給水栓水水質特性の主成分分析法による検討
立山千草
Studies on Service Water Quality through Principal Component Analysis
Chigusa Tateyama
緒 誉
前回：），飲料水，調理上，調理材料として一般家庭で 用いられている給水栓水について水質検査の調査を行 い，安全性からのみの給水栓水の指標を，調理の面か らの指標として考えられないかどうか検討を試みた。
今回は，前回得られた水質試験結果を主成分分析法 を用いて，試験結果の項目別特性値からの検討ではな く，49都市の給水栓水水質の総合特性値は何か，ま たその総合特性値は調理に対しどのように捉えたら良 いのか検討を試みたので報告する。
研究方法
L 解析対象
解析対象は前報1｝で得られた平成元年度給水栓水
（上水道事業）の水質試験結果の中，データが揃って いる解析可能な水温，硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素，
塩素イオγ，有機物等（過マソガソ酸カリウム消費量），
硬度（カルシウム・マグネシウム等），蒸発残留物，pH 値，残留塩素の計8項目（年間平均値）の配水比率に
よる平均値である。表1に示した。
2．解析方法
解析は，オードマン株式会社製LOTUS1−2−3
多変量解析プログラムを用いて行った2）3｝ ）。変量を集 約して少数の代表的な指標により事象を表現するため に主成分分析を行った。解法は各変量の単位が異なる ことより相関係数行列に基づく方法とし，反復計算の 収束精度は10−5とした。
結果及び考察
1，各変量間の相関係数行列について
表2は，8変丑間の椙関行列を示したものである。
「蒸発i残留物」と「硬度」の相関が最も高くてO．82，
次いで「蒸発残留物」と「硝酸性窒素及び亜硝酸性窒 素」の0．79，そして「硬度」と「硝酸性窒素及び亜硝 酸性窒素」のO．72である。これら変量（蒸発残留物，
硬度，硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素）は，今回の8変 量間において，合成変量要素として水質に大きな影響 を担っていると考えられる。またこれら変量は相互に 相関が高いことから同一の合成変量に関係深いことが 予想される。
一方，負の相関は「有機物等」とrpH値」のみであ り，絶対値はO．02と最も小さい。これより，「pH値」
と「有機物等」は唯一負の値であるが，その影響は非 常に弱いものと考えられる。
2．給水栓水の総合特性値について
さらに特性値を詳しくみていくため，表2の相関行 列から固有方程式の解法を施すことにより求めた固有 値，重み係数及び構造係数を表3に掲げた。この表に は，総合特性値としての意味を持つのは固有値が1以 上の主成分をもったものであるので，第3主成分まで を取り上げた。なお表中，各主成分の持つ皆報の量は 固有値で示し，累積比率とは，各主成分により説明し 得る情報の割合（寄与率）を累積したものである。ま たZの係数cは各主成分（標準化合成変量）に対して 与えられる重みベクトル，Xの係数wは主成分の重み，
構造係数は各項目と得られた主成分との相関係数を示 している。
給水栓水の主成分分析の結果，総合特性値として意 味のある主成分は表2に示した第3主成分までであ り，それらにより説明しうる情報量は全体の70．2％で ある。第1主成分39．5％，第2主成分16．3％，第3主 成分14．4％であり，第4主成分以下残りの累積比率は 29．8％ある。
一79一
表L 49都市の給水栓水水質試験8項目結果
（平成元年度）
試験項 目酌
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1水温；水温（℃） 2窒素；硝酸性窒素及 R塩素イ男一ソ；塩素イオソ（m9／2）
T硬度；カルシウム・マグネシウム等（硬度）（糞嘱／・ε）
V鼻H蓮；pH値 書残留塩素：残留塩索卿m）
び亜硝酸挫窒素軸9／の賄機
ｨ等；有機物等樋マソガソ酸カリウム消費量）（・g／の
@ 6蒸発残留物；蒸発残留物（mg／の
給水栓水水質特性の主成分分析法による検討
表2． 8変量間における相関係数行列
1 2 3 4 5 6 7 8
変 量蝦 水温 窒素 塩素イオソ 有機物野 硬度 蒸発残留 pH値 残留塩素
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O．22491 0．08053 0．14259 張変量の詳細は表1脚注参照
また，第1主成分を除く寄与率は60．5％とかなりあ ること，そして第2主成分以下の寄与率が1主成分ご
とO＝2 一一 3％といった穏やかな減少を示すのみで特筆す べき主成分がないことから，給水栓水の特性の複雑さ を表すものであると考えられる。
次に抽出された第1，第2，第3主成分の意味を考 察するため，各成分についてZの係数0．45以上の変量 に注目して考察した。
〈第1主成分について〉
固有値3．16，比率O．39の第1主成分ほ，構造係数が
「蒸発残留物」，「硬度」，「硝酸性窒素及び亜硝酸性窒 素」と強い正の相関を持っている。
上記正の相関の高い変量のうち硬度は，石灰岩を含 む地層あるいは鍾乳洞岩石，土壌の風化及び海塩の有 無の影響を受けているS，6｝。i蒸発残留物は，水の中に含
まれている不揮発性物質の総量を指す。窒素化合物は バクテリアの作用を受けて，還元的環境では亜硝酸性 窒素が多く，酸化的環鏡では硝酸性窒素が多い5｝とさ れている。
これらのことを踏まえると，第1主成分はいわゆる 風土の影響を受けているもの，地質が異なることによ る溶存成分の違いを代表する総合特性値と考えられ
る。
〈第2主成分について〉
第2主成分は固有値1．31，比率0．16を示し，「残留塩 素」が強い正の相関を持っている。これより，第2主 成分は人為的な影響，殺菌・酸化といった消毒を担う 塩素添加の状況を示すことを代表とする総合特性値と 考えられる。
〈第3主成分について〉
第3主成分は固有値1．15，比率O．14を示し，「pH値」
がこの主成分に強い正の相関を持つ一方，「有機物等」
が強い負の相関を持っている。
正の相関を持つpH値の解析対象原データ値は
7．2±0．5程度である。一一般にこれら中性付近の淡水の PHを支配する因子は水が通ってくる地質，土壌中の 二酸化炭素の溶解による影響，植物の炭酸同化作用及 びバクテリアによる生物体の分解の3点と言われてい
る。5〕
従って第3主成分は，表層における植物の炭酸同化 作用が進むにつれてpH値上昇，下層のバクテリアに よる生物体の分解により二酸化炭素や右機酸の発生に 伴うpH値低下といった5⊃，生物体による物質循環を 代表とする総合特性値と考えられる。
なお，各都市の主成分の大きさも調べその結果を表 4に掲げたロ主成分の大きさは固有ベクトルを各変量 に対する重みを用いて合計し主成分得点として求め
た。
3．1第1，第2，第3主成分と調理について 上位三つの主成分の主な構造因子（Zの係数絶対値 0．45以上）は「蒸発残留物」，「硬度」，「硝酸性窒素及
び亜硝酸性窒素」，「残留塩素」，「pH値」，「有機物等」
である。これらの項目は前報nから調理と関わりが生 じることが示されている。よってこれらの主成分は調 理の視点からみても重要な因子であるということを示 唆している。
各々の総合特性値を調理への関わりといった点から 考えると，第工主成分は気象や地質の違いに基づく溶 存成分の違いを代表とした総合特性値であり ふるさ
一81一
