JP2005257388A - 芳香族炭化水素類の濃度測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検ガス中の芳香族炭化水素類の濃度を高感度かつ短時間に検出することができる測定方法および装置を提供する。
【解決手段】五酸化二ヨウ素を保持したフィルタに披検ガスを接触させる（Ｓ１ａ）。被検ガス中の芳香族炭化水素類と試薬中の五酸化二ヨウ素との反応によりフィルタが発色する（Ｓ１ｂ）。発色したフィルタの表面に光を照射して、フィルタ表面からの反射光を受光素子で検出する（Ｓ２）。検出強度に基づいて被件ガス中の方向族炭化水素類の濃度を測定する（Ｓ３）。測定結果を数値化して表示する（Ｓ４）。被検ガス中に共存物質として存在する各種化学物質の影響を受けることなく、きわめて高い選択性をもって芳香族炭化水素類の濃度を測定できる。測定結果が数値化されて表示されるので、測定者によって測定結果にばらつきが生じることがない。
【選択図】図１

Description

本発明は、雰囲気中のベンゼン、トルエン、キシレンなど芳香族炭化水素類の濃度測定技術に係り、さらに詳しくは五酸化二ヨウ素（Ｉ_２Ｏ_５）を発色試薬とする芳香族炭化水素類の濃度測定方法およびそれに用いる装置に関する。

近年、『シックハウス症候群』と称される、居住環境内に存在する化学物質を原因とする化学物質過敏症によるアレルギー様の健康被害が報告されている。その原因となる化学物質としては、ホルムアルデヒドなどと共に、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類が考えられており、ホルムアルデヒドと芳香族炭化水素類の環境基準値（居住環境雰囲気中の許容濃度）として、それぞれ０．０７および０．２ｐｐｍ以下という値が厚生労働省により示されている。

ガス中に含まれる芳香族炭化水素類の濃度測定方法としては、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）による標準的測定方法や、試薬の変色を利用した測定方法などが一般的である。後者の測定方法では、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ０８０４に準拠した検知管が用いられ、検知管内の試薬と芳香族炭化水素類との反応による試薬の発色の度合いによって濃度測定がなされる。試薬としては、一般に五酸化二ヨウ素が使用され、下記の反応式１で表される化学反応によって生じるヨウ素（Ｉ２）の発色度合いに基づいて芳香族炭化水素類の濃度が測定される。

Ｃ_６Ｈ_６ ＋ Ｉ_２Ｏ_５ ＋Ｈ_２ＳＯ_４ → Ｉ_２ ・・・ 式１
ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）による標準的測定方法は、高精度な測定が可能である反面、高価な分析装置が必要であり、その分析装置を使用する者にも測定に関する高い知識と技術が要求される。

これに対し、上記反応式１で表される化学反応を利用した測定方法は、高価な分析装置を使用することなく、芳香族炭化水素類の濃度を高い選択性をもって測定することができる。すなわち、通常の室内環境中に含まれているアルデヒド類、テルペン類、ケトン類、アルコール類その他アンモニアや酸性ガスなどの物質による妨害を受けることなくベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類を検出することが可能である。しかし、溶液中で反応させる場合にはその反応に長時間を要し、また水溶液を操作する必要があるため、測定作業が繁雑である。

また、測定結果の数値化を発色の程度を肉眼で読み取ることにより行うため、測定者によって測定結果にばらつきが生じるという問題や、発色の程度によっては測定値の読み取ることすら困難になるといった問題点がある。また、その検出限界も１ｐｐｍ以上と高く、環境基準値である０．０７〜０．２ｐｐｍ程度の低い濃度を検出することは不可能である。

本発明が解決しようとする課題は、被検ガス中のベンゼン、トルエン、キシレンなど芳香族炭化水素類の濃度を共存ガスの影響を受けることなく、正確にかつ短時間に測定することができる測定方法および装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明にかかる芳香族炭化水素類の濃度測定方法は、五酸化二ヨウ素を酸性溶液に溶解させて得られた発色試薬を保持させたフィルタに被検ガスを接触させ、当該被検ガス中の芳香族炭化水素類と五酸化二ヨウ素との反応により当該フィルタを発色させる第１ステップと、前記フィルタの表面に光を照射するとともに当該表面からの反射光を受光素子で検出する第２ステップと、前記受光素子による前記反射光の検出強度に基づいて前記被検ガス中の芳香族炭化水素類の濃度を測定する第３ステップと、第３ステップによる測定結果を数値化して表示する第４ステップと、を含むことを特徴としている。

本発明の測定方法において、第３ステップは、前記フィルタに前記被検ガスを接触させる前後における前記検出強度の変化を測定する第５ステップと、第５のステップによる測定値に基づいて前記被検ガス中の芳香族炭化水素類の濃度を測定する第６ステップと、を含むことが望ましい。

本発明の測定方法において、前記フィルタとして、ガラスろ紙、シリカ繊維ろ紙、または石英ろ紙を使用することが望ましい。

本発明にかかる芳香族炭化水素類の濃度測定装置は、披検ガスが通過するガス流路と、前記ガス流路内に着脱可能に設置されるフィルタであって、五酸化二ヨウ素を酸性溶液に溶解させて得られた発色試薬を保持させたフィルタと、前記ガス流路内に設置された前記フィルタの表面に光を照射する発光素子と、前記ガス流路内に設置された前記フィルタの表面からの反射光を検出する受光素子と、前記受光素子による前記反射光の検出強度に基づいて前記被検ガス中の芳香族炭化水素類の濃度を測定する測定回路と、前記測定回路による測定結果を数値化して表示するための表示装置と、を備えたことを特徴とする。

上記のように構成された測定装置は、ガス流路内にフィルタを設置した状態で、ガス流路内に披検ガスを導入し、ガス流路を通過する被検ガス中の芳香族炭化水素類とフィルタに保持されている発色試薬中の五酸化二ヨウ素とのきわめて高い選択性をもった反応によりフィルタを発色させる。ガス流路内に設置されたフィルタの表面には発光素子からの光が照射される。フィルタ表面からの反射光は受光素子により検出され、その検出強度に基づいて、被検ガス中の芳香族炭化水素類の濃度が測定回路により測定される。その測定結果は数値化されて表示装置により表示される。

本発明の測定装置において、前記測定回路は、前記フィルタに前記被検ガスを接触させる前後における前記検出強度の変化に基づいて前記被検ガス中の芳香族炭化水素類の濃度を測定することが望ましい。

本発明の測定装置において、前記フィルタは、ガラスろ紙、シリカ繊維ろ紙、または石英ろ紙であることが望ましい。

本発明によれば、発色試薬として五酸化二ヨウ素を保持させたフィルタに被検ガスを接触させ、被検ガス中の芳香族炭化水素類と五酸化二ヨウ素との反応により発色したフィルタの表面に光を照射するとともにフィルタ表面からの反射光を受光素子で検出し、その検出強度に基づいて被検ガス中の芳香族炭化水素類の濃度を測定するので、被検ガス中に共存物質として存在する各種化学物質の影響を受けることなく、きわめて高い選択性をもって被検ガス中に含まれる芳香族炭化水素類の濃度を正確に測定することができ、且つその測定結果を数値化して表示するので、測定者によって測定結果にばらつきが生じるといった不具合を解消して、被検ガス中に含まれる芳香族炭化水素類の濃度を正確にかつ短時間に測定することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

［測定方法］
図１および図２は、本発明にかかる測定方法の流れ図である。本発明の測定方法では、芳香族炭化水素類との反応により発色する試薬を保持させたフィルタを使用する。試薬には、五酸化二ヨウ素を酸性溶液に溶解させた発色溶液が用いられる。

図１の測定方法では、まず、フィルタに披検ガスを接触させて（Ｓ１ａ）、被検ガス中の芳香族炭化水素類と試薬中の五酸化二ヨウ素との反応によりフィルタを発色させる（Ｓ１ｂ）。つぎに、発色したフィルタの表面に光を照射して、フィルタ表面からの反射光を受光素子で検出し（Ｓ２）、その検出強度に基づいて被件ガス中の方向族炭化水素類の濃度を測定し（Ｓ３）、その測定結果を数値化して表示する（Ｓ４）。

図２の測定方法では、まず、被検ガスを接触させる前のフィルタの表面に光を照射し、フィルタ表面からの反射光を受光素子で検出する（Ｓ２-１）。つぎに、フィルタに披検ガスを接触させて（Ｓ１ａ）、被検ガス中の芳香族炭化水素類と試薬中の五酸化二ヨウ素との反応によりフィルタを発色させる（Ｓ１ｂ）。その後、発色したフィルタの表面に光を照射して、フィルタ表面からの反射光を受光素子で検出する（Ｓ２-２）。そして、被検ガスを接触させる前後における反射光の検出強度の変化（発色度）を求め（Ｓ３-１）、その変化の度合いを被検ガス中の芳香族炭化水素類の濃度に換算し（Ｓ３-２）、その換算結果（測定結果）を数値化して表示する（Ｓ４）。

（発色反応）
図１および図２中のステップＳ１ｂにおけるフィルタの発色は、五酸化二ヨウ素を酸性溶液に溶解させて得られた試薬中の五酸化二ヨウ素と被検ガス中のベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類との反応によるものである（前記式１参照）。すなわち、酸性条件下における五酸化二ヨウ素と芳香族炭化水素類との反応により生成するヨウ素によりフィルタが発色する。

上記反応はフィルタに保持された発色試薬中での実質的な溶液反応であり、発色過程は溶液表面と空気との接触により被検成分が発色溶液中に溶解することで進行して発色する。フィルタによる発色試薬の保持形態は、フィルタを発色溶液で湿潤させた形態でもよいし、湿潤させた後一定時間、芳香族炭化水素類が存在しない環境下にフィルタを放置し、もしくは加熱や減圧などの操作によってフィルタを乾燥させた形態であってもよい。発色溶液をフィルタ上で乾燥させた場合は、発色反応は溶液反応ではなく、フィルタ上に乾燥した固体状の試薬と、ガス状の芳香族炭化水素類との固体−気体接触反応により発色する。ここで、「湿潤」とは、発色試液がフィルタを構成する繊維間に充満し、フィルタに保持され、フィルタと発色試液とが一体となって液層を形成している状態を意味する。

本発明の測定方法においては、フィルタに保持させた試薬と被検ガスとを測定が可能な発色が生じる時間、連続的に接触させる。フィルタと被検ガスとの接触時間、すなわち測定時間は芳香族炭化水素類濃度が０．１〜０．５ｐｐｍの場合、１５〜３０分の範囲である。芳香族炭化水素類の濃度がより高濃度の場合には、さらに短時間で測定することが可能である。

試薬は五酸化二ヨウ素の酸性溶液であり、五酸化二ヨウ素および遊離酸を含有する酸性溶液である。使用する酸の種類は特に限定されるものではないが、その酸性度が高いほど検出感度は高く、特に硫酸原液（和光純薬工業(株) １級 ９５．０％など）が望ましい。また五酸化二ヨウ素の濃度は、硫酸１０ｇに対して０．１〜０．２ｇを溶解させた量の範囲であるが、特に制限はなく、測定対象のベンゼン、トルエンおよびキシレンなどの芳香族炭化水素類の濃度により、適宜選択することができる。

試薬はフィルタ上に滴下して含浸させてもよく、また発色試液中にフィルタを投入して含浸させてもよい。フィルタに保持させる試薬の量は、フィルタの溶液保持性や形状、被検ガス中の予想されるベンゼン、トルエンおよびキシレンなどの芳香族炭化水素類の濃度等により適宜選択される。

［フィルタ］
本発明の測定方法で使用するフィルタは、これを発色試液で湿潤させた場合に十分な量の試薬をフィルタ内に保有でき、かつ発色試液との接触により腐食しないようなものであれば、材質および形状に特に制限はない。したがってフィルタとして、セルロースろ紙や、ガラスろ紙、シリカ繊維ろ紙、石英ろ紙などを使用することができる。ただし、セルロースろ紙は試薬の酸性度が高い場合には腐食する可能性があるため、望ましくない場合もでてくる。とくに感度が高い測定を実施する場合には、酸性度も高いほうが望ましいため、このような場合には酸に対して腐食の見られないガラスろ紙、シリカ繊維ろ紙、石英ろ紙を使用することが好ましい。

フィルタは、測定装置に合わせて円形、四角形など任意の形状とすることができる。また、フィルタの厚さも任意に選択することができる。また、発色試液を十分量保有させるために、数枚のフィルタを積層して使用する形態も有効である。

発色試液をフィルタに含浸させる方法としては、ピペットマンなどの分注器を使用してフィルタ上に直接滴下する方法、予め発色試液を入れた容器中にフィルタを投入して含浸させるなど、さまざまな方法があるが、フィルタ上に試薬を存在させることができればとくに方法は制限されない。

発色試液含浸後のフィルタの乾燥方法も、特に制限はなく、室温および加温環境下での放置もしくは減圧環境下に発色試液を含浸したフィルタを放置することで乾燥させる方法などを適宜採用することができる。

［被検ガスとフィルタとの接触］
本発明の測定方法が対象とする被検ガスは、芳香族炭化水素類を含有する可能性のあるガス全般である。具体的には、低濃度のベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類を含むことが予想される室内空気や、高濃度のベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類を含む工場からの排気ガス、あるいはその周辺の空気、土壌空気などを被検ガスとする。また、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類を溶存する可能性のある工業排水などの周辺の空気や壁材等の固形物質を加熱して発生させたガスなども被検ガスとすることができる。

フィルタを配置した被検ガス流路内に被検ガスの一定量を、定量ポンプ用いて導入することによって、被検ガスと試薬を保持させたフィルタとを接触させる。被検ガスとフィルタとの接触は、被検ガスをフィルタ表面と平行に流す方法、被検ガスをフィルタの表面に角度を持って衝突させる方法、被検ガスをフィルタ内に通過させる方法のいずれを採用してもよい。被検ガス中の芳香族炭化水素類の試薬中への拡散および混合を考慮すると、被検ガスをフィルタ表面に角度をもって衝突させる方法が望ましい。

［色調または発色度の測定］
被検ガスとフィルタに保持された試薬とが接触すると、被検ガス中に芳香族炭化水素類が存在する場合、フィルタ表面が茶色に発色する。フィルタ表面の発色領域の吸収極大波長は３００〜６００ｎｍである。一定時間被検ガス中に放置したフィルタの発色を光学的に測定し、予め芳香族炭化水素類濃度が既知の標準ガスを用いて測定して作成した発色度の検量線と照合することによって被検ガス中の芳香族炭化水素類の濃度を決定する。なお、標準ガスの検量線は、ベンゼン、トルエン、キシレンなど被検物質ごとに作成しておくことが望ましい。

発光度の光学的な測定方法は種々あるが、フィルタ表面の発色領域に向けて光を照射し、フィルタからの反射光強度の変化の度合い（応答値％）、すなわち発色度を求める方法が最も高精度かつ簡便である。フィルタ表面に光を照射するための光源としてはＬＥＤなどの発光素子を使用することができる。反射光の受光素子としてはＰＩＮ型ホトダイオードを使用することができる。

図１の測定方法では、披検ガスを接触させる前のフィルタ（未使用のフィルタ）の反射強度を予め測定してその値を基準値として保持しておき、被検ガスを接触させた後のフィルタ表面からの反射光の強度（ステップＳ２による検出値）の基準値に対する変化の度合いを求める。図２の測定方法では、被検ガスを接触させる前のフィルタ表面からの反射光の強度（ステップＳ２-１による検出値）に対する、被検ガスを接触させた後のフィルタ表面からの反射光の強度（ステップＳ２-２による検出値）の変化の度合いを求める。

［測定装置］
図３（ａ）〜（ｃ）は本発明にかかる測定装置の実施形態を示す概略断面図である。測定装置本体１は、被検ガス入り口１２および被検ガス出口１３を有している。被検ガス出口１３は図示しない吸引ポンプに接続される。測定装置本体１の内部には、被検ガス入り口１２と被検ガス出口１３とを接続する被検ガス流路１１が形成されており、発色試薬を保持したフィルタ２１を備えた検知タブ２が被検ガス流路１１内に着脱可能に装着されている。フィルタ２１は、被検ガス流路１１内に露出しているため、吸引ポンプを作動させて被検ガス流露１１内に被検ガスを導入すると、被検ガス流露１１内を流れる被検ガスがフィルタ２１に保持されている発色試薬に接触する。

図３（ａ）は被検ガスをフィルタ２１の表面とほぼ平行に流して試薬と接触させるようにした形態を、図３（ｂ）は被検ガスをフィルタ２１を通して試薬と接触させるようにした形態を、図３（ｃ）は被検ガスをフィルタ２１の表面に衝突させて試薬と接触させるようにした形態を、それぞれ示している。測定装置本体１に対するフィルタ２１の設置形態は、図示した形態には限定されず、フィルタ２１表面の光学的特性が確認できるのであればどのような形態を採用してもよい。

図４は検知タブ２の形態例を示している。検知タブ２は、フィルタ２１とフィルタ枠２２とフィルタ２１をフィルタ枠２２に固定するフィルタ押さえ２３とで構成される。フィルタ２１、フィルタ枠２２およびフィルタ押さえ２３の形状は、円形（図４（ａ））、四角形（図４（ｃ））など、任意の形状とすることができる。

図５は、測定装置のより詳細な構造を例示している。この測定装置は、図４（ａ）、（ｂ）に示した検知タブ２を被検ガス流路１１内に着脱可能に装着できるように構成されており、本体１側面に形成されたスリット１５に検知タブ２を差込み、本体１内部のガイド枠１６に沿って本体１内に押し込むことにより、検知タブ２を所定の位置に設置することができる。

さらに好ましくは、検知タブ２をカセット２５内に収容し、このカセット２５を、本体１側面に形成されたスリット１５にあてがうことにより、試薬を保持したフィルタ２１を自然光にさらすことなく、検知タブ２を本体１に装着することができる。

カセット２５は、図６に示すように、前面に上下に開く前面蓋２６ａ、２６ｂを有する函体であり、検知タブ２の出し入れのために、内部の両側部に形成されたタブ案内溝２４内にそれぞれ２個以上の回転可能なピンローラ２７を有する。また、このカセット２５はタブ案内溝２４間に差し込まれた検知タブ２の直上部に、図７に例示する試薬注下装置４を装着するための差込み孔２８を有する。

測定装置本体１およびその内部構造物の材質は、金属、プラスチックのいずれでもよく、また検知タブ２を構成するフィルタ枠２２およびフィルタ押さえ２３は金属、プラスチックのいずれでもよい。

測定装置本体１は、フィルタ２１の表面の発色度を光学的に測定して、芳香族炭化水素類の絶対的濃度値として表示する光学的測定系を備える。光学的測定系は、図５に示すように、フィルタ２１の表面に光を照射するためのＬＥＤ３１、フィルタ２１からの反射光を受光するためのＰＩＮ型ホトダイオード３２、およびＰＩＮ型ホトダイオード３２で受光した反射光の強度変化（応答値％）すなわち、発色度を芳香族炭化水素類の濃度値に換算して表示するディスプレイ３３を含む。ディスプレイ３３には、液晶表示パネルや電子ペーパが用いられる。不揮発性表示媒体である電子ペーパをディスプレイ３３に用いることにより、電力供給停止後も表示内容を保持できるので、内蔵バッテリの電力消費を抑えつつ、測定結果を長時間表示状態に保つことができる。

反射強度変化（応答値％）は、図１の測定方法を採用した場合は、予めメモリに記憶してある発色前のフィルタ２１の反射光の強度に対する、ガス接触後に測定した発色後のフィルタ２１の反射光の強度の割合で表示する。なお、反射強度は受光素子の出力電圧で表し、次式２で算出される。

応答値（Response（Output％））＝（Ｖ０−Ｖ１）×１００／Ｖ０ ・・・式２
式２中のＶ０は被検ガスと接触前の出力電圧、Ｖ１は被検ガスと接触後の出力電圧を示す。

この出力電圧の変化は、フィルタ２１の表面の反射強度変化（応答値％）、すなわち発色度に対応する。

図５に示す測定装置本体１のフィルタ装着部より下側の部分は電子部品室を構成している。すなわち測定装置本体１の内部は図示しない仕切りによって被検ガス流路１１と電子部品室とに仕切られており、この電子部品室には、図示されていないが、ＣＵＰ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、タイマ、電池など、ＰＩＮ型ホトダイオード３２で測定した電圧変化を、芳香族炭化水素類濃度として液晶ディスプレイ３３に表示するのに必要な電子部品などが収容される。

本発明の測定装置は、別の好ましい様態においては、図７に示すような試薬注下器４をセットとして含む。試薬注下器４は、発色試液４３を収容した発色試液供給管４１と、発色試液供給管４１内にスライド可能に挿入されたピストン４２とを備えている。ピストン４２を発色試液供給管４１の先端側に押入すると、発色試液供給管４１の吐出部４１ａから発色試液４３が排出される。吐出部４１ａは、その先端部を測定装置本体１の差込み孔２８に挿入できるように先細構造になっている。また、測定装置本体１の先端部には、発色試液４３の漏れを防ぐためにカバー４４が装着されている。

発色試液４３は、試薬注下器４内に封入した状態で保存することが可能である。無論、試薬注下器４の代わりに、一般的な注射器やピペットマンを使用して、発色試液４３をフィルタ２１上に滴下することも可能である。

上記測定装置を用いて被検ガス中の芳香族炭化水素類濃度を測定する手順の一例について説明する。ここでは、芳香族炭化水素類のうち、トルエン濃度を測定する場合について説明する。
（１） 発色試液である五酸化二ヨウ素溶液を、試薬注下器４、ピペットマン、注射器のいずれかを使用して適量採取する。
（２） 採取した五酸化二ヨウ素溶液を検知タブ２上に所定量滴下し、フィルタ２１に五酸化二ヨウ素溶液を湿潤させる。
（３） （２）で得られた検知タブ２を測定装置本体１のスリット１５に差込んで所定の位置に装着し、フィルタ２１の表面を被検ガス流路１１に露出させる。
（４） 吸引ポンプを起動して、測定装置本体１内の被検ガス流路１１に被検ガスを一定速度で所定時間導入する。
（５） 光学測定系を作動させて、フィルタ２１の表面の発色度を測定し、ディスプレイ３３にトルエン濃度を数値化して表示させる。
（６） トルエン濃度を確認した後、検知タブ２を測定装置本体１のスリット１５より取出し、破棄する。

上記のように、この実施形態の測定装置によれば、トルエン濃度の測定結果が数値化されてディスプレイ３３に表示されるので、従来の問題すなわち、測定者によって測定結果にばらつきが生じる、測定値の読み取りが困難になるといった問題を解消し、被検ガス中のトルエン濃度を短時間で高精度に測定することができる。

本発明を参考例および実施例により、さらに詳細に説明する。

＜参考例＞
参考例１：五酸化二ヨウ素試薬の選択性
被検ガス中に共存する可能性のある化学物質：アルデヒド類、ケトン類、アルコール類その他アンモニアおよび酸性ガスによる五酸化二ヨウ素の発色の確認を実施した。

［発色試液］
五酸化二ヨウ素（和光純薬工業（株）製、特級 Ｎｏ． ０９３-００４５２）０．１６ｇを１０ｇの硫酸（和光純薬工業（株）製、特級 Ｃａｔ．Ｎｏ １９２−０４６９６）に溶解し、１．６％の五酸化二ヨウ素／硫酸溶液を調整した。得られた発色試液５０μｌを、直径１８ｍｍφのガラスろ紙にマイクロピペットから滴下させて含浸させた。

［被検ガス］
測定用被検ガスとして、各化学物質（トルエン、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、酢酸、アンモニア、ホルムアルデヒド）を校正用ガス調整装置（ガステック社製：パーミエータ：ＰＤ-１Ｂ）を用いて純空気で希釈し、種々の濃度のトルエンを含む被検ガスを調整した。

［測定装置］
図８に示す市販の測定装置（（株）バイオメディア製：携帯型光度計ＢＳ-０１）８０を用いた。この測定装置８０は、本体内部に発光素子（ＬＥＤ）および受光素子（ＰＩＮ型ホトダイオード）がフィルタ２１の発色スポットを検出できるように配置されている。また、測定装置８０の被検ガス入り口８１（１２）に、塩化カルシウムやシリカゲルを吸収するフィルタ管８２を接続した。すなわち、被検ガスはフィルタ管８２を通過してから測定装置８０に入るようになっている。これは、被検ガス中の水分を除去することによって試薬の反応性を高くできるためである。すなわち、被検ガス中に水分が存在する場合、その影響でフィルタ２１の発色性能が低下するおそれがある。したがって予め水分を除去した披検ガスをフィルタ２１に接触させてフィルタ２１の発色度を測定することが望ましい。

［測定結果］
測定結果を下記の表１に示す。

この測定結果は、五酸化二ヨウ素はトルエンとのみ強く反応し、トルエンを除くいずれの化学物質も１〜５０ｐｐｍという高い濃度で存在しても、五酸化二ヨウ素はほとんど発色しないことを示している。

参考例２：五酸化二ヨウ素試薬による芳香族炭化水素類の発色
参考例１と同じ方法で、五酸化二ヨウ素試薬による芳香族炭化水素類の発色について確認した。なお、芳香族炭化水素類の各濃度は０〜１ｐｐｍとした。その測定結果を図９に示す。

図９に示す測定結果は、五酸化二ヨウ素はベンゼン、トルエン、キシレンおよびジクロロベンゼンと反応して発色することを示している。なお、図９における反応時間はそれぞれ３０分である。

参考例１および参考例２より、五酸化二ヨウ素試薬による発色は、ベンゼン、トルエン、キシレンなど芳香族炭化水素類に固有のものであり、五酸化二ヨウ素を発色試薬として採用した本発明による方法は、ベンゼン、トルエン、キシレンなど芳香族炭化水素類に対する選択性を有することが確認できた。

＜実施例＞
［発色試液］
五酸化二ヨウ素（和光純薬工業（株）製、特級 Ｎｏ．０９３ -００４５２）０．１６ｇを１０Ｇの硫酸（和光純薬工業（株）製、特級 Ｃａｔ．Ｎｏ １９２−０４６９６）に溶解し、１．６％の五酸化二ヨウ素／硫酸溶液を調整し、フィルタ２１に含浸させるための発色試液とした。

［被検ガス］
測定用被検ガスとして、トルエン試薬（和光純薬工業（株）製、特級、９９．５％）を校正用ガス調整装置（ガステック社製：パーミエータ：ＰＤ-１Ｂ）を用いて純空気で希釈し、種々の濃度のトルエンを含む被検ガスを調整した。

［測定装置］
参考例で使用した市販の測定装置８０（図８参照）を用いた。

［トルエン濃度の測定］
直径１８ｍｍφのガラスろ紙のフィルタ２１を備えた検知タブ２を使用した。検知タブ２のフィルタ２１上に発色試液５０μｌを滴下して、フィルタ２１を発色試液で湿潤させた後、検知タブ２を測定装置８０の所定位置に装着した。測定装置８０に内蔵された吸引ポンプを起動させて、サンプリングチャンバを通じて被検ガス（トルエン濃度、０、０．１、０．５ｐｐｍ）を流量調節バルブで４００ｍｌ／ｍｉｎの一定流量に調節しつつ被検ガス流路に導入し、所定の時間（１５〜３０分）フィルタ２１と接触させた。発光素子からの光をフィルタ２１上の発色スポット部分に向けて照射し、被検ガスの通気前、通気中、通気後の受光素子の出力電圧Ｖの応答値％をディスプレイに表示させ、その値を記録した。

［測定結果］
フィルタ２１と被検ガスとの接触時間に対する応答値（％）を図１０に、トルエン濃度（０〜０．５ｐｐｍ）に対する応答値（％）を図１１に示す。

図１０に示す測定結果は、トルエンによる発色度は被検ガスの流通時間にほぼ比例して増加していくことを示している。また発色度の増加は被検ガスに含まれるトルエンの濃度に依存することを示している。

図１１に示す測定結果は、被検ガスを被検ガス流路内でフィルタ２１に１８０〜３００秒間接触させることにより発色が確認でき、０．０４〜０．５ｐｐｍの範囲で有意な相関性を示すことを示している。この測定結果から、１８０秒という短時間で、厚生労働省の環境基準値である０．０７ｐｐｍ以下の濃度を測定できることが確認できる（０．０７ｐｐｍのとき、電圧変化率は１０．７６％）。なお、被検ガス中のトルエン濃度により、フィルタ２１に含浸させる五酸化二ヨウ素の濃度や含浸時に使用する溶媒の種類、被検ガスとの接触時間、発色測定波長等を適宜選択して最適化することができる。なお、電圧変化率は０．０１ｐｐｍあたり１％以上であるため、この実施例の方法で０．０１ｐｐｍの濃度を検出できることが確認できる。

発色試液に使用している五酸化二ヨウ素は、図７の測定結果から、トルエンだけでなく、ベンゼン、キシレン、スチレンおよびジクロロベンゼンに対しても発色することが確認できる。したがって、本発明の測定方法によれば、トルエンと同様、ベンゼン、キシレン、スチレンおよびジクロロベンゼンを測定することが可能である。

以上説明したように、本発明の測定方法は、発色試薬として五酸化二ヨウ素を保持させたフィルタ２１に被検ガスを接触させ、被検ガス中の芳香族炭化水素類と五酸化二ヨウ素との反応によりフィルタ２１を発色させ、そのフィルタ表面に光を照射するとともにフィルタ表面からの反射光を受光素子で検出し、その検出強度に基づいて被検ガス中の芳香族炭化水素類の濃度を測定するようにしたので、上記参考例に示したように、被検ガス中に共存物質として存在する各種化学物質の影響を受けることなく、きわめて高い選択性をもって芳香族炭化水素類の濃度を測定できる。また、検出感度は上記実施例に示したように０．０１〜０．５ｐｐｍと高感度であり、さらに検出だけでなく定量、数値化まで行うことができる。また測定時間も１５分から３０分と短く、かつ操作方法も特殊な技術が必要とされないことから、現場などで芳香族炭化水素類の濃度測定を実施するときには、従来法に比較して極めて簡便である。

また、本発明の測定装置は、本発明の測定方法によって芳香族炭化水素類の濃度測定を短時間にかつ高精度に実施することができる。

本発明にかかる測定方法の流れ図である。

本発明にかかる測定方法の流れ図である。

本発明にかかる測定装置の実施形態を示す概略断面図であり、（ａ）は被検ガスがフィルタ表面に対して平行に流れるタイプの形態例、（ｂ）は被検ガスがフィルタを通過するタイプの形態例、（ｃ）は被検ガスがフィルタの表面に衝突するタイプの形態例である。

発色試薬を保持したフィルタを備える検知タブの形態例であり、（ａ）は円形状のタブの平面図、（ｂ）は円形状のタブの側面図、（ｃ）は四角形状のタブの平面図、（ｄ）は四角形状のタブの側面図である。

本発明にかかる測定装置の好ましい態様を例示する図であり、（ａ）は測定装置を正面側から見た概略断面図、（ｂ）は測定装置を側面側から見た概略断面図である。

検知タブカセットの一態様を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は正面図である。

試薬注下器の一態様を示す図である。

市販の測定装置の平面図である。

トルエン、ベンゼン、キシレンおよびジクロロベンゼンによる五酸化二ヨウ素の発色度の測定結果を示す図である。

トルエンガス濃度をパラメータとした五酸化二ヨウ素の発色反応測定結果（反応時間と反応値との相関関係）を示す図である。

反応時間をパラメータとした五酸化二ヨウ素の発色反応測定結果（トルエンガス濃度と反応値との相関関係）を示す図である。

符号の説明

１ 測定装置本体
２ 検知タブ
４ 発色試薬注下器
１１ 被検ガス流路
１２ 被検ガス入り口
１３ 被検ガス出口
２１ フィルタ
３１ ＬＥＤ（発光素子）
３２ ＰＩＮ型ホトダイオード（受光素子）
３３ ディスプレイ（表示装置）
４３ 発色試液
８０ 測定装置

Claims (6)

1. 五酸化二ヨウ素を酸性溶液に溶解させて得られた発色試薬を保持させたフィルタに被検ガスを接触させ、当該被検ガス中の芳香族炭化水素類と五酸化二ヨウ素との反応により当該フィルタを発色させる第１ステップと、
   前記フィルタの表面に光を照射するとともに当該表面からの反射光を受光素子で検出する第２ステップと、
   前記受光素子による前記反射光の検出強度に基づいて前記被検ガス中の芳香族炭化水素類の濃度を測定する第３ステップと、
   第３ステップによる測定結果を数値化して表示する第４ステップと、
   を含むことを特徴とする芳香族炭化水素類の濃度測定方法。
2. 第３ステップは、
   前記フィルタに前記被検ガスを接触させる前後における前記検出強度の変化を測定する第５ステップと、
   第５のステップによる測定値に基づいて前記被検ガス中の芳香族炭化水素類の濃度を測定する第６ステップと、
   を含むことを特徴とする請求項１記載の芳香族炭化水素類の濃度測定方法。
3. 前記フィルタが、ガラスろ紙、シリカ繊維ろ紙および石英ろ紙よりなる群から選択される請求項１または２記載の芳香族炭化水素類の濃度測定方法。
4. 披検ガスが通過するガス流路と、
   前記ガス流路内に着脱可能に設置されるフィルタであって、五酸化二ヨウ素を酸性溶液に溶解させて得られた試薬を保持させたフィルタと、
   前記ガス流路内に設置された前記フィルタの表面に光を照射する発光素子と、
   前記ガス流路内に設置された前記フィルタの表面からの反射光を検出する受光素子と、
   前記受光素子による前記反射光の検出強度に基づいて前記被検ガス中の芳香族炭化水素類の濃度を測定する測定回路と、
   前記測定回路による測定結果を数値化して表示するための表示装置と、
   を備えたことを特徴とする芳香族炭化水素類の濃度測定装置。
5. 前記測定回路は、
   前記フィルタに前記被検ガスを接触させる前後における前記検出強度の変化に基づいて前記被検ガス中の芳香族炭化水素類の濃度を測定することを特徴とする請求項４記載の芳香族炭化水素類の濃度測定装置。
6. 前記フィルタが、ガラスろ紙、シリカ繊維ろ紙および石英ろ紙よりなる群から選択される請求項４または５記載の芳香族炭化水素類の濃度測定装置。

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