に用いられます。伐倒駆除はもっとも基本的なもので、松枯れの症状を示した木を伐倒し、焼却したり薬剤散布や燻蒸をしたりして材内のカミキリを殺す方法です。人手を要し、しかも重労働となるのが欠点とされています。由緒ある古木や景勝地など枯損の発生そのものを防がなければならない場合に行われるのが、殺線虫剤を樹幹注入する方法です。2〜4年ごとに処理を繰り返す必要があり、直径20cmのマツであれば1本につき1年あたり1000〜2000円程度の薬剤コストがかかります。また注入のため樹体を傷つけるなど樹体にも負担がかかります。薬剤散布には殺虫剤を用いますが、現在では必ずしもカミキリを殺すのが目的ではなく、後食を阻止してマツノザイセンチュウが松に乗り移るのを防ぐのが主な目的です。大面積にはヘリコプターで空中散布を行い、小面積あるいは丁寧な防除が必要な場合には地上から大型噴霧器で散布します。

 空中散布は天候の影響を受けやすく、他の昆虫を殺してしまうなど生態系への影響があります。また、周囲に拡散して、水源や農地を汚染するだけでなく、風向きによっては直接健康被害を起こすこともあります。空中散布以外の方法での対処が望まれていると思います。


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54.抗菌性プラスチックとは何か。(2008/8/28)

 台所や風呂場などを中心に抗菌加工されたプラスチックが多く使われています。どのようにして抗菌性を持たせているのでしょうか。

 抗菌性プラスチックは1970年代に家庭用浄水器から始まり、掃除機や洗濯機などの家電製品に採用され始めました。最初、人と直接接触しない部材に有機系の抗菌剤が使用されてきていましたが、最近では、その多くがより安全な銀系抗菌剤に代替されています。抗菌剤の適用されるプラスチックには、PVC、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリスチレン、ABS、PET、ポリアミドシリコーン樹脂などがあります。また、プラスチック添加用の抗菌剤は、無機系と有機系のものに大別されます。

 無機系は、銀、銅、亜鉛などの金属塩をセラミックやガラスなどに混ぜて作ったもので、効果は静菌(微生物の増殖を抑える)作用程度で、皮膚等への影響は少ないです。気化することがなく安全性が高いのが特徴です。

 有機系には、化学薬品を使った有機合成系抗菌剤と、天然の材料を抗菌剤として使った有機天然系抗菌剤があります。第四級アンモニウム塩、チアベンダゾール、有機シリコン四級アンモニウム塩などの化学薬品が使われるものは、抗菌効果が高く即効性もありますが、反面で皮膚等への影響が大きくなります。最近出てきた天然系抗菌剤は安全性をうたったものが多く、ヒバから抽出したヒノキチオールやカニの甲羅などを原料としたキトサンが代表的です。

 これらの加工材を原料に練り混んだり、製品に吹き付けたり、樹脂で覆ったりして商品化されます。しかし、どんな抗菌剤を使ってどのように加工し、どんな試験を行ったか等は企業秘密とされていることが多く、きちんとした表示がされていないことがほとんどです。

 抗菌効果の高いものは皮膚への影響が大きいので注意が必要です。有機合成系抗菌剤は、汗によって製品から皮膚に移りやすく、また気化して呼吸で肺からも取り込まれ、頭痛や不快感の原因になるものもあります。「抗菌商品」の使用で、気分が悪くなった、皮膚炎が起きたなどの事例も報告されています。抗菌剤により、皮膚を保護している皮膚常在菌が影響を受けたり、抗菌剤の使いすぎによって、耐性菌(その薬剤に対抗する力を持った菌)が出てくる可能性もあります。これは今後十分に検討されるべき問題です。

 国民生活センターが行った台所・洗面用品のテスト結果では抗菌効果は製品により差が大きく、ほとんど効果の無いものもありました。また、抗菌力の高い商品でも、栄養分(汚れ)がついていると効果が激減し、「結局は従来どおりのこまめな手入れが必要」なことがわかりました。抗菌性プラスチックも万能ではなく、健康被害を起こす場合もあるということを認識しておく必要があるのだと思います。


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53.エデト酸塩とは何か。(2008/8/14)

 石けんや洗剤にエデト酸塩が添加されていることがあります。どのような物で、何のために添加されているのでしょうか。

 エデト酸はエチレンジアミン四酢酸のことで、金属キレート剤の一種であり、EDTAとも呼ばれています。通常、とくに断らない場合のEDTAはジナトリウム塩(ナトリウムが2つ)を指しています。キレートとはギリシア語で「カニのはさみ」を意味します。キレート剤はカニが獲物を両方のはさみではさんでいるかのように、金属イオンを捕らえることから名づけられました。その用途は、たとえば固形石鹸ではカルシウムイオン等の金属イオンが多量に存在すると泡立ちが悪くなり洗浄力が低下しますので、キレート剤を加え金属イオンを除去し洗浄力を保持させています。

 市販の石鹸はステンレス釜で製造するのが一般的ですが、釜から溶け出す金属によって石鹸が酸化されやすくなることも多いです。石鹸が酸化すると茶色に変色していきますが、無添加石鹸とEDTAなどが配合された石鹸ではとくに使用開始後の酸化に対する抵抗性が変わります。(無添加の方が表面が茶色くなりやすい)また、EDTA自体は旧指定成分でアレルギーを起こすこともあるといわれますが、金属アレルギーの方に無添加石鹸が使えない人もおられ、その場合は金属を不活性化するEDTAが入った石鹸を選ぶ必要があります。金属アレルギーの方の多くはニッケルやクロムに反応しますが、これらはステンレスから溶出します。EDTAが入っていると金属イオンを不活性化して金属アレルギー反応を起こさせにくくします。

 EDTAが化粧品に配合されるもう一つの理由が、微生物がが生育に必要な金属を奪うことで微生物の繁殖を抑えるというものです。化粧品などでは保存料として添加されている場合が多いです。

 EDTAは人間の体に有害な重金属ほど強くキレートする能力を持っています。つまり、カルシウムやマグネシウムなどの通常のミネラルより重金属を好んでキレートするため、公害で汚染された水や塗料の粉塵などを取り込んで体内に重金属がたまったとき、EDTAを飲むことで体内から重金属を排出することができます。また、放射能に汚染された場合、体についた放射能を洗い落としたり、体内から排出することもできます。このことから金属中毒の治療剤として処方される場合があります。

 唯一の弱点が全く生分解しないとことで、ヨーロッパで使用が制限されている理由の一つになっています。微生物がもつ酵素ではEDTAは分解しないため、紫外線によって長期間かけて分解するしか方法がありません。

 エデト酸塩が使われる理由は石けんの泡立ちを助けること、変色を防ぐこと、微生物の繁殖を抑えることなど色々ありますが、いずれも金属イオンを不活性化することによってそのように働きます。美容外科などではデトックス、キレート療法と称してEDTAの点滴が行われています。点滴または静脈注射で体内に注入したEDTAは、有害金属を吸着し体外へ排出するのですが、EDTAには発がん性の疑いもあり、金属中毒の治療ならともかく美容目的で使うのは危険が大きいように思います。


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52.重曹の洗浄力。(2008/8/7)

 重曹を洗剤として使っている方も多いと思います。重曹の洗浄力はどこからくるのでしょうか。

 重曹は炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)のことで、水に少し溶け、水溶液はpH8.2(2%、20℃)のごく弱いアルカリ性を示します。通常の汚れ落しの場合、重曹は水に溶けるとNa+とHCO3- に解離します。HCO3-イオンが+(プラス)に帯電している汚れに付着し、汚れのついている側も−(マイナス)に帯電させ、汚れを引き離します。また焦げの繊維質を柔らかくしたりすることで取れやすくなります。鍋のこびりつき(焦付き)については、使い方として、お鍋に水を張り、重曹を入れて一煮立ちさせますが、このとき下記のような反応が起きます。

2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O

生成する炭酸ナトリウム(Na2CO3)は粉石鹸や洗濯用洗剤に配合されている炭酸塩と同じ物で、炭酸ソーダとも呼ばれています。水に溶けやすく、水溶液はpH11(2%、20℃)とアルカリ度が強く、熱せられることで汚れの油分と反応して石鹸を作り焦げを引きはがします。

 重曹は水に溶けにくい上に粒子が細かいので、研磨作用があります。粒子の硬度が新モース硬度で2.5程度ですので、汚れは落としても、モース硬度の高いステンレスや鉄といった材料などは傷はつけないという特徴があります。ただし、アルミや銅などの柔らかい金属は傷がつきますので注意が必要です。

 重曹による脱臭は、酸-アルカリの中和による脱臭ですので、酸性の臭いのみ脱臭します。例えば、生ゴミの臭いの元は「酪酸」「イソ吉草酸」など低級脂肪酸ですので、生ゴミに重曹を振りかけると、重曹が臭いを中和し消臭します。でも、魚の生臭いニオイやトイレのアンモニア臭はアルカリ性ですので、重曹では効果がなく、クエン酸などを使うと消臭できます。

 セスキ炭酸ソーダ(Na2CO3・NaHCO3・2H2O)は炭酸ナトリウムと重曹の複塩で、炭酸ナトリウムと重曹を1:1で混ぜて水に溶かし、再結晶させた物です。両者の中間的な性質を持っていて、水に溶けやすく、水溶液はpH9.8(1%、25℃)の弱アルカリ性を示します。セスキ炭酸ソーダや炭酸ナトリウムは重曹よりも洗浄力が強いですが、水に溶けやすいため研磨作用は期待できません。また、セスキ炭酸ソーダ(アルカリウォッシュ)や炭酸ナトリウムでアルカリ洗濯を長期間続けると、洗濯槽に白い結晶(炭酸カルシウム)が付着することがありますので、定期的にクエン酸で洗濯槽を掃除するといいでしょう。

 重曹やセスキ炭酸ソーダは、弱アルカリですので、油脂を分解するような強アルカリほど洗浄力は強くありませんが、素手で扱うと皮膚に刺激を受ける場合もありますので、手袋などをしたほうがよいでしょう。


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51.蛍光増白剤とは何か。(2008/7/24)

 洗濯用洗剤の表示を見ると、蛍光増白剤と書いてあることが多いと思います。どのようなものなのでしょうか。

 蛍光増白剤は染料の一種で、光の中の目に見えない紫外線を吸収し、それを目に見える青色の可視光線に変えて放出します。このため、綿のようにもともと黄色味を帯びたものに使用すると、青い光が加わり、輝くように白く見えます。

 市販の白物衣料の多くのものには、製造段階で蛍光増白剤が使用されています。純白は、可視スペクトル全領域において全反射するものですが、黄ばんだ衣類は黄色の補色である、青系統の反射光が不足しているために人の目には、黄色がかって見えます。この時に青色の染料で染めると、黄色の部分の光を吸収させることにより、黄色を消して、人の目に白く映るようになります。これを青味つけといって昔はこの方法が使われていました。しかし、青味つけの方法では全体的に白さや明るさに欠けて暗く感じる欠点がありました。蛍光増白剤は紫外線を吸収して青色の反射光を発する染料なので、不足していた反射光を補って反射光が全体に広がるようになります。綿、麻、レーヨンなどに使用されている蛍光増白剤は、洗たくのときに脱落するので、これを補うために、多くの洗剤には蛍光増白剤が配合されています。

 代表的な蛍光増白剤としては、ビス(トリアジニルアミノ)スチルベンジスルホン酸誘導体、ビススチリルビフェニル誘導体があります。これらの蛍光増白剤は、水溶性が高く、環境中で微生物 に代謝分解されにくく、下水処理場でも完全 に除去できないことがわかっています。

 蛍光増白剤は、発ガン性があり危険と警告している団体がありますが、アメリカでは傷口に直接触れるガーゼにも、蛍光剤の使用制限はされていません。しかし、原料であるスチルベンは内分泌攪乱作用があり、日本では、医療用のガーゼ、紙ナプキン、紙コップなどには蛍光剤の使用が制限されています。

 蛍光増白剤は白物衣料を洗濯する時にだけ必要な成分であると考えられます。人体への影響は、現時点では、解らないというのが現状であり、川、湖、海など環境中にも放出されていることがわかっています。できるだけ使われていない洗剤を選択すべきだと思います。

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