そもそも泉質とは何なのか

温泉に行くと、脱衣所や浴場の入口に、成分分析表が貼られていることがある。

分析表には、源泉の温度やpH、ナトリウムやカルシウムなどの成分の量、さらに「ナトリウム－塩化物泉」「アルカリ性単純温泉」といった泉質名が書かれている。

温泉好きなら、入浴前に分析表を確かめる習慣がある人もいるだろう。

だが、改めて考えると不思議なことがある。そもそも、泉質とは何なのだろう。

温泉には、透明な温泉もあれば、白く濁った温泉もある。硫黄の匂いがするものもあれば、海水のように塩辛いものもある。こうした違いは、地下で水がたどってきた化学反応や、水に含まれる成分によって生まれている。

それなら、温泉を分けるときも、温泉がどう生まれたかを基準にすればよさそうだ。ところが、日本で使われている泉質の分け方は、必ずしもそうなっていない。

たとえば、火山の熱で温められた温泉と、地下深くまで巡って温められた温泉が、同じ泉質名になることがある。逆に、同じ火山の周りで湧く温泉でも、まったく違う泉質に分けられることがある。 なぜだろう。

実は、泉質とは、温泉がどう生まれたかではなく、いまどんな成分を含んでいるかを表す分類だからだ。

この記事では、日本の泉質の分け方を理解しながら、温泉分析表から何が分かり、何が分からないのかを考えてみたい。

1｜温泉と療養泉は、同じではない

まず整理しておきたいのが、「温泉」と「療養泉」の違いだ。

日本では、温泉は温泉法という法律で定義されている。 温泉法では、地中から湧き出す温水や鉱水、水蒸気などのうち、決められた温度か成分の条件を満たすものを温泉としている。

水の場合、分かりやすい条件の一つが温度だ。地下から採取したときの温度が25℃以上なら、それだけで法律上の温泉になる。 入浴して心地よい40℃前後である必要はない。25℃の水でも、法律上は温泉なのだ。

さらに、25℃未満でも、決められた成分を一定量以上含んでいれば、温泉として認められる。 たとえば温泉法では、温泉水1kgに溶けている物質の総量が1,000mg以上であることなど、いくつもの成分の基準が決められている。冷たい水でも、条件を満たせば温泉になる。

ここで出てくるのが「療養泉」という言葉だ。療養泉とは、環境省の「鉱泉分析法指針」で、温泉水のうち、決められた温度や成分の基準を満たすものとして定義されている分類だ。 温泉法上の温泉と療養泉とでは、成分の基準が一部違う。

たとえば総硫黄だ。温泉法では、温泉水1kgに総硫黄が1mg以上含まれていれば、25℃未満でも温泉になる。一方、療養泉として硫黄の基準を満たすには、総硫黄が2mg以上必要だ。 つまり、法律上の温泉であっても、必ず特定の泉質名がつくわけではない。

いま一般に使われている10種類の泉質は、療養泉の分類をもとにしている。

なお、療養泉という名前は、入れば必ず病気が治るという意味ではない。温泉が体に効くかどうかは、水の温度や成分だけでなく、入浴の仕方や環境、入る人の状態など、多くの条件に左右される。療養泉という言葉は、まず科学的・制度的な分類として理解するのがよい。

2｜日本の泉質は、なぜ10種類なのか

いま日本で使われている療養泉の基本的な泉質は10種類ある。単純温泉、塩化物泉、炭酸水素塩泉、硫酸塩泉、二酸化炭素泉、含鉄泉、酸性泉、含よう素泉、硫黄泉、放射能泉だ。

10種類は名前こそ並んでいるが、実は同じ基準で分けられているわけではない。

まず、塩化物泉、炭酸水素塩泉、硫酸塩泉の三つは、温泉に溶けているおもな陰イオンの種類による分類だ。

水には、ナトリウムやカルシウムなどプラスの電気を帯びた陽イオンと、塩化物イオンや炭酸水素イオンなどマイナスの電気を帯びた陰イオンが溶けている。陰イオンのおもな成分が塩化物イオンなら塩化物泉、炭酸水素イオンなら炭酸水素塩泉、硫酸イオンなら硫酸塩泉になる。

ただし、この三つに分けられるには、ガスの成分を除いた溶けている物質の総量が、温泉水1kgあたり1,000mg以上でなければならない。こうした温泉を、まとめて「塩類泉」と呼ぶ。

一方、単純温泉は、基本的に溶けている物質が1kgあたり1,000mg未満で、泉温が25℃以上のものを指す。

残る二酸化炭素泉、含鉄泉、酸性泉、含よう素泉、硫黄泉、放射能泉は、特定の成分が一定量以上含まれているかどうかで分けられる。

つまり、日本の泉質の分け方では、一つの温泉が10種類のどれか一つだけに当てはまるとは限らない。

たとえば、塩化物イオンをおもな成分とする温泉に、硫黄の成分が一定量以上含まれていれば、塩化物泉であると同時に、硫黄泉の特徴ももつ。その場合、実際の泉質名には、いくつもの特徴が組み合わされて書かれる。 分析表にときどきとても長い泉質名が出てくるのは、このためだ。

3｜ナトリウム－塩化物泉とは、どういう意味なのか

泉質名の仕組みを理解するために、「ナトリウム－塩化物泉」という名前を例に考えてみよう。

ナトリウム－塩化物泉という名前は、温泉水に含まれるおもな陽イオンがナトリウムイオンで、おもな陰イオンが塩化物イオンであることを示している。塩化物イオンもナトリウムイオンも、食塩をつくる成分としてよく知られている。そのため、ナトリウム－塩化物泉は、一般に食塩泉と呼ばれてきた。

ただし、水に溶けた食塩は、ナトリウムイオンと塩化物イオンに分かれている。分析表にナトリウムと塩化物が書かれていても、固体の食塩がそのまま水に浮かんでいるわけではない。

さらに、ナトリウム－塩化物泉にも、ほかの成分は溶けている。カルシウムやマグネシウム、炭酸水素イオン、硫酸イオンなどが同時に溶けていることがある。泉質名は、溶けている成分のなかから、特におもなものを抜き出しているにすぎない。

では、何を基準におもな成分を決めているのだろう。少しだけ化学の話をしよう。

分析表には、ふつう各成分の量がmg/kgで書かれている。温泉水1kgの中に、その成分が何mg含まれているかという意味だ。だが、泉質名のおもな成分を決めるときは、mgの数字がいちばん大きいものを選ぶわけではない。 イオンは種類によって、重さも、帯びている電気の量も違うからだ。

たとえば、ナトリウムイオンはプラス1の電気を、カルシウムイオンはプラス2の電気を帯びている。化学反応を考えるときは、重さだけでなく、イオンが帯びている電気の量も考えに入れる必要がある。

そこで使われるのが、ミリバルという単位だ。ミリバルは、イオンが帯びている電気の量を考えに入れた値で、いまの単位ではミリ当量にあたる。 泉質を決めるときは、ミリバルの値を使って、どのイオンがおもな成分なのかを判断する。

だから、分析表のmg/kgの数字を比べるだけでは、泉質名は決まらない。 少し専門的な話になったが、泉質名は印象でつけられているのではなく、決められた化学の基準でつけられている。

4｜炭酸水素塩泉と二酸化炭素泉は、なぜ違うのか

泉質のなかで特に紛らわしいのが、炭酸水素塩泉と二酸化炭素泉だ。名前が似ているので同じような温泉だと思うかもしれないが、実際には違う基準で分けられている。

炭酸水素塩泉は、水に溶けているおもな陰イオンが炭酸水素イオンである温泉だ。 一方、二酸化炭素泉は、水に溶けている遊離二酸化炭素が1kgあたり1,000mg以上含まれている温泉をいう。遊離二酸化炭素とは、おもに水に溶けているCO₂そのものを指す。

炭酸水素イオンはHCO₃⁻で、二酸化炭素はCO₂だ。二つは化学的に関係しているが、同じ物質ではない。

たとえば、地下で二酸化炭素を多く含んだ水が岩石と反応すると、炭酸水素イオンが増えることがある。だが、その水が地表に湧き出して二酸化炭素を放出すれば、遊離二酸化炭素は減っていく。そのため、炭酸水素イオンを多く含む温泉が、必ずしも二酸化炭素泉になるわけではない。 反対に、遊離二酸化炭素が多い温泉でも、溶けている物質の組み合わせによっては、炭酸水素塩泉とは違う泉質になる。

入浴すると体に細かい泡がつく温泉があるのも、遊離二酸化炭素が関わる現象だ。ただし、泡がつくことだけで二酸化炭素泉と決めることはできない。 どのガスがどれだけ含まれているかを分析する必要がある。

同じ「炭酸」という言葉が使われていても、水の中にあるのは違う物質だ。 泉質名を理解するときには、この違いも大事になる。

5｜硫黄泉と硫酸塩泉は、同じではない

もう一つ、とても間違えやすいのが、硫黄泉と硫酸塩泉の違いだ。どちらにも「硫黄」の字が入っているが、二つは別の分類だ。

硫黄泉は、硫化水素や硫化水素イオン、チオ硫酸イオンなど、決められた硫黄の成分の合計が、温泉水1kgあたり2mg以上含まれる温泉をいう。 一方、硫酸塩泉は、おもな陰イオンが硫酸イオンである温泉だ。

硫酸イオンはSO₄²⁻という化学式で表される。硫黄は含まれているが、硫化水素とは化学的にまったく違う状態にある。 たとえば、硫化水素は腐った卵のような匂いがするが、硫酸イオン自体にはそうした匂いはない。だから、硫酸塩泉だからといって、必ず硫黄の匂いがするわけではない。

温泉好きでも混同しやすいところだと思う。僕たちはふだん、硫黄の匂いがする温泉を「硫黄泉らしい」と感じる。だが科学的には、硫黄がどんな化合物として存在しているかが大事になる。

さらに硫酸塩泉には、カルシウム－硫酸塩泉やナトリウム－硫酸塩泉など、陽イオンによる違いもある。カルシウム－硫酸塩泉はかつて石膏泉と呼ばれ、ナトリウム－硫酸塩泉は芒硝泉という古い名前で知られている。 こうした古い泉質名は、いまも温泉の説明で見かけることがある。古い名前を知っていると、温泉の古い資料を読むときにも役に立つ。

6｜pHは、泉質とは別の性質だ

分析表を見るとき、泉質名と同じくらい気になるのがpHだろう。pHとは、水がどれくらい酸性か、アルカリ性かを表す値だ。 ふつうpH7付近を中性とし、それより低ければ酸性、高ければアルカリ性と呼ぶ。

ただし、温泉の分析では、学校の理科で習うより少し細かい分け方が使われている。温泉では、pH3未満を酸性、3以上6未満を弱酸性、6以上7.5未満を中性、7.5以上8.5未満を弱アルカリ性、8.5以上をアルカリ性としている。

知っておきたいのは、pHは数字が1違うと、水素イオンの活量が約10倍違うということだ。pHは対数を使って表されているからだ。たとえば、pH3の水とpH2の水では、pH2の水のほうが水素イオンの活量が約10倍大きい。pH1なら、pH3に比べて約100倍になる。pHの数字が少し違うだけでも、化学的には大きな差があることがある。

秋田県の玉川温泉は、pH1.2ほどという非常に強い酸性を示す。一般的な弱酸性の温泉とは、まったく違う環境だ。

ただし、pHだけで、温泉の成分の濃さや刺激の強さをすべて判断できるわけではない。 水に含まれる酸やアルカリの種類、溶けている物質の量、温度、肌の状態なども関係するからだ。

また、pHが高い温泉だから成分が濃いというわけでもない。溶けている物質の総量が少ないアルカリ性単純温泉もあれば、さまざまな成分を多く含む弱アルカリ性の温泉もある。泉質とpHは、関係はしていても、別々に決まる性質だ。

7｜低張性・等張性・高張性とは何なのか

分析表には、泉質名の後ろに「低張性」「等張性」「高張性」といった言葉がついていることがある。温泉水に溶けている物質がどれくらい多いかに関係する分類だ。

ただし、ここでいう張性とは、単純な成分の濃さそのものではなく、浸透圧という性質に関わる。 浸透圧とは、水を通す膜を挟んで濃さの違う液体があるときに生じる圧力のことだ。人の体の細胞も、細胞膜という膜で内側と外側が隔てられている。そのため、水に溶けている成分の濃さが、体の状態に影響することがある。

温泉の分類では、実際には、ガスの成分を除いた溶けている物質の総量を目安にして、三つを区別している。1kgあたり8,000mg未満が低張性、8,000mg以上10,000mg未満が等張性、10,000mg以上が高張性だ。

ただし、これは温泉分析での便宜的な分け方で、溶けている物質の総量だけで、浸透圧が厳密に決まるわけではない。 同じ重さの物質が溶けていても、何が溶けているかによって、液体の中の粒の数は変わるからだ。それでも、温泉の成分が多いか少ないかを知る手がかりにはなる。

たとえば、非常に濃い塩化物泉には、高張性に分けられるものがある。一方、単純温泉は、溶けている物質が少ないので低張性になる。

高張性だから優れた温泉というわけではない。 濃さの違いは温泉の化学的な特徴の一つであって、温泉に順位をつけるものではない。

8｜分析表から、何が分かるのか

ここまで分かったところで、改めて分析表を見てみよう。

まず、源泉の温度だ。温泉水が地下から出てきたとき、何℃だったのかが分かる。 ただし、源泉の温度と、実際に入る湯船の温度が同じとは限らない。

次にpHを見る。酸性かアルカリ性かは、温泉の化学的な性質を知る大事な手がかりになる。 特に、非常に強い酸性やアルカリ性を示す温泉では、岩石との反応や肌触りを考えるうえでも意味がある。

続いて、溶けている物質の総量を見る。この数字で、温泉にどれくらいの成分が溶けているのかが分かる。 低張性か高張性かも、この数字で決まる。

そして、おもな陽イオンと陰イオンを確かめる。ナトリウムが多いのか、カルシウムが多いのか。塩化物イオンなのか、炭酸水素イオンなのか、硫酸イオンなのか。成分の組み合わせを見れば、温泉の化学的な特徴が分かる。

さらに、鉄や硫黄、二酸化炭素、ヨウ化物イオンなど、特定の成分が多い場合には、特定の成分の量も大事になる。温泉の色や匂いに関わる成分が含まれているかもしれないし、水が地下でどんな反応を経てきたのかを考える手がかりになるかもしれない。

こうして見ていくと、分析表は、泉質を確かめるだけのものではなく、温泉についてさまざまな疑問を生んでくれる資料だと分かる。ただし、分析表には限界もある。

9｜分析表に書かれているのは、湯船の温泉なのか

分析表に書かれている成分は、実際に入る湯船の中でも、そのままなのだろうか。実は、必ずしもそうではない。

温泉の分析は、基本的に源泉で採取した水を対象にしている。一方、僕たちが入るのは、温泉水が配管を通り、湯船に送られたあとの状態だ。温泉は、地表に湧き出してからも化学的に変わり続けている。

たとえば、二酸化炭素を多く含む温泉では、地表に出て圧力が下がると二酸化炭素が抜けていく。配管の中を流れるあいだにも、温度や圧力によってガスが出ていくことがある。鉄を多く含む温泉では、空気に触れて鉄が酸化し、溶けていた鉄が沈殿していく。硫化水素も、気体として抜けたり、酸化されて別の物質に変わったりする。

さらに、湯船に送るときに水を加えれば、成分の濃さは変わる。循環ろ過装置を使っていれば、浮いている粒などが取り除かれることもある。

つまり、分析表に書かれているのは、基本的には源泉を分析した時点の状態で、湯船の温泉がいつも同じ状態であることを保証するものではない。

もちろん、分析表の価値が低いという意味ではない。源泉の成分を正確に知ることは、温泉の性質や成り立ちを理解するためにとても大事だ。 ただ、温泉を実際に楽しむには、源泉から湯船までのあいだに何が起きているのかを考えることも必要になる。

10｜泉質だけで、温泉の良し悪しは分からない

最後に、泉質について、もう一つ考えておきたいことがある。

温泉には、成分がとても濃いものもあれば、比較的薄いものもある。だが、成分が濃いことと、温泉として優れていることは同じではない。

たとえば、単純温泉という名前から、あまり特徴のない温泉だと感じる人もいるかもしれない。だが、単純温泉とは、基本的に溶けている物質の総量が1kgあたり1,000mg未満であることを意味する分類で、それ以上の良し悪しの判断は含んでいない。 同じ単純温泉でも、pHや温度、微量成分、地下での成り立ちは違う。湧き出し方や、源泉から湯船までの距離、温泉の送り方も違う。

反対に、非常に多くの成分を含む温泉でも、誰にとっても快適とは限らない。強い酸性や濃い成分が、肌に刺激を与えることもある。

つまり、泉質の分類は、温泉の化学的な特徴を理解するためのもので、温泉の良し悪しを決めるランキングではない。 科学的に考えるうえでも、このことは大事だと思う。

温泉を評価するときには、泉質だけでなく、温泉がどんな地質の条件でできて、どんな状態で湧き出し、どう使われているのかまで考える必要がある。そこには、実際に入ったときの体験も関わってくる。同じ泉質名の温泉でも、まったく違う印象を受けることがあるのは、このためだ。

11｜泉質を知ると、温泉の楽しみ方が変わる

日本の温泉は、温泉法で定義され、療養泉という分類のもとで、おもに溶けている成分や特定の成分によって泉質名がつけられている。だが、泉質の分類は、温泉の成り立ちそのものを表しているわけではない。

同じナトリウム－塩化物泉でも、古い海水から来たものもあれば、地下深くから上がってきた水が関わっているものもある。同じ硫黄泉でも、透明な温泉もあれば、白く濁った温泉もある。同じ単純温泉でも、酸性・アルカリ性の違いや、温度、湧き出す環境によって性質は違う。泉質は温泉の個性を知る大事な手がかりだが、泉質だけで温泉のすべてが分かるわけではない。

だからこそ、温泉を楽しむときには、分析表を一つの出発点にしてみたい。 なぜ、この温泉にはナトリウムが多いのだろう。なぜ、こんなに塩分が濃いのだろう。なぜ、硫黄泉なのに透明なのだろう。同じ泉質名なのに、どうして隣の温泉とはこんなに肌触りが違うのだろう。

そうした疑問をもつと、温泉はただのお湯ではなくなっていく。分析表の数字の向こうには、地下の岩石があり、水の巡りがあり、地球内部の熱があり、長い時間をかけて起きてきた化学反応がある。

泉質を知ることは、温泉を分類することではなく、温泉の個性がどこから生まれたのかを考える入口だ。