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りえあさぶき
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1 世界の水事情横浜市立大学高山光男 7Aug2010

2 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

3 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

4 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) 海洋 ,500 年 3,700 氷河 1.7 1,600 年 1,463 地下水 1.7 1,400 年 174 淡水湖年 86 土壌水年 0.2 大気日河川水日生物体内時間 T. Oki and S.Kanae: J. Geogr., 116, 31 (2007).

5 陸から空へ海から空へ水の循環と移動量 ( 年平均 km 3 ) 降水量 : 1070( 陸 ) 3980( 海 ) 蒸発量 : 710( 陸 ) 4340( 海 ) 地表地下流水量 : 360 空から陸へ川から海へ

6 資源としての水循環し再生可能な限られた資源 (14 億 km 3 ) 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

7 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

8 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

9 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

10 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 km 3 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水循環のエネルギー源は太陽熱自然浄化システム

11 氷河雪太陽熱による水の循環水蒸気雲浄化再生ら空へ降水海か地下水川地下河川から海へ海水

12 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

13 生物には水が必要

14 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

15 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

16 世界の水使用量食糧生産日本経済新聞 11 月 16 日 (2008)

17 生活用水 : 飲料水利用はわずか横浜市水道局調べ

18 生活用水の国別使用量 L/日人, 中村靖彦ウオータービジネス(2009)

19 仮想水 (virtual water) と食料問題水と緑の豊かな国日本

20 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 (m 3 ) 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 ) 牛肉 : 20,700 ( 家畜飼料 ) 豚肉 : 5,900 ( 家畜飼料 ) 鶏肉 : 4,500 ( 家畜飼料 ) 生物 ( 植物 ) の成長には多量の水が必要生物 ( 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中村靖彦 : ウオータービジネス (2009)

21 飼料水水食糧生産には多量の水が必要食品

22 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

23 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水の危機は食糧危機

24 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

25 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

26 水ビジネス地下水の争奪戦日本経済新聞 2006

27 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).

28 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

29 地下水の起源 : 水蒸気雲雨雪氷河水蒸気雲雪雨氷河再生清浄化表層水地下水比較的清浄な淡水が地下水になる

30 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

31 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

32 深さ (m) 0 50 地下の地質構造と地下水 ( 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) 地下水流動層 ( m) 湧水のある地下水層 ( m) ( 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)

33 土の元素組成土 / 粗粘土 / 地殻の無機成分酸素 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 SiO 2 : 71.15/48.07/55.2 wt% Al 2 O 3 : 10.16/18.83/15.3 Fe 2 O 3 : FeO: 3.72/6.91/8.63 CaO: 3.65/4.96/8.80 K 2 O: 2.20/2.57/1.91 MgO: 1.66/3.56/5.22 Na 2 O: 0.86/1.17/2.88 生命現象に多量必要な必須金属 Ca, Na, K, Mg

34 ボトルウオーターのミネラル成分ボトル水ミネラル成分箱根の天然水仏エビアン道志村の水ナトリウムカリウムカルシウムマグネシウムバナジウムサルフェート炭酸水素イオンミネラル成分含量 (mg/100ml)

35 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 Ca 2+, Mg 2+ ) が圧倒的に多い

36 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

37 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 )

38 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

39 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

40 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

41 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 ) 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

42 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)

43 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

44 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

45 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).

世界の水資源水の量 ( ストック ) 水の種類量全水量に対する割合 (%) 全淡水量に対する割合 (%) (1,000km3) 海水 1,338, % 地下水 23, % 塩水 12, % 淡水 10, % 30% 土壌中の水淡水 16.

世界の水資源水の量 ( ストック ) 水の種類量全水量に対する割合 (%) 全淡水量に対する割合 (%) (1,000km3) 海水 1,338, % 地下水 23, % 塩水 12, % 淡水 10, % 30% 土壌中の水淡水 16. 水のサステナビリティを目指してー水と生きる企業の水源林保全活動ー 1. 世界と日本の水資源 2. ミネラルウォーターとは 3. 地下水の流れ 4. 水源涵養林の保全 : このマークが付してある著作物は第三者が有する著作物ですので同著作物の再使用同著作物の二次的著作物の創作等については著作権者より直接使用許諾を得る必要があります 2011.5.13 サントリーヒシネスエキスハート株式会社水科学研究所芦刈俊彦