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背景

臭化物元素は飲料水源に自然に存在します。臭化物はオゾン処理された水中で臭素酸塩に変換されます。ロサンゼルス水道濾過プラント (LAAFP) で処理された水は、定期的に臭素酸塩の分析が行われています。これは、原水に臭化物が含まれていることがわかっており、処理プロセスでオゾンが使用されているためです。臭化物は規制されていません。しかし、米国環境保護庁 (US EPA)は飲料水中の臭素酸塩の制限を 10 マイクログラム/リットル (µg/L) に設定しています。1 µg/L は 1 億分の 1 (ppb) に相当します。1 ppb は 1 億 2000 万ガロンの水中の 1 パイントに相当します。LAAFP 排水中の臭素酸濃度の平均は 5.0 µg/L 未満です。

LAAFP で水が処理された後、処理された水が配水システム（貯水池、タンク、パイプライン）を通って最終的に蛇口に届くまで、その安全性を確保するために二次消毒が必要となります。米国 EPA では、塩素、二酸化塩素、クロラミンの 3 つの化学物質が二次消毒剤として承認されています。2014 年にシステム全体をクロラミンに切り替える前は、二次消毒剤として塩素が使用されていました。

2009 年以前は、当社の配水池のうち 6 つは屋根のない「屋外」の貯水池のままでした。私たちの覆われていない貯水池には塩素処理された水が入っており、藻類を抑制するためにオゾンではなく追加の塩素で処理されることがよくありました。

2007 年、エリシアン、アイヴァンホー、シルバー レイクの 3 つの未カバーの貯水池で臭素酸の濃度が上昇していることが検出されました。これらの貯水池の臭素酸塩濃度は、LAAFP の排水で検出された濃度よりも高く、米国 EPA が設定した制限を超えました。3 つの貯水池に送られる水には通常、LAAFP の表層水と混合された処理済みの地下水が含まれます。地下水にも臭化物が含まれていることが知られていますが、地下水の処理にオゾンは使用されていないため、臭素酸塩の生成は予想されていませんでした。

調査

オゾンが存在しない状況で地下水中の臭化物がどのように臭素酸塩に変換されるのか調べる調査が開始された。当面は、臭素酸塩の生成を最小限に抑えるための運用上の措置が講じられました。これには、貯水池の水源としての地下水を制限するとともに、臭素酸塩の継続的な監視が必要でした。

臭素酸塩の形成には日光が要因となっているのではないかと疑われました。私たちの実験では、貯水池の水（臭化物と塩素を含む）が入ったボトルをシルバー レイク貯水池（開放型貯水池）のさまざまな深さに吊るしました。その後、ボトル内の水に含まれる臭素酸塩を分析しました。検査の結果、サンプルが水面近く、日光に多くさらされると、より多くの臭素酸塩が生成されることが判明しました。また、光透過率が 80 ～ 85% 減少すると臭素酸塩の生成は起こらないことも示されました。晴れた日と曇りの日の貯水池サンプルの結果も比較され、曇りの日の臭素酸塩生成は晴れた日の15～20%でした。結論：臭化物と塩素を含む水は、日光の存在下で臭素酸塩を形成します。

解決

解決策は明白でした。貯水池を日光から遮ることです。残念ながら、貯水池の蓋の設計と建設には何年もかかります。私たちの主要な水源の1つである地下水が十分に活用されておらず、臭素酸塩のレベルを制御する必要があったため、より迅速な代替手段が必要でした。

シェードボールは、空港の滑走路近くの水域から鳥を遠ざけるために使用されるため、「バードボール」としても知られており、潜在的な代替手段として検討されました。

シェードボールは、十分な日光を遮断するために水面を十分に覆う必要があり、飲料水への使用にも適している必要がありました。要件に適合するシェード ボールは、直径 4 インチで、高密度ポリエチレン プラスチック製であり、米国国家衛生財団 (NSF) の国際規格 61によって飲料水での使用が承認されています。NSF は独立した認定を受けた健康と安全の組織です。他の色も検討されましたが、黒は紫外線（日光）による劣化の影響を受けにくいことが示されたため、黒が選択されました。シェードボールと接触する水は、あらゆる用途において一貫して安全であることがテストで確認されています。

シェードボールは光への露出を減らすのに非常に効果的で、日光を 95% 遮断し、臭素酸塩の生成を防ぎます。

シェードボールのさらなるメリット

シェードボールは現在、エリシアン、アイヴァンホー、アッパー ストーン キャニオン、ロサンゼルスの 4 つの残りの開放型貯水池を覆っています。シルバーレイクは2013年に運行を停止した。シェード ボールは、臭素酸塩の形成に対する解決策であるだけでなく、ステージ 2 の消毒剤および消毒副生成物 (DBP) 規則に準拠するのにも役立ちます。ステージ 2 DBP 規則では、使用される消毒剤の量に制限が設けられ、飲料水中の消毒副生成物のシステム全体のレベルを削減することが義務付けられています。シェード ボールは、藻類の制御にこれまで使用されていた塩素の量を大幅に削減することで役立ちます (藻類は成長するために日光を必要とします)。その結果、処理コストが大幅に削減され、システム全体で消毒副産物のレベルが低下します。

シェード ボールは、残っている開放型貯水池の水を覆ったり、交換したり、追加処理したりする間、長期強化地表水処理 (LT2) 規則の暫定的な解決策としても機能します。さらに、シェードボールは蒸発を大幅に減らすことで優れた節水ツールであることが証明されています。実際、ロサンゼルス貯水池だけでも、年間 3 億ガロン以上の水を節約しています。シェードボールは、お客様にとって間違いなくメリットのある製品です。

ステージ 2 DBP ルールと LT2 の詳細については、 「規則」を参照してください。

オープン貯水池の詳細については、 「プロジェクトとイニシアチブ」をご覧ください。

よくある質問

LA の貯水池の表面にシェード ボールを配置する主な目的は何ですか?
小さな黒いプラスチックボールは、日光によって引き起こされる化学反応を防ぎ、水質を保護します。シェードボールは、ロサンゼルス貯水池を連邦水質規制に適合させるのに役立つ費用対効果の高い投資であり、その目標を達成するために検討された代替プロジェクトや解決策の数と規模と比較すると、2億5000万ドルの節約になると予想されています。それらの代替案には、二分ダムで貯水池を二つに分けることや、3億ドル以上の費用がかかる浮き蓋を二つ設置することなどが含まれていた。それどころか、シェードボール 1 個あたりの設置コストは 36 セントで、ロサンゼルス水道橋プロジェクトの総コストは約 3,450 万ドルになりました。シェードボールは、年間約3億ガロンの水の蒸発による損失も防ぎます。

シェードボールが飲料水と接触しても安全ですか?
シェードボールの製造に使用されるプラスチックは食品グレードであり、健康や安全に関する既知の問題は発生しません。実のところ、世界中の水道管には同じプラスチックが使われています。シェードボールの材質と製造プロセスは、National Sanitation Foundation (NSF) Internationalによって認定されています。ボールは連邦基準に準拠しており、飲料水と接触しても安全であると考えられています。

LADWP がこの戦略を最初に開始したのはいつですか?
現在は引退しているLADWPの生物学者であるブライアン・ホワイト博士は、水質改善のためにシェードボールを使用することを最初に考えた人物です。このアイデアは、飛行場の滑走路沿いの池に「バードボール」を設置することを知ったときに思いついた。この革新的な自社開発のソリューションは、日光を遮断し、化学反応を防ぎ、藻類の繁殖を抑えるために、2008年からLADWPの屋外貯水池で使用されている。現在、アッパーストーン、エリシアン、アイヴァンホー貯水池に設置されているシェードボールには、貯水池表面からの蒸発を 85% ～ 90% 削減するという追加の利点があります。

これは他の貯水池でも効果があることが証明されていますか?
シェードボールは、配備されたすべての貯水池で太陽光によって引き起こされる藻類や臭素酸塩の形成を効果的に抑制し、さらに化学薬品や戦術的な運用コストを回避するという追加の利点ももたらしました。シェードボールは、2008 年 9 月に Ivanhoe 貯水池に、2009 年 2 月に Elysian 貯水池に、2012 年 4 月に Upper Stone Canyon 貯水池に設置されました。

シェードボールはどのような材料で作られていますか?
シェードボールは、紫外線による劣化を抑制する黒色着色剤を配合した高密度ポリエチレン (HDPE) 樹脂で作られています。すべてのシェードボールの外径は 4 インチです。ロサンゼルス貯水池で使用されるボールは重さ40グラムで、貯水池は突風の強い地域にあるため、突風で飛ばされないように重さを加えるために200グラムの飲料水が詰められています。ロサンゼルスの他の貯水池（エリシアン、アイバンホー、アッパー・ストーン・キャニオン）に設置されているシェードボールは中が空洞になっており、水は入っていません。

ボールはなぜ黒いのですか？もっと明るい色のほうが熱を反射しやすいのではないでしょうか？
ボールが黒いのは、紫外線安定剤として「カーボンブラック」が含まれているためで、これがボールの寿命を延ばしています。白などの他の色も検討されましたが、水に浸出する可能性のある染料が含まれていたため、選択されませんでした。食品グレードであり、汚染物質になる可能性のない青色の色合いが検討されました。しかし、製造業者らは、ボールが太陽光の下で1年以上もつかどうか確信が持てなかった。黒いボールは屋外でも耐えられることが証明されており、飲料水との接触が承認されています。飲料水との接触についてボールをテストし認証したNSFインターナショナルによれば、カーボンブラックは確かにプラスチックの熱的、構造的、化学的安定性を高め、紫外線による劣化に対する耐性を高めるという。

これはヒートアイランド現象を悪化させたり、細菌の繁殖地を作り出したりするのではないですか?
水に対する重大な、または異常な熱の影響は見つかりませんでした。私たちの観察によれば、シェードボールの上面は熱を吸収しますが、熱は水面や空気まであまり伝導されません (プラスチックはエネルギー伝導率が低い)。むしろ、シェードボールは 9,800 万個のボールがロサンゼルス貯水池の表面を覆っているため、4 インチの断熱ブランケットとして機能します。貯水池自体は比較的冷たい水の深いプールであり、表面で熱的に安定した状態を保つのに役立ちます。

他の色のボールも検討されましたか?
はい。LADWP はメーカーと協力して、青を含む他の色も検討しました。しかし、テストされた着色樹脂には紫外線安定剤と紫外線防止剤が含まれていなかったため、日光に耐えられず、ボールは1年から5年以内に劣化したと考えられます。他の色では紫外線を完全に遮断できず、水に浸出する染料が必要になります。カーボンブラックは化学物質を放出したり浸出したりしません。

カーボンブラックを含んだボールは太陽光をより効果的に遮断し、劣化に長く耐えました。ブラックシェードボールは、NSFインターナショナルによって飲料水と接触しても安全であると認定されています。

ボールはリサイクル素材で作られていますか?
いいえ。新しい高密度ポリエチレンのみを使用しています。ボールは完全にリサイクル可能です。

ボールはリサイクル可能ですか？使用後のボールの処分・リサイクルについて、市はどのように計画していますか？
はい。不要になったらリサイクルに出す前に、再利用または転用のアイデアを検討します。

太陽と熱によってシェードボールはマイクロプラスチックに分解され、最終的には飲料水に混入してしまうのでしょうか?
2008年にこの手法を導入して以来、LADWPはシェードボールが「マイクロプラスチック」に分解されたという証拠を確認していません。貯水池の水はシステム全体で広範囲にサンプリングされていますが、シェードボールからのプラスチック片や化学物質の浸出は検出されていません。

プラスチックは内分泌かく乱物質を浸出させたり、ロサンゼルスの飲料水に細菌汚染を引き起こしたりするのでしょうか?
LADWP は 100 種類以上の化合物をテストし、結果に懸念すべきレベルは見つかりませんでした。シェードボールが納品される前に、飲料水と接触するあらゆる材料に対する厳格な NSF 規格 61 要件を満たすために、NSF インターナショナルによる認証浸出テストが開始されました。このテストは、2008 年以降、貯水池と配水池の水に含まれる細菌や化学物質の検査を当社独自で四半期ごとに定期的に継続して行っています。今後も継続的なテストで問題が見つかった場合、LADWP はそれを検出し、直ちに対応することができます。

LADWP の毎日の水質監視およびメンテナンス作業では、シェード ボールの使用による貯水池での異常な熱の影響や細菌の繁殖は確認されていません。細菌反応の可能性に関する懸念に対処するため、LADWP はろ過後の水に消毒剤を使用し、貯水池から出た後に再度消毒剤を使用します。当社では水質監視を徹底しており、常に異常がないか監視しています。

このプラスチックは食品グレードであり、健康や安全に関する既知の問題は発生しません。実際のところ、LADWP は水道管にも同じプラスチックを使用しており、これも国内で認められた適切な当局によって安全な使用が認可されています。さらに、LADWP は、この種類のプラスチックについて以下の内分泌かく乱物質化合物および化学物質について水を検査しましたが、何も検出されませんでした。

• アラクロール
• アトラジン
• ベンゾ(a)ピレン
• ベンジルブチルフタレート
• 殺生物剤
• ビスフェノールA
• カドミウム
• クロロホルム
• ジ(2-エチルヘキシル)アジペート
• ジ(2-エチルヘキシル)フタル酸
• ジブロモクロロプロパン(DBCP)
• ジブロモメタン
• ジエチルフタレート
• ジメチルフタル酸
• ジ-n-ブチルフタレート
• ジ-n-オクチルフタレート
• 消毒副産物[byproducts are present but not due to plastic]
• 難燃剤
• ガソリン添加剤
• 重金属
• 水銀
• モリナート
• 有機溶剤
• プラスチック生産における有機物
• 染料生産における有機物
• PVC製造における有機物
• ペンタクロロフェノール
• 農薬
• フェノール
• 冷媒
• シマジン
• チオベンカルブ

シェードボールはどのような種類の水質問題を防ぎますか?
干ばつのため、市はカリフォルニア水路からのより多くの水に依存しているが、この水は特に乾燥した年には臭化物が多く含まれている。問題は、高濃度の臭化物を含む塩素処理された水が日光にさらされると化学反応が起こり、発がん性物質の疑いがある臭素酸塩が生成される可能性があることだ。臭素酸塩は、オゾン処理の消毒副産物として知られている規制対象の飲料水汚染物質ですが、開放された水域で臭素酸塩が生成されることは予想されていませんでした。シェードボールは日光への露出を大幅に減らし、化学反応を防ぎ、水源の汚染を防ぎます。

ロサンゼルス貯水池のような覆われていない貯水池は、日光にさらされることで藻類が発生しやすく、処理には塩素が必要です。藻類は時間の経過とともに分解して有機物となり、塩素と反応して消毒副生成物（DBP）を形成しますが、米国環境保護庁および州水資源管理委員会飲料水部（DDW）が定める水質規制により、これを最小限に抑える必要があります。これらの貯水池の目標は、藻類と塩素の使用を減らし、それによって DBP の形成を減らすために日光への露出を減らすことです。

シェードボールはどのようにして水処理に使用される塩素の量を減らすのでしょうか?
塩素は藻類の増殖を抑えるために使用されます。シェードボールの使用により、日光への露出が遮断されるため貯水池での藻類の増殖量が大幅に減少し、その結果、ロサンゼルス貯水池での毎日の塩素必要量が減り、現在の塩素コストを考慮すると、1か月あたり約28,000ドルの節約につながっています。さらに重要なのは、塩素の配送量が削減されたことで、従業員と近隣住民の安全状態が改善されたことです。

シェードボールはどのような種類の政府の水質規制を満たしていますか?
ロサンゼルス貯水池では、シェードボールと紫外線処理、および配水システムの運用変更を組み合わせることで、LADWP は州水資源管理委員会、飲料水局 (DDW)、および米国環境保護庁 (US EPA) による州および連邦の水質規制に準拠できるようになります。これらの規制には、安全飲料水法 (SDWA)および米国 EPA のステージ 2 消毒剤および消毒副産物規則 (ステージ 2 DBP 規則)が含まれます。

LADWP はシェードボールを使用する最初の団体ですか?
いいえ。プラスチックボールは何十年も前から存在しており、他の分野でもさまざまな用途に使用されてきました。特に注目すべきは、空港内またはその付近でバードストライクを最小限に抑えるために使用され、鉱業では蒸発による水分の損失を制御するために使用されていることです。しかし、LADWP は飲料水の水質問題を緩和するためにシェード ボールを使用する最初の公益事業です。

シェードボールの寿命はどれくらいですか?
ボールの耐用年数は少なくとも10年です。シェードボールは最終的には構造的な完全性を失い、10年後には半分に割れたり、継ぎ目が破損したりする可能性があります。その時点でシェードボールは取り外され、完全にリサイクルされます。

ボールによって、新たなバクテリアが繁殖し、水源に入り込む場所ができてしまうのでしょうか?
LADWP は、貯水池から出る前と出た後に水の消毒を行います。当社では水質監視を徹底しており、処理プロセスの各段階および配水中に異常がないか常に水を検査しています。現在、ロサンゼルスの飲料水は、水質に関するすべての飲料水基準を一貫して満たしているか、それを上回っています。

シェードボールは、蒸発によって失われる水分を節約するのに役立ちますか？もしそうなら、どの程度節約できるのでしょうか？
シェードボールは、太陽光にさらされる水面の面積を減らし、水面上の風の流れを減らすことで、蒸発の影響を軽減するのに役立ちます。貯水池全体をシェードボールで覆うことで、蒸発によって失われる水の最大 90% を節約できると推定されています。

LADWP は水を節約するために他にどのようなことを行っていますか?
ロサンゼルス市は水資源保護の取り組みのリーダーです。過去 40 年間、ロサンゼルスの人口は 100 万人以上増加したにもかかわらず、一人当たりの水使用量は横ばいのままです。

今年だけでも、ロサンゼルスは先頭に立って取り組み、すでに市の水使用量を 13% 削減しました。ガルセッティ市長の執行命令のおかげで、LADWP は使用量をさらに削減し、2025 年までに購入する水の輸入量を 50% 削減する予定です。

なぜボールに水が入っているのですか？
ロサンゼルス貯水池のシェードボールには、シェードボールを押しのけて表面を日光にさらしてしまう風の力に対抗するため、部分的に水が入れられて重しになっている。

シェードボールは永久的に残りますか?
エリシアン、アイヴァンホー、アッパー ストーン キャニオン貯水池では、シェード ボールは一時的なものです。アイヴァンホーでは、ヘッドワークス貯水池東が完成し、全面的に稼働すると、シェードボールが撤去される予定です。浮体カバーの設置に伴い、エリシアン貯水池およびアッパー ストーン キャニオン貯水池のシェード ボールは撤去されます。ロサンゼルス貯水池では、シェードボールソリューションは恒久的です。これらは10年ごとに撤去され、リサイクルされ、交換されます。

ロサンゼルス貯水池にはボールがいくつ必要ですか?
アイヴァンホー貯水池とエリシアン貯水池の両方に、空気で満たされた球体 300 万個が配置されました。アッパー・ストーン・キャニオンでは、640万個の空気入りボールが使用されました。ロサンゼルス貯水池では、9,600万個の水を満たしたボールが使用されました。

LADWP はロサンゼルス貯水池のシェードボールの代替案を検討しましたか?
シェード ボールは、連邦政府の水質基準を満たすためにロサンゼルス貯水池で計画された当初の解決策の代替手段でした。当初の計画は、分水堤を建設して既存の貯水池を2つに分割し、新たな流入口と流出口を建設し、それぞれの半分に世界最大級の浮き蓋を2つ設置するという多面的な解決策でした。LADWP はまた、ロサンゼルス貯水池が使用されていない間の運用ニーズに対応するために新しい貯水池を建設する必要もあったでしょう。このプロジェクトは大がかりな事業となり、非常に費用がかかったでしょう。こうしたプロジェクトの当初の見積もりは少なくとも 3 億ドルでした。

シェードボールの取り組みと併せて、LADWP はロサンゼルス貯水池の水をさらに処理するための 2 つ目の 1 億ドル規模の紫外線処理施設を建設する予定です。これにより、同省は長期第 2 次強化地表水処理規則の遵守に関する規制の期限を満たし、2 億 5,000 万ドルを超える設備投資コストを節約し、水の損失を減らすことができます。

シェードボールを製造している会社はどこですか?
2 つのベンダーがロサンゼルス貯水池にシェードボールを提供しました。主なベンダーは、アズサに拠点を置く、少数民族が所有する小規模なブロー成形会社、Artisan Screen Printing でした。彼らは8,960万個のボールを提供した。2 番目のベンダーは、コルトンの Microdyne Plastics が製造したボールを販売している、グレンドラの女性経営の小規模ブローカーである XavierC でした。彼らは640万個のボールを提供した。