JP2003222613A

JP2003222613A - 分析装置、排ガス分析装置、及び土壌分析装置

Info

Publication number: JP2003222613A
Application number: JP2002021964A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Takada; 安章高田; Masuyoshi Yamada; 益義山田; Yuichiro Hashimoto; 雄一郎橋本; Masao Kan; 正男管
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2002-01-30
Publication date: 2003-08-08
Anticipated expiration: 2022-01-30
Also published as: JP3639257B2

Abstract

(57)【要約】【課題】焼却炉排ガス中のダイオキシンを簡便に測定
できるシステムを提供する。【解決手段】排ガス中のダイオキシンを充填剤に捕集
した後、充填剤から抽出した溶液を大気圧化学イオン化
質量分析計により分析し、ダイオキシン総量を計測す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は分析化学分野に属
し、特にゴミ焼却炉排ガスや土壌などに含まれるダイオ
キシン類の計測に適した分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ダイオキシン汚染が社会問題化し、様々
な取り組みが行なわれている。特に、ダイオキシン類の
主な発生源がゴミ焼却炉であるため、焼却炉排ガスに対
する規制が強化されている。焼却炉排ガス中のダイオキ
シン計測において、従来は複雑な前処置を行なった後、
高分解能のガスクロマトグラフ・質量分析計（Gas Chro
matograph/Mass Spectrometer、以下ではGC/MSと記載す
る）を用いて異性体別に定量分析を行なう。これは、ダ
イオキシン類の毒性が異性体により大きく異なるためで
ある。定量結果は、最も毒性の強い2,3,7,8-tetracloro
dibenzo-p-dioxinの重量に換算されて毒性等量（Toxici
ty Equivalent Quantity、以下ではTEQと記載する）と
して表示される。この方法では、正確な測定が可能であ
る反面、分析に手間がかかり、結果が出るまでに１ヵ月
近くを要するのが現状である。１件あたりの分析費用も
高額である。

【０００３】従来技術において複雑な前処理が必要にな
るのは、質量分析計のイオン源として電子衝撃（Electr
on Impact、以下ではEIと記載する）を利用するためで
ある。EIは試料物質に電子線を照射し、電子の衝撃によ
りイオンを生成する方法であり、極めて汎用性の高いイ
オン化法である。反面、分子の分解を引き起こしやす
く、複数の物質が同時にイオン源に到達すると質量スペ
クトルが複雑になりすぎて測定誤差を生じる恐れがあ
る。このため、不純物を除去し、各成分別に分離すると
いう煩雑な操作が必要であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上の様に、ダイオキ
シンの精密分析には多大な労力とコストを要するため、
頻繁に分析を行うのは困難である。このため、ゴミ焼却
炉の排気ガスは、年に２回分析される。その際、ガスの
サンプリングは１分析当り４時間行なわれる。しかしな
がら、排ガス中に含まれるダイオキシン量は燃焼状態に
大きく依存するため、年に２回の分析だけでは必ずしも
焼却炉から長期間に渡って放出されるダイオキシン量を
把握できるとは限らない。

【０００５】より簡便にダイオキシン量を予測するため
に、ダイオキシン量と相関がある他の指標、例えばダイ
オキシン前駆体と考えられているクロロフェノールやク
ロロベンゼンの濃度を高速で計測しようとする取り組み
が行なわれている。ダイオキシン前駆体計測により、排
ガスに含まれているダイオキシン量を予測し、燃焼制御
にフィードバックすることにより発生量を低減させよう
とする試みである。しかしながら、ダイオキシン前駆体
はダイオキシン類に比べて排ガス中に10³倍から10⁴倍程
度含まれているため、ダイオキシン前駆体の濃度とダイ
オキシン類の濃度との間の相関は十分に高いとは言えな
い。

【０００６】本発明の目的は、TEQと相関の高いダイオ
キシン総量あるいはダイオキシン前駆体を簡便に計測す
ることにより、焼却炉から環境中に放出されるダイオキ
シン量を長期間に渡って監視できるシステムを提供する
ことにある。本発明の他の目的は、土壌中のダイオキシ
ン量を簡便に計測することのできるシステムを提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、排ガスに含ま
れる成分を吸着させる充填剤と、前記充填剤に吸着され
た成分を抽出する前処理部と、前処理部で抽出された試
料溶液を送液する送液部と、送液部からの試料溶液に含
まれる試料をイオン化するイオン化部と、イオン化部で
生成されたイオンを取り込む細孔と、細孔から取り込ま
れたイオンを分析する質量分析部とを備えることによ
り、ダイオキシン量の計測に適したシステムを提供する
ものである。また、本発明は、排ガス中のダイオキシン
前駆体濃度とダイオキシン総量との関係を定期的に校正
しながら、排ガス中に含まれるダイオキシン前駆体の濃
度を連続的に測定することにより、大気中に放出される
ダイオキシン量を連続的に監視することを可能にするシ
ステムを提供するものである。更に、本発明は、土壌か
ら抽出した成分を同様にイオン化し、質量分析すること
により、土壌中のダイオキシン量の計測に適したシステ
ムを提供するものである。

【０００８】本発明によれば、焼却炉排ガス中のダイオ
キシン総量を数時間毎に自動的に測定できるので、焼却
炉から環境中に放出されるダイオキシン量を長期間に渡
って監視できる。また、排ガス中のダイオキシン前駆体
濃度を連続的に測定することにより、環境中に放出され
るダイオキシン量を連続的に監視することが可能にな
る。更に、本発明によると、土壌中のダイオキシン量を
簡便に測定できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図を用いて詳細に説明する。以下の図において、同
様の機能を有する部分には同じ符号を付し、重複する説
明を省略する。ダイオキシン類とは、ポリ塩化ジベンゾ
ダイオキシン（PCDD）、ポリ塩化ジベンゾフラン（PCD
F）およびコプラナーPCB（Co-PCB）の総称である。これ
らの化合物は、塩素数およびその置換位置の違いにより
多数の同族体、異性体が存在する。各異性体間の毒性は
大きく異なるため、最も毒性の高い2,3,7,8-T₄CDD（４
塩化ダイオキシン）の毒性を１として、各異性体の相対
毒性、すなわち毒性等価係数（TEF）が表１のように定
められている。

【００１０】

【表１】

【００１１】サンプル中のダイオキシン毒性等価量（TE
Q）は、各異性体濃度にTEFを乗じて求めることができ
る。排ガス、水、土壌中のダイオキシン類濃度の排出規
制はこのTEQで基準が設けられている。それに対し、ダ
イオキシン総量とは各異性体の濃度を単純に足して求め
たものである。排ガス中のデータは様々な文献に紹介さ
れているが、総量とTEQとの関係を纏めた結果を図１５
に示す。横軸は４塩化以上の塩素数のPCDD、PCDFの濃度
の総和、縦軸は各異性体濃度にTEFを乗じTEQに換算した
濃度を示している。相関係数が0.9239と良好な関係にあ
り、ダイオキシン総量を計測することで精度よくTEQを
推計することができる。

【００１２】図１は、本発明に関るシステムの全体構成
を示す図である。焼却炉１において、ゴミ２の燃焼によ
って生じる排ガスは煙道３を介して煙突４より排出され
る。煙道３又は煙突４より排ガスを採取し、捕集部５に
導入する。捕集部５には吸着剤が配置されており、ダイ
オキシンなどの排ガス成分は吸着剤に吸着される。次
に、前処理部６により、吸着剤に吸着された成分の抽出
及び濃縮が行なわれる。前処理部６における抽出や濃縮
には有機溶剤が用いられる。ダイオキシン類がとけ込ん
だ溶液は質量分析計７に導入されて分析される。また、
煙道３又は煙突４より採取された排ガスは、流路９５を
介し、捕集部５及び前処理部６を迂回して直接、質量分
析計７に導入して分析することもできる。

【００１３】質量分析計７で得られたデータは焼却炉燃
焼制御室９０に送り、制御室内に表示するようにしても
良い。その場合、制御室９０の運転員は、得られたデー
タを参照しながら焼却炉の燃焼制御を行うことができ
る。また、質量分析計７により計測されたダイオキシン
量が、予め設定しておいた値よりも高い値となった場合
には、制御室９０内に、注意を喚起するための警報を発
報するようにしてもよい。これにより制御室９０の運転
員はダイオキシン類の発生がより少なくなるように焼却
炉１の運転条件を変更することができる。その結果、焼
却炉によるダイオキシン類の生成が抑えられ、環境中に
放出されるダイオキシン量を削減できる。

【００１４】前処理部の構成を図２に示す。前処理部
は、脱着部６３、濃縮部６４、試料移送部６５から構成
されている。脱着部６３では煙道から排ガス中のダイオ
キシン類を捕集した吸着剤からダイオキシン類を溶出さ
せる。まず、吸着剤をカラム６６にセットする。この
際、吸着剤がカラム６６から流出して配管等を詰まらせ
るのを避けるため、カラム６６内の底部にはフィルタを
取りつけておく。ポンプ６７ａにより抽出溶媒槽６８か
ら抽出のための有機溶媒を送って溶媒をカラム６６内に
充満させる。次に、三方バルブ６９を切り替え、バルブ
７０ａを開けて高圧ボンベ７１からの窒素ガスによりカ
ラム内を加圧するとともに、ヒーター７２ａによりカラ
ム６６の温度を上げる。図示されてはいないが、カラム
内には温度計等、温度計測手段が備えられている。８０
ａは高圧ボンベ７１から三方バルブ６９へのガス流量を
制御する流量計である。カラム６６を高温・高圧にする
ことにより、吸着剤中に捕集されているダイオキシン類
を抽出溶媒中に溶かし出す。カラム６６には、液面セン
サ７３ａと圧カセンサ７４が設けられ、カラム６６内の
有機溶媒の量や圧力がモニタされる。７０ｂは、液面セ
ンサ７３ａや圧力センサ７４を導通させている配管の終
端となるバルブである。一定時間の抽出が行なわれた
後、ダイオキシン類を含む溶液をバルブ７０ｃを介して
濃縮部６４に送る。

【００１５】濃縮部６４では、ダイオキシン類を含む溶
液を濃縮槽７５にて所定の容量まで濃縮する。濃縮槽７
５はヒーター７２ｂにより加熱される。溶液中の溶媒は
熱により気化し、蒸気は加熱された導管７６を介して冷
却器７７に送られる。冷却器７７には冷却水槽７８から
の冷却水がポンプ６７ｂにより送られる。冷却器７７に
より冷却された蒸気は液化し、廃液瓶７９に回収され
る。

【００１６】ただし、溶液を加熱するだけでは蒸発に時
間がかかり、濃縮に要する時間が長くなるという課題が
発生する。そこで、高圧ボンベ７１からの窒素ガスをバ
ルブ７０ｄ、流量計８０ｂを介して毎分２００マイクロ
リットル程度で導入すると、約３時間で１００倍程度の
濃縮が可能である。また、導管７６の途中に吸気ポンプ
８１を設け、濃縮槽７５の圧力を下げる方法も有効であ
る。７０ｅは冷却器への導通を開閉するためのバルブで
ある。大気庄に比して２００トール程度減圧にすると、
３０分程度で濃縮することが可能であった。

【００１７】なお、脱着部６３、濃縮部６４、試料移送
部６５は、信号ライン８９ａ、８９ｂ、８９ｃを介して
制御装置８８により制御されている。前述した液面セン
サ７３ａ、７３ｂや流量計８０ａ、８０ｂ、温度計等で
の計測結果は制御装置８８へフィードバックされ、制御
装置はこれに基づいて脱着部６３、濃縮部６４、試料移
送部６５の制御を行なう。例えば、バルブ７０ａ〜７０
ｅの開閉、カラム６６、濃縮槽７５の温度制御（ヒータ
ー７２ａ、７２ｂへの電流のｏｎ／ｏｆｆ）、ポンプ６
７ａ、６７ｂの作動、停止、試料移送部６５のバルブの
開閉等の制御が制御装置８８によって行われる。また、
制御装置８８は信号ライン８９ｄを介して質量分析部８
２とも信号のやりとりを行う。

【００１８】前処理部の処理手順を纏めると図３の様に
なる。ダイオキシン類を採取した吸着剤をカラムにセッ
トし（工程１０１）、前処理部をスタートさせると、カ
ラム内に抽出用の溶媒が充填され（工程１０２）、カラ
ムの加熱・加圧によりダイオキシン類を抽出する（工程
１０３）。次に、抽出されたダイオキシン類を含む試料
を濃縮槽に移送する（工程１０４）。濃縮槽と導管が加
熱され（工程１０５）、濃縮槽では一定容積まで濃縮が
行なわれる。濃縮された試料溶液は吸引されてサンプル
ループに導入され（工程１０６）、有機溶媒と共に質量
分析計に送液され分析される（工程１０７）。

【００１９】図３に示した前処理部の動作の中で、抽出
操作と濃縮操作の手順を図４に更に詳しく示した。図4
（ａ）が抽出操作、図4（ｂ）が濃縮操作である。便宜
上、図を分けているが、抽出から濃縮まで操作は連続し
て行われる。まず、抽出操作について、図4（ａ）を用
いて説明する。工程３０１で抽出・濃縮操作を開始す
る。工程３０２で抽出カウントＡをゼロにリセットす
る。工程３０３でカラム６６に溶剤を注入し、加圧す
る。工程３０４で液面センサ７３ａにより溶剤の注入を
確認する。溶剤の注入が確認されれば、工程３０５によ
りカラムの加熱と高圧ボンベ７１による加圧を行う。工
程３０６によりカラム内の圧力を確認し、圧力が高すぎ
れば工程３０７によるカラムの圧抜きを行う。工程３０
６により所定の圧力が確認されれば、工程３０８により
タイマーをスタートし、抽出を開始する。抽出中は、工
程３１４によりタイマーを確認しながら、カラム内の温
度と圧力が所定の値になるよう工程３０９から工程３１
３により制御する。すなわち、工程３０９でカラムの温
度を確認し、所定の温度になっていなければ工程３１１
でカラムを加熱し、所定の温度になっていれば工程３１
０で加熱を停止し、工程３１２に移って圧力を確認す
る。工程３１２の圧力確認で圧力が高すぎれば工程３１
３によってカラムの圧抜きを行い、所定の圧力が確認さ
れれば、工程３１４のタイマー確認に移る。

【００２０】工程３１４でタイマーがオフ、すなわち所
定の時間が経過したことが確認されると、工程３１５に
より抽出を停止し、カラムの加熱を停止する。工程３１
６と３１７により、カラムを冷却した後、抽出された溶
液を濃縮容器に移送するための窒素ガスによる加圧が工
程３１８により行なわれる。工程３１９と３２０によ
り、カラム内の圧力と送液時間を確認した後、工程３２
１により加圧を停止する。次に、工程３２２により抽出
カウントＡに１を加える。工程３２３で抽出カウントＡ
が指定回数Ｘに達しているかどうかを確認し、達してい
なければ工程３０３に戻って再度抽出を行う。通常、Ｘ
は２に設定されている。すなわち、上記の抽出作業を２
回行う。抽出カウントＡが指定回数Ｘに達していれば工
程３２４に進み、抽出を終了して次の濃縮操作に移る。

【００２１】次に、濃縮操作について、図４（ｂ）を用
いて説明する。工程４０１で洗浄回数カウントＢをゼロ
にリセットする。工程４０２で濃縮槽７５を加熱し、工
程４０３で濃縮槽内を窒素ガスで加圧する。工程４０４
から工程４０８で、濃縮槽内の温度を制御するとともに
液面の位置を監視する。工程４０６は、濃縮槽の温度が
所定温度に達していなかった場合であっても溶媒が目標
量揮発している場合も考えられるために設けられる工程
である。液面が目標値に達していた場合には、工程４０
７に進んで濃縮槽の加熱を停止し、次の工程４０９へ進
む。液面が目標値に達していなかった場合には、濃縮槽
の加熱を続ける。工程４０８で濃縮槽内の液面が所定の
高さまで下がっていることを確認した後、工程４０９に
より濃縮槽内への窒素ガスのパージを停止する。次に工
程４１０から４１４により濃縮槽の洗浄が行なわれる。
これは、再度濃縮槽内に溶剤を注入し、濃縮槽の壁面に
付着している試料を溶かすためである。洗浄回数が所定
の回数（Ｙ、通常は２）に達すると、再度、工程４１５
から４２３により濃縮操作が行なわれ、工程４２４によ
り濃縮操作が終了する。工程４１５〜４２３の工程で行
なわれる動作は、工程４０２〜４１２で行なわれる動作
と同じなので説明を省略する。この様に、図２に示した
前処理部の制御装置８８は、図４に示した予め定められ
た手順に沿うよう前処理部を自動的に制御する。

【００２２】脱着部６３で使用する充填剤は、排ガス中
のダイオキシン類を容易に吸着して、有機溶媒により脱
着するものを使用する。また、充填剤に合わせ、抽出用
の有機溶媒を選択することも重要になる。充填剤として
表面積の異なる活性炭3種類及び有機吸着剤2種類の合計
5種類、有機溶剤としてトルエン、アセトン、ジクロロメ
タン3種類について、ダイオキシン類の脱着状況を調べ
た。使用した充填剤は活性炭（表面積10、25, 250m²/
g）、XAD-2（スチレンジビニルベンゼン共重合体）、テ
ナックス（2,6-ジフェニル-ｐ-フェニレンオキサイド）
であり、抽出有機溶媒はアセトン、ジクロロメタン、ト
ルエンとした。各吸着剤5ｇをそれぞれカラムに充填
し、充填剤の上部にダイオキシン類溶液（1,2,3,4-T4CD
D、1,2,3,4,6,7,9-H7CDD各0.5μg/mL）を2.0mL添加す
る。それぞれのカラムにアセトン、ジクロロメタン、ト
ルエンの溶媒を別々に入れ、150℃、150kg/cm²の高温・
高圧でダイオキシン類を抽出する。抽出液をデカンに転
用して1.0mLとした後、ＧＣ/ＭＳによりダイオキシン類
の濃度を求めた。種々の吸着剤及び有機溶剤でのダイオ
キシンの回収率を求めた結果を表２に示す。

【００２３】

【表２】

【００２４】いずれの充填剤でも有機溶剤としてはトル
エンでの回収率が高い値を示した。また、トルエンを使
用した場合、ＸＡＤ−２の回収率が最も高いことが分か
る。また、活性炭では表面積の狭いものほどダイオキシ
ンの回収率が高い傾向を示した。活性炭を改質すること
によりＸＡＤ−２以上の効果が期待できることが分かっ
た。なお、テナックスは、今回の条件ではテナックス自
身が有機溶媒に溶解したことから詳細な検討を行なわな
かった。

【００２５】濃縮部６４から質量分析計８２に溶液を送
液するための試料移送部６５の詳細は、図５と図６に示
した。濃縮槽７５の中にノズル８３の先端が設けられて
いる。まず、図５の様に、濃縮された溶液はシリンジ８
４に吸引することによりノズル８３を介して吸い出さ
れ、サンプルループ８５に導入される。次に流路切り替
えバルブ８６を切り替え、図６に示す様に、有機溶媒槽
８７からポンプ６７ｃにより送られた有機溶媒によりサ
ンプルループ８５内の溶液が質量分析計８２に送られ
る。

【００２６】図７は質量分析計の概略を示す図であり、
代表例としてイオントラップ質量分析器を有する質量分
析計について説明する。前処理部６にて得られた試料溶
液は、配管８を介してイオン源９に送られる。イオン源
９により生成されたイオンは、細孔付電極１０ａに開口
する第一のイオン導入細孔１１ａ、排気系１２ａにより
排気された差動排気部１３、細孔付電極１０ｂに開口す
る第二のイオン導入細孔１１ｂを介して排気系１２ｂに
より排気された真空部１４に導入される。細孔付電極１
０ａ、１０ｂには、ドリフト電圧電源１５により電圧を
印加する。ドリフト電圧には、差動排気部１３に取り込
まれたイオンを第二のイオン導入細孔１１ｂの方向にド
リフトさせることでイオン導入細孔１１ｂのイオン透過
率を向上させる効果のほかに、差動排気部１３に残留し
ているガス分子とイオンとを衝突させることでイオンに
付着している水などの溶媒分子を脱離させる効果があ
る。細孔付電極１０ｂには加速電圧電源１６により加速
電圧を印加する。この加速電圧は、イオンがエンドキャ
ップ電極１７ａに設けられた開口部を通過する際のエネ
ルギー（入射エネルギー）に影響する。イオントラップ
質量分析器のイオン閉じ込め効率は、イオンの入射エネ
ルギーに依存するので、閉じ込め効率が高くなるように
加速電圧を設定する。

【００２７】真空部１４に導入されたイオンは、電極１
８ａ、１８ｂ、１８ｃで構成されるイオン集束レンズに
より収束された後、エンドキャップ電極１７ａ、１７ｂ
及びリング電極１９により構成されるイオントラップ質
量分析器に導入される。エンドキャップ電極１７ａ、１
７ｂとリング電極１９とは、石英リング２０により保持
される。質量分析器には、ガス供給器２１からガス導入
管２２を介してヘリウムなどの衝突ガスが導入される。
ゲート電極２３は、イオントラップ質量分析器へのイオ
ン入射のタイミングを制御するために設けられている。
質量分析されて質量分析器の外に排出されたイオンは、
変換電極２４、シンチレータ２５、フォトマルチプライ
ヤ２６で構成される検出器により検出される。イオン
は、変換電極電源２７によりイオンを加速する電圧が印
加された変換電極２４に衝突する。イオンと変換電極２
４の衝突により、変換電極２４の表面より荷電粒子が放
出される。この荷電粒子をシンチレータ２５により検知
し、信号をフォトマルチプライヤ２６で増幅する。シン
チレータ２５とフォトマルチプライヤ２６は、各々シン
チレータ電源２８とフォトマルチプライヤ電源２９に接
続されている。検出された信号はデータ処理装置３０に
送られる。データ処理装置３０には、検出信号の処理に
必要な情報が格納されている。また、イオン収束レンズ
やゲート電極は、各々電源３１ａ、３１ｂに接続されて
いる。装置全体の制御は、制御装置３２により行う。質
量分析計の制御装置３２は、信号ライン８９ｄを介して
前処理部の制御装置８８と信号をやり取りすることで、
前処理部の動作と質量分析計の動作とを同期させる。

【００２８】まず、大気圧化学イオン化法におけるガス
状態のダイオキシンの質量スペクトルを観測した。乾燥
空気ボンベから送られるクリーンエアーにダイオキシン
の蒸気を添加し、イオン源に導入した。図８に、７塩化
ダイオキシン（1,2,3,4,6,7,9-H7CDD）を負のイオン化
を行って測定した場合の質量スペクトルを示す。この試
料の分子量は422であるが、塩素分子が１つ脱離し、酸
素分子が１つ付加する形でイオン化され、（M - Cl +
O）^-として観測された（m/z = 403）。m/z = 405あるい
は407などの信号は、各々塩素の同位体（³⁵Cl、³⁷Cl）
によるものである。

【００２９】図９は、本発明に係るイオン源の構造を示
す図である。前処理部からの試料溶液は金属パイプ３３
に導入される。金属パイプ３３は金属ブロック３４に埋
め込まれている。金属ブロック３４には、ヒーター及び
熱電対（ともに図示せず）が取りつけられており、２０
０℃程度に加熱されている。試料溶液は熱により金属パ
イプ３３の末端より噴霧される。噴霧された試料溶液
は、更に別の気化用ブロック３５に導入される。気化用
ブロック３５も加熱されており、噴霧により生成した液
滴は熱により気化される。気化された試料は、壁面への
吸着を防ぐために加熱された加熱配管３６を介してイオ
ン源に送られる。

【００３０】イオン源には針電極３７が配置され、対向
電極３８との間に高電圧が印加される。針電極３７の先
端付近にコロナ放電が発生し、まず窒素、酸素、水蒸気
などがイオン化される。これらのイオンは一次イオンと
呼ばれる。一次イオンは、電界により対向電極３８側に
移動する。気化された試料の一部又は全部は、対向電極
３８に設けられた開口部より針電極３７側に流れ、一次
イオンと反応することによりイオン化される。針電極３
７と対向電極３８はイオン源保持部３９にて保持され
る。針電極３７側に流れるガスの流量は流量計４０によ
りモニタされる。また、イオン源を通過したガスは排気
チューブ４１ａ、４１ｂを介して質量分析計の外部に排
気される。ガスの流量やイオン源の圧力を制御するた
め、排気チューブ４１ａ、４１ｂは吸気ポンプ４２に接
続しても良い。

【００３１】対向電極３８と細孔付電極１０ａとの間に
は１ｋＶ程度の電圧が印加されており、イオンは細孔方
向に移動して、細孔を介して差動排気部に取り込まれ
る。差動排気部では断熱膨張が起こり、イオンに溶媒分
子などが付着する、いわゆるクラスタリングが起きる。
クラスタリングを軽減するため、細孔付電極１０ａ、１
０ｂをヒーターなどで加熱することが望ましい。細孔付
電極１０ａ、１０ｂの間に中間電極４３を設け、差動排
気部の圧力を制御しても良い。

【００３２】また、図９では加熱により試料溶液を噴霧
する加熱噴霧について記載したが、噴霧の方式としては
静電噴霧やガス噴霧を用いても良い。ダイオキシンを分
析するには、負のコロナ放電を用いた負イオン化モード
が特に有効である。ダイオキシンの様にハロゲンを含む
物質は電気陰性度が高いので、負イオン化されやすいと
いう特徴がある。従って、夾雑成分が存在してもハロゲ
ン化物を優先的にイオン化できるので、ＥＩに比べて大
幅に前処理を簡略化できる。負イオン化モードでは、酸
素のイオン（Ｏ₂ ^-）が一次イオンになる。予めコロナ放
電により酸素イオンを生成しておき、酸素イオンとダイ
オキシン分子が化学反応を起すことによりダイオキシン
に由来する分子イオンが生成される。

【００３３】しかしながら、コロナ放電では一酸化窒素
（ＮＯ）も生成される。一酸化窒素は酸素イオンと結合
し易い。すなわち、イオン源に一酸化窒素が多く存在す
ると酸素イオンの濃度が減少し、ダイオキシンのイオン
化効率が低下するという問題が生じる。そこで、図９に
示す様に、ガスを細孔付電極１０ａ側に供給し、対向電
極３８を介して針電極３７側に流す構成とすると、針電
極先端付近のイオンの移動方向とガスの移動方向とが逆
になるので、電荷を持たない一酸化窒素と酸素イオンが
反応する確率を低くすることができる。一酸化窒素と酸
素イオンはともにコロナ放電で生成されるが、電荷の有
無により分離することで、一酸化窒素と酸素イオンの反
応を抑制し、ダイオキシンのイオン化効率を高めること
ができる。

【００３４】霧化により生成された噴流の中には、粒径
の大きな液滴も含まれる。粒径の大きな液滴は容易には
気化しないので、細孔を介して真空中に取り込まれると
検出器まで到達してノイズとなり、装置のS/N（シグナ
ル／ノイズ比）を悪化させるほか、針電極に付着すると
針電極を汚す原因になる。図９に示した構成では、霧化
が排気チューブ４１ｂに向いて成されるため、大きな液
滴は排気チューブ４１ｂから排気され、真空中に取り込
まれる液滴を減らすことができる。また、十分に気化し
たガスが対向電極３８の開口部を介して針電極３７の方
向に流れるので、大きな液滴が針電極３７に付着するこ
とを防止でき、針電極３７の汚れも軽減できる。

【００３５】図１０は、試料溶液を霧化及び気化する部
分の更に詳細な図である。ダイオキシンは有害な物質で
あるため、金属パイプ３３から噴出された試料が実験室
内に漏れて作業者に害をなさないよう、金属ブロック３
４と気化用ブロック３５との間には気密保持部材４４を
設けると良い。噴霧された溶液の微粒化を促進するた
め、金属ブロック３４と気化用ブロック３５との間に衝
突板４５を設け、噴霧により生成された液滴を衝突板４
５との衝突により微粒化しても良い。また、イオン源に
流入するガスの流量を制御するため、気化用ブロック３
５の一部にガス供給管４６を設け、ガスを供給すると良
い。

【００３６】図１１は、気化用ブロック３５にガスを供
給する構成の一例を示した図である。高圧ボンベ４７か
らのガスは、減圧弁４８、フローコントローラー４９、
流量計５０を介してガス供給管４６に送られる。ガスの
種類は、乾燥空気、窒素、酸素、アルゴンなどが使用で
きる。ダイオキシンのイオンは、基本的に酸素イオンと
の化学反応により生成されるが、酸素を使用すると放電
が不安定になる場合があるので、ガス種としては乾燥空
気が特に望ましい。

【００３７】図１２は、気化用ブロック３５にガスを供
給する別の方法を示した図である。高圧ボンベを準備す
るのが困難である場合には、大気を吸引し、送気ポンプ
５１を介して供給しても良い。図９に示した吸気ポンプ
４２の吸気量が十分である場合には、吸気ポンプ４２に
より吸気することでガスを供給できるので、送気ポンプ
５１を省略することも可能である。

【００３８】図１３は、溶液の流量をパラメータとし、
ガス導入量とイオン強度との関係を示したグラフであ
る。ガスの種類は乾燥空気とした。ダイオキシンをメタ
ノールに溶解させ、１ｐｐｍの濃度に調整し、一定流量
で金属パイプ３３に導入した。図１３の上方は横軸のフ
ルスケールをガス流量４ｌ／分としたグラフ、下方は横
軸のフルスケールを２１ｌ／分としたグラフである。

【００３９】図１３に示した結果から、ダイオキシンの
信号強度はガスの流量に依存し、最適なガス流量は溶液
の流量に応じて異なることが分かった。例えば、溶液流
量が毎分０．２ミリリットルの場合、ガス流量は毎分１
リットルが望ましく、溶液流量が毎分０．６ミリリット
ルの場合にはガス流量は毎分３リットルが望ましい。溶
液が気化すると、体積は一般に１０００倍に膨張する。
今回の実験では、溶液が気化することによるガスの流量
と、ガス供給管から供給されるガスの流量を、およそ
１：５に設定した場合に良好な結果を得た。従って、溶
液流量に応じてガス流量を変えることは重要である。

【００４０】実験の結果、メタノールを溶媒とし、イオ
ン源付近の温度を２００℃とした場合、溶液流量に比し
てガス流量を１０００倍以上にすることによりイオンを
観測できるようになり、比が５０００倍の時に効率良く
イオン化できた。それ以上の比にすると、試料が希釈さ
れるため徐々にイオン強度は低下するが、１０００００
倍程度までは分析が可能であった。イオン源に試料を送
液するための有機溶媒の種類を変えて検討したが、溶媒
はメタノール、エタノールなどのアルコール類の感度が
良い。また、アセトン、トルエン、ヘキサンなどでも使
用できるが、感度は低くなる。

【００４１】最適な溶液流量とガス流量との組み合わせ
は、使用する溶媒の種類やイオン源温度に依存するの
で、実際に測定に用いる条件において実験的に求めてお
くと良い。実験の結果、溶液流量に対応して好適なガス
流量が求まるが、必ずしも溶液流量に比例してガス流量
を増やせば良いとは限らない。例えば、イオン源の温度
によっては試料の吸着や熱分解の影響が出るので、流量
の比率だけでは最適条件が決まらないためである。

【００４２】図１４は、試料溶液の流量に応じてイオン
源に供給するガスの流量を制御するための構成図であ
る。試料溶液は、送液ポンプ６０から配管５６、コネク
タ５８を介して金属パイプ３３に導入される。送液ポン
プ６０の設定流量に関する情報は、信号ライン６２ａを
介して制御装置６１に送られる。制御装置６１では、予
め実験的に求めておいたデータに基づき、設定された溶
液流量条件において好適なガス流量を決定し、情報を信
号ライン６２ｂを介してフローコントローラー４９に送
る。フローコントローラー４９は制御装置６１からの信
号によりイオン源に導入するガスの流量を調整する。

【００４３】図７に示した質量分析計は、排ガス中のダ
イオキシン前駆体をリアルタイムで計測することが可能
である。そこで、連続的にダイオキシン前駆体を計測す
るとともに、所定の時間捕集したダイオキシン類の総量
を数時間に一度分析するといった形態の分析が可能であ
る。従って、ダイオキシン前駆体モニタリングによる焼
却炉の燃焼制御と、結果として環境中に放出されたダイ
オキシンの量の確認という２つの異なった役割を１台の
装置で行うことができる。

【００４４】図１７は、ダイオキシン前駆体の計測とダ
イオキシン総量の計測とを行う際のガス供給の構成を示
す図である。ダイオキシン前駆体計測時には流路切り替
え部９１を介して排ガスを連続的にイオン源に導入し、
排ガス中のダイオキシン前駆体を計測する。数時間に一
度、前処理部により処理されたダイオキシン類を含む溶
液が金属パイプ３３から供給される際には、流路切り替
え部９１でガスの流路を切り替え、排ガスを遮蔽し、高
圧ボンベ４７からのガスを所定の流量で気化用ブロック
３５に供給する。

【００４５】図７に示した質量分析計のデータ処理装置
３０は、流路切り替え部９１でガスの流路の切り替えに
同期して、得られた質量スペクトルから、ダイオキシン
総量の計測とダイオキシン前駆体の濃度計測とを切り替
える。また、データ処理装置３０に接続された記憶装置
３０ａは、ダイオキシン総量に乗じて排ガス中に含まれ
るダイオキシンの毒性等量を求めるための第１の係数及
びダイオキシン前駆体濃度に乗じて排ガス中に含まれる
ダイオキシンの毒性等量を推定するための第２の係数を
記憶している。従って、データ処理装置３０は、定期的
に定量されるダイオキシン総量に記憶装置３０ａに記憶
されている第１の係数を乗じることによってダイオキシ
ンの毒性等量を高精度に推定することができ、また、定
量したダイオキシン前駆体の濃度に記憶装置３０ａに記
憶されている第２の係数を乗じることによってダイオキ
シンの毒性等量を簡易推定することができる。一定時間
毎に定量したダイオキシン総量のデータ、連続的に定量
したダイオキシン前駆体濃度のデータ、推定したダイオ
キシンの毒性等量の情報は制御室９０に送信し、運転員
が確認できるように制御室９０内に表示する。

【００４６】図１６に、焼却炉の排ガス中に含まれるク
ロロフェノール濃度とダイオキシン類の毒性等量（ＴＥ
Ｑ）との関係を示す。クロロフェノールの様なダイオキ
シン前駆体と毒性等量との間には、図１５に示したダイ
オキシン総量と毒性等量との相関ほどの強い相関は無
い。これは、ダイオキシン前駆体の濃度がダイオキシン
類の濃度に比べて１０³から１０⁴倍程度高い上、燃やす
ゴミの種類や燃焼状態によってダイオキシン類の生成量
が異なるためである。そこで、ダイオキシン前駆体をリ
アルタイムで計測しながら燃焼制御を行う際、ダイオキ
シン前駆体の計測値に係数（記憶装置３０ａに記憶され
ている第２の係数）を乗じてダイオキシン類の発生量を
推測するが、この係数を数時間毎に行うダイオキシン総
量計測のデータを元に校正すると良い。すなわち、ある
時刻におけるダイオキシン総量計測値からTEQを算出
し、その時刻におけるダイオキシン前駆体の計測値とTE
Qの比（係数）を求め、この係数を第２の係数として記
憶装置３０ａに記憶することで第２の係数の値を更新す
る。次に、ダイオキシン前駆体をリアルタイムで計測す
る際には、ダイオキシン前駆体の計測値にこの更新され
た第２の係数を乗じて求めたTEQの推定値が法規制値を
超えないように焼却炉の燃焼を制御する。この様に、適
宜ダイオキシン総量計測値を用いて記憶装置３０ａに記
憶されている第２の係数を補正することにより、より好
適に燃焼制御を行うことができる。これにより、燃焼制
御によるダイオキシン類の抑制をより効果的に行うこと
ができ、環境中に排出されるダイオキシン量を基準値以
下に抑えることができる。

【００４７】排ガスに含まれる夾雑成分（この場合、測
定対象とするダイオキシン類以外の物質を意味する）の
濃度が高く、ダイオキシン類の測定精度が悪くなる場合
には、図１８に示す様に、試料移送部と質量分析計８２
との間に分離カラム９２を設けても良い。サンプルルー
プ８５に導入された溶液は、有機溶媒槽８７からポンプ
６７ｃにより送られた有機溶媒により分離カラム９２に
送られ、分離される。図１８の様に分離カラム９２を設
けておけば、測定したいダイオキシン類と夾雑成分とを
時間的にずらして質量分析計８２に導入することができ
る。従って、ダイオキシン類の測定時に夾雑成分の影響
を軽減することができるため、より精度の高い測定が可
能となる。上述の様に、イオン化効率はアルコール類が
良いが、分離カラム９２を使用する場合には、分離の効
率を優先してアルコール以外の有機溶剤、例えばアセト
ン、アセトニトリル、それらを混合した溶媒などを有機
溶媒槽８７に用いても良い。

【００４８】また、本発明は、土壌中のダイオキシン類
の計測にも用いることができる。採取した土壌をバット
などに入れて金属製のヘラ等で固まりを押しつぶして砕
きほぐし、秤量した後、ほこりなどが入らないようアル
ミホイル等で覆い、時々混ぜながら室内で数日間放置し
て風乾する。その後２〜３日ごとに秤量して、水分の減
少がなくなったことを確かめる。風乾した土壌は、中小
礫、木片、植物残渣等を除き、土塊、団粒を粉砕後、２
ｍｍの目のふるいを通過させる。その後、一定重量の土
壌を計り取り、土壌試料とする。

【００４９】土壌試料中の水分が分析に影響を与えるの
で、試料の概２０％程度の重量の吸湿剤を試料に混ぜ
る。この吸湿剤には、無水硫酸ナトリウムやシリカゲル
などが良い。更に、土壌が流出してカラム６６内の底部
に設けたフィルタを詰まらせないよう、予めカラム６６
内にガラスビーズ等を入れておくと良い。吸湿剤と混ぜ
た土壌試料を図２のカラム６６にセットし分析する。土
壌中のダイオキシン類は、前処理部により抽出・濃縮さ
れ、質量分析計により分析される。装置や分析の手順
は、排ガス中のダイオキシンを捕集した吸着剤をカラム
６６にセットして分析する場合と同じであるため、説明
は繰り返さない。

【００５０】より高速にスクリーニングを行いたい場合
などは、風乾作業時に自然乾燥ではなく、熱風を用いて
２〜３時間で強制的に乾燥させても良い。また、風乾作
業を省いて、採取した土壌試料の重量の５０％またはそ
れ以上の吸湿剤を試料に混ぜてカラム６６にセットして
もよい。これらの様に風乾作業を簡素化または省略する
と、正確な測定は困難であるが、汚染の状況を迅速に把
握する上では有効である。

【００５１】近年、土地取引などにおいて、工場跡地か
ら環境汚染物質が発見され問題になる場合が増えてい
る。この様な状況では、売買に先立ち土地を浄化する必
要があるが、どの範囲の土地を浄化しなければならない
かを判定するために、数メートル間隔で多数の土壌サン
プルを採取し、分析センターにて精密分析を行う。この
ため、結果が得られるまで数日から数週間を要し、その
間作業が中断するという課題がある。本発明の装置は車
に搭載できる大きさであるため、車載して現地に赴き、
その場で高速で結果を得ることができる。これにより、
土地の浄化作業を極めて効率良く行うことができる上、
作業終了後に土壌に含まれる汚染物質の濃度が基準値以
下に保たれているかを簡便に確認できる。

【００５２】ここまで主にダイオキシンを対象に記載し
たが、本発明で使用している負の大気圧化学イオン化法
は電気陰性度の高いハロゲン化物に対してはイオン化効
率が良い。従って、他のハロゲン化物、例えば臭素を含
む臭素化ダイオキシン類やＰＣＢの分析にも有効であ
り、例えば排ガス中や土壌に含まれる微量のＰＣＢの検
出に使用することができる。

【００５３】また、本発明では、ダイオキシンとフラン
の各異性体の濃度の和であるダイオキシン総量を計測す
るが、TEQと相関がある他の物質の濃度を測定し指標と
しても良い。例えば、８塩化ダイオキシン（1，2，3，
4，6，7，8，9−OCDD）の濃度とTEQとは相関があるの
で、８塩化ダイオキシンだけの濃度を測定しても良い。
８塩化ダイオキシンの濃度からTEQを推計することがで
きる。

【００５４】なお、本発明に係る実験において、ダイオ
キシン類には発癌性があり、一部は特定化学物質に指定
されているため、これらを試料瓶に充填する際は、ドラ
フト内で保護具を使用して慎重に取り扱った。また、イ
オン源等の試料ガスが通る部分はカバーで覆って密閉
し、試料ガスが実験装置外に漏れないようにするととも
に、排気ドラフトには活性炭フィルターを付けて試料ガ
スが外部環境中へ漏れないよう配慮した。

【００５５】本発明の態様は以下の通りである。（１）試料から分析対象となる成分を溶媒抽出する前処
理部と、前記前処理部で得られた試料溶液に含まれる成
分をコロナ放電によりイオン化するイオン化部と、前記
イオン化部で生成されたイオンを質量分析する質量分析
部とを備えることを特徴とする分析装置。（２）排ガスに含まれる成分を捕集する捕集部と、前記
捕集部で捕集された成分を溶液に抽出する抽出部と、前
記抽出部で得られた試料溶液に含まれる成分をコロナ放
電によりイオン化するイオン化部と、前記イオン化部で
生成されたイオンを質量分析する質量分析部とを備える
ことを特徴とする排ガス分析装置。

【００５６】（３）土壌に含まれる分析対象成分を溶液
に抽出する抽出部と、前記抽出部で得られた試料溶液に
含まれる成分をコロナ放電によりイオン化するイオン化
部と、前記イオン化部で生成されたイオンを質量分析す
る質量分析部とを備えることを特徴とする土壌分析装
置。（４）前記（１）記載の分析装置において、前記イオン
化部は負のコロナ放電により分析対象成分をイオン化す
ることを特徴とする分析装置。

【００５７】（５）前記（１）記載の分析装置におい
て、前記イオン化部は、コロナ放電のための針電極と、
前記針電極と対向する対向電極とを有し、前記対向電極
は前記針電極に対して分析対象成分を含むガスを導くた
めの開口部を有することを特徴とする分析装置。（６）前記（５）記載の分析装置において、前記針電極
に負の電圧を印加する電源を備えることを特徴とする分
析装置。

【００５８】（７）前記（２）記載の排ガス分析装置に
おいて、前記捕集部及び前記抽出部を通さずに排ガスを
前記イオン化部へ導く第１の流路と、前記抽出部で得ら
れた試料溶液を前記イオン化部へ導く第２の流路と、前
記イオン化部に前記第１の流路を連通させるか前記第２
の流路を連通させるかを切り替える流路切り替え手段と
を有することを特徴とする排ガス分析装置。（８）前記（７）記載の排ガス分析装置において、前記
質量分析部により得られた質量スペクトルに基づいてダ
イオキシン総量又はダイオキシン前駆体の濃度を求める
データ処理部と、前記ダイオキシン総量に乗じて排ガス
中に含まれるダイオキシンの毒性等量を推定するための
第１の係数及び前記ダイオキシン前駆体濃度に乗じて排
ガス中に含まれるダイオキシンの毒性等量を推定するた
めの第２の係数を記憶した記憶手段とを更に備えること
を特徴とする排ガス分析装置。

【００５９】（９）前記（８）記載の排ガス分析装置に
おいて、前記データ処理部は、求められたダイオキシン
総量に前記第１の係数を乗じて得られたダイオキシンの
毒性等量と求められたダイオキシン前駆体の濃度に前記
第２の係数を乗じて得られたダイオキシンの毒性等量と
が一致するように、前記第２の係数を較正することを特
徴とする排ガス分析装置。（１０）前記（８）記載の排ガス分析装置において、得
られたダイオキシンの毒性等量が予め設定した値よりも
高い場合には、警報のための信号を発生することを特徴
とする排ガス分析装置。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば、ダイオキシン類の高効
率イオン化が可能となり、結果としてダイオキシン総量
を簡便に計測することが可能となる。これにより、焼却
炉から環境中に放出されるダイオキシン量を長期間に渡
って監視できるシステムの構築が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるシステムの全体構成図。

【図２】前処理部の構成を示す図。

【図３】前処理部の処理手順を示す図。

【図４（ａ）】前処理部の処理手順を示す図であり、
（ａ）は抽出操作の詳細説明図。

【図４（ｂ）】前処理部の処理手順を示す図であり、
（ｂ）は濃縮操作の詳細説明図。

【図５】試料移送部の説明図。

【図６】試料移送部の説明図。

【図７】本発明による質量分析計の概略構成図。

【図８】本発明による質量分析計で取得したダイオキシ
ンの質量スペクトルを示す図。

【図９】本発明によるイオン源の構成を示す図。

【図１０】試料溶液を霧化及び気化する部分の詳細図。

【図１１】気化用ブロックにガスを供給する構成の一例
を示した図。

【図１２】気化用ブロックにガスを供給する別の方法を
示した図。

【図１３】各々の試料溶液の流量において、イオン源に
供給するガスの流量とダイオキシンの信号強度とを示す
図。

【図１４】試料溶液の流量に応じてイオン源に供給する
ガスの流量を制御するための構成図。

【図１５】焼却炉排ガス中に含まれるダイオキシン総量
と毒性等量（ＴＥＱ）の相関を示す図。

【図１６】焼却炉排ガス中に含まれるクロロフェノール
濃度とダイオキシンの毒性等量（ＴＥＱ）との相関を示
す図。

【図１７】ダイオキシン前駆体計測とダイオキシン総量
計測を１台の装置で行う際のイオン源へのガス供給の構
成を示す図。

【図１８】試料移送部と質量分析計との間に分離カラム
を設けた構成を示す図。

【符号の説明】

１…焼却炉、２…ゴミ、３…煙道、４…煙突、５…捕集
部、６…前処理部、７…質量分析計、８…配管、９…イ
オン源、１０ａ，１０ｂ…細孔付電極、１１ａ，１１ｂ
…イオン導入細孔、１２ａ，１２ｂ…排気系、１３…差
動排気部、１４…真空部、１５…ドリフト電圧電源、１
６…加速電圧電源、１７ａ，１７ｂ…エンドキャップ電
極、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ…電極、１９…リング電
極、２０…石英リング、２１…ガス供給器、２２…ガス
導入管、２３…ゲート電極、２４…変換電極、２５…シ
ンチレータ、２６…フォトマルチプライヤ、２７…変換
電極電源、２８…シンチレータ電源、２９…フォトマル
チプライヤ電源、３０…データ処理装置、３１ａ，３１
ｂ…電源、３２…制御装置、３３…金属パイプ、３４…
金属ブロック、３５…気化用ブロック、３６…加熱配
管、３７…針電極、３８…対向電極、３９…イオン源保
持部、４０…流量計、４１ａ，４１ｂ…排気チューブ、
４２…吸気ポンプ、４３…中間電極、４４…気密保持部
材、４５…衝突板、４６…ガス供給管、４７…高圧ボン
ベ、４８…減圧弁、４９…フローコントローラー、５０
…流量計、５１…送気ポンプ、５２…液体クロマトグラ
フ、５３…移動相溶媒槽、５４…液体クロマトグラフポ
ンプ、５５…インジェクタ、５６…配管、５７…分離カ
ラム、５８…コネクタ、５９…絶縁材、６０…送液ポン
プ、６１…制御装置、６２ａ，６２ｂ…信号ライン、６
３…脱着部、６４…濃縮部、６５…試料移送部、６６…
カラム、６７ａ，６７ｂ，６７ｃ…ポンプ、６８…抽出
溶媒槽、６９…三方バルブ、７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，
７０ｄ，７０ｅ…バルブ、７１…高圧ボンベ、７２ａ，
７２ｂ…ヒーター、７３ａ，７３ｂ…液面センサ、７４
…圧力センサ、７５…濃縮槽、７６…導管、７７…冷却
器、７８…冷却水槽、７９…廃液瓶、８０ａ，８０ｂ…
流量計、８１…吸気ポンプ、８２…質量分析計、８３…
ノズル、８４…シリンジ、８５…サンプルループ、８６
…流露切り替えバルブ、８７…有機溶媒槽、８８…制御
装置、８９ａ，８９ｂ，８９ｃ，８９ｄ…信号ライン、
９０…焼却炉燃焼制御室、９１…流路切り替え部、９２
…分離カラム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｊ 49/04 Ｈ０１Ｊ 49/04 (72)発明者橋本雄一郎東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者管正男東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内Ｆターム(参考） 5C038 HH02 HH05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料から分析対象となる成分を溶媒抽出
する前処理部と、前記前処理部で得られた試料溶液に含
まれる成分をコロナ放電によりイオン化するイオン化部
と、前記イオン化部で生成されたイオンを質量分析する
質量分析部とを備えることを特徴とする分析装置。
【請求項２】排ガスに含まれる成分を捕集する捕集部
と、前記捕集部で捕集された成分を溶液に抽出する抽出
部と、前記抽出部で得られた試料溶液に含まれる成分を
コロナ放電によりイオン化するイオン化部と、前記イオ
ン化部で生成されたイオンを質量分析する質量分析部と
を備えることを特徴とする排ガス分析装置。
【請求項３】土壌に含まれる分析対象成分を溶液に抽
出する抽出部と、前記抽出部で得られた試料溶液に含ま
れる成分をコロナ放電によりイオン化するイオン化部
と、前記イオン化部で生成されたイオンを質量分析する
質量分析部とを備えることを特徴とする土壌分析装置。
【請求項４】請求項１記載の分析装置において、前記
イオン化部は負のコロナ放電により分析対象成分をイオ
ン化することを特徴とする分析装置。
【請求項５】請求項１記載の分析装置において、前記
イオン化部は、コロナ放電のための針電極と、前記針電
極と対向する対向電極とを有し、前記対向電極は前記針
電極に対して分析対象成分を含むガスを導くための開口
部を有することを特徴とする分析装置。
【請求項６】請求項５記載の分析装置において、前記
針電極に負の電圧を印加する電源を備えることを特徴と
する分析装置。
【請求項７】請求項２記載の排ガス分析装置におい
て、前記捕集部及び前記抽出部を通さずに排ガスを前記
イオン化部へ導く第１の流路と、前記抽出部で得られた
試料溶液を前記イオン化部へ導く第２の流路と、前記イ
オン化部に前記第１の流路を連通させるか前記第２の流
路を連通させるかを切り替える流路切り替え手段とを有
することを特徴とする排ガス分析装置。
【請求項８】請求項７記載の排ガス分析装置におい
て、前記質量分析部により得られた質量スペクトルに基
づいてダイオキシン総量又はダイオキシン前駆体の濃度
を求めるデータ処理部と、前記ダイオキシン総量に乗じ
て排ガス中に含まれるダイオキシンの毒性等量を推定す
るための第１の係数及び前記ダイオキシン前駆体濃度に
乗じて排ガス中に含まれるダイオキシンの毒性等量を推
定するための第２の係数を記憶した記憶手段とを更に備
えることを特徴とする排ガス分析装置。
【請求項９】請求項８記載の排ガス分析装置におい
て、前記データ処理部は、求められたダイオキシン総量
に前記第１の係数を乗じて得られたダイオキシンの毒性
等量と求められたダイオキシン前駆体の濃度に前記第２
の係数を乗じて得られたダイオキシンの毒性等量とが一
致するように、前記第２の係数を較正することを特徴と
する排ガス分析装置。
【請求項１０】請求項８記載の排ガス分析装置におい
て、得られたダイオキシンの毒性等量が予め設定した値
よりも高い場合には、警報のための信号を発生すること
を特徴とする排ガス分析装置。