JPS63241333A - 簡易ガスサンプラ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は空気中の有害ガス、主に二酸化窒素と二酸化硫
黄の濃度測定において、有害ガスの捕集方法として分子
拡散法を利用した小型のサンプラーに関するものである
。

二酸化窒素および二酸化硫黄はともに大気汚染の元凶と
もいわれる重要な汚染物質であり、我が国においてはそ
れぞれについて環境基準が設定されている。

環境基準に定められている測定方法はいずれも自動測定
法であり、それらの方法によって地域環境大気中の二酸
化窒素や二酸化硫黄濃度の常時監視がなされている。

常時監視局での測定のほか、地域の有害ガス濃度の分布
調査、地域環境影響評価を行う場合の事前および追跡調
査等の大気汚染調査が各地において行われている。

自動測定法では莫大な経費がかかり電源や設置場所の確
保が必要であるので、永久的な常時監視局での測定のほ
かは通常簡易測定法による有害ガスの測定が行われてい
る。

特に窒素酸化物（二酸化窒素と一酸化窒素）は固定発生
源以外に喫煙、厨房や排気暖房器、自動車等の人の生活
の場や、それにきわめて近い所で発生し、人が暴露され
ている。従って二酸化窒素は人への影響の立場から個人
暴露モリタリング、生活環境や労働環境における汚染実
態の把握が必要である。

本サンプラーは試料ガスの吸引ポンプを必要とせず、数
時間から１ケ月間程度の測定が可能で低価格で安定なし
かも二酸化窒素と二酸化硫黄の同時採取が可能で広範囲
の目的に利用される可能性が大きい。

［従来の技術］ いわゆる受動式サンプラーを用いる簡易測定法としては
、二酸化硫黄については過酸化鉛法、二酸化窒素につい
てはナイトレーションプレート法やトリエタノールアミ
ン（ＴＥＡ）バッジ法等がある。

しかしながらこれらの方法には、気象因子（特に風速と
気温）の影響、測定期間が短い、妨害物質の影響、測定
精度がよくない、経費がかがる等の問題がある。

過酸化鉛法は、その歴史は古く二酸化硫黄の簡易測定法
として長く使われてきたが、過酸化鉛の塗布を直接空気
に暴露する方法であり、二酸化窒素のナイトレーション
プレート法等と同様に、気象因子、特に風速の影響を受
けて、自動測定法との相関も低く、妨害物質の問題や精
度がよくない等、自動測定法と等価と見做し得る測定値
を得ることが困難である。

二酸化窒素のサンプラーとしてバッジ式のものが市販さ
れ、各地で用いられている。

ＴＥＡ溶液を含浸させたろ紙（２６Ｘ　３８ｍｍ＞を吸
収剤として、四フッ化ポリフロンフィルターを５枚重ね
て、物質移動抵抗体として用いこれらをプラスチック性
バッジケースに入れたもので軽量小型であるのでパーソ
ナルナンプラーとしても使用されている。

このバッジ法による測定値は、自動測定法のそれと相関
性は高く、バラツキも小さい、しかし測定期間が長くて
も１０日間程度と限定されておりバッジ価格が高い。

これらのサンプラーのほかにも、分子拡散方式のサンプ
ラーが用いられているが、いずれのサンプラーについて
も、気象因子の影響、ダストの混入の影響、バラツキが
大きい、測定期間が数日間までといっな問題があって、
ごく限られた用途にしか使用されていない。

［発明が解決しようとしている問題点］気象因子による
影響、あるいは空気中のダストの妨害による測定結果の
ばらつきを少なくし測定精度を高める。

従来、個別に測定されていた二酸化窒素と二酸化硫黄の
同時分析を可能にする。

従来１０日間程度が測定期間の限界であったが、さらに
約１ケ月あるいはそれ以上の期間にわたって測定を可能
にする。

従来の高価で、複雑な測定器に替わって軽量小型で使い
易いサンプラーにする。

［問題点を解決するための手段］ 有害ガスの吸収効果を安定させ測定値の再現性を改善す
るために、試料空気と吸収剤の間に多孔板とプラスチッ
ク膜を介在させ、気象の影響、ダストの混入を防ぐ。

二酸化窒素及び二酸化硫黄の同時分析については吸収剤
への吸収率を高めることによって、従来の分析手法で的
確に定量できるようにする。

有害ガスとの反応性を長期間もたせるため水分の蒸発を
抑制して、吸収剤の活性度を失わず、長期間ガスの吸収
が可能な特殊な膜を利用する。

サンプラーの材料としては、プラスチックを主に利用し
て軽量、安価にする。

［作用］ 本サンプラーでは、空気中の有害ガスは吸引ポンプを使
用しないでも、サンプラーの多孔板の拡散孔からガスの
分圧差に基づく分子拡散により、プラスチック膜を通っ
て吸収剤に到達し、物理的、化学的に吸収され、精度の
よい捕集作用を可能にする。

［実施例］ 次に、本発明を図面により詳細に説明する。

第１図は本発明による設置型のガスサンプラーの一例を
一部断面の正面図で示したものである。

設置型のガスサンプラーは、本体（１）と四層（２）よ
りなる。本体（１）は多孔板部（３）、膜（４）、吸収
剤（５）および水保持部（７）よりなり、各部間の接合
は外気に対して気密性が保たれている。

設置型のガスサンプラーは、屋外で測定を行う場合、風
雨をよけるため百葉箱又はシェルタ−内に設置できるよ
う四層（２）を取付けている。

本体（１）の多くの部分はプラスチック製で、直径３０
〜７０ｍｍ高さ１１〜２６ｍｍの大きさのもので取板い
、運搬および設置に便利なように軽量小型である。

多孔板部（３）の表面には４〜１００個の拡散孔（８）
を有しており、拡散孔（８）は直径３〜ｉｏｍｓ、深さ
３〜１８ｍｌ１１としている。

多孔板部（３）に密着して膜（４）があり、膜〈４）は
疎水性のプラスチック膜で厚さ２５〜１５０μ輸のもの
を使用する。使用するプラスチック膜はポアサイズ０．
０２〜０．２μ鏑のもので細孔のバラツキの小さいもの
が好ましい。

Ｍ（４）に続いて吸収剤（５）がある、二酸化窒素およ
び二酸化硫黄を採取するサンプラーとして使用する場合
は、吸収剤（５）はトリエタノールアミン水溶液を、セ
ルロースろ紙に含浸させたらのを用いる。

トリエタノールアミン水溶液はトリエタノールアミンの
５〜１５容量％のものとする。採取暴露期間を１０日間
以上にしてサンプリングする場合は、吸収剤（５）に膜
（６）を介して水保持部（７）を設ける。

ここで使用する膜（６〉は、Ｍ（４）で使用するプラス
チック膜と同品質のもので厚みは２５〜１５０μ端であ
る。水保持部（７）は高さ２〜５１のもので、水を０．
５〜３ｍ１ｌ含ませた樹脂体を用いる。

有害ガスが吸収剤（５）に吸収される律速要因は、主に
サンプラー表面における境界層抵抗、拡散孔（８）およ
びＭ（４）における物質移動抵抗、および吸収剤（５）
の吸収抵抗がある。

本サンプラーではこれらの要因のうちで、境界層抵抗の
影響を小さくするために、拡散孔（８）および膜（４）
の抵抗を十分大きくして設計し、これによって境界層抵
抗の主要な因子である風速の影響を少なくし、拡散孔（
８）の深さおよび膜厚をガス物質移動の律速因子として
いる。

ガスの物質移動抵抗体として、拡散孔（８）に膜（４）
を加えた理由は、移動抵抗を増加させるだけでなく、吸
収剤（５）の保護およびダストの混入を防ぐためである
。ダストは粒径にもよるが、その拡散係数はガスに比べ
小さいがダスト中の硫黄イオン等の影響をなくすことが
できる。

この種のサンプラーでは通常、暴露期間の経過とともに
有害ガスの吸収能の低下が見られるが、その主な原因は
吸収剤〈５）の変化、特に水分の蒸散によるものが大き
いと考えられる０本サンプラーでは水保持部（７）によ
り、吸収剤（５）の雰囲気を一定の湿度条件に保ってサ
ンプリングを行うようにしている。

このことによって、暴露期間を１ケ月に延長しても、有
害ガスのガス吸収能の低下が認められなかった。

次に本発明の実施例について説明する。

実施例に用いたサンプラーは直径６ｍ＋＊、深さ６ｒａ
ｌｌの拡散孔を２５個、膜厚５０μ論で吸収液量０゜４
ｍｌ、水保持部水量１．Ｏｍ＆であった。

サンプラーは日脚式で本体の形状は直径６２ＩＩＩＩ１
１、高さ１５ｍｍの大きさであった。

使用したサンプラーの二酸化窒素ガスに対する、物質移
動抵抗は、多孔板部３　、９　ｓｅｃ／　ｃ＋ｅ、膜部
２゜３ＳｅＣ／ｃｍ、吸収剤部３　、０　ｓｅｃ／　Ｃ
ｍサンプラー表面の境界層抵抗１　、０　ｓｅｃ／　ａ
ｍ（風速０　、５　ｒａ／　５ｅｃＪｌ流）と見積もる
ことができ、全移動抵抗として１０．２ｓｅｅ／ｃ−と
なる、このサンプラーを用いて３０日間（７２０時間ン
の測定を行う時、二酸化窒素の測定期間中の平均濃度は
二酸化窒素（Ｎ　Ｏ２−）の吸収量（μｇ）に０．２７
１を乗ずれば１１１）ｂの濃度として算出できる。

サンプラーは大阪市内の常時監視測定局５ケ所の試料ガ
ス採取口の近くにシェルタ−を設置し、原則として３個
のサンプラーを収納した。

暴露期間は３０日とし、内１ケ所のみ１０日間、２０１
コ間、３０日間の暴露を行った。

暴露終了後、サンプラーの吸収剤を１０ｍ１の試験管に
とり、水１０ｍｆを加え、時々よく振りまぜながら１時
間放置し、これを分析用試料溶液とした。試料溶液の一
部をとり、ＮＯ□−はザルラマン□法により分析を行っ
た。

自動測定機測定値と、本体による測定値間の相関係数は
、二酸化窒素については０．９８９８（ｎ＝１２）とき
わめて良好な結果を得た。また本体の測定値のバラツキ
は、二酸化窒素について変動係数として表わすと１．４
８〜１．２．４５％、平均５．７６％であった。

以上の結県から本ガスサンプラーは空気中の有害カスの
サンプラーとして、きわめて信頼性の高い測定値を与え
るものと考えられる。

二酸化硫黄濃度は試料溶液中のｓｏ、”−を比濁法（５
０ｍｍセル）により定量して算出する６［発明の効果］ 本サンプラーは吸引ポンプなど高価な装置を使用しない
で、大気中の窒素酸化物や硫黄酸化物が長期間（約１ケ
月）にわたり精度よ＜ヨり定できる。

また、木サンプラーをパーソナルサンプラーや生活環境
等の測定に使用する場合には、本体の背面にクリップを
取り付は可搬型とし、人の上着や家屋内外に容易に取り
付けられるようにできる。

本サンプラーを多数の場所で使用することによって、低
床、安価に大気中の汚染物質（二酸化窒素、二酸化硫黄
）の平均的濃度、あるいは濃度の分布状態が容易に把握
できるようになる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示したもので第１図は一部断面の
正面図、第２図はその部品配置を示す分解図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）空気中の有害ガス、主に二酸化窒素および二酸化硫
   黄を捕集するにあたり、試料空気と吸収剤との間に多孔
   板とプラスチック膜を介し、試料空気中から有害ガスを
   採取することを特徴とする簡易ガスサンプラー。 ２）多孔板の形状は外径３０〜７０ｍｍの円板状で直径
   １〜１０ｍｍ深さ３〜１８ｍｍのガス拡散孔を４〜１０
   ０個設けてあり、その低部には厚さ２５〜１５０μｍの
   プラスチック膜を密着させ、吸収剤としてトリエタノー
   ルアミンを含浸させたろ紙を使用することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のサンプラー。 ３）場合によっては、厚さ２５〜１５０μｍのプラスチ
   ック膜を介して、水を含む保持体をサンプラー最深部に
   設けることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第２
   項記載のサンプラー。