Study on practical use of a water quality evaluation method using a digital camera

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K08007
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 中桐 貴生 大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 准教授 (80301430)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 櫻井 伸治 大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 講師 (30531032) ; 堀野 治彦 大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 教授 (30212202) ; 遠藤 良輔 大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 講師 (10409146)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: ため池 / COD / TOC / デジタルカメラ / 光学特性 / 吸光度 / 反射光強度 / 水質評価

Outline of Annual Research Achievements

「水質(有機汚濁)成分が水の光学特性に及ぼす影響のメカニズムの解明」に関する検討を重点的に行った．昨年度に検討を行った，堺市のため池（グループS）と兵庫県のため池（グループK）において，池水の有機汚濁（CODあるいはTOC）と光学特性（吸光度および反射光強度）の相関関係に違いが見られたものの，化学成分には両者で顕著な相違がみられなかった．そこで，両者における相違の主要因は，有機汚濁成分の粒子サイズの大きさによるものではないかという仮説を立て，実験的検討を行うことにした．
まず，粒子サイズが異なる，水彩絵の具，アクリル絵の具，食紅（いずれも赤色）の3種の着色材の水溶液を作成し，それぞれ濃度を変えて各波長での吸光度および反射光強度を測定したところ，ピーク波長の位置や全体的な変動パターンに三者で明確な違いが見られた．また，これらの水溶液を1.0μｍ，0.8μmの濾紙で順次濾過し，濾紙上の残留重量および濾液の乾燥重量から粒子サイズ区分別構成割合を求めたところ，三者には明確な違いが確認された．以上の結果は，ため池における有機汚濁成分の粒子サイズが光学特性に影響を及ぼしている可能性を示唆していると結論づけた．
堺市ならびに兵庫県佐用町にあるため池から採取した水を粒子保持能1.0，0.8，0.65，0.45，0.2μｍの濾紙で順次濾過し，濾過毎に濾液の光学指標を測定したところ，どのため池の水も，1.0μｍでの濾過前後で明確な違いが見られ，1.0μm以下の濾過では，ほとんど変化が見られなかった．濾過前の吸光度および反射光強度を説明変数とするCODおよびTOCの重回帰モデルに，1.0μｍ濾過水の吸光度を説明変数として加えると，いずれの推定精度も向上した．
デジタルカメラで撮影したため池水面の画像から有機汚濁の評価を行う場合，池別に評価を行うという形で本手法を整理していくのが現実的と思われた．