2 - 横浜市立大学

世界の水事情
横浜市立大学 高山光男
7Aug2010
世界の水事情
• 水はどこにあるのか
地球水圏の水分布と滞留時間
資源としての水
• 水はどこで使われるのか
生物には水が必要
仮想水と食料問題
水の危機は食糧危機
• 水ビジネス
地下水の争奪戦
• まとめ
都市と水
水不足とは、
・食糧（植物・動物）生産のための農業用水の不足。
・自然循環により再生される淡水の供給速度を上回る
水使用。
・食糧供給を上回る人口増加。
水はどこにあるのか
地球水圏の水分布(%), 滞留時間, 平均深さ (m)
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•
•
•
海洋
氷河
地下水
淡水湖
土壌水
大気
河川水
生物体内
96.5
1.7
1.7
0.01
0.001
0.0009
0.0002
0.0001
2,500 年
1,600 年
1,400 年
17 年
1年
8日
16 日
2-3 時間
3,700
1,463
174
86
0.2
T. Oki and S.Kanae: J. Geogr., 116, 31 (2007).
海から空へ
川から海へ
• 降水量： 1070（陸）
3980（海）
• 蒸発量： 710（陸）
4340（海）
• 地表地下流水量： 360
陸から空へ
空から陸へ
水の循環と移動量（年平均 km3）
資源としての水
循環し再生可能な限られた資源（14億km3）
限られた資源
限られた資源と人口増加への対応
食料
地域依存の生産
供給速度に限界
エネルギー
枯渇性（石油・石炭）
土地
食糧生産と居住
世界資源研編 「世界の資源と環境」
再生可能水の世界分布
資源としての再生可能水 = 再生サイクルの速い雪・雨
豊富
不足
海洋からの上昇水蒸気は、大陸の東海岸に衝突
地球の自転によって生じる遠心力やコリオリの力は、大気や
海流の流れ、台風の運動など、地球上のあらゆる運動に
影響を及ぼす。
自転速度
赤道1700km/h
緯度θ°1700cosθkm/h
時間：23時間56分4.06秒
世界の水事情 水欠乏の状況
水の欠乏 = 食糧の欠乏
Chem. Eng. News, 6 Oct 2008
水循環と自然浄化による再生
• 水は再生可能な資源
• 地球上の水の量はほぼ一定： 14億km3
• 約 97% が海水
• 海水は 2,500年 に一回置き換わる
• 淡水は約 3%
• 汚染水は蒸発によって純水に浄化再生される
自然浄化システム
• 水循環のエネルギー源は太陽熱
降水
水蒸気・雲
氷河・雪
浄化再生
地下水・川
地下・河川から海へ
海水
海から空へ
太陽熱によ
る水の循環
世界の水事情
• 水はどこにあるのか
地球水圏の水分布と滞留時間
水循環と自然浄化再生
• 水はどこで使われるのか
生物には水が必要
仮想水と食料問題
水の危機は食糧危機
• 水ビジネス
地下水の争奪戦
• まとめ
都市と水
生物には水が必要
水と生命
水は、エネルギー・食料より優先度高い
• 人一人，一日 ２０００～３０００ cc 必要
• 身体 (体重60kg) の ４０kg が水
• 20% 減で生体機能が麻痺，死亡
• 高齢者は渇きに鈍い（熱中症の原因）
• 水の供給が止まると
・ 生体内での化学反応とエネルギー生産の停止
・ 数日で生命機能停止
• 空気の供給が止まると
・ 数分で脳と心肺機能の停止、蘇生不可
人間の身体の水収支
Water intake and output are highly variable but closely matched to
less than 0.1% over an extended period. Water balance in humans
has been modeled. Electrolyte intake and output are also closely
linked, both to each other and the hydration status. Typical values
for an adult in a temperate climate are given below:
2500 cc/day
2500 cc/day
世界の水使用量
食糧生産
日本経済新聞 １１月１６日（２００８）
生活用水： 飲料水利用はわずか
横浜市水道局調べ
生活用水の国別使用量（L/日・人, 1995）
280
425
323
274
305
中村靖彦：ウオーター・ビジネス(2009)
仮想水（virtual water）と食料問題
水と緑の豊かな国 日本
仮想水（virtual water）
Virtual Water： Anthony Allan (London Univ. 1990) によって提唱
日本は水の輸入大国 = 低い食糧自給率
1トンの食糧・食肉を生産するのに要する水の量（m3）
玄米：
3,300 （農業用水）
大豆：
2,500 （農業用水）
小麦：
2,000 （農業用水）
トウモロコシ：1,900 （農業用水）
生物（植物）の成長には
多量の水が必要
牛肉：
豚肉：
鶏肉：
生物（動物）の成長には
多量の水だけでなく、多
量の植物性飼料が必要
20,700 （家畜飼料）
5,900 （家畜飼料）
4,500 （家畜飼料）
中村靖彦：ウオーター・ビジネス(2009)
食糧生産には多量の水が必要
食品
水
水
飼料
海外からの食料の輸入
日本は先進国で最低の食糧自給率（40%）
食糧
食糧
食糧
食糧
食糧
仮想水の輸入量（億m3）と主な食糧輸入先
日本の食糧は、米国・オーストラリア・中国に依存
49
22
389
25
89
水の危機は食糧危機
水の危機は食糧危機・経済危機
農業は世界の水消費の 90 %
食糧問題
１．主要穀物の生産
２．植物の成長
３．他、農業生産物
食糧生産には多量の淡水が必要
食糧
科学技術問題
１．ハイテク産業
２．一般工業用水
科学技術
世界の水事情
• 水はどこにあるのか
地球水圏の水分布と滞留時間
水循環と自然浄化再生
• 水はどこで使われるのか
生物には水が必要
仮想水と食料問題
水の危機は食糧危機
• 水ビジネス
地下水の争奪戦
• まとめ
都市と水
水ビジネス
地下水の争奪戦
日本経済新聞 2006
地下水
• 飲料用に理想的な淡水資源
・海水からの蒸発清浄化した水が降雨などで浸透
・地層による自然濾過
・帯水層で長期保存
• 使用目的
・農業（灌漑）、化学工業がほとんど
・ボトルウオーターはまだ少ない
↓
・ 水ビジネスの台頭
北野 康： 水の科学 第３版、NHK出版（2009）.
地下水の重要性
１．文明は地下水による肥沃な土壌に依存
・豊かな森林と肥沃な土壌が、余剰の食糧生産と文明を生み出した。
・土壌の衰退が都市を崩壊させ新たな土地へ移動を余儀なくさせた。
２．水ビジネスと地下水の利用
・農工業用水、水道水、ボトル水など淡水の供給源
地下水の起源：水蒸気・雲・雨・雪・氷河
水蒸気
再生・清浄化
氷河
雲・雪・雨
表層水
地下水
比較的清浄な淡水が地下水になる
地下水の汲み上げと地盤沈下
・地層構造は水で維持されている
・水は比圧縮性流体
・地盤沈下
・海水の流入
・地下水系の変化
地下水の汲み上げ
地層中に滞留する地下水
帯水層とは
地下水を空気間隙無しに含む地層（砂利・砂・粘土・他）
水を十分に含んだ硬いスポンジのようなもの
・地下水を含む帯水層の厚さは、数mから100m程度。
・帯水層は、非圧縮性物質である水により、地層構造を支
えている。
・現在の帯水層の大部分は、氷河期に蓄えられた化石水。
・帯水層から流れ出る水は、その地層に特有のミネラル成
分を溶解する。
・滞在時間の短い地下水は軟水、長い地下水は硬水になり
やすい。
地下の地質構造と地下水
深さ(m)
0
50
（和歌山県田辺市、標高1000mの山稜地帯）
透水性高い地下水流動層
(0-19m)
100
150
200
250
300
地下水流動層 (190-200 m)
湧水のある地下水層
(230-300m)
350
400
（産業技術総合研究所・地質調査総合センター研究資料集509)
土の元素組成
酸素 O: 49 %
ケイ素 Si: 33
アルミ Al: 7.1
鉄 Fe:
4.0
炭素 C:
2.0
カルシウム Ca: 1.5
カリウム K: 1.5
ナトリウム Na: 0.5
マグネシウム Mg: 0.5
チタン Ti:
0.5
窒素 N:
0.2
マンガン Mn: 0.1
土/粗粘土/地殻の無機成分
SiO2: 71.15/48.07/55.2 wt%
Al2O3: 10.16/18.83/15.3
Fe2O3:
FeO:
3.72/6.91/8.63
CaO:
3.65/4.96/8.80
K2O:
2.20/2.57/1.91
MgO:
1.66/3.56/5.22
Na2O: 0.86/1.17/2.88
生命現象に多量必要な必須金属
Ca, Na, K, Mg
ボトルウオーターのミネラル成分
箱根の天然水
仏エビアン
道志村の水
ミネラル成分
ン
イ
オ
ト
水
素
ェ
ー
炭
酸
ル
フ
サ
バ
ナ
ジ
ウ
ム
ウ
ム
ネ
シ
ウ
ム
マ
グ
カ
ル
シ
ウ
ム
カ
リ
トリ
ウ
ム
14
12
10
8
6
4
2
0
ナ
含量 (mg/100ml)
ボトル水ミネラル成分
人体中と海水中での主要元素
＜人体＞
H, O, C, N, Na, Ca, P, S, K, Cl, Mg
多い
＜海水＞
H, O, Na, Cl, Mg, S, K, Ca, C, N
・アルカリ金属 Na と K （一価イオン, Na+, K+)
・アルカリ土類金属 Ca と Mg （二価イオン Ca2+, Mg2+)
が圧倒的に多い
経済産業省・水ビジネス国際展開研究会
・世界水ビジネス市場の成長予測
1. 上水・下水・海水淡水化・工業用水・再利用水
2007 (３６兆円) → 2025 (８７兆円)
1. アジア地域、北米、西欧の順に高い成長率が見込まれる。
2009年10月発足
地下水に注目する世界の水ビジネス
水道事業関連の主要企業 水メジャー
・設計・部材調達・施設建設・運営管理などの総合業務
・上下水道の官民連携民営化（PPPパブリック・プライベート・パート
ナーシップ）の牽引
・ベオリア社（フランス）1853年設立
・世界初の民間水道事業会社
・６４カ国１億3900万人に給水
・国際ネットワークと広範囲サービス
・千葉県手賀沼の下水処理受注（2009）
・スエズ社（フランス） 1880年設立
・テムズウオーター社（イギリス）
地下水に注目する世界の水ビジネス
ボトルウオーター飲料関連の主要企業
・ネスレ/ペリエ社（スイス/フランス）
主に地下水からのミネラルウオーター
・コカコーラ/ダノン社（アメリカ/フランス）
主に水道水を処理して製品化
・ペプシ社（アメリカ）
主に水道水を処理して製品化
ネスレ本社・スイス ローザンヌ
水ビジネスの成長市場の条件
１．人口増加
２．食糧需要の増加
３．生活水準の向上
・中国
人口13.5億人（世界の20%）に対して、水源は地球上
の6%に過ぎない。特に中国北部で深刻な水不足。
・インド
世界人口の16%に対して、水源は地球上の4%。
・サウジアラビア・北アフリカ
河川と降雨量は少ない。海水淡水化の需要多い。
日本の水ビジネスの強み
日本企業は水道事業の運営管理の経験は乏しいが、
汚水処理などの要素技術は世界トップレベル
• ＜膜処理技術＞
2003年末の全淡水化プラントのメーカー国別実績は、米国につい
で第2位。シェアは、 蒸発法27％、逆浸透法14％。膜処理技術は世
界の約6割の市場シェア。海水淡水化の逆浸透膜（RO膜）技術は世
界市場の約7割のシェア。
• ＜下水処理における省エネルギー技術＞
活性汚泥法におけるエネルギー消費を削減する超微細気泡装置
などの導入。
・ ＜水道漏水対策技術＞
我が国の水道の漏水対策の実績は世界トップ水準。
日本の水ビジネスの取り組み PPP
１．高品質の水道ノウハウ： 自治体が保有（官）
２．世界トップレベルの技術： 企業が保有 （民）
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横浜市 + 日揮： インド
東京都 + 三菱商事： オーストラリア
大阪市 + 東洋エンジニアリング： ベトナム
川崎市 + JFE： オーストラリア
日本経済新聞 2010年7月28日朝刊
ローヌ氷河 （1900年撮影）
地下水源となる氷河
（1979年撮影）
Prof.Dr. Atsumu Ohmura (スイス連邦工科大学ETH)
世界の水事情
• 水はどこにあるのか
地球水圏の水分布と滞留時間
水循環と自然浄化再生
• 水はどこで使われるのか
生物には水が必要
仮想水と食料問題
水の危機は食糧危機
• 水ビジネス
地下水の争奪戦
• まとめ
都市と水
まとめ
有史以来、人類は都市というシステムを初めて経験している
水から考える都市システム
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都市は、仮想水を含め多量の水を消費
都市は、コンクリートにより洪水を生み出す構造
雨水（再生清浄化水）の資源化が必要
浸透性のある都市計画の必要性
都市の帯水層化（雨水の貯蓄）
水はけは悪いが快適な都市空間の設計
参考資料
フレッド・ピアス：水の未来、日経ＢＰ社 (2008).
海賀信好：世界の水道、技報堂出版 (2002).
高橋裕：都市と水、岩波新書 (1988).
富田和子：水と緑と土、中公新書 (1990).
中村靖彦：ウオーター・ビジネス、岩波新書 (2009).
ロビン・クラーク、ジャネット・キング：水の世界地図、丸善 (2006).
日本経済新聞：水ビジネスの将来、日経新聞（特集：経済教室）
(2010).
• 北野康：水の科学 [第三版]、NHK出版(2009).
• 国立天文台：理科年表[第76冊] 、丸善(2003).
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