環境保全のための計測技術
1.

対して、環境計測、環境分析は基盤となる技術とはじめにして重要な役割を担っている。環境計測、環境分
最近の一般社会や産業界における環境保全への析に係わる技術は、水質分析・土壌分析等の化学

取り組み方の変化は、従来の環境防止対応のみ

分析、ばい煙計測・大気計測、騒音振動計測、作ならず環境配慮型産業分野や地球環境分野におい

業環境測定、PCB、アスベスト測定等幅広い分野て、その意義の高まりを示している。特に、企に亘っており、環境の専門家集団としての環境管業の環境意識は、公害問題から環境保全へと変理に関連する技術メニューを紹介する。

化し、法規制対応から自主管理へと変化してい

2.

環境測定

る。内容も細分化され、法律の整備（公害防止法、リサイクル法、循環型社会形成推進基本法、

2.1

特定化学物質の環境への排出量の把握等及び管理

我が国の水質汚濁による公害は明治のはじめ、の改善の促進に関する法律（PRTR 法：Pollutant

足尾銅山の鉱毒水に始まる。その後、様々な公害

Release and Transfer Register））に伴い、環境モニの発生により、1959 年に「公共用水域に排出さ

タリング、微量分析技術、環境影響評価（EIA：れる水の保全に関する法律（水質保全法）」およ

Environmental Impact Assessment）、 環 境 ア カ ン タ

び「工場排水等の規制に関する法律（工場排水規

ビリテー、製品のライフサイクルアセスメント、制法）」が制定された。現在では水質汚濁防止法

グリーン調達、廃棄物利用、環境自己評価プログに発展し、環境への排出水を規制している。排水

ラム、温暖化物質、環境負荷、ISO14000 等と際の規制項目は幅広いが、おおまかには「健康項目」

限なく広がりをみせている。

と「生活環境項目」の 2 つに大きく分類することこのように複雑化、専門化している環境課題に
表1
区分

健康項目

元

素

化

金 属

排水規制項目

カドミウム
鉛
水銀
セレン

銅，亜鉛，クロム，鉄，
マンガン

未規制項目
ＴＯＣ，ＴＯＤなど

ニッケル，スズ，アンチモン，モリブデンなど両性物質ヒ素
非金属

フッ素
ホウ素

無機化合物

シアン，クロム（ＶＩ），
アンモニア，硝酸，亜硝酸

有機化合物

有機塩素化合物，農薬，
ベンゼン，有機水銀

合
物

ができる。

生活環境項目
pH，DO
BOD，COD，SS
ヘキサン抽出物質

総合水質指標塩素，臭素，硫黄など
全窒素
全リン

硫化水素， 亜硫酸など

フェノール類

塩素系有機化合物，
有機スズ化合物，アミン類，トルエン，キシレン，
中性洗剤，一部の農薬など

大腸菌類

色度，温度など

そ の 他

̶ 53 ̶

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水質分析

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「健康項目」とは、人の健康に被害を生じるおと。また、酸化・分解などにより経時的に濃それのある重金属（カドミウム、水銀等）や有機度が変化する成分があるため、迅速に対応す

塩素系化合物（PCB トリクロロエチレン等）なる必要がある。

どの規制項目であり、「生活環境項目」とは、川オ．実用性や海などの水の「汚れ」について、物理的（pH、使用する分析機器の価格や必要試薬の費用

SS 等）あるいは生物の生育環境（BOD、DO 等）

等が安価であることも実用の上で考慮が必要の面からみた規制項目である。

である。

（1）水の分析方法

水の分析には上述のような条件が要求される水の分析には、一般に次のような要素を持つが、実際の分析項目に用いられている普通の定量分析法が要求される。

法を方法別に分類すると表 2 のようになる。

ア．適用範囲が広いこと（2）分析方法の概要

目的成分量を分析する場合、定量可能な濃ア．高周波プラズマ発光分析法（ICP − AES 法）度の幅はできる限り広い事が望ましい。

近年、金属元素分析の主流となった方法でイ．感度がよいことある。比較的高感度、操作も簡便、また共存

水の分析では、対象となる成分が相当に希物の妨害を受けにくいため、従来、比色法や薄な場合がある。また、要求される定量下限

容量法で実施されていた項目の多くが ICP-

値が低いことが多いため、感度の良い分析法

AES 法に置き換わり、定量に用いられている。

を必要とする。

イ．比色法
比色法は対象物の色を測定する手法であウ．操作の簡便性と確実性分析をする際に特別な熟練を必要とせず、り、従来幅広い分析に用いられていたが、現極力簡単であること。また不測の誤差が生じ

在は ICP 法に置き換わった項目が多い。しかるおそれが少ない確実な方法であること。

し ICP − AES 法はその性質上、元素単体の

エ．迅速性分析にしか用いることができないため、化合多数の試料を扱うことが多いため、短時物であるアンモニア、硝酸化合物、シアンな間で多くの試料数を処理できる方法であるこ

表2
定

量

どは比色法で定量されている。

水質分析に用いられる分析方法
項法

高周波プラズマ発光分析法

目

鉄，鉛，カドミウム，クロムなど金属元素全般

比

色

法

アンモニア，硝酸化合物，シアンなど

容

量

法

溶存酸素，化学的酸素要求量など

重

量

法

蒸発残留物，懸濁物など

フレーム光度法

ナトリウム，カリウムなど

原子吸光法

水銀，砒素，セレンなど

電気的方法

電気電導度，pHなど

液体クロマトグラフ法

アルデヒド類，農薬など

ガスクロマトグラフ法

有機溶剤，有機化合物など

そ

の

他

温度，外観，透視度など

̶ 54 ̶

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広いが、高額の機器を使用しなければならな

ウ． 容量法・重量法

いため、コスト的に不利となることがある。

容量法は操作が簡便で精度も高いが、微量
2.2

成分の分析は困難である。重量法は高精度で排ガス分析あるが、比較的多量に含まれる成分にしか適大気汚染物質の分析は昭和 40 年代の公害防止用できず、また分析に長時間を要するため、の時代から盛んに行われている。その後、脱硫装多量の試料数を扱う場合には適さないのが欠

置・脱硝装置や集塵装置の技術開発と普及、燃料点である。

転換等により硫黄酸化物やばい塵による大気汚染はほぼ解消され、環境保全の時代に移っている。

エ．フレーム発光度法・原子吸光法
炎の中に対象物質を注入し、その時の発光

21 世紀に入り微量分析が発達し、ダイオキシンを測定する手法がフレーム発光度法、光の吸などの環境ホルモンが注目され、最近では地球規収を測定する手法が原子吸光法である。元素

模の環境問題を議論する時代となっている。
ここでは、排ガス分析の概要と特徴について簡によって ICP − AES 法よりも高感度である

単に紹介する。

ため利用されている。

（1）排ガス分析項目

オ．電気的方法
濃度差によって起電力が発生する性質を利用する手法であり、水素イオン濃度（pH）

大気汚染防止法規制物質として指定された項目を表３に示す。

の測定が代表的である。電気的方法は感度が上記項目のうち硫黄酸化物、ばいじん、有害

高くないことが多いが連続測定に有利であ物質は「ばい煙」と呼ばれている。これらは固り、装置モニタとして利用価値が高い。

定発生源から排出される大気汚染物質で、昭和カ．液体クロマトグラフ法、ガスクラマトグラ

37 年のばい煙規制法の時代から規制されていフ法るものである。揮発性有機化合物は VOC と呼機器分析法としても分類される。分析の対ばれているもので、揮発性を有し大気中で気体

象となる項目は装置の構成や部品により変更

状となる有機化合物の総称であり、浮遊粒子状

でき、感度の調整も可能と応用範囲が非常に物質および光化学オキシダントの原因物質とさ

表3
規制物質名
硫黄酸化物

排ガス分析項目
SO2,SO3

大気汚染防止法規制物質
分析方法
JIS K 0103

発生状況

対象施設

石炭, 油, 廃棄物 燃焼装置，脱硫装置
等の物の燃焼ばいじん

ダスト

JIS Z 8808

物の燃焼燃焼装置, 集塵装置

有害物質

窒素酸化物, カドニ

JIS K 0104 ，

物の燃焼

燃焼装置

合成，分解など

廃棄物処理装置

塗装，印刷，乾揮発性有機化合物

ウム, 鉛, ふっ化水素 , 0083， 0106，

揮発性有機化塩素, 塩化水素

0107， 0105

全炭化水素

環境省告示

など

合物

第 61 号燥焼付け発生施設

自動車排出ガス 一酸化炭素，炭化水

JIS D 1030

自動車の運行

特定の自動車素，窒素酸化物，粒JIS D 1101

子状物質

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れている。平成 18 年から大気汚染防止法上のイ．自動分析 - 連続分析法
ガスの光を吸収する性質、磁気や電気的性

新しい規制物質となった。
自動車排出ガスは、ばい煙規制法を見直し、質を利用した連続自動分析装置を使用する分

大気汚染防止法を制定した昭和 43 年から規制

析方法である。化学発光、赤外線吸収、紫外されている。上記規制項目のほかに、排出ガス

線吸収、定電位電解法等の原理による自動分

量を算定するためにガス流速や基本ガス組成の析装置を標準濃度ガスにて校正し、正確な濃O2、CO2 濃度の計測が必要になる。

度を計測する。妨害成分に注意し、装置の整（2）分析方法

備やガス漏れチェック、ガス採取配管の正し分析方法は大きく区別すると以下の 2 方法にい運用を行なえば、精度の高い計測ができる。
図 2 に排ガス計測機器を示す。

分かれる。
ア．吸収液 - 化学分析法（3）排ガス分析の留意点

試料ガス中の分析対象ガスを溶液に吸収さア．温度によるガス性状の変化せ、その試料溶液を化学分析により定量する

測定対象ガスの温度とガス採取配管材質

方法で、吸収液は対象ガスにより、純水、過との関連によりガスの形態が変化することが酸化水素水、ホウ酸溶液、硫酸、水酸化ナトある。ガス採取場所の温度が 300℃以上の場

リウム溶液等を使用する。排ガス中の他成分

合は可燃性ガスが採取管内で酸化したり、ダによる吸収効果低下が起こる場合や、液温度

イオキシンや NOx が発生し易い環境となるの上昇による吸収効率の低下、あるいは試料ので、ガス反応の少ない配管材料を使用した溶液の飛散越流による捕集率の低下に注意す

り、配管を冷却して、ガスを採取する。SO3

る必要がある。

と NH3 が共存する場合は、200℃未満で硫安

分析対象ごとに各種の化学分析方法があが生成し、SO3 と NH3 濃度に影響を与える。

り、適用条件や誤差要因等に注意して分析す

採取場所のガス温度と共存ガスの種類を確認る。大気中や排ガス中のガス濃度定量の基礎

し、採取時のガス形態に注意を払うことが大となっている。

切である。

図 1 に排ガス採取方法の一例を示す。

図1イ．配管表面における吸脱着

吸収液による排ガス採取方法の一例

̶ 56 ̶

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と 呼 ば れ、 ダ イ オ キ シ ン 類（PCDDs、PCDFs お
よ び DL-PCBs） や ポ リ 塩 化 ビ フ ェ ニ ル（PCBs）などがこれに当たる。国内においても環境汚染を懸念する社会的関心が非常に高まり、これらの化学物質に対して厳しい管理規制を盛り込んだ「ダイオキシン類対策特別措置法」（平成 11 年 法律第 105 号）、「ポリ塩化ビフェニル廃棄物の適正な処理の推進に関する特別措置法」（平成 13 年 法
図2

律第 65 号）が相次いで整備された。

排ガス計測機器（1）ダイオキシン類
SO2 や高分子炭化水素、あるいは ppm 未満のダイオキシン類（DXNs）とは、ポリ塩化ジ

低濃度ガスでは、配管表面への吸着によるガ

ベンゾパラジオキシン（PCDDs）、ポリ塩化ジ

スの置換遅れが発生したり、場合によってはベンゾフラン（PCDFs）およびダイオキシン様桁違いの計測結果を得ることがある。配管材- ポ リ 塩 化 ビ フ ェ ニ ル（DL-PCBs） の 総 称 で、料には細心の注意を払い、吸着の少ない材料

特に毒性の強い化学物質であることから他のを使用する。また炭化水素等の採取では、配有害物質に比べより低いレベルの計量単位（ng

管を加熱し吸着を少なくし、置換速度を速め

又は pg）で排出基準および環境基準が制定さ

る。

れている。

ウ．ガス中の水分やドレンへの溶解

ダイオキシン類の分析に供する試料は、大気

ガス中の水分は、配管途中でドレンとなっや公共水域のような比較的きれいなものから、た場合には、ドレン水中にガス成分が溶解し燃焼ガスや燃え殻のように多量の有機物を含む

負の計測誤差を生じさせる。特に NH3、SO2、ものまであり多種多様である。また、分析工程

NO2、H2S ガスは水に溶解し易いので、配管（図３）も試料の抽出から始まり、夾雑物の除を加熱し水や配管内面のくもりや結露を発生させないようにする。
以上のように、排ガス分析は温度形態 , 吸着置
換 , 凝結溶解の 3 つの点に留意し、誤差要因をよく検討したうえで、採取や分析を実施することが要求される。

ダイオキシン類の精製
濃PCB 分析およびダイオキシン類分析

化学物質の中には、環境中で分解されにくく、
一旦環境中に排出されると人間の身体に有害な影
響を及ぼす恐れがあるものがある。このような性質を持つ化学物質は、残留性有機汚染物質（POPs）

̶ 57 ̶

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内標準 物質 添加

ダイオキシン類の抽出
夾雑物の除去3. 微量分析
3.1

試料
・大気、排出ガス
・排出水、土壌・燃え殻etc

縮ガスクロマトグラフ
質量分析装置測定
データ解析

図3

ダイオキシン類分析フロー
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去そして分離精製操作と前処理だけでも長い期間を要する。抽出された有機成分の中から、長い前処理を経て極微量のダイオキシン類だけをロス無く精製するには、経験と高い技術力が要求される。
2002 年に導入された独立行政法人・製品評
価技術基盤機構による特定計量証明事業者認定制度（MLAP：図 4）は、繁雑なダイオキシン
類分析における分析技術力と分析精度の管理シ
ステムが一定の基準をクリアしている事業所
かどうかを審査・認定する制度で、当社でも、
2003 年に認定を受けて以来、横浜市をはじめとする地方自治体が実施する実態調査をサポートしてきた。
焼却炉メーカーであったＩＨＩの分析機関と図4

特定計量証明事業者認定度（MLAP）認定証

してダイオキシン類分析を始めたこともあり、絶縁油

当初は発生源の排出実態調査に最も注力してきn- ヘキサン添加た。しかし、学校や事業場に設置されていた焼絶縁油の除去却炉のほとんどが廃止・撤去され、発生源総数

ポリ塩化ビフェニルの精製が激減したことを受け、近年では大気や土壌といった環境保全を目的とした業務へと展開して
いる。

濃

縮

ガスクロマトグラフ（ECD）測定
データ解析（2）ポリ塩化ビフェニル
ポリ塩化ビフェニル（PCBs）は、優れた電図5

絶縁油中のPCBs分析フロー

気的特性や耐熱安定性などから産業用から家庭用品にまで広く使用されてきた。カネミ油症事

よって様々な方法が適用されている。当社では、件以来、その毒性が社会問題となり 30 年以上

JEAC1201 法（JEAC：社団法人・日本電気協会）

前に製造が禁止された。しかし、PCBs を含むをはじめ、底質調査法（環境省マニュアル）お

絶縁油の不適切な管理により、環境汚染が深刻

よび厚生省告示 192 号とすべての分析方法に対化し、「ポリ塩化ビフェニル廃棄物の適正な処応可能であり、固相抽出法を用いた分析方法（図理の推進に関する特別措置法」が制定された。

５）では短時間・低コストを実現し、開始より

これにより廃棄物はもちろん使用中の重電機器

延べ 10,000 台を超える重電機器の調査を実施も使用されている絶縁油に含まれる PCBs 濃度

してきた（分析結果例：図６）。さらに昨年度を調査することになった。

からは生物抗体反応を用いたバイオセンサー法

現 状、 未 処 理 の 絶 縁 油 に 適 用 さ れ る 公 的
PCB の検定方法が無いことから、分析機関にの導入により、類似した変圧器の大量調査に対応できる体制を整えている。

̶ 58 ̶

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図６
3.2

PCB分析の測定例

アスベスト分析

定性分析を実施し、アスベスト有りと判定され（1）アスベスト分析の動向

た試料については、基底標準吸収補正法による石綿（アスベスト）に関する規制は、労働安

X 線回折分析法により石綿含有率を算出する。

全衛生法、特定化学物質等障害予防規則等にな お、 ア ク チ ノ ラ イ ト に つ い て は、 国 内 で基づいて行われてきたが、平成 17 年に石綿障標準物質が供給されていないことから当社では害予防規則として石綿（アスベスト）単独のNIST（National Institute of Standard and Technology）

規則が公布された。平成 18 年 8 月には労働安

標準物質を使用している。

全衛生法施行令の一部を改正する政令により、アンソフィライト（JAWE411）とトレモライ

規制値も従来のアスベスト含有濃度 1％以下かト（JAWE511）およびアクチノライト（NIST1867a）

ら 0.1％以下と強化された。さらに対象となるの位相差顕微鏡を使用した分散色およびＸ線回アスベストの種類も、アモサイト、クリソタイ

折分析のピーク位置を表４に、分散色写真およルおよびクロシドライトの 3 種類から、アンソ

びＸ線回折出力チャート例を図７に示す。
図７から位相差顕微鏡を使用した分散染色

フィライト、アクチノライトおよびトレモライ
トが加えられて 6 種類となった。

分析法では 3 種類とも同様な分散色のため識

ここでは、新たに規制対象項目となったアン

別することが困難であり、X 線回折分析の出力

ソフィライト、アクチノライトおよびトレモラ

チャート例からも回折線がほとんど同じため識イトの分析方法を紹介する。

別をすることが困難である。

（2）アンソフィライト、アクチノライトおよびト

当社ではこれらのアスベストが検出された場

レモライトの分析方法

合は、①位相差顕微鏡に偏光用回転アナライ

JIS A 1481 の解説を参考にし、JIS A 1481 の「分ザーを装着した分散染色の偏光観察および②走

析手順」に従い分析試料調製、X 線回折分析法、査型電子顕微鏡−エネルギー分散型 X 線分析

位相差顕微鏡を使用した分散染色分析法により（SEM-EDS）により、アスベストと思われる繊̶ 59 ̶

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表４ アンソフィライト、トレモライトの分散色、Ｘ線回折ピーク位置（浸液右側の数字は屈折率 n D25℃）

浸液

1.605

浸液

1.605

浸液

1.605

浸液

1.640

浸液

1.640

浸液

1.640

アンソフィライト

図7

アクチノライトトレモライト

アンソフィライト、アクチノライト、トレモライトの分散染色写真
およびＸ線回折分析の出力チャート例
̶ 60 ̶

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08.10.16 1:21:06 PM

維状物質の形状や大きさを観察するとともに任酸エチル・ヘキサン混合溶媒を用いる方法もあ

意の繊維状物質に電子線を照射し、その元素成る。抽出の最適条件は対象農薬成分により異なる分を測定する方法を併用している。

が、同時抽出が可能な農薬成分の組み合わせもあ

3.3

農薬の分析

る。一方、固相抽出法は固相カラム（市販品）に

農薬は 300 種類以上もあり、除草剤、殺虫剤、検水を通して農薬を吸着させ、次に遊離液を固相

殺菌剤、成長促進剤などに大きく分けることがでカラムに通して農薬を回収する方法である。このき、目的に応じて広く利用されている。輸入野菜

方法は有機溶媒の使用量が少ない、多数の検体のに基準値を超える残留農薬が検出された事件、登処理が容易であるといった利点がある。かつては録を抹消された農薬が無断で使用された事件など

通水の過程における固相カラムの目詰まりが問題

が報道機関によって大きく取り上げられた。そのであったが、最近では目詰まりを起こしにくい固影響で農作物の安全性に対する関心が急速に高相カラムが市販されている。溶媒抽出法、固相抽

まっており、農協や大手スーパーなどが相次いで出法により農薬を抽出した溶媒はロータリーエバ

商品の残留農薬検査を実施するようになった。こポレータ、および窒素吹き付けにより濃縮し、必

こ数年、残留農薬分析の要求が急増しており、公要に応じてクロマトグラフ分離による夾雑物の分的機関だけでなく民間の分析機関にも分析が委託

離操作を行う。最後に一定量になるよう再び濃縮されるようになっている。

し、定量分析を行う。

これら農薬のうち、特にシマジン、チウラム、

当社では排水中のシマジン、チウラム、チベ

チオベンカルブはゴルフ場の芝草、水田の稲に散ンカルブの 3 成分に対する定量分析を実施してい布されるので、河川、湖、水路の水に含まれるる。シマジン、チオベンカルブはガスクロマトグ可能性があり、「環境基本法」（平成 5 年施行）に

ラフ質量分析計を用いて定量分析を行う。図 8 に

よって基準値が定められている。分析方法は JIS

シマジン、チオベンカルブのトータルイオンクロ

K 0128-2000「用水・排水中の農薬試験方法」に記

マトグラムおよびイオンクロマトグラムの例（シ載されており、50 種類の農薬に対して個別の分

マジン m/z 201、チオベンカルブ m/z 100）を示す。

析方法が定められている。

チウラムは高速液体クロマトグラフを用いて定量分析の大まかな流れは分析を行う。図 9 にチウラムを分析したクロマ①検水から対象農薬成分を有機溶媒に抽出

トグラムの例を示す。
図 8、図 9 に示すように対象農薬成分のピーク②対象農薬成分を抽出した有機溶媒を濃縮③ガスクロマトグラフ法、高速液体クロマトグ

分離は良好であるが、検水によって夾雑成分が異なる。夾雑成分による妨害が著しい場合には、ク

ラフ法による定量分析となり、必要に応じて②と③の間に精製の作業を

ロマトグラフ分離による夾雑物の分離作業を行っ行う。

た試料を調製して、定量分析を実施する。

検水から農薬を抽出する方法には溶媒抽出法と

4.

作業環境

固相抽出法がある。溶媒抽出法は有機溶媒（ジク
ロロメタン等）と検水を分液ロートに入れて振と4.1

うさせ、農薬を有機溶媒に抽出する方法である。

悪臭防止法（昭和 46 年施行）は、規制地域内

ジクロロメタンは毒性が高いため、抽出溶媒に酢の工場や事業場の事業活動に伴って発生する悪臭̶ 61 ̶

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臭気

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図8

図9

シマジン、チオベンカルブのトータルイオンクロマトグラム
およびイオンクロマトグラムの例

チウラムの分析チャート（高速液体クロマトグラフ、検出器：UV）

̶ 62 ̶

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08.10.16 1:21:09 PM

を規制することにより悪臭防止対策を推進し、生の対象であり、都道府県知事から計量証明事業所

活環境の保全と国民の健康の保護に資することを（濃度）登録を受けた事業所で行われる。登録を目的としている。都道府県知事は住民の生活環境受けた事業所では、環境計量士（濃度）の管理下を保全するため、悪臭を防止する必要があると認で分析試験が行われる。
人間の感覚に似せた臭気指数という表示方法がめる地域を指定する。
悪臭防止法では、濃度規制と臭気指数規制があり、都道府県知事が規制地域における自然的、社

臭気濃度に代わって用いられる。臭気濃度と臭気指数の関係は、式 1 の通りである。

会的条件を考慮して特定悪臭物質または臭気指数

臭気指数＝ 10 × log（臭気濃度）…………式 1について敷地境界線、気体排出口、排出水におけより直感的に数値の意味を理解できるようにしたる規制基準を定める。特定悪臭物質として表５ののが臭気強度である。

22 物質が指定されている。表５に示した分析方
法は、吸光光度法、ガスクロマトグラフ法（FPD）、

以下に示す 6 段階臭気強度表示法が広く使われている。
臭気強度と判定尺度

ガスクロマトグラフ法（FID）であるが、ガスク
ロマトグラフ質量分析計（GC − MS）を使う場

0 無臭

合もある。

1 やっと感知できるにおい（検知閾値濃度）
2 何のにおいかわかる弱いにおい（識別閾値

これらの化学分析、機器分析は、濃度計量証明

濃度）表5

悪臭22物質とその分析方法

NO.
分析項目
1 アンモニア
2 メチルメルカプタン
3 硫化水素4 硫化メチル
5 二硫化メチル6トリメチルアミン

7
8
9
10
11
12

アセトアルデヒド

13

イソブタノール

14

酢酸エチル

15

メチルイソブチルケトン

16
17
18
19
20
21
22

トルエン

イソブチルアルデヒド

ガスクロマトグ
ラフ法（FPD)

ガスクロマトグ
ラフ法（FID)

5 強烈なにおい
一般に人の臭覚による臭気試験は、官能試験や三点比較臭い袋法と呼ばれ、臭気判定士の管理下で行われる。
作業環境上の臭気は、原材料などから発生する
一次的なものと製造工程などから発生する二次的

ガスクロマトグ
ラフ法（FID)

なものなどがある。原材料から発生するものには、塗装作業などに使用する有機溶剤などがあり、有ノルマルバレルアルデヒド

機溶剤を製造または取り扱う屋内作業場において

イソバレルアルデヒド

スチレン

4 強いにおい分析法
吸光光度法

プロピオンアルデヒド
ノルマルブチルアルデヒド

3 楽に感知できるにおい

ガスクロマトグ
ラフ法（FID)
ガスクロマトグ
ラフ法（FID)
ガスクロマトグ
ラフ法（FID)
ガスクロマトグ
ラフ法（FID)は有機溶剤の濃度が労働安全衛生法に定める作業
環境測定の対象になっている。主な物質としては、
アセトン、ノルマルへキサン、トルエン等 47 物
質が指定されている。作業環境測定は、作業環境測定士（有機溶剤）が行う。

キシレン
プロピオン酸
ノルマル酪酸
ノルマル吉草酸
イソ吉草酸

製造工程の場合、過熱処理などに伴うこげ臭な
ガスクロマトグ
ラフ法（FID)

どがあり、通常これらは、排ガス処理装置を通して大気中に排出されるため、悪臭防止法の規制対̶ 63 ̶

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象になる。

通騒音、建設工事騒音、鉄道騒音、航空機騒音、

4.2

作業環境騒音、深夜カラオケ騒音、低周波騒音な

騒音・振動

騒音・振動は、環境基本法で定義されている典どがあり、環境基準などの基準値がある場合が多型七公害の項目であり苦情件数も多い。騒音の定い。一例として環境基本法の規定に基づく騒音に

義は、基準値よりも大きい音であることと同時に係る環境基準を表６に示す。

不快の音であることが必要条件になる。個人の心振動の種類には、工場・事業場振動、道路交通

理状態や感覚、生い立ちなどによって騒音と感じ

振動、建設工事振動などがある。振動には規制基る場合とそうではない場合があり、騒音問題を難準はあるが環境基準は無いので注意が必要である。

しくしている。振動についても感覚的要素がある

一例として振動規制法の規定に基づく特定工場等の規制基準を表７に示す。

ため同様に対策を難しくしている。
騒音の種類には、環境騒音、工場騒音、道路交

環境基準や規制基準の適合状況を判定するための

表6

騒音に係わる環境基準

表7

特定工場等の振動規制基準

̶ 64 ̶

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08.10.16 1:21:13 PM

騒音・振動計測は、前記の法律に基づき計測する。

L50，L90，L95）の値を計測する。振動は、時一例として特定工場における規制基準の適合状況を

間率振動レベル（L10，L50，L90）の値を計測判定する騒音・振動の計測条件を以下に示す。

する。測定値は騒音計・振動計のメモリに（1）測定条件

自動保存し、その測定値をパソコンに転送

ア．騒音レベル

して表計算ソフト（エクセル）などで加工・

騒音レベルの測定は、「環境騒音の表示・測定方法（JIS Z 8731）」に定める方法によウ．測定結果は、通常、騒音は音圧レベル、振り行う。使用測定機器及び測定条件を表８、動は振動加速度レベルの計量証明書として

図 10、図 11 に示す。

取りまとめる。
4.3

イ．振動レベル

粉じん

振動レベルの測定は、「振動レベル測定方

空気中に粒子が分散している状態を総称してエ法（JIS Z 8735）」に定める測定方法によりアロゾルと呼び、その発生源や粒子の性状から粉行う。使用測定機器及び測定条件を表９、じん、ヒューム、ミスト、煙、霧など種々の呼び

図 10、図 11 に示す。

名がある。粉じんは固体が粉砕、研磨 , 爆破など

（2）データの整理方法

で空気中に分散したものであるが、ヒューム、ミア．各測定地点に IC レコーダを設置し、測定ストなどを含めて粉じんとする場合もある。

中の音を記録する。工場から発生する音以

大気汚染防止法第 2 条第 4 項では、粉じんは、外で測定値に大きく影響を与えるものは異「物の破砕、選別その他の機械的処理又はたい積

常音として除外する。振動については、波に伴い発生し、又は飛散する物質」と定義されて形のほか騒音データも併せて判断し異常振いる。「特定粉じん」と「一般粉じん」に区分され、動を除外する。

特定粉じんとしては、石綿（アスベスト）が指定

イ . データスクリーニングした後、騒音は 10されている。また、労働安全衛生法は作業環境に分間の等価騒音レベル（LAeq）と同時に最おける健康被害を防止する目的で粉じんを規制し大値（LAmax），時間率騒音レベル（L5，L10，

ている。

表8

騒音レベルの測定機器及び測定条件

表9振動レベルの測定機器及び測定条件

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管理する。

65 ̶

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図10

測定機器図

図11

測定機器図

ここでは、労働安全衛生法、粉じん障害防止規（1）デザイン則で規定する粉じん作業の作業環境測定について

デザインは、当該作業場で行われている作業の内容、労働者の行動範囲、原材料として用い紹介する。
労働安全衛生法第 65 条第 2 項の規定に基づくられている物質、有害物質発生源の数、作業場

作業環境測基準は、昭和 51.4.22 労働省告示第 46の広さなどから、測定エリアの決定、測定ポイ号により定められており、測定の方法は、この作

ントの決定を行う。

業環境測基準により行う。作業環境測定における作業環境の測定ポイントには、A 測定、B 測

粉じん計測の手順は、デザイン、サンプリング、

定のポイントがあり、A 測定は、通常測定エリ分析および評価の 4 段階からなる。以下に各段階

アを 6m メッシュ等間隔に区切り、交点付近をを解説する。

測定点とするが最低点数は 5 点である。B 測定

̶ 66 ̶

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08.10.16 1:21:18 PM

は、作業内容から最も濃度が高くなる場所およ

幾何標準偏差σ、第 1 評価値 EA1、第 2 評価値

び時間とする。

EA2 を求め、B 測定の結果から CB を求め、式（2）サンプリング

1 に示す管理濃度 E と比較評価する。評価基準
を表 10 に示す。

サンプリングは、デザインで決定した測定ポE（mg/m3）＝ 3.0/(0.59 Ｑ +1)

イントで作業工程から適切な時間帯で行う。
粉じん計測の場合、相対粉じん計、ローボ

Ｑ：遊離ケイ酸含有率（％）

リュームエアーサンプラー、ハイボリュームエ

第 3 区分の場合、直ちに改善すべき状態であアーサンプラーを用いるが、後記の 2 種類のサり、第 1 区分は良好で維持すべき状態と評価さンプラーは、空気中の粉じんをろ過捕集する装れ、第 2 区分はその中間である。

置である。付着物した粉じんの重量を化学天秤

4.4などで秤量することにより粉じんの重量濃度を求める。

揮発性有機化合物測定

作業環境上の揮発性有機化合物測定としては、
VOC をトータルとして捕らえる自動測定器を用

相対粉じん計は、重量法で求めた校正値を用いることで使用できるが、軽量であり、使用方

いた連続測定の他、個々の成分を分離計測する方法がある。
分析は作業環境測定基準（労働省告示第 46 号）

法も簡便であることから、A 測定などの多点計に基づき実施する。そしてサンプリングした試料測する場合に適している。
サンプリング実施時には当該単位作業場所でガス中の分析対象成分は主にガスクロマトグラフ

行なわれていた作業、設備の稼動状況、温度、法により定性・定量分析を行う。ここではガスク

湿度、気流等、及び測定値に影響を及ぼしたとロマトグラフ質量分析計（以下 GC/MS と呼ぶ）

考えられる事項を記録する。

を用いた VOC の成分分析について紹介する。

（3）分析

GC/MS は注入した試料をガスクロマトグラフ

粉じん分析は、重量測定および遊離ケイ酸分

で成分ごとに単離し、逐次質量分析計で検出す析がある。遊離ケイ酸の分析方法には、エックる分析装置である。分析方法は SIM（Selected Ion

ス線回折法かりん酸法を用いる。

Monitoring）法とスキャン法がある。SIM 法は高（4）評価

い感度と選択性を有しており、定量分析で利用さ労働安全衛生法第 65 条の 2 第 2 項の規定にれている。一方、スキャン法は主に定性分析や構基づく作業環境評価基準は、昭和 63.9.1 労働省

造解析において利用されている。使用している装告示第 79 号により定められており、評価の方

置は図 12 に示す「Agilent 製 ガスクロマトグラフ

法は、この「作業環境評価基準」により行う。

質量分析計

評価方法は、A 測定結果から、幾何平均値 M、
表10HP-6890/5973」である。

SIM 法 の 分 析 事 例 を 図 13 に 示 す。 こ の 図 は粉じん評価基準̶ 67 ̶

04.indd 67…………式 1

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VOC 混合標準試薬のトータルイオンクロマトグ

次にスキャン法の分析事例を図 14 に示す。トーラムで、多成分を一斉に定量分析した例である。

タルイオンクロマトグラム上に現れたピーク（矢印のピーク）のマススペクトルに対し、相同性が高い成分をデータベースで検索する。
この例では、検索の結果、トルエンであることが分かった。
ガスクロマトグラフ法は保持時間を成分固有のパラメータとして分析を行う。GC/MS 法は保持時間とマススペクトルを成分固有の二次元パラメータとして分析を行うため、ガスクロマトグラ
フ法よりも分析の精度と確度が高い。したがって、

図12

GC/MS

ガスクロマトグラフ法（FID）では難しい多成分

図13

図14

SIM法の分析例

スキャン法の分析事例
̶ 68 ̶

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08.10.16 1:21:21 PM

の一斉分析や定性分析が可能になる。
5.
5.1

環境シミュレーション

冷熱サイクル試験

自 動 車 等 の 材 料 や 部 品 は JIS、MIL、JASO、
EIAJ の規格試験が行われる場合がある。中でも環境試験は部品の耐久性の評価を行う上で不可欠となっている。本稿では急冷急熱の温度環境に

図15

冷熱衝撃装置

図16

テストエリア内部

よって試験対象物に熱衝撃および熱サイクルを与える冷熱サイクル試験装置について紹介する。
（1）冷熱衝撃装置
図 15 お よ び 図 16 に 冷 熱 衝 撃 装 置 を 示 す。
本装置は前述したように JIS、MIL 等の規格試
験の中の環境試験に堪える高能力仕様（+150℃から −65℃に 5 分以内に復帰。逆パターンも同じ。標準仕様では 10 分以上要。）で、テストエ
リア（410×460×370mm）内に −70℃〜 200℃の温度環境をサイクリックに設定することができる。図 17 に示すように、テストエリア内を急

高温空気

冷急熱および常温雰囲気に切り替えるため、予（予熱槽）

熱槽、予冷槽に予め所定温度の空気を溜めておテストエリアき、ダンパの切り替えによりテストエリア内に

常温空気

各温度の空気を一気に流入させる。この切り替
え操作により低温から高温、高温から低温へとサイクリックに短時間に変化させ、テストエリ

低温空気

ア内に格納された試験対象物に熱衝撃を与え（予冷槽）る。表 11 に主な仕様を示す。

図17
表11

冷熱衝撃装置の主な仕様

̶04.indd 69

空気の流れ摸式図69 ̶

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（2）小型極低温シミュレーションチャンバー

置し、道路上や家屋上において風向および風速を

図 18 に小型極低温シミュレーションチャン

測定することにより、風環境を評価することを風バーと周辺装置を示す。本装置は宇宙関連機器

環境風洞実験という。実験では建設予定建物の有部品の冷熱耐久性試験を目的としてＴ社によっ

無をパラメータとし、評価対象地域の気象データて開発されたもので、液体窒素流量をコントをもとに実験データを解析して建物建設による風ロールしてチャンバー内に導入し、同時にヒー環境への影響を調べる。

ターを制御することで− 160℃〜 80℃の間の任（1）ビル風とは

意温度に保持することができる。また冷熱衝撃

周囲の建物より目立って高い建物や大きい建装置のように、極低温から高温、高温から極低物が建設されると、その回りでは局所的に強い温とサイクリックに繰り返し試験も実施可能で風や乱れた風が吹くようになる。これがビル風ある。

と呼ばれる風である。

表 12 に小型極低温シミュレーションチャン

ビル風は建物の形状・配置や周辺の状況など

バーの主な仕様を示す。液体窒素の消費量は、設により非常に複雑な流れになるが、周囲に与え定温度、保持時間、温度降下速度およびサイクル

る影響の大きいものとして剥離流、吹き降ろし

数や高温側設定温度によって異なるが、電磁弁コ等がある。
（2）ビル風の評価

ントロールにより最小に制御される。
5.2

風環境風洞実験

風洞試験結果によりビル風の影響を評価する方法としては、風速の発生確率による評価方法

風環境影響評価のうち、地形模型を風洞内に設

図18
表12

極低温シミュレ−ションチャンバー

小型極低温シミュレ−ションチャンバーの主な仕様

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70 ̶

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（確立的評価方法）が主流となっている。この再現する必要がある。

方法は、風が場所により吹き方の異なる性質を

普通地域模型を使用した風洞実験では、現況考慮して風速の発生頻度を予測してビル風の影の地域模型でまず調査し、現在どのような風環

響の有無を判断する手法である。

境になっているかを調べることから始める。次風速の発生頻度は確立分布の一つであるワイに計画建物が建設された場合の地域模型を使用

ブル分布でよく近似されることが知れられていし風環境の変化（風向、風速）について現況のる。ワイブル分布を用いると、任意の場所で、場合と比較し、影響の有無を検討する。この評ある風向 a、ある風速ν以上の風が発生する頻価結果によりビル風害があると判断された場合度（風速νの超過確立）は次の式で表される。

には対策を講じ再度風洞実験を行い、再評価する。これを満足できる対策が得られるまで、繰

K(a )
⎛ ⎛
⎞ ⎞
v
⎟
P( V ≥ v , a ) = A( a ) × exp ⎜− ⎜⎟⎜ ⎝ R ( a ) ⋅ C( a ) ⎠ ⎟⎝⎠返し行う。風洞実験設備は「研究開発支援のための技術、5 大型試験設備紹介」に示す。
5.3

P(V ＞ v, a)：風向 a での風速 v の超過確率
A(a)：風向 a の発生頻度（風配）燃焼により燃料中の有機物に結合している窒素C(a), K(a)：ワイブル係数と空気中の窒素とが酸化され、NO とか NO2 に代R(a)：風速比表される窒素酸化物 NOX を生成し、大気中に放各風向について、上式を計算し、それらを合出されて太陽光の作用により NO2 となり、光化
学スモック等の原因物質となる。

計すると全風向の超過確率が得られる。
K(a )
⎛ ⎛
⎞ ⎞
v
⎟
P( V ≥ v ) = ∑ A ( a ) × exp ⎜− ⎜⎟⎜ ⎝ R ( a ) ⋅ C( a ) ⎠ ⎟⎠⎝これらの式を計算するためには、ワイブル係数を求める必要がある。

NOX の固定排出源である火力発電所等では大気汚染防止のため、ボイラの排ガス中にアンモニアを加えて触媒を通すことにより NOX を窒素（N2）と水蒸気（H2O）に分解する装置（脱硝装置）を広く採用している。脱硝装置の触媒は、排ガス中

現地または最寄気象台の観測データから風で生成される硫酸アンモニュウムの触媒への付着

速、風向の累積頻度分布を作成し、風配（風向堆積や排ガスに含まれる鉄・Na 等のアルカリ成の統計的性質）およびワイブル分布を計算する

分の触媒への付着により経年的な劣化が避けられことで超過確率を求めることができる。

ず、脱硝装置としての所定性能を維持するには適（3）風洞実験手法

切な時期に触媒の交換が必要となる。

ビル風を予測する場合に最も信頼がおけるの当社では、脱硝装置に使用されている触媒の交は、風洞実験による方法である。風環境風洞実

換時期を定めるために触媒寿命予測試験を実施し

験では、乱流境界層を風洞内に作成して自然風ている。

の状態を模擬し、この風の中に対象建物を含む（1）触媒寿命予測

周辺地域の縮尺模型をおいて風速や風向を測定

ア．試験装置する。その測定結果は実際の現象を再現あるいガス通過断面を 3cm 角、長さを 30cm に切は予測していることが要求されるので実験に使断した直方体で、容積 270cc の試験触媒をガ用する模型は計画建物周辺にある建物を忠実にラス製反応管の中に入れ、垂直高さ 145cm

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脱硝触媒寿命予測試験

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の管状電気炉（図 19）の中に固定し、一定

LV 値が小さいと、ガス中の NOX や NH3 の触媒流量の試験ガスを通しつつ加熱し、試験条表面までの拡散時間が大きくなり脱硝率を低下件に保持して供給ガスの NOX と出口ガスのさせる。このため、ガス拡散速度の影響しない

NOX 濃度を計測し、脱硝率を算出している

1m/sec 以上の LV 値として試験する。
（イ）モル比イ．試験条件（ア）SV 値、AV 値と LV 値

性能の高い触媒ほど NH3 の利用率が高く

単位時間当たりの標準状態ガス流量と試験なり、利用率 100% となるモル比が１に近づ

体容積より次式で求まる値を SV 値という。

き、性能判定ができなくなるため、脱硝率とモル比が一致しないモル比の 0.8 〜 1.2 で性標準状態ガス流量
m3N/hr
SV ＝ ―――――――――― ―――
試験体容積
m3

能試験を実施する。
（ウ）温度

単位時間当たりの標準状態ガス流量と試験上限温度は、触媒単体の TiO2 焼結温度で体のガスとの接触面積より次式で求まる値を定まり、下限温度は SOX 濃度と予想転化率

AV 値という。

から酸性流安析出温度を求め、350℃程度とする。

m3N/hr
標準状態ガス流量
AV ＝ ―――――――――― ―――
試験体接触面積m2（エ）ガス組成
反応式からわかるように、脱硝反応は H2O

触媒の容積当たりのガスとの接触面積は、触媒生成反応であるために H2O 濃度が高くなる

固有の値であるために SV 値を定めると AV 値もと反応を抑制し脱硝率を低くする。酸素が低-1

決まってしまい、実機条件と同等の 5000hr 程度

い場合にも脱硝率を低下させ、SOX は転化反の値で試験を行う。

応により、脱硝反応と競合する。

一方、単位時間当たりのガス流量と試験体のガ

これらの理由により供給ガスの H2O、O2、ス流路面積より次式で求まる値、すなわちガス速

SO2、および NO 濃度を実機にあわせたガス

度を LV 値という。

組成とし、NH3 濃度は NO 濃度とモル比より定めている。

ガス流量m3/sec
LV ＝ ――――――――――― ―――
試験体ガス流路面積m2

ウ．寿命推算脱硝性能の低下を脱硝率の低下として把握すると変化の小さい数値になるためと、運転時間と性能変化の関係を直線としてグラフに表現し、外挿予測を容易にするため反応速度定数で比較する。厳密な意味での反応速度定数を求めることは困難であるため、試験条件をそろえ、反応速度定数に比例する反応速度係数として比較している。すなわち触媒容積当たりの反応面積（AV 値）や反応温度ある

図19

脱硝触媒性能評価試験設備

いはガス速度（LV 値）が同じと仮定すると

̶04.indd 72

72 ̶

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次式が成立する。
ηk ＝− SV・ℓn（1 − ―――― ）100m
あるいは反応時間の逆数、SV 値も一定条件で試験されていると次式で表現できる。
ｒ＝ log {1 ／（1 − f）}
ｆ：脱硝割合図20

触媒の性能試験脱硝率の経時変化

図21

触媒性能試験における運転時間ｋ：反応速度係数
ｒ：SV 一定の場合の反応速度係数
SV：反応時間の逆数（SV 値）
η：脱硝率（％）
ｍ：モル比（NH3 /NO）
但し m>1 のときは m=1 とする
初期の新しい触媒は、完全に性能が安定するまで焼成していないため、運転時間の増加と共に一時的に性能が高くなることが多い。このため、性能が安定し反応速度係数と運転時間を対数グラフ
でプロットしたとき直線関係になると判断される

ように直線関係として表わすことができ、脱硝性

運転時間の反応速度係数を基準値とし、基準値と能の変化を予測することが容易となる。

の倍数で表すと次式となる。

6.

ktℓn（100m −η t）−ℓn（100m）―― ＝ ―――――――――――――――――koℓn（100m −η o）−ℓn（100m）

分析・計測技術は、環境保全、食の安全、製品の品質管理とあらゆる分野でますます重要性が高ko ：基準時間の反応速度係数

まっている。環境保全は 21 世紀おいて避けて通

kt ：時間経過後の反応速度係数

ることのできない命題にもかかわらず、人間の生ηo ：基準時間の脱硝率

産活動に伴って発生する環境阻害因子は今後も増η t ：時間経過後の脱硝率加する懸念があり、これら因子となる有害な化学物質および新たな有害物質を正確かつ迅速に測定

標準状態ガス流量
m3N/hrAV ＝ ―――――――――― ―――
試験体接触面積m2

することが強く求められる。
本章では、当社の環境保全に関わる環境計測、

例えば、SV 値などの試験条件を同じにし、脱分析技術のうち、① 環境測定、② 微量分析、③

硝装置 A と B より抜き取った触媒の性能試験を

作業環境、④ 環境シミュレーションについて概実施した結果を運転時間と脱硝率の関係としてグ要を紹介した。長年にわたり蓄積した環境関連技

ラフにすると図 20 のように曲線となるが、反応術とノウハウを基盤として、時代の変化とニーズ

係数と運転時間の両対数グラフにすると図 21 のに対応できる設備、新技術を備えて、環境保全を̶

04.indd 73

まとめ

73 ̶

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08.10.16 1:21:33 PM積極的かつ確実に推進していく上でのお手伝いを

13）悪臭防止法施行規則（昭和四十七年五月三十日総理府令第三十九号）

させていただく所存である。

14）計量法（平成四年五月二十日法律第五十一号）
文責

15）作業環境測定法（昭和五十年五月一日法律第
計測事業部

化学環境部

部長

二十八号）

博士（学術） 茂田 潤一
計測事業部

計測技術部

16）環境基本法（平成五年十一月十九日法律第

部長

九十一号）
菅原 敏博

17）騒音規制法（昭和四十三年六月十日法律第
九十八号）

参考文献

18）振動規制法（昭和五十一年六月十日法律第1）（社）産業環境管理協会：公害防止の技術と法
規、1995 年、丸善出版

六十四号）

2）日本分析化学会：水の分析、1973 年、化学同人

法20）JIS Z 8735:1981

3）用 水 排 水 便 覧 編 集 委 員 会： 用 水 排 水 便 覧、

第九十七号）

4）（社）産業環境管理協会：新・公害防止の技術

22）労働安全衛生法（昭和四十七年六月八日法律と法規 2008 大気編

第五十七号）

5）石綿障害予防規則（平成 17 年厚生労働省令第23）粉 じ ん 障 害 防 止 規 則（ 昭 和 五 十 四 年 四 月

21 号）

二十五日労働省令第十八号）

6）労働安全衛生法施行令の一部を改正する政令24）作業環境測定法（昭和五十年五月一日法律第（平成 18 年政令第 257 号）

二十八号）

7）石綿障害予防規則等の一部を改正する省令（平25）（社）日本作業環境測定協会：作業環境測定

成 18 年 8 月 2 日厚生労働省令第 147 号）
8）JIS A 1481：2008

ガイドブック [0]-[5]

建材製品中のアスベスト含26）JIS C0025-1988：「環境試験方法（電気・電子）

有率測定方法温度変化試験方法」

9）日本規格協会：JIS ハンドブック 2008 53 環境

27）根岸

測定Ⅱ 水質和志：農薬の分析、IIC REVIEW稔：風洞試験手法（1）風環境評価，

IIC REVIEW
32 号、

1989．4 月

28）風工学研究所編：ビル風の基礎知識，鹿島出2004 年４月

版会，1984．7 月

11）悪臭防止法（昭和四十六年六月一日法律第29）豊田研二他：乾式脱硝触媒における反応・吸九十一号）

脱着速度の解析，触媒 Vol36，1994．10 月

12）悪臭防止法施行令（昭和四十七年五月三十日30）井上敏男他：脱硝装置の動特性の解析，石川

政令第二百七号）

島播磨技報 35，1995

̶

04.indd 74

振動レベル測定方法

21）大気汚染防止法（昭和四十三年六月十日法律1973 年、丸善出版

10）則定

環境騒音の表示・測定方

19）JIS Z 8731：1999

74 ̶

08.10.16 1:21:35 PM