作業環境中に存在する揮発性の化学物質測定のためのリアルタイム分析装置の開発

Abstract

本研究では，作業環境中に存在する揮発性の化学物質の濃度測定として主流となっているガスクロマトグラフィー/質量分析計（GC/MS）による測定では困難な，リアルタイム測定を可能にするためにイオン移動度分析計（Ion Mobility Spectrometer : IMS）を用いたリアルタイム分析装置を開発した．溶剤や塗料などに幅広く使用されているトルエンを試料として選定し，本装置の性能評価を行った．実験の結果，トルエンの瞬間的な化学物質のばく露許容量である天井値（300 ppm）付近までの範囲（40 ppm ～256 ppm）において非常に正確にトルエン濃度を測定することができた．本装置の応答性についても，およそ50秒間隔で濃度測定を行うことが可能であることがわかった．さらにエタノールを高濃度共存物質とした場合の本装置のトルエン濃度測定における定性性・定量性を検証したところ，十分に濃度測定が可能であることが示された．このことから，共存物質のプロトン親和力がトルエンのプロトン親和力よりも低い場合，共存物質の存在は本装置の定性性および定量性に影響を及ぼさないことが示された．

In this study, we developed a real-time volatile organic compounds (VOC) gas monitor using an ion mobility spectrometer (IMS). It was designed for real-time monitoring in work environments, which is difficult to be performed by the gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS). The performance of the real- time monitoring device was evaluated by conducting experiments using toluene widely used in many factories. Toluene has a ceiling value of 300 ppm set by Occupational Safety and Health Administration (OSHA). We could determine the quantity of toluene with high accuracy in range of concentration from 40 ppm to 256 ppm. Also the results of the experiment found that toluene can be analyzed in about 50 s interval using this device. The coexisting substance of ethyl alcohol did not affect the qualitativeness and quantitativeness of identification capacity this device, which suggests that a coexisting substance with a lower proton affinity than toluene does not affect the measurement accuracy of toluene concentration. Therefore, we concluded that the device can be used for on-site monitoring toluene concentration in a work environment.