まえがき i

まえがき

作業環境中に有害な因子が存在する場合には，これらの有害因子がどの程度存在し，そこで働く労働者がこれらにどの程度さらされているのかを把握し，その結果に応じた作業環境の改善措置等を講じることが必要です。
これは，労働衛生管理を進めるために必要な三つのアプローチである作業環境管理，作業管理および健康管理のうち，最も基本的かつ重要な「作業環境管理」の中核をなすプロセスです。
そして，この作業環境管理を適切に行うための入り口である「作業環境中の有害物の気中濃度」を正しく把握することが，作業環境測定の役割となります。
作業環境測定は，労働安全衛生法第 2 条において「作業環境の実態を把握するため空気環境その他の作業環境について行うデザイン，サンプリングおよび分析（解析を含む）をいう」と定義されています。
そして，その科学的，客観的な実施方法を担保するために，同法第 65 条第 1 項に規定する作業環境測定は，厚生労働大臣が定める「作業環境測定基準」に従って行うべきこととされています。
これらの作業環境測定を的確に実施するために，「作業環境測定基準」に則して『作業環境測定ガイドブック』が当協会から刊行されています。
『作業環境測定ガイドブック』は，作業環境測定法施行規則別表の「作業場の種類」に従ってそれぞれ「鉱物性粉じん・石綿・RCF」「電離放射線関係」「特定化学物質関係─金属類を除く─」「金属類」「有機溶剤関係」および「温湿度・騒音・酸欠等関係」に関するものが刊行されています。
今回，このうち，化学物質関連の「特定化学物質関係─金属類を除く─」「金属類」「有機溶剤関係」の 3 種類のガイドブックについて，相互に見られる記述の重複をなくし，全体として記述内容の整理を行う目的で見直しを行い，相互に共通する部分が特に多い「測定方法に関する総論部分」をまとめ，『作業環境測定のための機器分析の実務［特定化学ii

まえがき物質・金属類・有機溶剤］』として本書を新たに編集しました。
本書が，これまで同様，作業環境管理に携わる各位に広く活用され，作業環境測定および評価の技術水準等の一層の向上に寄与することを期待いたします。
終わりに，今回の改定作業に委員としてご尽力いただいた皆様，参考意見をいただいた
皆様に深甚なる感謝の意を表します。
2019 年 6 月（公社）
日本作業環境測定協会

まえがき iii

〈改訂の概要について〉⑴

ガイドブック 3（特定化学物質関係─金属類を除く─），4（金属類）および 5（有機溶剤関係）の「Ⅰ測定法総論」のうち，各種分析方法（原子吸光分析法，ガスクロマトグラフ分析法など）に関する記述について，新たに『作業環境測定のための機器分析の実務［特定化学物質・金属類・有機溶剤］』として 1 冊にまとめ，併せて記述内容について見直しを行ったこと。
⑵

また，これに伴い，ガイドブック 3・4・5 の「Ⅰ測定法総論」のうち，「試料の捕集方法」についてはガイドブック 0（総論編）に相当する記述があり，ほぼ重複していることから，ガイドブック 0（『作業環境測定のデザイン・サンプリングの実務』に改題予定）にまとめることとし，新たに編集した『作業環境測定のための機器分析の実務［特定化学物質・金属類・有機溶剤］』からは，「試料の捕集方法」に関する記述を削除したこと。
改訂作業に係る専門家委員会委員
委員長

清水員

飛鳥

滋（（公社）日本作業環境測定協会〃

板橋豊（北海道大学名誉教授）〃

宮部寛志（立教大学理学部教授）〃

山本裕右（駒澤大学名誉教授）〃

米澤宣行（東京農工大学工学部教授）

委都夫（上智大学名誉教授）
専務理事）（五十音順）
改訂作業に係る作業環境測定機関による分科会委員
委員

長

齋藤員

相澤和幸（（公財）北海道労働保健管理協会）〃

内納大典（（一財）上越環境科学センター）〃氣田

明治（㈱ MC エバテック東日本事業所）〃

津上昌平（㈱目立産機ドライブ・ソリューションズ）〃渡辺良輔（中部労働衛生）

オブザーバー

和田豊仁（㈱島津製作所

委

誠（㈱テトラス）

分析計測事業部）（五十音順）

iv

目

次

目

次

まえがき

ⅰ

1

分析についての一般的事項 1

1. 1

通則的事項 1

1. 2

試薬

4

1. 3

精製水 

51. 4

標準ガスおよび標準液 6拡散セルによる標準ガスの調製 6⑴装7⑵装置の概略とその操作 8⑶濃度の計算 9⑷拡散速度式と要素 

10

パーミエーションチューブによる標準ガスの調製

10⑴

装11⑵

装置構成の概略とその操作 12⑶濃度の計算 13⑷パーミエーション速度 14⑸

その他 

14

1. 4. 3

その他の方法による標準ガスの調製 

15

1. 4. 4

標準液の調製 

15

1. 4. 1

1. 4. 22

置置分析法の種類 17

2. 117

吸光光度分析法 

2. 1. 1原理17

2. 1. 2装置18

2. 1. 3

定量操作 19

2. 1. 4

測定上の注意19

目

2. 2

蛍光光度分析法 次 v20

2. 2. 1原理20⑴利点21⑵欠点21

2. 2. 2装置21⑴蛍光光度計 21⑵分光蛍光光度計 22

2. 2. 3

定量操作 22

2. 2. 4

測定上の注意 23⑴

溶23⑵

pH ⑶

粘⑷

溶液中の浮遊粒子 24⑸ラマン線 24⑹光分解 25⑺温度25⑻濃度25⑼溶存酸素 26⑽スリット幅 26⑾

二次光 26⑿試料液用蛍光セル 26

2. 3媒24性

原子吸光分析法 2427

原理と特徴 27⑴原27⑵

原子吸光分析法の特徴

27

2. 3. 2装置28⑴光源29⑵原子化装置 30

試薬および容器 32⑴試32⑵容器およびその洗浄法

32

試料の前処理 33

2. 3. 1

2. 3. 32. 3. 4

理薬

vi

目

次

2. 3. 5

ろ過捕集後の試料からの測定対象金属の溶出 34⑴塩酸─過酸化水素による溶出法 34⑵

乾式灰化─塩酸─過酸化水素による溶出法 34

2. 3. 6

有機溶媒抽出 35⑴

抽出法の操作 35⑵有機溶媒抽出法の特徴 36⑶

抽出操作上の注意事項 36

定量操作 37⑴試料液，ブランクおよび標準液の調製 37⑵

操作手順 37⑶

検量線 38⑷バックグラウンド吸収とその補正 38

2. 3. 8

測定上の注意 40⑴

機器に関して 40⑵操作に関して 41⑶その他 42⑷

よく遭遇するトラブルとその点検 43

2. 3. 72. 4

誘導結合プラズマ発光分光分析法（ICP ─ AES 法）44

2. 4. 1原理44

2. 4. 2装置45⑴

試料導入部 45⑵励起源部・発光部 45⑶分光測光部 47⑷観測方向 47

2. 4. 3

試薬および容器 48

2. 4. 4

試料の前処理 48

2. 4. 5

ろ過捕集後の試料からの測定対象金属の溶出 48

2. 4. 6

定量操作 48⑴

試料液，ブランクおよび標準液の調製 48⑵装置の調整 48⑶

測定操作 48

測定上の注意点 49

2. 4. 7

目⑴
2. 5

干渉

誘導結合プラズマ質量分析法（ICP ─ MS 法）次 vii

4951

2. 5. 1原理51

2. 5. 2

装置51⑴

ICP 部 51⑵インターフェース部 53⑶

質量分析（MS）部 53

2. 5. 3

試薬および容器 54

試薬等 54

2. 5. 4

試料の前処理 54

2. 5. 5

定量操作 55⑴

装置の調整 55⑵

測定操作 55

測定上の注意 56⑴

物理的干渉 56⑵

分光学的（スペクトル）干渉 56⑶

非分光学的干渉 58⑴

2. 5. 6

2. 6

ガスクロマトグラフ分析法 59

2. 6. 1原

2. 6. 2

GC 分析の基礎 59⑴

分離機構 59⑵

分離能 59

ガスクロマトグラフの概要 62⑴

キャリアガス 62⑵

カラム槽およびカラム 64⑶

試料導入部 66⑷

検出器 71⑸自動制御とデータ出力 74

分析操作 75⑴

カラムコンディショニング（エージング）75⑵

キャリアガス流量の設定 75⑶温度の設定 75

2. 6. 3

2. 6. 4

理58

viii

目

次⑷

検出器の作動 76

2. 6. 5

定性分析 78

2. 6. 6

定量分析 78

2. 6. 7

ガスクロマトグラフ分析用シリンジの使い方 79⑴

ガスタイトシリンジ 79⑵

マイクロシリンジ 80

2. 6. 8

測定上の注意点 83⑴

ノイズ 83⑵

検量線 83⑶試料導入量 83

2. 7

高速液体クロマトグラフ分析法 

2. 7. 1原理8484⑴吸着作用による分離（吸着クロマトグラフィー）84⑵分配作用による分離（分配クロマトグラフィー）84⑶

イオン交換作用による分離（イオン交換クロマトグラフィー）85⑷サイズ排除作用を利用した分離（サイズ排除クロマトグラフィー）85

2. 7. 2HPLC の概要 85⑴

移動相（溶離液）85⑵

送液ポンプ（ポンプ）86⑶

試料導入部 86

⑷

カラム 

86

⑸

検出器 87

分析操作 88⑴

カラム 88⑵

試料の導入 88⑶

移動相流量の設定 89⑷

カラム恒温槽 89⑸

定性分析 89⑹

定量分析 89

操作上の注意点 89

2. 7. 32. 7. 42. 8検知管と同等以上の性能を有する測定機器 91

目

3次 ix

定量下限 92

3. 1

吸光光度分析法における定量下限 92

3. 2

蛍光光度分析法，原子吸光分析法，ガスクロマトグラフ分析法，高速液体クロマトグラフ分析法，誘導結合プラズマ発光分光分析法（ICP ─ AES 法）

3. 34

および誘導結合プラズマ質量分析法（ICP ─ MS 法）における定量下限 92

定量下限の求め方の例 93

3. 3. 1

ガスクロマトグラフ分析法（アクリロニトリル，直接捕集法）93

3. 3. 2

原子吸光分析法（カドミウム，フレーム法）93

3. 3. 3ガスクロマトグラフ分析法（トルエン，固体捕集法）93

付録95

4. 1

作業環境測定対象物質の物性 95

4. 2

物理量と単位および基本物理定数 101

さくいん 103

1. 11

通則的事項 1

分析についての一般的事項

通則的事項

1. 1

作業環境測定業務全般を通じ，次の各項目についての理解が重要である。
1） 作業環境における温度は 25 ℃，圧力は 1 013 hPa を標準としている。空気および有害物質の気体を理想気体とみなすと，上記標準状態における有害物 1 mol の体積は，24. 47 L となる。
2） 空気中に存在する有害物質の存在量は，質量濃度または分率で表す。質量濃度は，空気の単位体積中に存在する有害物質を質量で表す。単位としては mg m−3 が多用される。分率には百万分率（10−6）が多用され ppm で表される。
3） 質量濃度の単位として多用される mg m−3 を体積百万分率（ppm）に換算するためには，次のように有害物質の質量を物質量に換算したのち，これを上記標準状態における体積に変換する。ここで，M は有害物質のモル質量（g mol−1）を表す。
空気中に存在する有害物質が気体である場合には，質量濃度（mg m−3）よりも，体積百万分率（ppm）で表すことが多い（体積百万分率は，百分率（％）の 1 万分の1 の単位であり，1 ％＝10 000 ppm である）。
質量濃度で表された濃度を体積百万分率濃度に変換するには，まず有害物質の質量（mg）に 10−3 を乗じて g に変換したうえでこれが何モルに当たるかを換算し，次にこれが上記標準状態で占める体積として求める。
例えば，ある気体の有害物質の 1 モルが Mg，質量濃度が A mg m−3 であるとき，これを ppm に変換するには，次のように行う。
①

当該物質 A mg が上記標準状態で占める体積（mL）を求める。
当該物質 A mg が標準状態で占める体積（mL）（1 モルが占める体積）＝｛（A ×10−3）/M｝mol（A mg のモル数）×24. 47 L mol−1［L］＝（24. 47 ×（A ×10−3）/M）＝（24. 47A/M）×10−3 ×103［mL］＝（24. 47A/M）［mL］②36mL ＝100 万 mL）の体積中に存在しているので，そのこの体積が，1 m（＝102. 12

2. 1

吸光光度分析法 17

分析法の種類

吸光光度分析法吸光光度分析法は，発色した試料液に（可視部の）特定の波長の光（作業環境測定に用いるのは通常可視光）を当て，吸収された光の度合いを測定して（吸光度測定）試料中の測定対象物質の濃度を求める方法である。試料液が無色であったり，その吸光度が極めて小さい場合には，適当な発色試薬を加えて化学反応を起こさせ，着色液としたのち吸光度測定を行い，濃度を求める。吸光光度分析法は重量分析や容量分析に比べて，感度が良く，操作も簡単であり，また，再現性もよいので，微量分析に広く利用されている。
発色に用いられる試薬には無機試薬と有機試薬があるが，有機試薬のほうが種類も多く，使用も圧倒的に多い。
なお，無色の溶液でも，紫外部に吸収のある二重結合などを持つ有機物や亜硝酸イオン，硝酸イオンなどを含む場合は，紫外部の光の吸収の度合を用いて測定する紫外吸光光度法を用いることができる。すなわち，吸光度測定に用いられる光の波長範囲は，可視部（400〜800 nm）のみでなく，紫外部（200〜400 nm）や近赤外部（800〜3 000 nm）にも及び，通常200〜1 000 nm の波長範囲が利用される。
2. 1. 1

原理

試料液に単色光を当てたとき，入射光の強さを I0，透過光の強さを I とすれば，吸光度 A は，式（2. 1）で表される。

（ ）

A＝log

I0I

（2. 1）

いま，試料液の濃度を c，光路長をℓとすれば，式（2. 2）となる。
（2. 2）A ＝ε cℓ−1εは比例定数であり，吸光係数と呼ばれる。なお，濃度の単位を mol L

光路長の単位を cm とした濃度 C，光路長ℓのときのεをモル吸光係数という。すなわち，吸光度は試料液の濃度に比例（ベールの法則）するとともに，光路長の長さにも比例する（ランベルトの法則）。両者を合わせて，一般的にこの関係はランベルト─ベールの法則と呼ばれてい