JP2002296155A - 簡易大気汚染物質捕集装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 着衣に取り付け可能な大気汚染物質捕集装置
において、測定大気環境温度が常温である１５〜２５℃
を著しく下回る−２０〜−１０℃の環境であっても、高
い感度と高い精度を有する捕集装置を提供する。 【解決手段】 大気に開放した窓（１ｃ）を持った箱型
容器（１）と、該箱型容器（１）内に収めた大気汚染物
質の吸収剤を含浸させた吸収層（２）と、該吸収層
（２）が直接大気に曝されないように、前記箱型容器
（１）の窓（１ｃ）と吸収層（２）の間に介在させた拡
散層（３）とからなる、風速の影響による誤差が小さい
簡易大気汚染物質捕集装置において、対象とする大気汚
染物質を吸収させるための吸収剤として、トリエタノー
ルアミンと炭酸ナトリウムとエチレングリコールを含む
構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大気汚染物質の濃
度測定を目的とした捕集装置に関するものであり、更に
詳しくは、大気中の窒素酸化物、硫黄酸化物、オゾン、
アルデヒド類、炭素酸化物、その他の酸性ガス、その他
の塩基性ガス等の汚染物質を、簡便かつ高感度に測定し
得る、小型軽量で、しかもバッジのように着衣にも取り
付けが可能な簡易大気汚染物質捕集装置に関する。

【０００２】

【従来技術】これまでに、大気汚染物質の濃度を測定す
るための簡便な大気汚染物質捕集装置には数種類のもの
が知られている。それらの多くは酸性物質をアルカリ水
溶液、あるいは塩基性物質を酸水溶液に吸収し、そこで
生ずる中和反応をザルツマン試薬等で定量し、濃度測定
を行うものである。

【０００３】上記方法において、大気汚染物質が窒素酸
化物の場合、捕集機構は単なる中和反応であるため、気
温の影響を受けにくく、特にアルカリ水溶液を保持させ
てなる吸収層を用いると、アルカリの潮解性により吸収
層が常時湿潤状態にあるため、大気中の湿度にも影響を
受けにくいものが得られている。

【０００４】しかしながら、これら捕集装置は大気汚染
物質を吸収層中の液体により吸収する方式での捕集、す
なわち理論的には気体分子拡散を原理としているため、
わずかな風向や風速の変化により、気液境界層の抵抗が
変化し、これによる乱流拡散の発生は、著しい吸収量の
誤差を引き起こしている。そこで、風向や風速の変動に
よる吸収量の誤差を低減させるため、実公昭５８−３０
２２０や１９８０年大気汚染学会誌１５（８）３１６〜
３２３にて、撥水性と適度な空隙率を有する濾紙からな
る拡散層を設けることが提案されている。

【０００５】また、大気汚染物質が、水に対して高い親
和力を有する場合、吸収層からの該成分の脱着が阻害さ
れ易いため、実際の吸収量よりも該成分量が激減し、著
しい吸収量の誤差を引き起こしている。そこで、脱着阻
害による吸収量の誤差を低減させるため、本発明者は既
に特願平９−１６２００９（特開平１０−３３２５４
９）にて、吸収層及び／または拡散層を、大気汚染物質
に被曝しない、もしくはし難い環境下で、洗浄及び／ま
たは乾燥処理を施し、撥水性を高めることについて記載
している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、測定大気環境
温度が常温１５〜２５℃を著しく下回る−２０〜−１０
℃下では、大気汚染物質の吸収量の誤差が発生し、常温
下と同程度の感度及び精度の測定の維持が達成できない
ことが判明した。

【０００７】

【課題を解決しようとする手段】本発明は、上記課題を
解決するため、下記構成の大気汚染物質捕集装置を提供
する。即ち、大気に開放した窓１ｃを持った箱型容器１
と、該箱型容器１内に収めた大気汚染物質の吸収剤を含
浸させた吸収層２と、該吸収層２が直接大気に曝されな
いように、前記箱型容器１の窓１ｃと吸収層２の間に介
在させた拡散層３とからなる、風速の影響による誤差が
小さい簡易大気汚染物質捕集装置において、対象とする
大気汚染物質を吸収させるための吸収剤が、トリエタノ
ールアミンと炭酸ナトリウムから成るものである。

【０００８】また、上記捕集装置において、トリエタノ
ールアミンと炭酸ナトリウムから成る吸収剤の構成比が
トリエタノールアミン１０重量部に対し、炭酸ナトリウ
ム４×１０^−７〜２×１０^−１重量部であることが好ま
しく、より好ましくは、トリエタノールアミン１０重量
部に対し、炭酸ナトリウム４×１０^−７〜４×１０^−３
重量部の構成比とする。実験の結果、トリエタノールア
ミンに対する炭酸ナトリウムの構成比が前記下限値より
少なく又は上限値より多くなると、ＳＯ_４ ^２−やＮＯ_２
⁻の測定感度が低下することが確認された。

【０００９】また、対象とする大気汚染物質を吸収させ
るための吸収剤に、更にエチレングリコールを含むもの
であり、この場合の構成比は、実験の結果、トリエタノ
ールアミン０．１２５重量部、炭酸ナトリウム７．５重
量部に対し、エチレングリコール０．１２５〜２０重量
部とすることがＳＯ_４ ^２−やＮＯ_２ ⁻の測定感度を維持
するうえで望ましいことが判明した。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１において、１が外側に空気に
触れる窓１ｃを有するプラスチック製の箱型容器で、外
枠１ａと該外枠に対し脱着可能に収められた内枠１ｂと
からなる。２が吸収層で、吸収剤を担持させた超高分子
量ポリエチレン樹脂の予め洗浄及び／又は乾燥処理を施
された連続孔を有する多孔質体にトリエタノールアミン
と炭酸ナトリウム、またはトリエタノールアミンと炭酸
ナトリウムとエチレングリコールとを含んで構成され
る。３が拡散層で、予め洗浄及び／又は乾燥処理を施す
ことにより撥水性を高めたポリプロピレン樹脂製不織布
３ｂ、超高分子量ポリエチレン樹脂膜３ａの２種類から
なる連続孔を有する多孔質体を、前者を外側に、後者を
内側に積層して構成される。なお、４は箱型容器１の内
枠１ｂの内奥に当て込まれた支持体、また５はクリッ
プ、６は安全ピンでいづれも被服装着具である。

【００１１】上記構成において、拡散層３へ予め洗浄及
び／又は乾燥処理を施す理由は、大気汚染物質が高い親
水性を有する場合の、湿度変動による吸収量変動を最小
とすべく、拡散層３の撥水性を高めるためである。この
拡散層３は複数層で構成されていてもよい。

【００１２】また、吸収層２へ予め洗浄及び／又は乾燥
処理を施す理由は、大気汚染物質が水や水以外に対して
も高い親和性を有する場合の、該成分の脱着が阻害さ
れ、実際に吸収された成分量よりも該成分量が激減し、
検出感度の低下を招来することを防止するためである。
この吸収層２は複数層で構成されていてもよい。

【００１３】これら拡散層３や吸収層２に用いられる多
孔質体の洗浄方法としては、多孔質体を純水による流水
中へ晒すこと、純水による濾過通水洗浄、純水による超
音波洗浄等が挙げられ、また、水溶性溶剤に浸漬後、こ
れら洗浄を行うとより効果的な場合がある。また、乾燥
方法としては、熱風乾燥や真空乾燥が挙げられる。

【００１４】また、これら拡散層３や吸収層２に用いら
れる多孔質体の形態としては、不織布、濾紙、メンブラ
ンフィルター、焼結体や網状のものが挙げられる。

【００１５】以下、本発明を導くための実施例及び比較
例を示す。

【００１６】

【比較例１と実施例１〜８】［本発明における２成分か
らなる吸収剤の有効性］超高分子ポリエチレン樹脂製多
孔質体（日東電工（株）ＳＵＮ ＭＡＰ／０．１ｍｍ）
と、ポリプロピレン樹脂製不織布（三井石油化学（株）
タフネル／ＰＡ−４０４１）の２層からなる拡散層と、
下記比較例１及び実施例１〜８記載の吸収剤を含んだ吸
収層から成り、断面積Ａ＝３．８×２．６ｃｍ^２の簡易
大気汚染物質捕集装置を、気温−１３〜１℃であり、Ｓ
Ｏ_２ガス濃度が８７ｐｐｂの環境下に２時間曝露した後
のＳＯ_４ ^２−分析値を比較例１及び実施例１〜８として
図２に示す。

【００１７】吸収層：超高分子ポリエチレン樹脂製多孔
質体（日東電工（株）ＳＵＮ ＭＡＰ／０．１ｍｍ）の
縦３０ｍｍ×横４２ｍｍ×厚０．１ｍｍサイズ当たりへ
担持の単層からなる吸収層に以下の吸収剤を含んで成
る。 比較例１；トリエタノールアミン１０％溶液。 実施例１；トリエタノールアミン１０％と炭酸ナトリウ
ム４×１０^−７％から成る溶液。 実施例２；トリエタノールアミン１０％と炭酸ナトリウ
ム４×１０^−６％から成る溶液。 実施例３；トリエタノールアミン１０％と炭酸ナトリウ
ム４×１０^−５％から成る溶液。 実施例４；トリエタノールアミン１０％と炭酸ナトリウ
ム４×１０^−４％から成る溶液。 実施例５；トリエタノールアミン１０％と炭酸ナトリウ
ム４×１０^−３％から成る溶液。 実施例６；トリエタノールアミン１０％と炭酸ナトリウ
ム４×１０^−２％から成る溶液。 実施例７；トリエタノールアミン１０％と炭酸ナトリウ
ム０．１％から成る溶液。 実施例８；トリエタノールアミン１０％と炭酸ナトリウ
ム０．２％から成る溶液。

【００１８】

【比較例１と実施例１〜８の性能】図２より、下記２点
が明らかとなる。 実施例１〜８のＳＯ_４ ^２−分析値の一次回帰式の傾き
は、いづれも比較例１に比べ、１．５倍以上あり、高感
度である。 炭酸ナトリウム濃度に対するＳＯ_４ ^２−の分析値は極
大値を有する。

【００１９】

【比較例２と実施例９、１０】［本発明における３成分
から成る吸収剤の有効性］上記拡散層と、下記比較例２
及び実施例９、１０記載の吸収剤を含んだ吸収層から成
り断面積Ａ＝３．８×２．６ｃｍ^２の簡易大気汚染物質
捕集装置を、気温−１３〜１℃の同一環境下に曝露させ
た場合のＳＯ_４ ^２−分析値の経時変動を比較例２及び実
施例９、１０として図３〜５に示す。また、更に参考の
ため、実施例５の吸収液の場合を図６に示す。

【００２０】また、同様にＮＯ_２ ⁻分析値の経時変動を
図７〜１０に示す。

【００２１】吸収層：超高分子ポリエチレン樹脂製多孔
質体（日東電工（株）ＳＵＮ ＭＡＰ／０．１ｍｍ）の
縦３０ｍｍ×横４２ｍｍ×厚０．１ｍｍサイズ当たりへ
担持の単層からなる吸収層に以下の吸収剤を含んで成
る。 比較例２；トリエタノールアミン２０％溶液。 実施例９；トリエタノールアミン０．１２５％と炭酸ナ
トリウム７．５％とエチレングリコール０．１２５％か
ら成る溶液。 実施例１０；トリエタノールアミン０．１２５％と炭酸
ナトリウム７．５％とエチレングリコール２０％から成
る溶液。

【００２２】

【比較例２と実施例５と実施例９、１０の性能】図３〜
６より、下記２点が明らかとなる。 実施例９、１０の経時変動に対するＳＯ_４ ^２−分析値
の一次回帰式の傾きは、いづれも比較例２に比べ、１．
５倍以上あり、高感度である。 実施例５の経時変動に対するＳＯ_４ ^２−分析値の一次
回帰式の傾きは、比較例２に比べ、２倍以上あり、高感
度である。

【００２３】図７〜１０より、下記２点が明らかとな
る。 実施例９、１０の経時変動に対するＮＯ_２ ⁻分析値の
一次回帰式の傾きは、いづれも比較例２に比べ、１．２
倍以上あり、高感度である。 実施例５の経時変動に対するＮＯ_２ ⁻分析値の一次回
帰式の傾きは、比較例２に比べ、１．２倍であり、実施
例９、１０と同程度に高感度である。

【００２４】

【比較例２と実施例５】［公定法による積算濃度実測値
と本発明による積算濃度分析値の相関性］比較例２と実
施例５を、気温−２９〜２５℃を示す同一環境下に曝露
させた場合の、ＳＯ_４ ^２−分析値と曝露時間の積からな
る積算濃度（図中積算濃度分析値）と、当該自動測定局
モニター値と曝露時間の積からなる積算濃度（図中積算
濃度実測値）の相関性を図１１、１２に示す。

【００２５】同じくＮＯ_２ ⁻分析値と曝露時間の積から
なる積算濃度（図中積算濃度分析値）と、当該自動測定
局モニター値と曝露時間の積からなる積算濃度（図中積
算濃度実測値）の相関性を図１３、１４に示す。尚、こ
こに「自動測定局モニター値」とは、公定法であるＪＩ
Ｓ Ｂ７９５１〜４と７９５７に準拠のモニター値を指
す。

【００２６】

【比較例２と実施例５の性能】図１１、１２より、下記
点が明らかとなる。 自動測定局モニター値の積算濃度（図中積算濃度実測
値）に対する、実施例５のＳＯ_４ ^２−分析値の積算濃度
（図中積算濃度分析値）の一次回帰式の傾きは、比較例
２に比べ、１．２倍あり、高感度である。

【００２７】図１３、１４より、下記点が明らかとな
る。 自動測定局モニター値の積算濃度（図中積算濃度実測
値）に対する、実施例５のＮＯ_２ ⁻分析値の積算濃度
（図中積算濃度分析値）の一次回帰式の傾きは、比較例
２に比べ、１．３倍あり、高感度である。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明の簡易大気汚染物
質捕集装置は、対象とする大気汚染物質を吸収させるた
めの吸収剤がトリエタノールアミンと炭酸ナトリウム、
またはトリエタノールアミンと炭酸ナトリウムとエチレ
ングリコールの３成分にて構成し、且つ測定感度を維持
するための適正な構成比を設定することにより、測定大
気環境温度が常温である１５〜２５℃を著しく下回る−
２０〜−１０℃の環境であっても、吸収剤が有する大気
汚染物質を吸収する化学活性力（吸収保持力）の減少を
防止することが出来るため、高い感度と高い精度を有す
る濃度測定が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す縦断側面図。

【図２】比較例１と実施例１〜８各々の吸収剤の炭酸ナ
トリウム濃度とＳＯ_４ ^２−分析値の相関性を示す測定
図。

【図３】比較例２における曝露時間とＳＯ_４ ^２−分析値
の相関図。

【図４】実施例９における曝露時間とＳＯ_４ ^２−分析値
の相関図。

【図５】実施例１０における曝露時間とＳＯ_４ ^２−分析
値の相関図。

【図６】実施例５における曝露時間とＳＯ_４ ^２−分析値
の相関図。

【図７】比較例２における曝露時間とＮＯ_２ ⁻分析値の
相関図。

【図８】実施例９における曝露時間とＮＯ_２ ⁻分析値の
相関図。

【図９】実施例１０における曝露時間とＮＯ_２ ⁻分析値
の相関図。

【図１０】実施例５における曝露時間とＮＯ_２ ⁻分析値
の相関図。

【図１１】比較例２におけるＳＯ_４ ^２−分析値と曝露時
間の積からなる積算濃度分析値と、当該自動測定局モニ
ター値と曝露時間の積からなる積算濃度に対する相関
図。

【図１２】実施例５におけるＳＯ_４ ^２−分析値と曝露時
間の積からなる積算濃度分析値と、当該自動測定局モニ
ター値と曝露時間の積からなる積算濃度に対する相関
図。

【図１３】比較例２におけるＮＯ_２ ⁻分析値と曝露時間
の積からなる積算濃度分析値と、当該自動測定局モニタ
ー値と曝露時間の積からなる積算濃度に対する相関図。

【図１４】実施例５におけるのＮＯ_２ ⁻分析値と曝露時
間の積からなる積算濃度分析値と、当該自動測定局モニ
ター値と曝露時間の積からなる積算濃度に対する相関
図。

【符号の説明】

１ 箱型容器 １ａ 外枠 １ｂ 内枠 １ｃ 窓 ２ 吸収層 ３ 拡散層 ３ａ 超高分子ポリエチレン樹脂製多孔質体 ３ｂ ポリプロピレン樹脂製不織布 ４ 支持板 ５ クリップ ６ 安全ピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大塚 理恵 栃木県芳賀郡芳賀町芳賀台175−１ 東洋 濾紙株式会社芳賀工場内 (72)発明者 杉浦 一正 栃木県芳賀郡芳賀町芳賀台175−１ 東洋 濾紙株式会社芳賀工場内 Ｆターム(参考） 2G052 AA01 AB02 AB05 AB06 AB07 AB08 DA01 DA05

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 大気に開放した窓（１ｃ）を持った箱型
   容器（１）と、該箱型容器（１）内に収めた大気汚染物
   質の吸収剤を含浸させた吸収層（２）と、該吸収層
   （２）が直接大気に曝されないように、前記箱型容器
   （１）の窓（１ｃ）と吸収層（２）の間に介在させた拡
   散層（３）とからなる、風速の影響による誤差が小さい
   簡易大気汚染物質捕集装置において、対象とする大気汚
   染物質を吸収させるための吸収剤として、トリエタノー
   ルアミンと炭酸ナトリウムを含むことを特徴とする簡易
   大気汚染物質捕集装置。
2. 【請求項２】 トリエタノールアミンと炭酸ナトリウム
   から成る吸収剤の構成比がトリエタノールアミン１０重
   量部に対し、炭酸ナトリウム４×１０^−７〜２×１０
   ^−１重量部であることを特徴とする請求項１項記載の簡
   易大気汚染物質捕集装置。
3. 【請求項３】 トリエタノールアミンと炭酸ナトリウム
   から成る吸収剤の構成比がトリエタノールアミン１０重
   量部に対し、炭酸ナトリウム４×１０^−７〜４×１０
   ^−３重量部であることを特徴とする請求項１項記載の簡
   易大気汚染物質捕集装置。
4. 【請求項４】 大気に開放した窓（１ｃ）を持った箱型
   容器（１）と、該箱型容器（１）内に収めた大気汚染物
   質の吸収剤を含浸させた吸収層（２）と、該吸収層
   （２）が直接大気に曝されないように、前記箱型容器
   （１）の窓（１ｃ）と吸収層（２）の間に介在させた拡
   散層（３）とからなる、風速の影響による誤差が小さい
   簡易大気汚染物質捕集装置において、対象とする大気汚
   染物質を吸収させるための吸収剤として、トリエタノー
   ルアミンと炭酸ナトリウムとエチレングリコールを含む
   ことを特徴とする簡易大気汚染物質捕集装置。
5. 【請求項５】 トリエタノールアミン、炭酸ナトリウ
   ム、エチレングリコールから成る吸収剤の構成比が、ト
   リエタノールアミン０．１２５重量部、炭酸ナトリウム
   ７．５重量部に対し、エチレングリコール０．１２５〜
   ２０重量部からなることを特徴とする請求項４項記載の
   簡易大気汚染物質捕集装置。