JP5319658B2 - 臭素酸イオンの測定方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、水中の臭素酸イオンの測定方法および装置に関する。
特に、高度浄水プロセスのオゾン処理プロセスで生成する微量の臭素酸イオンを簡便かつ迅速に高感度に精度良く測定する方法および装置に関する。

河川水等水道原水中には微量の臭素イオンが含まれており、オゾン処理（高度浄水処理）を行うと、水中に含まれる臭素イオンとオゾンが反応し、図１のような反応が進行し、臭素酸イオンが生成する。
臭素酸イオンは遺伝毒性を示す発がん性物質であると考えられ、ＷＨＯ（世界保健機構）は飲料水中の濃度のガイドライン値を０．０１ｍｇ／Ｌとしており、わが国でも平成１５年５月３０日付けで水質基準に関する省令の改正が公布され、水道水質基準値は０．０１ｍｇ／Ｌと定められた。

一般に臭素酸イオンの分析法として、イオンクロマトグラフ−ポストカラム吸光光度法が採用されている。この分析方法は、試料水中の臭素酸イオンを、陰イオン交換カラムを用いて分離し、溶出液に硫酸及び亜硝酸ナトリウム・臭化ナトリウム混液を加え、臭素酸イオンを三臭化イオンとし、その紫外部吸光度を測定する三臭素イオン法を用いて分離定量を行う方法である。臭素酸イオンをクロマト分離後、三臭素イオン法によるポストカラム誘導体化法を用い、紫外線２６８ｎｍの吸光度で測定する。
イオンクロマトグラフ-ポストカラム法（ＩＣ−ＰＣ法）では、２段階反応が行われ、第１段反応では、臭化カリウム/硫酸溶液により臭素酸を三臭素イオンに変換させ、さらに第２段反応で、亜硝酸ナトリウム溶液を用い、低濃度領域における検量線の直線性を確保することを必要とする。
ＢｒＯ_３ ⁻＋５Ｂｒ⁻＋６Ｈ^＋→３Ｂｒ_２＋３Ｈ_２Ｏ
Ｂｒ_２＋Ｂｒ⁻→Ｂｒ_３ ⁻

従来は、臭素酸イオンの定量方法として、比色法、吸光光度法、ガスクロマトグラフィー法及びイオンクロマトグラフィー法等が用いられてきた。しかしながら、これらの方法では、感度や共存成分による干渉の点に問題があり、０．０１０ｍｇ／Ｌ以下の臭素酸イオンを安定して定量することが困難であった。これに対し、特許文献１には、反応試薬に還元剤を添加し、該還元剤が添加された反応試薬を用いることで、被測定液中の微量イオン種を定量する技術が記載されている。また、非特許文献１には、１ｃｍセルを用いる吸光光度法が記載されており、非特許文献２には、１０ｃｍセルを用いる吸光光度法が記載されている。

先行技術文献

特開平９−１１９９２５

Ａ．Ａｆｋｈａｍｉ， Ｔ．Ｍａｄｒａｋｉａｎ， Ｍ．Ｂａｈｒａｍ， Ｊ． Ｈａｚａｒｄ． Ｍａｓｔｅｒ， Ｂ１２３， ２５０−２５５（２００５） Ｓ．Ｆａｒｒｅｌｌ ｅｔ ｅｌ， Ａｎａｌ，Ｃｈｉｍ．Ａｃｔａ， ３１３，１２１−１２９（１９９５）

従来の臭素酸イオンの測定方法では、クロマトカラムによる分離、三臭素イオンへの誘導体化など装置構成が複雑で測定に時間がかかるという問題を有している。
そこで、本発明は、従来の臭素酸イオン測定方法よりも、簡便かつ迅速に高感度な測定結果を得られる臭素酸イオン測定法および装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明による臭素酸イオンの測定方法は、酸性条件下で臭素酸イオンとの共存により消光する蛍光物質を試料と混合する工程と、前記蛍光物質の消光後の蛍光強度を計測する工程と、臭素酸イオンを含まない標準試料の蛍光強度から、前記測定した蛍光強度を減算し、蛍光強度差を算出する工程と、予め求めておいた蛍光強度差と臭素酸イオン濃度との検量線を用いて、前記算出した蛍光強度差から臭素酸イオン濃度を算出する工程と前記蛍光物質の消光後蛍光強度を計測することにより試料中の臭素酸イオン濃度を求める工程とを含むことを特徴とする。

また、本発明に係る臭素酸イオンの測定方法は、蛍光物質を試料と混合する工程の前に、前記試料にキレート剤を加える工程をさらに有していてもよい。本発明に係る臭素酸イオンの測定方法で用いられる蛍光物質は、トリフルオペラジンがもっとも好ましく、本発明に係る臭素酸イオンの測定方法で用いられるキレート剤は、エチレンジアミン四酢酸であってもよい。

さらに、本発明によれば、試料中に含まれる臭素酸イオンの測定装置であって、臭素酸イオンとの共存により消光する蛍光物質を前記試料と混合する手段と、前記蛍光物質の消光後の蛍光強度を計測する手段と、臭素酸イオンを含まない標準試料の蛍光強度から、前記測定した蛍光強度を減算し、蛍光強度差を算出する手段と、予め求めておいた蛍光強度差と臭素酸イオン濃度との検量線を用いて、前記算出した蛍光強度差から臭素酸イオン濃度を算出する手段とを有する臭素酸イオンの測定装置を提供することができる。

また、本発明に係る臭素酸イオンの測定装置は、混合手段に一時的に貯留した試料と蛍光物質との混合物を、蛍光強度計測手段で計測するように構成されていてもよい。

また、本発明に係る臭素酸イオンの測定装置は、混合手段中に連続して流れる試料と蛍光物質との混合物を、蛍光強度計測手段で測定するように構成されていてもよい。

以下に詳細に説明するように、本発明の臭素酸イオン測定法によれば、簡便かつ迅速に高感度な臭素酸イオン濃度の測定結果を得ることができる。
また、金属イオンのマスク剤としてキレート剤を試料に加えることで、試料中に含まれる金属イオンに関わらず、高感度な臭素酸イオン濃度の測定結果を得ることができる。

オゾン処理による臭素酸イオン生成のメカニズムを示す図である。 各臭素酸イオン濃度における蛍光スペクトルを示すグラフである。 添加するトリフルオペラジン濃度と蛍光強度差との関係を示すグラフである。 酸溶液として塩酸を用いたときの臭素酸イオン濃度の測定結果を示すグラフである。 酸溶液として硝酸を用いたときの臭素酸イオン濃度の測定結果を示すグラフである。 酸溶液として硫酸を用いたときの臭素酸イオン濃度の測定結果を示すグラフである。 酸溶液として塩酸を用いたときの塩酸濃度と蛍光強度差との関係を示すグラフである。 反応時間と各臭素酸イオン濃度における蛍光強度の関係を示すグラフである。 臭素酸イオン濃度と蛍光強度差の関係（検量線）を示すグラフである。 本発明の臭素酸イオンの測定を実施するためのバッチ式の構成を有する装置の概略的な模式図を示す。 本発明の臭素酸イオンの測定を実施するためのフローインジェクション式の構成を有する装置の概略的な模式図を示す。 本発明の臭素酸イオンの測定を実施するための蛍光強度計測手段の概略的な模式図を示す。 本発明の臭素酸イオンの測定を実施するためのバッチ式の構成を有する装置の概略的なフロー図を示す。

符号の説明

１０ 送液系
１１ 試料供給手段
１２ 純水供給手段
１３ 臭素酸イオン標準試料供給手段
１４ キレート剤供給手段
１５ 蛍光物質供給手段
１６ 酸溶液供給手段
１７ａ〜ｄ バルブ
１８ａ〜ｅ ポンプ
１９ 廃液貯留手段
２０ 恒温槽
２１ 混合セル
２２ スターラー
２３ 蛍光強度計測手段
２４ 反応コイル
３０ 制御手段
１２０ 励起光源
１２１ａ〜ｃ 集光レンズ
１２２ａ〜ｃ スリット
１２３ａ、ｂ バンドパスフィルタ
１２４ ビームスプリッター
１２５ａ、ｂ 光電子倍増管
１３０ 試料
１３１ キレート剤
１３２ 蛍光物質
１３３ 酸溶液
１３４ 混合工程
１３５ 蛍光強度計測

本発明に係る臭素酸イオンの測定方法の一の実施形態について、以下に説明する。本発明は、以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。

図１３を参照して、本発明の臭素酸イオンの測定について説明する。まず、臭素酸イオン濃度を測定したい試料１３０を用意する。試料１３０には、共存する金属イオンをマスクするためにキレート剤１３１を添加することが好ましい。試料と酸性下で臭素酸イオンと共存することにより消光する蛍光物質１３２とを混合させる。混合後、酸溶液１３３の添加などにより試料のｐＨを酸性にすることで、試料中に含まれる臭素酸イオンの濃度依存的に蛍光物質１３２が消光する。本発明に係る臭素イオンの測定方法は、酸性下で臭素酸イオンと共存することで消光する蛍光物質１３２の性質を利用するものであり、消光後の蛍光強度を蛍光強度計測手段１３５により計測することで、予め求めておいた蛍光強度と臭素酸イオンとの関係から試料中に含まれる臭素酸イオン濃度を求めることが可能となる。

また、本発明は、酸溶液１３３の添加等により試料を酸性にしてから約２分のエージング１３４で蛍光強度の計測が可能であり、試料の採取から試料中に含まれる臭素酸イオン濃度を求めるまでの工程を迅速に行うことができる。従って、本発明の臭素酸イオン測定方法によれば、複雑な工程や機器を必要とせずに、迅速に、０．００１ｍｇ／Ｌの単位での臭素酸イオン濃度の測定が可能となる。

また、試料中に蛍光強度測定のノイズとなる金属イオン、特にＦｅ^２＋、Ｆｅ^３＋、Ｍｎ^２＋、が含まれている場合であっても、金属イオンをマスクするためのキレート剤１３１を蛍光物質混合前の試料に添加することで、共存する金属イオン濃度の許容限界を大きくし、同様に高感度な臭素酸イオン濃度の測定が可能となる。

本発明に用いられる蛍光物質１３２は、酸性下で臭素酸イオンとの共存下で消光する性質を有する蛍光物質であればよく、例えばフェノチアジン、クロルブロマジン、メチレンブルーなどのフェノチアジン誘導体が挙げられる。その中でも、本発明に用いられる蛍光物質として、トリフルオペラジン（ＴＦＰ）がもっとも好ましい。

トリフルオペラジンは、基本分子骨格にフェノチアジンを有し、フェノチアジンは酸化されることで二量化することが報告されている（P. Hanson, R. O. C. Norman, J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2, 264-267 (1973)）。トリフルオペラジンにおいても下式に示すように臭素酸イオンにより酸化されることで同様の反応機構が考えられ、トリフルオペラジンが構造を変化させることで特定の蛍光波長、励起波長において蛍光の消光現象が起こると考えられる。

本発明で測定できる試料としては、微量の臭素酸イオンを含む浄水プロセスの沈澱処理水やろ過水等が挙げられる。

本発明の試料を酸性に調整するために酸溶液１３３が用いられるが、酸溶液としては、塩酸がもっとも好ましい。

本発明に用いられるキレート剤１３１は、試料中に共存する金属イオンをマスクすることのできるものであればよく、好ましくは、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、が挙げられる。

図１０は、本発明の臭素酸イオンの測定を実施するための、バッチ式の構成を有する装置の概略的な模式図を示す。図１０に示すように、本発明の臭素酸イオンのバッチ式の測定装置は、試料供給手段１１、純水供給手段１２、臭素酸イオン標準試料供給手段１３、キレート剤供給手段１４、蛍光物質供給手段１５、酸溶液供給手段１６、混合セル２１、スターラー２２、廃液貯留手段１９、バルブ１７、およびパイプ１８からなる送液系１０と、恒温槽２０と、蛍光強度計測手段２３、送液系１０、恒温槽２０、および蛍光強度計測手段２３を制御する制御部３０とから構成されている。

試料供給手段１１には、臭素酸イオン濃度を測定したい試料を溜めることができ、適宜バルブおよびパイプを介して、試料を混合セル２１または反応コイル２４へ所定の量を供給できるものを用いることができる。

純水供給手段１２には、検量線を算出するための臭素酸を含まない標準試料（ブランク）として使用される純水を溜めることがき、適宜純水を混合セル２１または反応コイル２４へ所定の量を供給できるものを用いることができる。また、純水供給手段１２より供給する純水は、所定の量を試料測定後の洗浄にも使用することができる。

臭素酸イオン標準試料供給手段１３は、検量線を算出するための臭素酸を含む標準試料を溜めることができ、適宜臭素酸イオン標準試料を混合セル２１または反応コイル２４へ所定の量を供給できるものを用いることができる。

キレート剤供給手段１４、蛍光物質供給手段１５、および酸溶液供給手段１６としては、それぞれキレート剤、蛍光物質、酸溶液を溜めることができ、またポンプにより、それぞれキレート剤、蛍光物質、酸溶液を混合セル２１または反応コイル２４へ供給できるものであればよい。また、蛍光物質を供給する手段１５は、蛍光物質の消光を防ぐため、完全に遮光できる構成を有するものが望ましい。

バッチ式の構成に使用できる混合セル２１では、上記の各供給手段により供給する試料や、キレート剤、蛍光物質、酸溶液等を混合できるものであればよく、また、光の透過率が高く、酸性条件下でも良好に使用できるものが好ましい。混合セル２１としては、例えば石英セルを使用することができる。また、混合セル２１の下部にはスターラー２２が設置されており、スターラー２２により混合セル２１内の試料等を混合することができる。

スターラー２２としては、混合セル２１内の試料等を撹拌できるものであればよく、マグネティックスターラーや超音波スターラー等、従来周知のものを使用することができる。また、混合セル２１には、スターラー２２による撹拌を可能とするため回転子を備えていることが好ましい。スターラー２２によりキレート剤、蛍光物質、および酸溶液と撹拌・混合した試料は、蛍光強度計測手段２３により、蛍光物質の蛍光強度を計測する。

蛍光強度計測後の試料は、廃液として、廃液貯留手段１９へと送られる。廃液貯留手段１９は、混合セル２１より排出する測定後の廃液を一時的に溜めることができるものであればよい。

蛍光強度計測手段２３は、試料中の蛍光物質に励起光を当て、それにより蛍光物質が放出した蛍光波長の強度を計測できるものであればよい。

恒温槽２０は、混合セル２１、スターラー２２、蛍光強度計測手段２３、又は反応コイル２４の温度を制御することができ、蛍光強度を測定する試料の温度を制御することができる。恒温槽２０により制御される温度の範囲は、２５℃以下が好ましく、５℃〜１５℃の範囲がより好ましい。

制御部３０は、各供給手段からの試料等の供給を制御するバルブやパイプの開閉、スターラー２２による混合セル２１内の撹拌制御、恒温槽２０の温度制御、および蛍光強度計測手段の制御を統括して行うことができる。また、制御部３０は、臭素酸イオンを含まない標準試料の蛍光強度から、測定した蛍光強度を減算し、蛍光強度差を算出する工程や、予め求めておいた蛍光強度差と臭素酸イオン濃度との検量線を用いて、算出した蛍光強度差から臭素酸イオン濃度を算出する工程を行う。

上記のバッチ式の臭素酸イオンの測定装置によれば、まず、臭素酸イオン濃度を測定したい試料を試料供給手段１１へ用意する。次に、バルブ１７ａおよびポンプ１８ａを制御し、試料を混合セル２１へと供給する。このとき、純水や臭素酸イオン標準試料を混合セル２１へ供給する場合には、それぞれバルブ１７ｂおよび１７ｃを制御することで、混合セル２１へと供給することができる。次に、キレート剤をキレート剤供給手段１４より混合セル２１へ供給する。その後、蛍光物質を蛍光物質供給手段１５より混合セル２１へ供給する。蛍光物質を供給後、酸溶液を酸溶液供給手段１６より混合セル２１へ供給する。混合セル２１では、スターラー２２により試料、キレート剤、蛍光物質、酸溶液が撹拌され、混合される。このとき、混合セル２１内は、恒温槽２０により温度を制御している。試料を混合した後、蛍光強度計測手段２３により、試料中の蛍光物質が放出する蛍光の強度を測定する。蛍光強度を測定後、制御部３０において、臭素酸イオンを含まない標準試料の蛍光強度から、測定した蛍光強度を減算し、蛍光強度差を算出する。次に、予め求めておいた蛍光強度差と臭素酸イオン濃度との検量線を用いて、算出した蛍光強度差より臭素酸イオン濃度を算出する。また、蛍光強度測定後の試料は、廃液として試料を受け取る手段１９へと送られる。各試料やキレート剤等の供給は、制御部３０によるバルブ１７ａ〜ｃおよびポンプ１８ａ〜ｄの制御により行うことができる。同様に、混合セル２１からの廃液の処理も、制御部３０によるバルブ１７ｄおよびポンプ１８ｅの制御により行うことができる。

次に、本発明の蛍光強度計測手段２３の一実施形態を図１２に示す。図１２に示すように、本発明に使用できる蛍光強度計測手段２３は、励起光源１２０と、集光レンズ１２１ａ〜ｃと、スリット１２２ａ〜ｃと、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１２３ａ、ｂと、ビームスプリッター１２４と、光電子倍増管（ＰＭＴ）１２５ａ、ｂと混合セル２１から構成されている。

励起光源１２０としては、混合セル２１またはフローセル中の試料の蛍光物質へ当てる光源を放出できるものであればよく、キセノンランプ、水銀キセノンランプ、ハロゲンランプ等を用いることができる。

集光レンズ１２１ａは、励起光源１２０からの散乱光を混合試料方向へ集光することができる。集光レンズ１２１ｂは、混合試料中の蛍光物質から放出する波長を、蛍光計測用のＰＭＴ１２５ｂ方向へ集光できる。また、集光レンズ１２１ｃは、蛍光物質から放出され、ＢＰＦ１２３ｂを通過した波長を蛍光計測用のＰＭＴ１２５ｂの蛍光計測部位に集光することができる。このような集光レンズとしては、従来周知のものを使用することができる。

スリット１２２は、励起光源等からの集光レンズにより集光された光を絞る。このような構成を有するものであれば、従来周知のスリットを使用することができる。

バンドパスフィルタ−（ＢＰＦ）１２３ａは、特定の波長を遮断することができ、特定の波長を混合試料へと送ることができる。また、ＢＰＦ１２３ｂも同様に特定の波長を遮断することができ、特定の波長のみを蛍光測定用のＰＭＴ１２５ｂへ送ることができる。バンドパスフィルタ−としては、例えば３００ｎｍまたは４８０ｎｍの波長のみを通すことのできるものが好ましく、従来周知のものを使用することができる。

ビームスプリッター１２４は、入射した光を二つに分割することのできるものであればよく、従来周知のものを使用することができる。

光電子倍増管（ＰＭＴ）１２５ａは、励起光源からの光量についての経時的な変動を測定することができ、この測定値は蛍光強度の算出時の補正に使用することができる。また、ＰＭＴ１２５ｂは、試料中の蛍光物質より放出された波長の光量を測定する。ＰＭＴとしては、従来周知のものを使用することができる。

図１２に示す蛍光強度計測手段２３によれば、励起光源１２０より放出された散乱光は、集光レンズ１２１ａにより集光され、スリット１２２ａを通過し、ＢＰＦ１２３ａに侵入する。ＢＰＦ１２３ａは、３００ｎｍの波長のみ通過させ、３００ｎｍの波長をビームスプリッター１２４へ送る。ビームスプリッター１２４で二つに分割された一方の波長は、スリット１２２ｂを通り、ＰＭＴ１２５ａへ送られる。ＰＭＴ１２５ａでは、蛍光強度算出時の補正を行うために、励起光源１２０からの光量の経時的な変動を測定する。ビームスプリッター１２４を通過するもう一方の波長は、混合セル２１へ侵入し、蛍光物質を励起する。励起した蛍光物質より放出する波長を集光レンズ１２１ｂにより集光し、ＢＰＦ１２３ｂへ侵入させる。ＢＰＦ１２３ｂは、４８０ｎｍ以外の波長を遮断し、スリット１２２ｃへ４８０ｎｍの波長を送る。スリット１２２ｃを通過した波長は、再び集光レンズ１２１ｃによりＰＭＴ１２５ｂの蛍光強度を計測する部位へ集光する。そして、ＰＭＴ１２５ｂが、蛍光物質から放出された波長の蛍光強度を測定する。

また、図１１は、本発明の臭素酸イオンの測定を実施するための、フローインジェクション式の構成を有する装置の概略的な模式図を示す。図１１に示すように、本発明の臭素酸イオンのフローインジェクション式の測定装置は、試料供給手段１１と、純水供給手段１２と、臭素酸イオン標準試料供給手段１３と、キレート剤供給手段１４と、蛍光物質供給手段１５と、酸溶液供給手段１６と、ポンプ１８ａ〜ｄと、反応コイル２４と、恒温槽２０と、蛍光強度計測手段２３と、廃液貯留手段１９とから構成されている。

フローインジェクション式の構成に使用できる反応コイル２４は、上記の各供給手段により供給する試料や、キレート剤、蛍光物質、酸溶液が反応コイル２４中で連続して流れながら混合できる構成を有しているものであればよい。反応コイル２４の長さや反応コイル中の流量は、試料等が十分に混合されるように適宜設計されることが好ましい。反応コイル２４中で混合した試料は、蛍光強度計測手段２３により蛍光強度の測定をする。

上記のフローインジェクション式の臭素酸イオンの測定装置によれば、まず、臭素酸イオン濃度を測定したい試料を試料供給手段１１へ用意する。次に、ポンプ１８を制御し、試料を反応コイル２４へ供給する。このとき、純水や臭素酸イオン標準試料を反応コイル２４へ供給する場合には、それぞれのバルブ（図示省略）を制御することで、反応コイル２４へと供給することができる。次に、試料を反応コイル２４へ供給する配管の途中において、キレート剤をキレート剤供給手段１４より供給する。その後、同様に配管の途中において蛍光物質を蛍光物質供給手段１５より供給する。蛍光物質を供給後、さらに配管の途中へ酸溶液を酸溶液供給手段１６より供給する。反応コイル２４は、反応セル中を流れる試料、キレート剤、蛍光物質、キレート剤が十分に混合されるよう構成されており、また反応コイル２４は、恒温槽２０により温度制御されている。反応コイル２４内で混合した試料中の蛍光物質が放出する蛍光の強度は、蛍光強度計測手段２３により測定される。蛍光強度計測手段２３により測定する箇所は、フローセルの構成を有しており、フローセル内を流れている試料を測定することができる。蛍光強度測定後の試料は、廃液として廃液貯留手段１９へと送られる。

以下に、本発明を実施例によりさらに具体的に示すが、本実施例は本発明を限定するものでない。
（実施例１）
酸性条件下での、トリフルオペラジン蛍光強度の臭素酸濃度に対する依存性について測定した。具体的には、サンプル管に３．２ｍｌの臭素酸イオン試料溶液、０．２ｍｌのＴＦＰ溶液、０．６ｍｌの酸溶液を順次添加して混合したのち、分光蛍光光度計（製品名：Ｆ４５００、日立社製）にて２分後に蛍光（励起波長Ｅｘ：３００ｎｍ, 蛍光波長ＥＭ：４８５ｎｍ）を測定した（以下の実施例においても同様の工程を用いた）。臭素酸イオン試料溶液には、臭素酸イオン濃度がそれぞれ、ａ）ブランク（臭素酸イオンを含まず）、ｂ）７．５μｇ／Ｌ、ｃ）１５μｇ／Ｌの割合で含まれている。酸性条件下において、臭素酸イオン濃度を変えた試料水に対するトリフルオペラジンの蛍光スペクトルを図２に示す。結果から、臭素酸イオンにより蛍光の消光現象が認められ、また、臭素酸イオン濃度の増加に伴い蛍光の消光もより大きくなることが解った。

（実施例２）
本発明の測定方法に使用するトリフルオペラジンの濃度について検討した。実施例１と同様の工程により臭素酸イオンの測定方法を実施した。酸溶液として塩酸を用い、塩酸濃度を１．０Ｍに設定した。臭素酸イオン試料溶液は、臭素酸イオンがブランクのものと１１μｇ／Ｌのものを用い、それぞれＴＦＰの濃度を変化させて測定した。それぞれのＴＦＰ濃度に対応する臭素酸イオン含有とブランク間での蛍光強度差を得た。得られた蛍光強度差（ブランクの試料の蛍光強度と、１１μｇ／Ｌで臭素酸イオン濃度が含まれる試料の蛍光強度の差）と添加されるＴＦＰ濃度に対する影響についての結果を図３に示す。ブランクと臭素イオン含有サンプルとの蛍光強度差は、トリフルオペラジン濃度が７．３５×１０^−６ Ｍまでは増加し、それ以降は一定となった。この結果から、臭素酸イオンはトリフルオペラジン濃度７．３５×１０^−６ Ｍ以上で完全に反応すると考えられる。以下の実施例においては、トリフルオペラジンの濃度は、７．３５×１０^−６ Ｍに設定した。

（実施例３）
本発明の臭素酸イオンの測定方法に使用する酸について検討した。実施例１と同様の工程により臭素酸イオンの測定方法を実施した。このとき、酸溶液には、塩酸、硝酸及び硫酸を用いて比較検討した。実施例２により、トリフルオペラジンの濃度は、７．３５×１０^−６ Ｍに設定し、臭素酸イオン濃度を０〜１５μｇ／Ｌまで変化させた。酸溶液に塩酸を用いた場合は、塩酸の濃度が０．９Ｍ（［Ｈ^＋］_Ｔ＝０．９Ｍ、［Ｃｌ⁻］_Ｔ＝０．９Ｍ）となるように添加した。その結果を図４に示す。酸溶液に硝酸を用いた場合は、硝酸の濃度が０．９Ｍ（［Ｈ^＋］_Ｔ＝０．９Ｍ、［ＮＯ_３ ⁻］_Ｔ＝０．９Ｍ）となるように添加した。その結果を図５に示す。また、酸溶液に硫酸を用いた場合は、硫酸の濃度が０．４５Ｍ（［Ｈ^＋］_Ｔ＝０．９Ｍ、［ＳＯ_４ ^２−］_Ｔ＝０．４５Ｍ）となるように添加した。その結果を図６に示す。

酸溶液に塩酸を用いた場合は、臭素酸イオン濃度に対して蛍光強度が定量的に減少する結果となった。硝酸を用いた場合には、塩酸の場合と比較して蛍光強度がおよそ４４４分の１という結果が得られた。また、硫酸を用いた場合には、塩酸を用いた場合と同等のレベルの蛍光強度が得られたが、蛍光強度は臭素酸イオン濃度に対して定量的な変化を示さなかった。従って、これらの結果より酸溶液として塩酸を用いたときに臭素酸イオンの定量が可能であった。

（実施例４）
酸溶液に塩酸を用いたときの、塩酸濃度の変化の影響について検討した。
実施例１と同様の工程により臭素酸イオンの測定方法を実施した。ＴＦＰ濃度を７．３５×１０^−６ Ｍに、臭素酸イオン濃度を１１μｇ／Ｌに設定し、塩酸濃度を０．２５〜１．５Ｍまで変化させた。図７に、塩酸濃度と蛍光強度差との関係を示す。ブランクとサンプル間の蛍光強度差が、塩酸濃度１．０Ｍで最大となることから、塩酸濃度は１．０Ｍに設定した。１．０Ｍ以下において蛍光強度が下がったのは、消光反応が起こるのに十分な酸性条件でなかったためであると考えられる。１．０Ｍ以上において蛍光強度差が下がったのは、反応機構においてプロトンが放出される反応が右側に進みづらくなった結果、二量体が妨げられてしまったためであると考えられる。

（実施例５）
本発明に係る臭素鎖イオン測定方法における、反応時間と各臭素酸イオン濃度についての蛍光強度の関係について検討した。実施例１と同様の工程により臭素酸イオンの測定方法を実施した。ＴＦＰ濃度は７．３５×１０^−６Ｍに設定し、酸溶液として塩酸を用い、塩酸濃度を１．０Ｍに設定した。臭素酸イオン濃度は、ブランク、７．５μｇ／Ｌ、１５μｇ／Ｌに設定したものを用いた。ＴＦＰ溶液が添加された試料に塩酸を入れてからの反応時間を変化させ、２５℃におけるそれぞれの蛍光強度を測定した。図８に反応時間と各臭素酸イオン濃度における蛍光強度の関係を示す。ブランク、臭素酸イオン７．５μｇ／Ｌ、１５μｇ／Ｌにおける蛍光強度は、いずれも反応時間２分後以降の変化が観測されなかったので、反応時間は約２分に設定した。なお、図中の反応時間は塩酸の添加時を０秒とした。

（実施例６）
蛍光強度差の臭素酸イオン濃度依存性について検討した。実施例１と同様の工程により臭素酸イオンの測定方法を実施した。ＴＦＰ濃度は７．３５×１０^−６Ｍに設定し、酸溶液として塩酸を用い、塩酸濃度を１．０Ｍに設定した。試料溶液中の臭素酸イオン濃度を変化させて蛍光強度差を測定し、臭素酸イオンの検量線を得た。図９に臭素酸イオンの検量線を示す。試料溶液中の臭素酸イオン濃度が０．８〜１５μｇ／Ｌの濃度範囲において良好な直線が得られた。この検量線から得られた臭素酸イオン濃度と蛍光強度差との関係は、ｙ＝２６．４２ｘ（ｙ：蛍光強度差、ｘ：臭素酸イオン濃度（μｇ／Ｌ））であり、相関係数は、０．９９７であった。臭素酸イオン濃度７．５μｇ／Ｌにおいて、５回測定での相対標準は偏差は２．７１％であった。また、検出限界（３σ）は０．５８μｇ／Ｌであった。

（実施例７）
臭素イオンがブランクのものと臭素酸イオン濃度７．５μｇ／Ｌ（６．０×１０^−８Ｍ）における蛍光強度差において、共存物の影響を検討した。結果を表１に示す。共存物質の許容限界濃度は、上記の蛍光強度差が±５％以内の誤差を与える濃度として、臭素酸イオンとのモル比により比較した。その結果、Ａｌ^３＋、Ｃａ^２＋、Ｋ^＋、Ｎａ^＋、Ｎｉ^２＋、Ｍｇ^２＋、Ｃｌ⁻、ＮＯ_３ ⁻、ＳＯ_４ ^２−の許容限界は１０００倍であり、Ｚｎ^２＋、ＩＯ_３ ⁻、ＩＯ_４ ⁻、ＥＤＴＡの許容限界は１００倍であった。また、Ｆｅ^２＋、Ｆｅ^３＋、Ｍｎ^２＋の許容限界が１倍と低かったが、マスキング剤としてＥＤＴＡを用いることでＦｅ^２＋、Ｆｅ^３＋、Ｍｎ^２＋の許容限界を１０倍まで許容させることができた。

（実施例８）
本法の応用として、市販されているＣＲＹＳＴＡＬ ＧＥＲＺＥＲ（ＣＧ Ｒｏｘａｎｅ ｃｏｍｐａｎｙ製）中に含まれている臭素酸イオンの定量を標準添加法により行なった。その結果を表２に示す。臭素酸イオン濃度７．５μｇ／Ｌにおいて、５回測定での相対標準偏差は３．０２％であった。また、臭素酸カリウムの回収率は、７．５μｇ／Ｌにおいて９６％、１５μｇ／Ｌにおいて１０３％ という良好な結果が得られた。

本法と他法との比較を表３に示す。本方法の蛍光光度法は、現在、臭素酸イオンの試験方法として採用されているイオンクロマトグラフィー・ポストカラム^１（「上水試験法 ２００１年版−追補版」ｐ．１６（２００６）, (日本水道協会).）、１ｃｍセルを用いる吸光光度法^２）（非特許文献１）よび１０ｃｍセルを用いる吸光光度法^２）（非特許文献２）と比較し、前者とは簡便性において、後者と比較し10倍高感度であり特殊なセルおよび分析機器を必要としないため汎用性が高い。

Claims (7)

1. 試料中に含まれる臭素酸イオンの測定方法であって、
   酸性条件下で臭素酸イオンとの共存により消光する蛍光物質を前記試料に添加と混合する工程と、
   前記蛍光物質の消光後の蛍光強度を計測する工程と、
   臭素酸イオンを含まない標準試料の蛍光強度から、前記測定した蛍光強度を減算し、蛍光強度差を算出する工程と、
   予め求めておいた蛍光強度差と臭素酸イオン濃度との検量線を用いて、前記算出した蛍光強度差から臭素酸イオン濃度を算出する工程と
   を含み、
   前記蛍光物質がフェノチアジン誘導体である臭素酸イオンの測定方法。
2. 前記蛍光物質を前記試料と混合する工程の前に、前記試料にキレート剤を加える工程をさらに有する請求項１に記載の臭素酸イオンの測定方法。
3. 前記蛍光物質がトリフルオペラジンである請求項１または２に記載の臭素酸イオンの測定方法。
4. 前記キレート剤がエチレンジアミン四酢酸である請求項２または３に記載の臭素酸イオンの測定方法。
5. 試料中に含まれる臭素酸イオンの測定装置であって、
   臭素酸イオンとの共存により消光する蛍光物質を前記試料に添加と混合する手段と、
   前記蛍光物質の消光後の蛍光強度を計測する手段と、
   臭素酸イオンを含まない標準試料の蛍光強度から、前記測定した蛍光強度を減算し、蛍光強度差を算出する手段と、
   予め求めておいた蛍光強度差と臭素酸イオン濃度との検量線を用いて、前記算出した蛍光強度差から臭素酸イオン濃度を算出する手段と
   を有し、
   前記蛍光物質がフェノチアジン誘導体である臭素酸イオンの測定装置。
6. 前記混合手段に一次的に貯留した前記試料と前記蛍光物質との混合物を、前記蛍光強度測定手段で計測するように構成された請求項５に記載の臭素酸イオンの測定装置。
7. 前記混合手段中に連続して流れる前記試料と前記蛍光物質との混合物を、前記蛍光強度計測手段で測定するように構成された請求項５に記載の臭素酸イオンの測定装置。

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