JFE 技報 No. 13（2006 年 8 月）p. 35–41

鉄鋼および鉱石中の極微量水銀，鉛，カドミウムの定量
Determination of Trace Amounts of Mercur y, Lead, and Cadmiumin Steel and Iron Ore藤本京子

千野淳

FUJIMOTO Kyoko JFE スチール

スチール研究所

分析・物性研究部

主任研究員
（副部長）
・工博

CHINO Atsushi

スチール研究所

分析・物性研究部

主任研究員
（副部長）
・工博

JFE スチール

要旨
鉄鋼および鉱石中の極微量水銀の定量について，直接加熱気化法による固体直接定量と還元気化法による溶液化試料定量の感度・精度を比較した。粉体試料である鉄鉱石については，直接加熱気化法による分析値は還元気化法による値とよく一致し，精度も同等で，µg/g レベル以上の水銀分析に十分適用可能であった。試料溶解などの前処理が不要で，操作も簡便なことから有用な水銀分析手法と考えられる。ただし，鉄鋼試料の分析には両法とも感度不足で適用できなかったので，さらに高感度な鉄鋼試料の分析法として，イオン交換分離法を前処理に用いた ICP-MS（誘導結合プラズマ質量分析法）による鉄鋼材料中極微量水銀の定量について検討した。鉄鋼試料を硝酸で分解した後，1 M フッ化水素酸を加えて陽イオン交換し，水銀を樹脂に捕集して鉄と分離する。これを 6 M 塩酸で溶離して ICP-MS で定量することにより，鋼中 ng/g レベルまでの極微量水銀の定量が可能になった。この方法では水銀と同時に ng/g レベル以下のカドミウム，鉛も定量でき，鋼材中極微量有害元素評価法として適用できる。空試験値のばらつきから求めた各元素の検出下限（空試験値の 3σ）は，水銀で 2 ng/g，鉛は9 ng/g，カドミウムで 0.5 ng/g であった。

Abstract:
Trace amounts of mercury in steel and iron ore were determined by direct vaporization from solid sample andreduction vaporization from digested sample solution with cold-vapor atomic absorption spectrometry. The direct
method has been applied to the determination of mercury in iron ore in the level of ng/g with satisfactory precisionequal to the reduction method. However, mercury in steel could not be detected by the both methods. Traceamounts of mercury in steel, lead, and cadmium in the level of ng/g in steel have been determined by inductively
coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS) after cation exchange chromatographic separation. The sample wasdecomposed with nitric acid and separated from iron matrix in 1 M hydrofluoric acid solution, using the cationexchange resin that were packed in a mini-column. The elements adsorbed on the resin were eluted by 6 M
hydrochloric acid solution and determined by ICP-MS simultaneously. The lower limits of detection based on 3σ ofblank values were 2 ng/g for mercury, 9 ng/g for lead, and 0.5 ng/g for cadmium in steel.

関しては，「欧州廃自動車指令（EUELV：EU End of Life

1. 緒言Vehicle）」が 2000 年 10 月 21 日に発効され，2003 年 7 月 5日から新規販売車両への鉛，水銀，カドミウム，六価クロ

現在，欧州では，家電・自動車を中心に環境規制が進めムの原則使用禁止が決定した。さらに 2003 年 7 月 5 日にられており，家電については，「廃電気・電子機器指令

国内で成立した自動車リサイクル法（使用済自動車の再資（WEEE：Waste Electrical and Electronic Equipment）」，お源化等に関する法律）によって，環境負荷成分混入に関すよび，「特定有害物質使用禁止指令（RoHS：Restriction ofる監視は一層強化されている。

the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and製品に対する規制に加えて，製造工程における環境負荷Electronic Equipment）」の発効（2003 年 2 月 13 日）によに対する規制も同様に強化が進み，大気中への微量元素のり，4 つの重金属（水銀，鉛，カドミウム，六価クロム）放散，特に水銀排出については，アメリカで石炭火力発電と 2 つの臭素系難燃剤が原則使用禁止となった。自動車に所からの年間排出量が 48 t 以上にも達したことから，大気− 35 −

鉄鋼および鉱石中の極微量水銀，鉛，カドミウムの定量

Table 1

浄化法の厳格運用によりその排出量を 2008 年までに 90％削減することを決めている。日本ではまだ，改正大気汚染防止法によって事業者の排出抑制責任を明示している段階であるが，今後火力発電所を中心に水銀の排出規制が進むことが予想されている。このような状況を受けて，鉄鋼製品に関しても「環境負荷元素含有濃度のデータの明示」やOperating conditions for ICP-MS

RF power
Plasma gas flow rate
ICP conditions
Auxiliary gas flow rate
Nebulizer gas flow rate

1.4 kW
15.5 l/min
1.0 l/min
1.15 l/min

Massspectrometricconditions

Peak jump mode
0.3 s/mass ⫻ 3 times

ModeIntegration time

「化学物質管理の保証・誓約」を求められるようになってきた。
一方，1999 年 7 月に交付された特定化学物質の環境へのの吸収を測定する。なお水銀の測定波長は両装置とも253.7 nm を用いた。

排出量の把握等及び管理の改善の促進に関する法律（化学物質管理促進法，PRTR 法）により，今後，鉄鋼製造プロ（2） ICP 質量分析装置
115

四重極型 ICP-MS を用い， In を内標準として装置

セスにおける環境有害元素の推移，収支の明確化が要求さのドリフトを補正した。装置条件および質量分析条件れることも予想される。

を Table 1 に示す。

鋼中の環境有害元素の分析については，鋼の特性に大きな影響を与える鉛については，JIS（日本工業規格）で分析2.2法が規定されており，鉄分離ジフェニルカルバゾン抽出吸光光度法

1）では鋼中 2 µg/g，よう化物抽出 - 原子吸光法

2）（1） 標準溶液および試薬

では 5 µg/g までの微量鉛の分析に適用できる。さらに溶媒回収率の検討および検量線調製のための標準溶液は5,6）などの鉄マトリックスからの関東化学（株）製原子吸光用標準溶液を用いた。フッ化分離・濃縮法と原子吸光法や誘導結合プラズマ発光分析法

水素酸は弘田化学工業（株）製半導体用，塩酸，硝酸，（ICP-AES），誘導結合プラズマ質量分析法（ICP-MS）など

過酸化水素水は関東化学（株）製電子工業用試薬を用い抽出法

3,4）

試薬やイオン交換法の高感度検出法を組み合わせることによって，鋼中 10〜100 ng/g レベルの微量鉛が定量できることが報告されていた。
（2）イオン交換樹脂4,5）

イ オ ン 交 換 樹 脂 は 陽 イ オ ン 交 換 樹 脂 DOWEX

で，同じくサブ µg/g レベルまでの分析が可能である。し50W-X8（100–200 mesh） お よ び 陰 イ オ ン 交 換 樹 脂る。鋼中カドミウムの分析についても，鉛と同様の方法
7）かし，水銀分析については，環境 ，生体8）

DOWEX 1-X8（100–200 mesh）をポリプロピレン製カ試料などには，ラム（容量 2.5 ml）に充填して用いた。

還元気化原子吸光法や加熱気化原子吸光法などによる分析法の適用が報告されているが，鉄鋼試料への適用実績はほ2.3

とんどなく，試料調製時の揮散などの問題も含めた詳細な検討，報告は行われていない。

実験方法（1） 加熱気化法による水銀分析

そこでこれらの元素のうち，特に緊急性，重要性の高い磁性ボートにチップ状に切削した鉄 鋼試料約水銀について鉄鋼，鉱石の分析法を検討すると同時に，鋼400 mg，鉄鉱石数 10 mg を秤り取り，2.1 節（1）項の中の鉛，カドミウムとの同時定量についても検討し，鋼中装置を用い，600°C ⫻ 4 min，970°C ⫻ 6 min 加熱して，ng/g レベルの分析を可能にしたので以下に報告

9）

する。

気化した水銀の量を定量した。検量線は，ボート内に石英ボートを入れ，これに水銀標準溶液を段階的に滴2. 実験2.1

下した後，分析試料と同条件で加熱気化させて作成した。

装置（2） 還元気化法による水銀分析10）2001 年環境省発行の「底質調査方法」 の総水銀定（1） 水銀分析装置
固体試料の直接分析には，加熱気化水銀測定装置を，量法のうち，5.14.1.1 硝酸 - 過マンガン酸カリウム還流溶液化した試料の定量には還元気化型水銀分析装置を分解法に準拠して実施した。試料各 2 g に硝酸（1 ⫹ 1）用いた。加熱気化型装置では管状炉で試料を加熱して50 ml を添加し，95°C の恒温槽で 2 h 加温溶解する。

試料中の水銀を気化させ，これを金にアマルガムとし室温まで水冷後，3％過マンガン酸カリウム溶液 20 mlて捕集する。アマルガムを再加熱して水銀を分離してを加えて，95°C の恒温槽で 1 h 加温する。10％尿素溶

石英管加熱方式のフレームレス原子吸光装置で水銀の液 10 ml を添加後，20％塩化ヒドロキシルアンモニウ

吸光度を測定する。一方，還元気化法では試料溶液にム溶液を赤紫色が消えるまで滴下する。グラスフィル

還元剤（塩化スズ（Ⅱ）を使用）を加えて水銀を還元気化し，生成した水銀蒸気に水銀ランプを照射してそJFE 技報 No. 13（2006 年 8 月）

DOWEXはザ・ダウケミカル・カンパニーの商標である。

− 36 −

鉄鋼および鉱石中の極微量水銀，鉛，カドミウムの定量

ター（孔径 1 µm）で残留分をろ別後，純水で 250 ml化させた方法の分析値の方が真値に近い可能性もある。に希釈した。20 ml 分取し，硫酸（1 ⫹ 1）1 ml を添加

以上の結果より，固体試料の直接加熱気化法は，鉱石中し，2.1 節（1）項の水銀分析装置で水銀量を定量した。の ng/g レベル以上の水銀分析には充分適用可能で，操作（3）イオン交換分離／ ICP-MS によるも簡便で，試料溶解などの前処理も不要なことから有用な

水銀，鉛，カドミウムの分析

水銀分析手法と考えられる。

鉄鋼試料 0.1 g を硝酸（1 ⫹ 1）0.5 ml で常温分解後，ただし，鉄鋼試料の分析には両法とも適用できなかった

フッ化水素酸（1 ⫹ 1）1.5 ml と過酸化水素水 0.5 ml をので，さらに高感度な鉄鋼試料の分析法としてイオン交換加え，120°C で加熱して完全に分解する。1 M フッ化分離法を用いた ICP-MS による極微量水銀の定量について，水素酸 20 ml を添加後，陽イオン交換して（DOWEX検討を行った。

50W-X8（100–200 mesh）1 ml），目的元素を樹脂に捕3.2集する。1 M フッ化水素酸でカラムを洗浄後，8 M 塩

イオン交換分離 /ICP-MS による鋼中極微量水銀の定量

酸 2.5 ml ⫻ 2 回で溶出する。インジウム 50 ng と純水
115

ICP-MS は高感度な元素分析法として，広く用いられてHg， Pb のイオン強度を測定し，標準溶液で作成いるが，鉄鋼材料のように試料中に多量のマトリックスが205In を内標準として114Cd，5 ml を加えて，ICP-MS で208した検量線を用いて含有量に換算した。

共存する場合には，物理干渉やスペクトル干渉などのさまざまな干渉によって十分な感度が得られない。これまで，

3. 結果および考察
3.1

当社では溶媒抽出分離やイオン交換分離

13,14），ゲル吸などを用いて鋼中の微量金属元素の分析を可能

着分離

加熱気化法による水銀の直接定量

11,12）

15,16）にしてきたが，水銀はこれまで鉄鋼材料中の不純物元素と鋼材，および原材料中水銀の簡易高精度分析の可能性しては分析対象にあげられなかったのに加えて，蒸気圧がを探るため，2.1 節（1）項の加熱気化方式の水銀分析装置

高くて試料調製が困難であるという理由から検討が行われを用いて水銀の定量を行った。1 ng 以下の極微量域からてこなかった。今回，鋼中の水銀および主要な有害元素で200 ng 程度まで検量線の直線性は良好で，ブランクの繰りある鉛，カドミウムを同時定量するための手法として，イ返し精度から算出した検出下限値（3σ）は 0.08 ng であった。

オン交換分離による鉄マトリックスからの分離濃縮法を検本法による分析結果を Table 2 に示す。方法の正確さを確認するために，2.3 節（2）項に示したような底質の分析法討し，鋼中 1 ng/g レベルまで適 用可能な方法を確立し9）た 。
3.2.1 測定質量数の選定に準拠した前処理法で調製した各試料を還元気化法で分析した結果も合わせて示す。鋼板中の水銀はどちらの方法で水銀，鉛，カドミウムにはそれぞれ複数の同位体が存在も定量下限以下であったが，鉄鉱石（JSS 820-2：ローブリするので，存在比率 10％以上の同位体について，各元素バー鉱石）からは 10 ng/g レベルの水銀が検出された。加

0.01〜1 ng/ml の検量線（1％硝酸溶液）を作成して，相関熱気化法より還元気化法がやや低めの値を示しているもの

係数および感度（BEC：バックグラウンド相当濃度，およの，両者はほぼ一致しており，ともに分析精度も良好でび，シグナル強度）を比較した。結果を Table 3 に示す。

あった。なお，還元気化法に適用した底質の調製法ではこ質量数によっては，内標準を用いない場合の方が良好な相

れらの試料は完全分解が困難なことから，残さ中に一部水関係数が得られるものもあったが，ICP-MS は，装置のド銀が残存している恐れがあり，試料調製なしに直接加熱気リフトが比較的大きく，また実際試料の分析時には酸濃度など液性の影響も少なからず受ける。そこで，各元素ともTable 2Analytical results of mercury in commercial steel andiron ore (CRM) by thermal vaporization and reduction
evaporation/cold-vapour atomic absorption methods(CV-AAS)に良好な相関係数の得られる

Thermal vaporization/CV-AAS
SampleSampleweight (mg)Mean(µg/g)

σ (µg/g)Mean(µg/g)

σ (µg/g)Commercial
steel

400

Notdetected–

Notdetected–

Iron ore(JSS 820-2)

50

0.012

0.000 90.009

0.001 0In を内標準元素に選定した。また相関係数，および BEC，シグナル強度から
208

202

Hg，

111

Pb， Cd を選定し，以下の分析に用いることにした。
3.2.2 イオン交換法による(n ⫽ 3)
Reduction
evaporation/CV-AAS

115

鉄マトリックスからの分離
これまで，鉄（Ⅲ）は高濃度の塩酸溶液中では陽イオン交換樹脂

17）にも陰イオン交換樹脂

18）にも吸着し，数 M 以

上のフッ化水素酸溶液中では陽イオン交換樹脂
イオン交換樹脂20）19）にも陰にも吸着しない。一方，水銀は，塩酸

溶液中では陰イオン交換樹脂に，フッ化水素酸溶液中では，陽イオン交換樹脂にも陰イオン交換樹脂に吸着することが報告されている。そこで，イオン交換法を微量元素の濃縮− 37 −

JFE 技報 No. 13（2006 年 8 月）

鉄鋼および鉱石中の極微量水銀，鉛，カドミウムの定量

Table 3

Correlation coefficient of calibration curve and sensitivity (BEC* and ion counts) in each isotope of Hg, Pb, and Cd

Element

Correlation coefficient

BEC(ng/ml)

Ion counts(cps/ppb)

0.972 10.346

730.994 20.990 60.080

940.994 50.997 50.089

1400.997 60.994 50.998 7

0.078

730.998 70.998 70.999 70.088

164103115

Abundance

Without correction

Rhcorrection

Incorrection

198

10.02

0.977 90.969 0199

16.83

0.990 6200

23.13

0.999 2201

13.22

202

29.80

Mass
Hg
Hg
Hg
Hg
Hg

204

29.52

0.931 20.901 90.937 8

0.101

234

206

Hg

24.14

0.988 1

0.969 4

0.994 1

0.587

949

207

22.08

0.986 20.966 90.992 7

0.584

800

208

Pb

52.35

0.987 20.968 1

0.993 5

0.574

1 931

110

Cd

12.49

0.999 1

0.998 6

0.998 10.002 7246111

12.80

0.999 40.999 50.999 60.001 4238112

24.13

0.999 90.999 90.999 90.039 8466113

12.220.396 50.011 90.880 7

6.88

1 180

114

28.73

0.999 00.998 70.997 90.025 3555116

7.490.554 20.457 50.607 1

3.83327

Pb
Pb

Cd
Cd
Cd
Cd
Cd

Interference112

Sn114

Sn

* Background equivalent concentration

分離に適用するにあたって，塩酸およびフッ化水素酸溶液（1 ⫹ 3）→ 1.5％過酸化水素 2.5 ml ⫻ 2 回で行った。結果を濃度を変化させ，各元素の陽イオン，陰イオン交換時の捕Fig. 2 に示す。

集率を調査した。

陽イオン交換樹脂を用いた場合には，鉛，カドミウムは塩酸濃度を 0.1 から 5 M まで変化させた溶液 10 ml 中にフッ化水素酸 0.1〜5 M で 100％回収できたが，水銀の回収各元素 0.2 µg を添加し，陰イオン交換樹脂 1 ml を充填し率は 20〜30％であった。しかしこの水銀の回収率が実験のたカラムに注入した。溶液と同濃度の塩酸溶液約 20 ml でたびに大きく変動することから，イオン交換樹脂への捕集洗浄後，硝酸（1 ⫹ 3）→ 1.5％過酸化水素 2.5 ml ⫻ 2 回でではなく，溶離が不十分である可能性が考えられた。そこ溶離した。インジウムを内標準として添加し，各元素の濃で，陽イオン交換における水銀の分配係数が小さい塩酸を度を ICP-MS で測定して捕集率を求めた。結果を Fig. 1 に用いて，溶離条件を再検討した。1 M フッ化水素酸溶液で，示す。カドミウムは塩酸 0.3 M 以上でほぼ 100％回収でき

陽イオン交換樹脂に捕集した各元素を濃度の異なる塩酸でたが，水銀，鉛は検討した塩酸濃度では定量的な回収は困

溶離した際の回収率を Fig. 3 に示す。鉛は 2 M 以上，カ難であった。

ドミウムは 1 M 以上の塩酸を用いれば全量回収でき，水銀そこで，フッ化水素酸溶液での各元素のイオン交換挙動も 6 M 以上の塩酸で 100％回収できることが確認できた。

を調査した。塩酸と同様，フッ化水素酸濃度を 0.1 から 5M

なお，水銀は分解時に酸化性の酸が共存しないと揮散しまで変化させた溶液を陽イオン交換樹脂，陰イオン交換樹やすいので（3.2.3 項に記述），イオン交換時にこれらの酸脂それぞれ 1 ml を充填したカラムに通し，溶離は硝酸が共存した場合の影響についても調べた。結果を Fig. 4 に10050100Pb502HCl (M)

4Cd50000

Recovery (%)

HgRecovery (%)

Recovery (%)

10024HCl (M)Hg, Pb, Cd: 0.2 µg in 10 ml of HCl solution, Amount of resin: 1 ml,Eluent: 3.5 M HNO3 (1.5%H2O2), 2.5 ml-2 times elution
Fig. 1JFE 技報 No. 13（2006 年 8 月）

Recovery of elements by DOWEX 1-X8 anion-exchange resin from HCl solutions− 38 −

24HCl (M)

鉄鋼および鉱石中の極微量水銀，鉛，カドミウムの定量: Cation-exchange resin: Anion-exchange resin
100Hg
500

Recovery (%)

100
Recovery (%)

Recovery (%)

100Pb
50

Cd
50004242

HF (M)42

HF (M)HF (M)

Hg, Pb, Cd: 0.2 µg in 10 ml of HF solution, Amount of resin: 1 ml,Eluent: 3.5 M HNO3 (1.5 % H2O2), 2.5 ml-2 times elution
Recovery of elements by DOWEX 50W-X8 cation-exchange resin and DOWEX 1-X8 anion-exchange resin from HF solutions

100
Recovery (%)

Recovery (%)

100
Hg500100Recovery (%)

Fig. 2Pb
500246Cd
50

0824HCl (M)6824HCl (M)68HCl (M)Hg, Pb, Cd: 0.2 µg in 10 ml of 1 M HF,
Amount of resin: DOWEX 50W-X8 (100-200 mesh), 1 ml
Volume of Eluent: 2.5 ml-2 times elution
Fig. 3Effect of concentration of HCl as eluent on recovery of elements: HCl: HNO310050100Pb50001Fig. 4Cd50012HCl, HNO3 (M)Recovery (%)

Hg

Recovery (%)

Recovery (%)

1002HCl, HNO3 (M)12HCl, HNO3 (M)Hg, Pb, Cd: 0.2 µg in 10 ml of 1 M HF,
Amount of resin: DOWEX 50W-X8 (100-200 mesh), 1 ml,
Eluent: 8 M HCl, 2.5 ml-2 times elution
Effect of concentration of co-existing HCl and HNO3 in 1 M HF at cation exchange treatment示す。1 M フッ化水素酸に塩酸，硝酸が共存すると各元素以下にすれば，その影響は無視できることが確認できた。
3.2.3 試料調製方法の検討の回収率は大きく低下し，特に塩酸でその影響が大きかった。

水銀は蒸気圧が高く，分解時に揮散しやすいことが知らそこで，一定量の硝酸（0.25 ml）が共存した際に，どのれている。そこで，水銀，鉛，カドミウムの標準溶液を各程度の量のフッ化水素酸を添加すれば，その影響を低減で酸溶液中に添加して加熱，濃縮したのち，ICP-MS で測定きるかを調査した。結果を Fig. 5 に示すが，各元素ともし，回収率を求めた。上述のイオン交換時に用いたフッ化1 M フッ化水素酸 20 ml 添加，すなわち硝酸濃度を 0.2 M

水素酸 ⫹ 過酸化水素水（2 ⫹ 1 ⫹ 2）
，鉄鋼試料の分解に最− 39 −JFE 技報 No. 13（2006 年 8 月）

鉄鋼および鉱石中の極微量水銀，鉛，カドミウムの定量

Hg50100Recovery (%)

100Recovery (%)

Recovery (%)

100Pb5000510152025Cd5005

Volume of 1 M HF (ml)101520255

Volume of 1 M HF (ml)Fig. 5Table 410152025

Volume of 1 M HF (ml)Hg, Pb, Cd: 0.2 µg in 0.25 ml of HNO3,
Amount of resin: DOWEX 50W-X8 (100-200 mesh), 1 ml,Eluent: 8 M HCl, 2.5 ml-2 times elution
Effect of volume of 1M HF on recovery of each elements

Recovery of Hg, Pb, and Cd after decomposition of steel samples(%)
Sample A

Sample B

Element

HF ⫹ H2O2(2 ⫹ 1 ⫹ 2)

7M
HNO3

HF ⫹ H2O2(2 ⫹ 1 ⫹ 2)

7M
HNO3

Cd

100.0, 100.099, 99

98.0, 101.0

99, 100Hg

1.5,0.798, 100

1.5,9.5

97, 101Pb

97.0, 100.099, 102

97.0, 100.096, 103

Table 5

Analytical results of Cd, Hg, and Pb in commercial steels and CRM (JSS 002-4: High-purity iron)(µg/g)
JSS 002-4(Pb ⬍ 0.3 µg/g)

SampleAdded (µg)

0Steel A

Steel B

0.20.500.2

0.5

00.20.5

Cd0.009

0.215

0.527

0.015

0.220

0.534

0.008

0.208

0.498

Hg0.007

0.189

0.496

0.009

0.199

0.502

0.005

0.202

0.500

Pb0.102

0.296

0.588

0.493

0.687

0.997

0.206

0.415

0.738

もよく用いられる塩酸＋硝酸（1 ⫹ 1 ⫹ 2），酸化性酸とし果も合わせて Table 5 に示す。各元素とも標準溶液の回収て硝酸（1 ⫹ 1）を用いて 130°C で 1 h 加熱しても各元素の率は良好で，水銀も揮散なく定量できることが確認できた。

揮散はなく全量回収できた。ところが，鉄 0.1 g に同量のなお，空試験値のばらつきから求めたこの方法の検出下限

標準溶液を添加して，同様に 130°C，1 h 加熱して分解して（空試験値の 3σ）は，水銀で 2 ng/g，カドミウムで 0.5 ng/g，みると，Table 4 に示すように水銀は，そのほとんどが揮

鉛は 9 ng/g であった。

散した。そこで，次に分解に硝酸を用いて同様の処理を行ったところ，水銀，鉛，カドミウムとも全量回収が可能

4. 結言であった。この結果，および Fig. 5 の結果より，鉄鋼試料は硝酸で分解したあと，1 M フッ化水素酸で硝酸濃度が鉄鋼および鉱石中の極微量水銀の定量について，直接加0.2 M 以下になるように希釈して陽イオン交換により，鉄熱気化法による固体直接定量と還元気化法による溶液化試マトリックスから分離することにした。

料定量の感度・精度を比較した。両法を比較したところ，

3.2.4 実際試料分析への適用

直接加熱気化法は，粉体試料である鉱石については，ng/g

2.3 節（3）
項の方法に従って，市販の商用冷間圧延鋼板，レベル以上の水銀分析に充分適用可能であった。試料溶解

および，鉄鋼認証標準物質（高純度鉄）中の水銀，鉛，カなどの前処理が不要で，操作も簡便なことから有用な水銀ドミウムを定量した。結果を Table 5 に示す。さらに正確分析手法と考えられる。

さの確認のために各試料に鋼中 0.2 µg/g，0.5 µg/g 相当のただし，鉄鋼試料の分析には両法とも感度が不足して適各元素の標準溶液を添加後，同様の処理をして分析した結用できなかったので，さらに高感度な鉄鋼試料の分析法とJFE 技報 No. 13（2006 年 8 月）

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鉄鋼および鉱石中の極微量水銀，鉛，カドミウムの定量して，イオン交換分離法を前処理に用いた ICP-MS による極微量水銀の定量について検討した。鉄鋼試料を硝酸で分13） 藤本京子，志村眞．分析化学．vol. 50，2001，p. 175．
14） 藤本京子，志村眞，吉岡啓一．鉄と鋼．vol. 85，1999，p. 114．
15） 花田一利，藤本京子，志村眞，吉岡啓一．分析化学．vol. 46，1997，

解した後，1 M フッ化水素酸を加えて陽イオン交換し，水銀を樹脂に捕集して鉄と分離する。これを 6 M 塩酸で溶離

p. 749．
16） Hanada, K.; Fujimoto, K.; Shimura, M.; Yoshioka, K. Phys. Stat. Sol.(a).

して ICP-MS で定量することにより，鋼中 ng/g レベルまで

vol. 167, 1998, p. 383.
17） Nelson, F.; Murase, T.; Kraus, K.A. J. Chromatog. no. 13, 1964, p. 532.の極微量水銀の定量が可能になった。この方法では水銀と

18） Kraus, K.A.; Nelson, F. Proc. Intern. Conf. Peaceful Uses Atomic

同時に ng/g レベル以下のカドミウム，鉛も定量でき，今Energy, Geneva 1955. vol. 7, p. 118, New York, United Nations, 1956.
19） Minczewski, J.; Chwastowska, J.; Dybczynski, R. Separation and

後鋼材中有害元素評価法として適用できる。

Preconcentration methods in Inorganic Trace Analysis. New York, J.
Wiley & Sons, 1982, p. 420.
20） Faris, J.P. Anal.Chem. vol. 32, 1960, p. 521.

参考文献
1） JIS G 1229-1994．鋼̶鉛定量方法．
2） JIS G 1257-1994．鉄及び鋼̶原子吸光分析方法．
3） 岡野輝雄，松村泰治．鉄と鋼．vol. 77，1991，p. 1951．
4） 高田九二雄．まてりあ．vol. 33，1994，p. 84．
5） 藤本京子，志村眞．分析化学．vol. 50，2001，p. 175．
6） Seki, T.; Takigawa, H.; Hirano, Y.; Ishibashi, Y.; Oguma, K. Anal. Sci.
vol. 16, 2000, p. 513.
7） たとえば，JIS K 0102: 1998．工場排水試験方法．
8） たとえば，Gelaude, I.; Dams, R.; Resano, M.; Vanhaecke, F.; Moems, L.
Anal. Chem. vol. 74, 2002, p. 3833.
9） 藤本京子，千野淳．分析化学．vol. 55，2006，p. 245．
10） 環境省．底質調査方法．平成 13 年．
11） 岡野輝雄，松村泰治．鉄と鋼．vol. 77，1991，p. 1951．
12） 岡 野 輝 雄， 藤 本 京 子， 松 村 泰 治． 材 料 と プ ロ セ ス．vol. 5，1992，
p. 414．

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千野淳

JFE 技報 No. 13（2006 年 8 月）