(57)【要約】【課題】環境において微量にしか含まれない特定の物質を簡易でありながらも高感度に定量分析することの環境における微量特定物質の簡易定量分析方法を提供すること。【解決手段】土壌、底質、灰、排水などを試料として採取し、この採取された試料を所定のｐＨに調整された液体に溶解して被検液６とし、この被検液６を機能性フィルタ３を用いて濾過し、この機能性フィルタ３に捕集された微量特定物質７をＸ線分析装置２０によって分析する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌、底質、灰、排水などを試料として採取し、この採取された試料を所定のｐＨに調整された液体に溶解して被検液とし、この被検液を機能性フィルタを用いて濾過し、この機能性フィルタに捕集された微量特定物質をＸ線分析装置によって分析することを特徴とする環境における微量特定物質の簡易定量分析方法。
【請求項２】
定量分析対象の微量特定物質が重金属であるとき、機能性フィルタとしてキレートフィルタまたは陰イオン交換フィルタを用い、当該機能性フィルタをＸ線分析装置によって分析する請求項１に記載の環境における微量特定物質の簡易定量分析方法。
【請求項３】
定量分析対象の微量特定物質がダイオキシン類またはＰＣＢであるとき、機能性フィルタとしてオクタデシルシランフィルタを用い、当該機能性フィルタに捕集された化学的物質を溶媒に溶離して、その溶液をＸ線分析装置によって分析する請求項１に記載の環境における微量特定物質の簡易定量分析方法。
【請求項４】
定量分析対象の微量特定物質が農薬であるとき、機能性フィルタとしてポリスチレンフィルタを用い、当該機能性フィルタに捕集された化学的物質を溶媒に溶離して、その溶液をＸ線分析装置によって分析する請求項１に記載の環境における微量特定物質の簡易定量分析方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば土壌や、海中のヘドロなどの底質、燃焼炉において生成される灰、あるいは排水など環境要素中に含まれる重金属、ダイオキシン、ＰＣＢ、農薬など微量に含まれる物質を簡易に定量分析する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【非特許文献１】「Ｘ線分析の進歩１８」（Ｘ線工業分析第２２集）第１４９〜１５５頁（株式会社アグネ技術センター、昭和６２年３月３１日発行）
例えば、土壌中に微量にしか含まれない重金属を定量分析する場合、従来においては、土壌を試料として採取し、この試料を水と振とうして水中に溶出させたものを分析用試料（被検液）とするか、土壌を酸溶液中で加熱分解して溶液化したものを被検液とし、これらの被検液をＩＣＰ発光分光分析装置や原子吸光分析装置を用いて定量分析を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の微量特定物質の定量分析においては、精密な定量分析を行うことができるものの、ＩＣＰ発光分光分析装置や原子吸光分析装置といった装置はきわめて高価であるとともに、その測定操作など取扱いに熟練を要する。さらに、前記ＩＣＰ発光分光分析装置等の装置は、実験室など室内においてしか使用することができず、土壌の採取現場など現地において分析を行うところの所謂フィールド測定は困難であった。
【０００４】
ところで、重金属など金属物質を分析する装置として、波長分散型蛍光Ｘ線分析装置やエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置が知られている。しかしながら、前記波長分散型蛍光Ｘ線分析装置を用いて被検液中に微量にしか含まれない特定成分を定量分析しても十分なＸ線強度が得られず、検出感度の面で不足するとともに、前記ＩＣＰ発光分光分析装置や原子吸光分析装置といった装置と同様に高価である。これに対して、前記エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置は、波長分散型蛍光Ｘ線分析装置等に比べると小型であり安価であるとともに、移動が容易であり、また、取扱いに熟練を要することがないなどの利点があるものの、測定感度が不足するといった欠点がある。
【０００５】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、環境において微量にしか含まれない特定の物質を簡易でありながらも高感度に定量分析することのできる、環境における微量特定物質の簡易定量分析方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の環境における微量特定物質の簡易定量分析方法は、土壌、底質、灰、排水などを試料として採取し、この採取された試料を所定のｐＨに調整された液体に溶解して被検液とし、この被検液を機能性フィルタを用いて濾過し、この機能性フィルタに捕集された微量特定物質をＸ線分析装置によって分析することを特徴としている（請求項１）。
【０００７】
上記環境における微量特定物質の簡易定量分析方法においては、例えば、土壌を試料として採取し、この試料土壌を所定のｐＨに調整された液体に溶解して被検液とし、この被検液を機能性フィルタを用いて濾過し、この機能性フィルタに捕集するようにしているので、前記試料土壌に微量にしか重金属が含まれないような場合であっても、前記重金属を濃縮することができる。したがって、このような濃縮された重金属をＸ線分析装置によって分析した場合、十分なＸ線強度、つまり、測定感度が得られるようになり、所望の定量分析を高感度で行うことができる。
【０００８】
そして、上記環境における微量特定物質の簡易定量分析方法において、定量分析対象の微量特定物質が重金属であるとき、機能性フィルタとしてキレートフィルタまたは陰イオン交換フィルタを用い、当該機能性フィルタを、Ｘ線分析装置（例えば、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置）によって分析することにより（請求項２）、重金属を定量分析することができる。また、定量分析対象の微量特定物質がダイオキシン類またはＰＣＢであるとき、機能性フィルタとしてオクタデシルシランフィルタを用い、当該機能性フィルタに捕集された化学的物質を溶媒に溶離して、その溶液中のＣｌやＢｒをＸ線分析装置（例えば、全反射エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置）によって分析することにより（請求項３）、ダイオキシン類またはＰＣＢを定量分析することができる。さらに、定量分析対象の微量特定物質が農薬であるとき、機能性フィルタとしてポリスチレンフィルタを用い、当該機能性フィルタに捕集された化学的物質を溶媒に溶離して、その溶液中のＰ、ＳやＣｌをＸ線分析装置（例えば、全反射エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置）によって分析することにより（請求項４）、農薬を定量分析することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の詳細を、図を参照しながら説明する。以下の実施の形態においては、土壌中に含まれる微量特定物質重金属としての重金属、例えばＰｂ（鉛）、Ｃｄ（カドミウム）、Ｈｇ（水銀）を定量分析する場合について説明する。
【００１０】
この発明の環境における微量特定物質の簡易定量分析方法（以下、単に簡易定量分析方法という）においては、まず、測定対象の土地における土壌を適量採取する。そして、これを以下のようにして前処理（溶出処理）して所望の被検液を調整する。すなわち、前記採取した土壌を風乾させ、異物を除去して直径２ｍｍ以下の粒を５０ｇ適宜のガラス容器に入れ、ｐＨ５．８〜６．３になるように塩酸で調整された純水５００ｍＬを加え、２０℃１気圧で６時間振とうした後、１０〜３０分間静置し、３０００ｒｐｍで２０分間遠心分離する。その後、上澄み液を０．４５μｍのメンブランフィルタで濾過したものを被検液とする。
【００１１】
上述のようにして得られた被検液を、図１に示すような濾過器を用いて濾過し、被検液中に含まれる、つまり、試料土壌中に含まれるＰｂ、Ｃｄ、Ｈｇといった重金属を捕集（濃縮）する。以下、この重金属の捕集方法について図１を参照しながら説明する。この図１において、１は濾過器で、例えばガラスやフッ素樹脂よりなり上下両端が開放された例えば円筒状のフィルタ保持体２内に、機能性フィルタ３を着脱自在にセットしてなるものである。前記機能性フィルタ３は、例えばキレート樹脂よりなるキレートフィルタで、繊維性フッ素樹脂にイミノニ酢酸キレートまたは７−８−キノリノールを固定させて形成され、適宜の厚さ（例えば０．２μｍ）および外径（例えば直径１０ｍｍ）を有する例えば薄い円板状の膜体に形成されている。このようなキレートフィルタ３は、前記被検液のｐＨを適切に調整することにより、当該被検液中のＰｂ等の重金属を好適に捕集することができる。
【００１２】
そして、前記キレートフィルタ３は、フィルタ保持体２の内部の適宜位置に形成された保持部４に当接し、水平に保持される。そして、この実施の形態においては、機能性フィルタ３の上面側に、被検液中に混入している異物や浮遊物を除去するための異物除去用フィルタ５が重なるようにして設けられている。
【００１３】
上述のように構成された濾過器１を用いて前記前処理によって得られた被検液を濾過するには、先ず、キレートフィルタ３を、２Ｎ−酢酸、純水によって洗浄する。その後、０．２Ｎ−酢酸アンモニウム１００ｍＬでコンディショニングする。一方、前記被検液５０〜５００ｍＬを硝酸またはカセイソーダ溶液を用いてｐＨを６〜１０に調整する。
【００１４】
前記ｐＨ調整した被検液を、図１において矢印６で示すように、濾過器１の上部開口側から濾過器１に流下供給する。この被検液の流下供給によって、被検液に含まれる微量特定物質７としての重金属がキレートフィルタ３に捕集される。このときの被検液の濾過速度は、０．５〜１０ｍＬ／分で吸引濾過するのが好ましい。なお、図１において、８は濾過された被検液６’を収容する容器である。
【００１５】
被検液６の濾過が終了した後は、前記重金属７を捕集したキレートフィルタ３を純水２０ｍＬで洗浄する。この洗浄後、キレートフィルタ３をフィルタ保持体２から取り出して、適宜のフィルタ抑え部材にセットして赤外光を照射して乾燥させる。
【００１６】
その後、前記乾燥したキレートフィルタ３を、例えば図２に示すＸ線分析装置２０を用いて測定する。この図２は、Ｘ線分析装置２０としてのエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置で、この図において、２１はＸ線２２を発生するＸ線源、２３は試料載置部２４に載置される試料、２５は試料２３に対するＸ線２２の照射により試料２３において発生する蛍光Ｘ線２６を検出するＸ線検出器、２７はアンプ、２８はマルチチャンネルアナライザ、２９はコンピュータである。このように構成されたエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置２０においては、Ｘ線源２１から発せられたＸ線２２が試料２３に照射され、当該試料２３から発せられる蛍光Ｘ線２６をＸ線検出器２５で検出し、その出力である電気信号をアンプ２７を経てマルチチャンネルアナライザ２８に入力し、エネルギースペクトルを得る。このエネルギースペクトルをコンピュータ２９が蛍光Ｘ線エネルギーのスペクトルデータとして読み取ることにより、蛍光Ｘ線強度がデータとして得られる。
【００１７】
すなわち、前記図２に示したエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置２０の試料載置部２４に重金属７を捕集したキレートフィルタ３を載置して、Ｘ線照射を行い、そのときの蛍光Ｘ線強度を求め、これによって、前記重金属７を定量分析することができる。
【００１８】
上記実施の形態においては、土壌を試料として採取し、この試料土壌を所定のｐＨに調整された液体に溶解して被検液６とし、この被検液６を機能性フィルタ３を用いて濾過し、この機能性フィルタとしてのキレートフィルタ３に捕集するようにしているので、前記試料土壌に微量にしか重金属が含まれないような場合であっても、前記重金属を濃縮して捕集することができる。したがって、このように捕集された重金属を、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置２０によって分析することにより、十分なＸ線強度、つまり、測定感度が得られるようになり、所望の定量分析を高感度で行うことができる。
【００１９】
この発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、種々に変形して実施することができる。例えば、上記実施の形態においては、機能性フィルタ３としてキレートフィルタを用い、試料土壌に微量に含まれるＰｂ、Ｃｄ、Ｈｇといった重金属を定量分析していたが、試料土壌に微量に含まれる他の重金属、例えば、Ａｓ（砒素）、Ｓｅ（セレン）、Ｃｒ＋６（６価クロム）といった重金属の定量分析には、機能性フィルタ３として陰イオン交換フィルタを用い、上記と同様の手順によって、これらの重金属を定量分析することができる。
【００２０】
ところで、環境中には前記Ｐｂ、Ｃｄ、ＨｇやＡｓ、Ｓｅ、Ｃｒ＋６といった重金属以外にも、例えば、ダイオキシン類やＰＣＢあるいは農薬といった化学的物質が微量特定物質として存在している。このようなダイオキシン類等の化学的物質についても、この発明方法は同様に適用することができる。ただ、これらの化学的物質については、上記重金属の場合と異なり、若干の工夫を施す必要がある。
【００２１】
すなわち、定量分析対象の微量特定物質がダイオキシン類、ＰＣＢあるいは農薬の場合は、被検液を機能性フィルタ３によって濾過し、この濾過に用いた機能性フィルタ３に捕集された化学的物質を溶媒に溶離して、その溶液中に含まれるＣｌ、ＢｒあるいはＰ、ＳやＣｌをＸ線分析装置２０によって定量分析するのである。
【００２２】
例えば、定量分析対象の微量特定物質がダイオキシン類やＰＣＢの場合、被検液を濾過する機能性フィルタ３としてオクタデシルシランフィルタを用いる。そして、分析対象の土壌を適量採取し、前記重金属の測定の場合と同様にして前記土壌を前処理し、被検液を調整する。そして、この被検液６を、図３の左側に示すように、濾過する。この濾過によってオクタデシルシランフィルタ３にはダイオキシン類やＰＣＢが捕集される。そして、このオクタデシルシランフィルタ３を、図３の真ん中に示すように、ジクロロメタンやアセトニトリルといった有機溶媒９によって洗浄して、前記ダイオキシン類やＰＣＢを有機溶媒９中に溶離して、微量特定物質を含んだ濃縮された試料溶液１０とし、この試料溶液１０を、図３の右側に示すように、ピペットなどの器具１１を用いて例えば円板状の石英板１２の表面に滴下し乾燥させた後、全反射エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置によって分析するのである。ここで用いる全反射エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置は図示を省略しているが、前記図２に示したエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置とほぼ同様の構成からなる。なお、図３において、１３は有機溶媒９を収容した容器である。
【００２３】
また、定量分析対象の微量特定物質が農薬の場合、被検液を濾過する機能性フィルタ３としてポリスチレンフィルタを用い、その後は、上記ダイオキシン類やＰＣＢの定量分析と同様にすればよい。
【００２４】
このように、ダイオキシン類、ＰＣＢや農薬というように分析対象の微量特定物質が液体に溶解しやすい化学的物質の場合には、機能性フィルタ３によって前記微量特定物質を一旦捕集し、その後、前記捕集された微量特定物質を適宜の溶媒中に溶離して試料溶液１０とし、この試料溶液１０を石英板１２上において乾燥させた後、全反射エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置によって分析するのである。
【００２５】
下記表１は、上記した微量特定物質ごとの捕集方法とエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）による測定対象物質を一覧表にしたものである。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
上述の各実施の形態においては、重金属を捕集した機能性フィルタ３や、この機能性フィルタ３によって捕集された化学的物質を有機溶媒９に溶離した試料溶液１０を測定するＸ線分析装置２０として、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置または全反射型エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置を用いているが、この発明はこれに限られるものではなく、波長分散型蛍光Ｘ線分析装置を用いてもよい。
【００２８】
そして、前記重金属やＰＣＢ等の化学的物質などの微量特定物質は、土壌だけではなく、海底や川底等の堆積しているヘドロなどの底質や焼却炉において生成される灰や工場や家庭などから排出される排水など各種の環境に含まれている。したがって、上述した微量特定物質の簡易定量分析方法は、前記各環境に存在する微量特定物質の簡易定量分析に好適に用いることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の環境における微量特定物質の簡易定量分析方法においては、土壌、底質、灰、排水などを試料として採取し、この採取された試料を所定のｐＨに調整された液体に溶解して被検液とし、この被検液を機能性フィルタを用いて濾過し、この機能性フィルタに捕集された微量特定成分をＸ線分析装置によって分析するようにしているので、冒頭に掲げた従来の定量分析方法に比べて、格段に高感度で微量特定成分を定量分析することができる。
【００３０】
そして、前記従来の定量分析方法と異なり、高価かつ大がかりな装置を用いる必要がなく、また、測定操作も簡単であるので、熟練者でなくても簡単に微量特定成分を定量分析することができる。特に、測定対象の土地等にＸ線分析装置を持ち込むことにより、所謂フィールド測定が可能になり、その土地等における土壌等の汚染状況などを従来に比べてきわめて短い時間で調査することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の簡易定量分析方法の前段階に用いる装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】前記定量分析方法の後段階に用いる装置の構成を概略的に示す図である。
【図３】この発明の他の実施の形態を説明するための図である。
【符号の説明】３…機能性フィルタ、６…被検液、７…微量特定物質、９…溶媒、１０…試料溶液、２０…Ｘ線分析装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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