水の色合いによる水質の判断方法に関する検討
山梨大学大学院 学生会員 内田大志 山梨大学大学院 正会員 平山けい子 山梨大学大学院 正会員 平山公明
１ １ １
１．．． ． はじめにはじめにはじめに はじめに
本研究は小学生や中学生・水質調査になじみのない人たちにも 簡単に水質を判断できるような方法を検討することを目的として いる。具体的には、水の色合いを使うことによって、河川の汚れ 具合をある程度判断できるようにすることである。一般的に汚れ ている水には黄色味を帯びた色がついている。色合いの比較とい うのは、目で見るだけでも可能であり、体験的に判断できる。デ ジタルカメラで撮影すれば、画像を保存しておくことができる。
また経年変化を視覚的に判断でき、簡単に情報交換できる。この ように簡便という点から広範囲の面的な水質を把握することが可 能になると考えられる。
２ ２ ２
２．．． ． 色合色合色合いの色合いのいの把握方法いの把握方法把握方法把握方法・・・採水地点・採水地点採水地点採水地点
河川から採水してきた検水を50cmガラス管に入れ、上からデ ジタルカメラで撮影する。撮影した画像をAdobe Photo Shopを 使い、輝度,赤色強度,緑色強度,青色強度を調べる。この４つの数
値は0～255 の値をとる。また、調査地点として山梨県甲府市内
を流れている河川で採水した検水を用いた。採水地点を図１に示 す。
３ ３ ３
３．．．水．水水水のののの色合色合色合いと色合いといといと水質水質水質水質ののの関連性の関連性関連性関連性
Adobe Photo Shopを使って調べた輝度や色強度とBODの関 係を図２に示す。この図からBODに対する輝度や色強度の傾き は青色強度が最も大きく、BOD の変化を最も反映しているとい える。また、赤色強度と緑色強度同じに保ち青色強度が低くする と黄色味が強くなる。青色強度は水の黄色味を反映し、BOD も 反映していると考えられる。
４ ４ ４
４．．．照度．照度照度照度ががが青色強度が青色強度青色強度青色強度にににに与与与える与えるえるえる影響影響影響影響についてのについてのについてのについての検討検討検討検討
時間をかえて同じ検水を撮影したところ青色強度が変動するこ とがわかった。それは、撮影するときの周辺の明るさが青色強度 に影響すると考えられた。同一の検水に対して、測定時の明るさ を照度計を用いて測定し青色強度の変動を調べた結果を図３に示 す。この図より、撮影する照度により青色強度が大きく変動して いることがわかる。撮影するとき、明るさには配慮する必要があ るといえる。
５ ５ ５
５．．．色合．色合色合色合いのいのいの指標いの指標指標指標とととと撮影条件撮影条件撮影条件撮影条件にににに関関関関するするするする検討検討検討検討
照度によって青色強度が大きく変動してしまうので、輝度･赤色
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
90 110 130 150 170 190 210
輝度,色強度(-)
BOD(mg/ℓ)
輝度 赤色強度 緑色強度 青色強度
図２.輝度,色強度とBODの関係
図１.採水地点一覧(山梨県甲府市)
キーワード：水の色合い、写真、照度、水質
〒400-8511 山梨県甲府市武田4-3-11 山梨大学工学部 TEL055-220-8596 FAX055-220-8770 図３.照度と青色強度の関係
90 100 110 120 130 140 150 160 170 180
0 20000 40000 60000 80000 100000 照度（LUX）
青色強度(－)
14日11時20分 14日14時10分 14日14時30分 14日15時10分 14日15時30分 14日15時50分 14日16時00分 15日09時30分 15日10時00分 15日10時20分 15日10時40分 15日11時20分
図１.採水地点一覧(山梨県甲府市)
強度･緑色強度･青色強度を使い、照度による変動が最も少なく なる指標を探した。色度標準液を用い、様々な照度のもとで撮 影し、値の変化を検討した。輝度単独,青色強度／輝度,青色強 度－赤色強度などの指標を考え、値の変動が少なくなるものを 調べた。その中で、照度と青色強度の関係を図４に、照度と青 色強度／緑色強度の関係を図５に示す。この図から青色強度／
緑色強度の変動の方が少なくなることがわかった。また、青色 強度／緑色強度を用いると、色度10,色度20,色度30の区別を つけることができそうである。そして青色強度とBODの関係 と青色強度／緑色強度の関係を比較したところ、青色強度／緑 色強度の方が高い相関関係を示した。青色強度単独よりも青色 強度／緑色強度の方が汚れを示す色合いの指標として適してい ると考えられる。
図５で青色強度／緑色強度は照度60000lux まで減少傾向に
あり、60000~120000luxで一定になり変動が少なくなることが
わ か っ た 。 し た が っ て 、 撮 影 時 の 条 件 と し て は 照 度 60000~120000 luxで撮影することにした。照度60000~120000 luxは太陽に雲がかかっていないよく晴れている天候である。
６６
６６．．．水．水水水のののの色合色合色合いによる色合いによるいによるいによる水質水質水質の水質ののの把握把握把握把握にににに関関関する関するするする検討検討検討 検討
水の色合いと水質の関係を調べるために、図１に示す甲府市 内 10 地点の河川水を用いて検討した。まずきれいに見える順 番と水質項目と比較した。きれいに見える順番は画像をパソコ ン上で比べたものである。採水地点ごとのBODの関係を図６ に示す。採水地点は左からきれいに見える順番に並べてある。
きれいに見える順番とBOD はほぼ同じ順番になっている。こ の傾向は導電率･アンモニア性窒素等にも見られた。このことに より見た目の水の色と水質には関係があることがわかった。し かし、きれいに見える順番と水質項目がすべて一致するわけで はなく、汚れていても水に色がつかない地点も確認された。
次に、水の色合いとしての青色強度／緑色強度と水質項目と の関係を調べた。青色強度／緑色強度とBODの関係を図７に 示す。同じBODなのに青色強度／緑色強度が大幅に違う地点 も見られたが、青色強度／緑色強度とBODには相関関係が見 られる。蒸発残留物,TOC 等にも同じ傾向が見られた。青色強 度／緑色強度を用いて河川水質の把握が可能であることが示唆 された。
７７
７７．．．まとめ．まとめまとめまとめ
・水の色合いと水質には関係があることがわかった。
・水の色合いの指標としては青色強度より青色強度／緑色強度 が適している。また撮影時の照度は60000~120000 luxのと きに撮影する変動が少なくなる。
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 青色強度／緑色強度(－)
BOD(mg/ℓ)
0 00 0 1 11 1 222 2 3 33 3 4 44 4 5 55 5 666 6 777 7 8 88 8 9 99 9 1 0 1 0 1 0 1 0
相川流末相川流末相川流末相川流末 荒川千松橋荒川千松橋荒川千松橋荒川千松橋 荒川千秋橋荒川千秋橋荒川千秋橋荒川千秋橋 貢川流末貢川流末貢川流末貢川流末 濁川省路橋濁川省路橋濁川省路橋濁川省路橋 貢川地蔵橋貢川地蔵橋貢川地蔵橋貢川地蔵橋 濁川蓬橋濁川蓬橋濁川蓬橋濁川蓬橋 荒川二川橋荒川二川橋荒川二川橋荒川二川橋 濁川流末濁川流末濁川流末濁川流末 野間川流末野間川流末野間川流末野間川流末 採水地点採水地点
採水地点採水地点 ((((きれいにきれいにきれいに見きれいに見見 えた見えたえたえた 順番順番順番順番 ))))
BOD(mg/BOD(mg/BOD(mg/BOD(mg/ℓℓℓℓ))))
図７.青色強度／緑色強度とBODの関係 図６.きれいに見えた順番とBODの関係
図５.色度標準液を用いた場合の照度と 青色強度／緑色強度の関係 図４.色度標準液を用いた場合の照度と
青色強度の関係
0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20 1.25
10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 100000 110000 120000
照度(LUX)
青色強度／緑色強度(－)
色度５ 色度10
色度20 色度30
130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240
10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 100000 110000 120000
照度(LUX)
青色強度(－)
色度５ 色度10
色度20 色度30
