JPH0694586A

JPH0694586A - 汚染物質サンプリング装置及び汚染物質平均濃度測定方法

Info

Publication number: JPH0694586A
Application number: JP4284890A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Hori; 雅宏堀
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-09-10
Filing date: 1992-09-10
Publication date: 1994-04-05

Abstract

(57)【要約】【目的】長時間、高濃度の汚染物質サンプリングの際
にも捕集剤が飽和しにくく、サンプリング後の定量分析
が容易で、平均濃度測定装置外部環境の影響を受けずに
該測定装置に試料を供することができ、かつ再使用可能
な汚染物質サンプリング装置及び外部環境空気質の影響
を受けすに正確な汚染物質平均濃度測定ができる汚染物
質平均濃度測定方法を提供することを目的とする。【構成】容器本体２と、容器本体上面３に設置され
て、上方先端部に隔膜１１を備える気体拡散部材１０
と、気体拡散部材１０の下方に離隔して位置し、容器本
体内に拡散された汚染物質を選択的に捕集する捕集剤２
０と、容器本体上面３にて気体拡散部材１０とは離隔し
て設置された流体入出部材３０とからなり、気体拡散部
材１０の断面積が容器本体内部断面積の１倍未満である
汚染物質サンプリング装置１。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は、環境空気、特にオフィ
スビル、住宅、温室、地下の作業所等の閉鎖空間の環境
空気質を評価するための汚染物質サンプリング装置及び
汚染物質平均濃度測定方法に関する。

【従来の技術】閉鎖空間環境中の汚染物質測定方法とし
ては、従来より種々提案されており、代表的な測定対象
として二酸化炭素を挙げることができる。従来の環境中
の二酸化炭素濃度を測定する方法としては、下記の
（１）〜（４）の方法等がある。（１）一定容量の試料空気を水酸化バリウム溶液に吸収
した後、シュウ酸、ＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢
酸）を用いて滴定する衛生試験法。（２）二酸化炭素ガス検知管法。（３）赤外線吸収法。（４）隔膜ｐＨ電極法。しかしながら、前述の（１）〜（４）の方法には、以下
の問題点がある。（１）外気を遮断して定量するため、特殊な容器が必要
で、測定操作が煩雑である。（２）通常ポンプで１分間程度吸引して採気するが、拡
散採気を利用した場合には低濃度長時間暴露で境界が不
明瞭になり、また入口から呈色先端面までの拡散距離が
変化するため、測定精度が低い。（３）現在、室内環境の評価に用いられている方法で連
続測定が可能で、選択性もあるが、採気する際にポンプ
で吸引しなければならず、長時間にわたり居住環境で使
用するには適さない。また装置が高価であるため、環境
中の濃度分布解析等、同時に数箇所で測定する場合には
費用がかかる。（４）連続使用可能であるが、ｐＨ電極法を用いるた
め、より酸性度の強い共存ガス等の妨害を受けやすい。さらに、（３）と（４）とを長時間、平均濃度測定に利
用する場合には、記録計かデータロガーが必要となる。
一方、環境空気質の測定に際して、拡散を利用するパッ
シブサンプラーで採気後、定量分析することによって測
定する方法も用いられている。該方法では、パッシブサ
ンプラー内にて隔膜を透過した成分を捕集剤に固定し、
該捕集剤に固定された成分を定量分析することにより、
環境空気質の測定を可能とする。代表的な例としては、
下記（ａ）〜（ｃ）の方法等を挙げることができる。（ａ）捕集剤として活性炭を用い、有機蒸気を捕集し、
二硫化炭素で抽出後、ガスクロマトグラフィーにて定量
分析する方法。（ｂ）捕集剤としてトリエタノールアミン等の添着濾紙
を用い、二酸化窒素を捕集し、吸光光度法で定量分析す
る方法。（ｃ）捕集剤として水を用い、ホルムアルデヒドを捕集
し、吸光光度法で定量分析する方法。しかしながら前記（ａ）〜（ｃ）の方法では、以下の問
題点がある。隔膜の面積と、捕集剤を設置する部分の面積とが同一
であるため、汚染物質が高濃度の際には、すぐに捕集剤
が飽和状態となる。また隔膜の通気抵抗を高くして捕集
剤が飽和状態となりにくくしても、捕集容量が少ないた
め、長時間、高濃度の捕集には適さない。捕集剤を取り出した後、液体に抽出（吸収）させ、分
析機器で定量するため、操作が煩雑であり、環境空気質
による測定誤差が生じやすい。パッシブサンプラーが使い捨てであるため、コスト高
となり、また省資源化の要望にもそぐわない。

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、捕集剤が飽和しにくく、長時間、高濃度の汚染物
質でも捕集でき、サンプリング後の定量分析が容易で、
かつ正確な環境中汚染物質平均濃度測定に供することが
でき、さらに再使用可能な汚染物質サンプリング装置、
及び該サンプリング装置及び測定装置の外部環境空気質
の影響がなく、正確な汚染物質平均濃度測定ができる汚
染物質平均濃度測定方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】本発明によれば、容器本
体と、該容器本体の上面に設けられた少なくとも隔膜を
備える気体拡散部材と、該気体拡散部材の下方に離隔し
て位置し、該容器本体内に拡散された汚染物質を選択的
に捕集する捕集剤と、該容器本体の上面にて該気体拡散
部材とは離隔して設置された流体入出部材とからなり、
前記気体拡散部材の断面積が、前記容器本体内の内部断
面積の１倍未満であることを特徴とする汚染物質サンプ
リング装置が提供される。また本発明によれば、前記汚
染物質サンプリング装置と、濃度測定装置とを用いる汚
染物質平均濃度測定装置であって、前記流体入出部材を
該濃度測定装置の試料導入口に、また前記気体拡散部材
を該濃度測定装置の排出口にそれぞれ連結して形成され
た循環流路内にて、前記捕集剤に捕集した汚染物質に遊
離気化剤を加えて気化させた気体を循環させることを特
徴とする汚染物質平均濃度測定方法が提供される。以
下、本発明を詳細に説明する。本発明において、汚染物
質とは、オフィスビル、住宅の室内等の閉鎖空間内で発
生するガス状汚染物質を意味し、特に二酸化炭素、一酸
化炭素、アルデヒド類等を好ましく挙げることができ
る。本発明において用いる捕集剤としては、前記汚染物
質を選択的に捕集する薬剤であれば特に限定されるもの
ではなく、汚染物質に応じて公知の薬剤を適宜用いるこ
とができる。貝体的には、例えば二酸化炭素を捕集する
場合には、水酸化ナトリウム、水酸化バリウム等を、ま
た一酸化炭素を捕集する場合には、アンモニアアルカリ
性第一銅等を挙げることができる。また捕集剤の形態と
しては、液体でもシリカゲル等の固体担体上に被覆させ
た形態でもよく、必要に応じて適宜変更することができ
る。さらに溶液として用いる場合には、薬剤の蒸発を防
止するためにポリエチレングリコール、グリセリン、ト
リエタノールアミン等の乾燥防止剤を添加してもよい。
本発明の汚染物質平均濃度測定方法において用いる遊離
気化剤としては、測定対象に応じた遊離気化剤であれば
特に限定されるものではなく、汚染物質に応じて公知の
遊離気化剤を適宜用いることができ、具体的には例えば
硫酸、ＥＤＴＡ等を挙げることができる。本発明のサン
プリング装置の容器本体の形状は、容器本体内での気体
拡散が均一になるように円筒状であることが望ましく、
前記容器本体の容積は、サンプリンク時間、環境中汚染
物質濃度等に応じて変更することができ、例えば数百〜
数千ｐｐｍの二酸化炭素を２４時間サンプリングする際
には、捕集剤の捕集容量及び気体拡散空間が飽和状態と
なりにくいように、３０〜１００ｍｍφ×３０〜３００
ｍｍ程度が望ましい。前記気体拡散部材は、環境中の気
体を容器本体内に導入し、捕集剤の表面に拡散する部材
であって、少なくとも隔膜を備える。前記隔膜として
は、通常の気体サンプリング用隔膜を用いることがで
き、具体的には例えばＰＦ０６０（商品名、Ａｄｖａｎ
ｔｅｃ社製）、ＦＰ−１００（商品名、住友電工社製）
等のフッ素樹脂製膜を好ましく挙げることができる。ま
た前記隔膜の膜厚及び空隙率、保留粒子径若しくは孔径
は、捕集すべき汚染物質に応じて適宜変更することがで
きる。具体的には、例えば二酸化炭素を捕集する場合に
は、膜厚０．１〜１ｍｍ、空隙率５０〜８０容酸％、保
留粒子径２〜１０μｍ、孔径０．１〜１μｍが好まし
い。さらに、前記気体拡散部材の形状は円筒状とするの
が好ましく、内径はサンプリング時間、汚染物質濃度範
囲等により適宜変更することができる。例えば、二酸化
炭素１０００ｐｐｍ程度、２４時間のガンプリングの場
合には４ｍｍφ、二酸化炭素５００ｐｐｍ程度、８時間
のサンプリングの場合には８ｍｍφ、二酸化炭素１００
０ｐｐｍ程度、１カ月のサンプリングの場合には、１ｍ
ｍφ等とすることができる。なお、前記気体拡散部材
は、気体のみに限らず、ガス状であればミスト等も拡散
することができる。前記流体入出部材は、前記捕集剤を
前記容器本体内へ投入し、後述する濃度測定装置の試料
導入口と接続する部材であり、該部材の形状としては円
筒状が好ましい。前記容器本体、気体拡散部材及び流体
入出部材の材質は、汚染物質に影響されず、気体透過性
のない材質であれば特に限定されるものではなく、例え
ばフッ素樹脂、ポリプロピレン、アクリル樹脂、塩化ビ
ニル樹脂等を好ましく挙げることができる。前記気体拡
散部材の断面積は、前記容器本体内部断面積の１倍未満
であり、特に捕集剤が飽和しにくくするために、１／４
０〜１／２５００であることが好ましい。前記気体拡散
部材の断面積が、前記容器本体内部断面積の１倍以上の
場合には、捕集剤が飽和しやすく、長時間、高濃度の捕
集には適さないので、１倍未満とする必要がある。な
お、前記容器本体内部断面積と、捕集剤表面積とは同一
の面積を有する。

【実施例】以下、本発明の汚染物質サンプリング装置の
一実施例を添付図面を参照して詳細に説明するが本発明
はこれらに限定されるものではない。図１は、容器本体
２と、前記容器本体２の上面３に設置されて、上方先端
部に０．２ｍｍ厚、孔径０．４５μｍのフッ素樹脂製隔
膜１１を備える気体拡散部材１０と、前記気体拡散部材
１０の下方に離隔して位置し、容器本体内に拡散された
二酸化炭素を選択的に捕集する捕集剤２０と、容器本体
上面３にて前記気体拡散部材１０とは離隔して設置され
た流体入出部材３０とからなる汚染物質サンプリング装
置１の概略斜視図である。前記容器本体２は、５４ｍｍ
φ×９４ｍｍ高さのポリプロピレン製の中空円柱であ
る。また容器の上面３は、前記容器本体２に着脱可能に
かつ容器本体２の密封状態を維持しつつ設置された蓋部
材となっており、該上面３を取り外して内部を洗浄する
ことにより、汚染物質サンプリング装置を繰り返して使
用することができる。前記気体拡散部材１０は、４ｍｍ
φ×９０ｍｍ高さのフっ素樹脂製の円筒形状であり、前
記容器本体上面３のほぼ中央部にて、容器本体上面３を
貫通して設置されている。また前記気体拡散部材１０の
上部先端部には、気体拡散部材１０を密閉できるポリプ
ロピレン製蓋部材１２が着脱自在に設けられており、非
サンプリング時における環境気体の容器本体内部への侵
入を防止することができる。前記捕集剤２０は、乾燥防
止剤としてポリエチレングリコールを５重量％添加した
４重量％水酸化バリウム水溶液であり、前記捕集剤２０
は、フッ素樹脂製の細管を有するプラスチック製シリン
ジ（図示せず）により前記流体入出部材３０を通して投
入されたものである。この際、前記流体入出部材３０に
二酸化炭素を除去した空気を吹き付けることにより、環
境気体が容器本体内に侵入することを防止することがで
きる。ここで、前記気体拡散部材１０の下端部と前記捕
集剤２０の上面とは、１０ｍｍの間隔をおいて配設され
ており、高濃度、長時間の汚染物質捕集に適するよう、
容器本体内に気体を拡散することができる。前記流体入
出部材３０は、２ｍｍφ×３０ｍｍ高さのフッ素樹脂製
の円筒形状であり、前記容器本体上面３を貫通して設置
されている。また前記流体入出部材の上部先端部には、
流体入出部材３０を密閉できるポリプロピレン製蓋部材
３２が着脱自在に設けられており、非濃度測定時に環境
気体の容器本体内への侵入を防止することができる。次
に、本発明の汚染物質平均濃度測定方法について説明す
る。まず前記汚染物質サンプリング装置１をサンプリン
グ位置にほぼ水平に設置し、前記気体拡散部材１０の蓋
部材１２を開放する。次に一定時間放置した後、再度蓋
部材１２を前記気体拡散部材１０に装着して、密閉す
る。次いで、前記流体入出部材３０の蓋部材３２の周囲
に、二酸化炭素を除去した空気を吹き付けながら、前記
蓋部材３２を開放し、流体入出部材３０より、遊離気化
剤として硫酸を２ｍｌ添加した後、直ちに前記蓋部材３
２を装着して、１５秒間程度振とうを行い、一定時間
（数分〜数時間）放置する。放置後、図２に示す赤外線
吸収式二酸化炭素濃度計（環境測定用測定範囲：５０〜
５０００ｐｐｍ）４０の気体流路内を二酸化炭素を除去
した空気で置換するとともに、前記サンプリング装置１
を再度激しく振とうする。次いで、前記サンプリング装
置１の蓋部材３２及び１２を開放し、図２に示すように
前記流体入出部材３０を前記濃度計４０の試料導入口４
１に、また前記気体拡散部材１０を前記濃度計４０の排
出口４２に、それぞれ連結して気体循環流路を形成す
る。これにより、サンプリング装置１及び濃度計４０の
外部環境空気質の影響を受けることなく、二酸化炭素平
均濃度を測定することができる。前記気体循環流路を形
成した後、循環ポンプ４４を作動させ、軽く振とうを続
けながら、濃度計の指示値が一定になったときの値を測
定二酸化炭素濃度あるいは記録計のチャートから読み取
り、該値からブランク値を差し引いた値を検出濃度と
し、下記数式１に従って二酸化炭素平均濃度を求めるこ
とができる。Ｃ＝αＷ／ｔ（１）ここで、Ｃ：二酸化炭素平均濃度（ｐｐｍ）ａ：比例定数（ｐｐｍ・時間／ｍｇ）Ｗ：検出量（ｍｇ）ｔ：サンプリング時間（時間）ａ＝（１／３６００Ｄ）・（Ｌ／Ａ）・（Ｖ／Ｍ）ここで、Ｄ：分子拡散係数（ｃｍ^２）Ｌ：拡散長（ｃｍ）Ａ：有効拡散面積（ｃｍ^２）Ｖ：１モルのガス容量（１）Ｍ：１モルのガス重量（ｇ）なお、ａは実験により求めることができ、Ｗはサンプリ
ング装置の空間容積と捕集剤容積が決まれば、検出濃度
で表すことができる。

【実施例１】前述の図１に示す汚染物質サンプリング装
置１を用いて、一般住宅の台所、寝室、居間、子供部屋
及び書斎における二酸化炭素をサンプリングした。次い
で、図２に示す汚染物質平均濃度測定方法に従って、二
酸化炭素平均濃度を測定したところ、台所５７０ｐｐ
ｍ、寝室１２２０ｐｐｍ、子供部屋９４０ｐｐｍ、居間
４４０ｐｐｍ及び書斎５１０ｐｐｍであった。

【発明の効果】本発明の汚染物質サンプリング装置は、
高濃度の汚染物質に対しても捕集剤が飽和状態となりに
くく、長時間の捕集ができ、正確な環境濃度測定が可能
で、サンプリング後の定量分析が容易であり、さらには
再使用可能である。また本発明の汚染物質平均濃度測定
方法によれば、前記汚染物質サンプリング装置を濃度測
定装置に直結して測定することができるため、サンプリ
ング後の汚染物質の濃度減衰、サンプリング装置や測定
装置の外部環境空気質の影響等が少なく、正確な測定が
でき、かつサンプリング後の定量分析が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の汚染物質サンプリング装置の
実施態様を示す概略斜視図である。

【図２】図２は、本発明の汚染物質平均濃度測定方法に
用いる測定装置の実施態様を示す概略斜視図である。

【符号の説明】

１汚染物質サンプリング装置２容器本体１０気体拡散部材１１隔膜２０捕集剤３０流体入出部材４０濃度測定装置４１試料導入口４２排出口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】容器本体と、該容器本体の上面に設けら
れた少なくとも隔膜を備える気体拡散部材と、該気体拡
散部材の下方に離隔して位置し、該容器本体内に拡散さ
れた汚染物質を選択的に捕集する捕集剤と、該容器本体
の上面にて該気体拡散部材とは離隔して設置された流体
入出部材とからなり、前記気体拡散部材の断面積が、前記容器本体内の内部断
面積の１倍未満であることを特徴とする汚染物質サンプ
リング装置。
【請求項２】請求項１記載の汚染物質サンプリング装
置と、濃度測定装置とを用いる汚染物質平均濃度測定方
法であって、前記流体入出部材を該濃度測定装置の試料
導入口に、また前記気体拡散部材を該濃度測定装置の排
出口にそれぞれ連結して形成された循環流路内にて、前
記捕集剤に捕集した汚染物質に遊離気化剤を加えて気化
させた気体を循環させることを特徴とする汚染物質平均
濃度測定方法。