JP2004144707A - 有害有機物質の抽出分析方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】土壌中の有害有機物質の分析を行う際、土壌採取現場で土壌の採取、有害有機物質の抽出操作、及び有害有機物質の分析操作の一連の作業を容易に短時間で行えるようにする。
【解決手段】土壌捕獲部２２を土壌中に挿入して土壌を所定量捕獲する。この状態で土壌捕獲部の周囲に配設された電気ヒーター２３で捕獲土壌を有害有機物質の沸点に応じた温度に加熱して、捕獲土壌中に含まれる物質をガス化成分とする。このガス化成分はキャピラリーカラム１４を介して、土壌捕獲現場に停車する車に搭載された分析装置１２に送られる。分析装置ではガス化成分から有害有機物質を特定して有害有機物質の分析を行う。
【選択図】 図２
【解決手段】土壌捕獲部２２を土壌中に挿入して土壌を所定量捕獲する。この状態で土壌捕獲部の周囲に配設された電気ヒーター２３で捕獲土壌を有害有機物質の沸点に応じた温度に加熱して、捕獲土壌中に含まれる物質をガス化成分とする。このガス化成分はキャピラリーカラム１４を介して、土壌捕獲現場に停車する車に搭載された分析装置１２に送られる。分析装置ではガス化成分から有害有機物質を特定して有害有機物質の分析を行う。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌中に含まれるダイオキシン等の有害有機物質を抽出分析するための方法及び装置に関し、特に、土壌採取現場で直ちに有害有機物質の抽出及び分析を行うことのできる方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、土壌中に含まれる有害有機物質（例えば、ダイオキシン）を抽出して、分析する際には、採取現場でダイオキシン類（以下単にＤＸＮと呼ぶ）が含まれる土壌を採取した後、現場から離れた分析室において、ガラス器具及びトルエン等の有機溶媒を用いて採取土壌からＤＸＮの抽出を行い、抽出媒体からシリンジ等でＤＸＮを含む試料を採取して、ガスクロクロマトグラフィーで試料からＤＸＮ以外の物質を分離し、質量分析計でＤＸＮを定量化している。
【０００３】
上述のようなＤＸＮの抽出及び分析を行う際の手法として、現場で採取した土壌（ダイオキシン類存在媒体）からＤＸＮを抽出する際には、充填容器に土壌を充填し、ボンベからのキャリアガスを充填容器に流す。この際、加熱炉によって充填容器内の土壌を約２００℃〜約３００℃に加熱して、土壌中のＤＸＮをガス化する。ガス化したＤＸＮは充填容器を通過するキャリアガスに随伴されて、キャリアガスとともに吸収ビンに入り、吸収ビン中の有機溶媒に捕獲される。前述のようにして、試料を採取して、ガスクロクロマトグラフィーで試料からＤＸＮ以外の物質を分離し、質量分析計でＤＸＮを定量化する（特許文献１参照）
【０００４】
一方、ＤＸＮを分析する手法として、ある瞬間に生成したイオンパケットに対して基準時間を設定し、質量数に対応した飛行時間を計測して質量を分析する飛行時間型質量分析法が知られており、この飛行時間型質量分析法において、基準時間からずれて生成したイオンがノイズとして検出されて計測感度の低下となるという不具合を防止するため、質量分析装置における飛行時間計測に同期して、サンプルガスのイオン化を停止するようにしている（特許文献２参照）
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１８０３１６公報（第４ページ〜第５ページ、第２図及び第３図）
【０００６】
【特許文献２】
特開２００２−１７０５１７公報（第４ページ、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に記載されたＤＸＮの抽出においては、ＤＸＮをガス化してキャリアガスに随伴させて、吸収ビン中の有機溶媒に捕獲して、ＤＸＮの抽出を行っているものの、現場で採取した土壌を、分析室において充填容器に充填した後、前述のような抽出操作を行う必要があり、しかも抽出した後、さらに分析操作を行わなければならず、土壌の採取、ＤＸＮ抽出操作、及びＤＸＮ分析操作を連続的に行うことが難しい。つまり、最終的にＤＸＮの分析を行うまで時間が掛かるばかりでなく、土壌の採取、ＤＸＮ抽出操作、及びＤＸＮ分析操作の一連の作業が煩雑で面倒であるという課題がある。
【０００８】
さらに、特許文献１に記載されたＤＸＮの抽出においては、土壌中に含まれるＤＸＮが極めて微量であることを考慮すると、現場で土壌を採取した後、ＤＸＮ抽出を行うまでに時間が経過しているから、つまり、土壌を採取した後直ちに土壌中に含まれるＤＸＮを抽出することができないから、土壌中のＤＸＮを精度よく定量化することができないという課題がある。
【０００９】
一方、特許文献２に記載された分析手法においては、基準時間からずれて生成したイオンがノイズとして検出されることを防止しているものの、特許文献１と同様に、土壌の採取、ＤＸＮ抽出操作、及びＤＸＮ分析操作を連続的に行うことが難しく、最終的にＤＸＮの分析を行うまで時間が掛かるばかりでなく、土壌の採取、ＤＸＮ抽出操作、及びＤＸＮ分析操作の一連の作業が煩雑で面倒であるという課題がある。さらに、現場で土壌を採取した後、ＤＸＮ抽出を行うまでに時間が経過しているから、土壌中のＤＸＮを精度よく定量化することができないという課題がある。
【００１０】
本発明の目的は、土壌の採取、ＤＸＮ等有害有機物質の抽出操作、及びＤＸＮ等有害有機物質の分析操作の一連の作業が容易で短時間に有害有機物質の分析を行うことのできる有害有機物質抽出分析方法及びその装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は土壌中の有害物質を精度よく分析することのできる有害有機物質抽出分析方法及びその装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、土壌中に含まれる有害有機物質を前記土壌中から抽出して分析する有害有機物質の抽出分析方法であって、前記土壌の採取現場で前記土壌中に含まれる物質をガス化又はフラグメント化した後ガス化してガス化成分とするガス化ステップと、該ガス化成分を搬送管を介して前記土壌の採取現場に停止する車に搭載された分析装置に送る搬送ステップと、前記分析装置によって前記ガス化成分から前記有害有機物質を特定して前記有害有機物質の分析を前記土壌の採取現場で行う分析ステップとを有することを特徴とする有害有機物質の抽出分析方法が得られる。
【００１３】
このように、土壌の採取現場で土壌中に含まれる物質をガス化して又はフラグメント化してガス化成分とした後、土壌の採取現場に停止する車に搭載された分析装置に搬送管を介してガス化成分を送り、ガス化成分から有害有機物質を特定して有害有機物質の分析を行うようにすれば、土壌採取現場で、土壌の採取、有害有機物質の抽出操作、及び有害有機物質の分析操作の一連の作業を容易にしかも短時間に行うことができることになる。
【００１４】
さらに、本発明によれば、土壌中に含まれる有害有機物質を前記土壌中から抽出して分析する有害有機物質の抽出分析装置であって、前記土壌の採取現場で前記土壌中に含まれる物質をガス化してガス化成分とするガス化装置と、前記土壌の採取現場に停止する車に搭載されるとともに前記ガス化装置に搬送管を介して接続され、前記ガス化成分から前記有害有機物質を特定して前記有害有機物質の分析を行う分析装置とを有することを特徴とする有害有機物質の抽出分析装置が得られる。
【００１５】
このように、土壌の採取現場で土壌中に含まれる物質をガス化してガス化成分とした後、土壌の採取現場に停止する車に搭載された分析装置に搬送管を介してガス化成分を送り、ガス化成分から有害有機物質を特定して有害有機物質の分析を行うようにすれば、土壌採取現場で、土壌の採取、有害有機物質の抽出操作、及び有害有機物質の分析操作の一連の作業を容易にしかも短時間に行うことができるばかりでなく、現場で採取した土壌から直ちに有害有機物質を抽出・分析できる結果、土壌中の有害物質を精度よく分析することができることなる。
【００１６】
前記ガス化装置は、例えば、前記土壌中に挿入され前記土壌を所定量捕獲して捕獲土壌とする土壌捕獲部と、前記捕獲土壌を前記有害有機物質の沸点に応じた温度に加熱して前記捕獲土壌中に含まれる物質を前記ガス化成分とする加熱手段とを有し、前記土壌捕獲部を前記搬送管に接続する。そして、前記加熱手段は、例えば、電気ヒーター又はマイクロ波を前記捕獲土壌に照射するマグネトロンである。また、本発明では、前記土壌捕獲部内に不活性ガスを送入して前記ガス化成分を前記不活性ガスに随伴させて前記搬送管を介して前記分析装置に送る不活性ガス送入手段を有している。
【００１７】
このようにして、土壌捕獲部を土壌中に挿入して土壌を所定量捕獲した後、その状態で捕獲土壌を有害有機物質の沸点に応じた温度に加熱して捕獲土壌中に含まれる物質をガス化成分とするようにすれば、容易に搬送管を介して分析装置に捕獲土壌中に含まれる物質を送ることができる。
【００１８】
また、前記ガス化装置は、例えば、前記土壌中に挿入され前記土壌を所定量捕獲して捕獲土壌とする土壌捕獲部と、前記土壌捕獲部内に有機溶媒を送入する送入手段と、前記捕獲土壌を前記有機溶媒の蒸発温度以上に加熱して前記土壌中に含まれる物質を前記有機溶媒とともにガス化して前記ガス化成分とする加熱手段とを有し、前記土壌捕獲部を前記搬送管に接続する。そして、前記送入手段によって前記有機溶媒とともに不活性ガスを前記土壌捕獲部に送入して前記ガス化成分を前記不活性ガスに随伴させて前記搬送管を介して前記分析装置に送る。
【００１９】
このように、土壌捕獲部内に有機溶媒を送入して、捕獲土壌を有機溶媒の蒸発温度以上に加熱して土壌中に含まれる物質を有機溶媒とともにガス化するようにすれば、土壌中の有害有機物質を効率よくガス化・抽出することができることになる。
【００２０】
本発明によれば、土壌中に含まれる有害有機物質を前記土壌中から抽出して分析する有害有機物質の抽出分析装置であって、前記土壌の採取現場で前記土壌中に含まれる物質をフラグメント化した後ガス化してガス化成分とするガス化装置と、前記土壌の採取現場に停止する車に搭載されるとともに前記ガス化装置に搬送管を介して接続され、前記ガス化成分から前記有害有機物質を特定して前記有害有機物質の分析を行う分析装置とを有することを特徴とする有害有機物質の抽出分析装置が得られる。
【００２１】
このように、土壌の採取現場で土壌中に含まれる物質をフラグメント化した後ガス化してガス化成分とした後、土壌の採取現場に停止する車に搭載された分析装置に搬送管を介してガス化成分を送り、ガス化成分から有害有機物質を特定して有害有機物質の分析を行うようにすれば、土壌採取現場で、土壌の採取、有害有機物質の抽出操作、及び有害有機物質の分析操作の一連の作業を容易にしかも短時間に行うことができるという効果があり、そして、フラグメント化した後ガス化して分析装置に送っているから、土壌中の有害物質をさらに精度よく分析することができる。
【００２２】
前記ガス化装置は、例えば、前記土壌中に挿入され前記土壌を所定量捕獲して捕獲土壌とする土壌捕獲部と、前記捕獲土壌を前記有害有機物質がフラグメント化される温度に加熱して前記土壌中に含まれる物質を前記ガス化成分とする加熱手段とを有し、前記土壌捕獲部を前記搬送管に接続する。そして、前記過熱手段は電気ヒーター又はマイクロ波を前記捕獲土壌に照射するマグネトロンである。
【００２３】
また、前記ガス化装置は、前記土壌中に挿入され前記土壌を所定量捕獲して捕獲土壌とする土壌捕獲部と、前記捕獲土壌を空隙としてプラズマ放電を発生させて前記捕獲土壌中に含まれる物質をフラグメント化した後ガス化して前記ガス化成分とするプラズマ発生手段とを有するようにしてもよい。
【００２４】
さらに、前記ガス化装置は、前記土壌中に挿入され前記土壌を所定量捕獲して捕獲土壌とする土壌捕獲部と、前記捕獲土壌に対して中性子を照射して前記捕獲土壌中に含まれる物質をフラグメント化した後ガス化して前記ガス化成分とする中性子発生手段とを有するようにしてもよく、前記ガス化装置は、前記土壌中に挿入され前記土壌を所定量捕獲して捕獲土壌とする土壌捕獲部と、前記捕獲土壌に対して紫外線を照射して該紫外線によって前記捕獲土壌中に生成されるオゾンあるいはヒドロキシルラジカル（いわゆるＯＨラジカル）によって前記捕獲土壌中に含まれる物質をフラグメント化した後ガス化して前記ガス化成分とする紫外線照射手段とを有するようにしてもよい。
【００２５】
加えて、前記ガス化装置は、前記土壌中に挿入され前記土壌を所定量捕獲して捕獲土壌とする土壌捕獲部と、前記捕獲土壌に対して電子線を照射して該電子線によって前記捕獲土壌中に含まれる物質をフラグメント化した後ガス化して前記ガス化成分とする電子線照射手段とを有するようにしてもよい。そして、いずれの場合でも、例えば、前記土壌捕獲部内に不活性ガスを送入して前記ガス化成分を前記不活性ガスに随伴させて前記搬送管を介して前記分析装置に送る。この際、前記不活性ガスとともに土壌捕獲部内に有機溶媒を送入するようにしてもよい。このように、フラグメント化する際においても、土壌捕獲部内に有機溶媒を送入すれば、フラグメント化された有害物質を効率よくガス化・抽出することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２７】
図１を参照して、本発明の実施の形態による有害物質抽出分析装置は有害物質抽出装置（以下単に抽出装置と呼ぶ：ガス化装置）１１及び有害物質分析装置（以下単に分析装置と呼ぶ）１２を有しており、これら抽出装置１１及び分析装置１２は、例えば、有害物質測定車（以下単に車と呼ぶ）１３に搭載されている。そして、分析装置１２は、例えば、ガスクロマトグラフィー及び質量分析計が一体となったＧＣ／ＭＳ装置１２ａ及びデータ処理装置１２ｂを有している。
【００２８】
以下の説明では、有害有機物質としてダイオキシン類（ＤＸＮ）を土壌から抽出・分析する例について説明するが、ＤＸＮ以外の他の有害有機物質についても同様にして、抽出・分析することができる。
【００２９】
土壌中のＤＸＮを抽出・分析する際には、ＤＸＮの抽出を行うべき現場に車１３を移動させる。現場に到着すると、抽出装置１１を車１３から下ろして、抽出装置１１とＧＣ／ＭＳ装置１２ａとをチューブ等の管部材で接続する。管部材として、例えば、キャピラリーチューブ（キャピラリーカラム：搬送管）１４が用いられる。
【００３０】
ここで、図２も参照して、抽出装置１１は、絶縁性の抽出装置筐体２１を有しており、この抽出筐体２１は、外周面２１ａ及び内周面２１ｂを有する筒形状体であり、外周面２１ａ及び内周面２１ｂで規定される空間はその両端（図中上面及び下面）で閉じられている。
【００３１】
一方、内周面２１ｂで規定される空間には、例えば、カップ形状の絶縁性土壌捕獲部２２がその底面を上側にして配設されており、土壌捕獲部２２の側面は内周面２１ｂに固着されている。そして、内周面２１ｂ及び土壌捕獲部２２の側面には多数の流通孔２２ａが形成されている。
【００３２】
前述の外周面２１ａ及び内周面２１ｂで規定される空間には電気ヒーター２３が内周面２１ｂを囲むようにして配置されており、この電気ヒーター２３はケーブル（図示せず）を介して車１３に搭載された車載電源（図示せず）に電源スイッチ（図示せず）を介して接続される。また、車１３にはアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスが充填されたボンベ等の不活性ガス源（図示せず）が搭載されており、この不活性ガス源はバルブ（車１３に備えられる：図示せず）を介して外周面２１ａと内周面２１ｂとによって規定される空間に送入管（図示せず）によって連結される。
【００３３】
なお、土壌捕獲部２２の上面にはキャピラリーカラム１４がコネクタ（図示せず）を介して取り付けられ、これによって、キャピラリーカラム１４は土壌捕獲部２２内に連通することになる。
【００３４】
土壌を採取する際には、土壌捕獲部２２の開口面を下側に向けて、抽出装置筐体２１を土壌中に挿入する。これによって、土壌捕獲部２２内には開口面から土壌が挿入され、土壌が土壌捕獲部２２に捕獲される。土壌捕獲部２２に捕獲される土壌の量は抽出装置筐体２１の挿入量によるが、例えば、２０グラム程度である。
【００３５】
上述のようにして、土壌捕獲部２２に土壌を捕獲した後、電源スイッチをオンして電気ヒーター２３で土壌捕獲部２２を側面から加熱する。加熱温度はＤＸＮ沸点が３００〜４００℃であることを考慮して、３００〜４００℃とする。この際、バルブを開いて不活性ガス源から不活性ガスを外周面２１ａと内周面２１ｂとによって規定される空間に送る。そして、不活性ガスは流通孔を介して土壌捕獲部２２内に流れ、さらに、キャピラリーカラム１４の方向に流出する。
【００３６】
電気ヒーター２３の加熱に応じて捕獲された土壌中の有機成分等（当然ＤＸＮを含む）はガス化して、ガス状有機成分は不活性ガスに伴われて、キャピラリーカラム１４を介してＧＣ／ＭＳ装置１２ａに達する。ＧＣ／ＭＳ装置１２ａにおいて、不活性ガスに随伴されたガス化有機成分からＤＸＮ以外の有機成分（物質）を分離した後、質量分析計でＤＸＮを定量化する。その後、ＤＸＮに関するデータはデータ処理装置１２ｂに送られて、各種データ処理が行われることになる。
【００３７】
このように、上述の例では、現場で、つまり、オンサイトで採取した土壌中のＤＸＮを直ちに抽出・分析することができ、その結果、土壌の採取、ＤＸＮの抽出操作、及びＤＸＮの分析操作の一連の作業を容易にしかも短時間に行うことができるばかりでなく、土壌中のＤＸＮを精度よく分析することができることになる。
【００３８】
ところで、ＤＸＮは、例えば、温度４００℃〜９００℃で加熱すると、所謂フラグメント化して、ガス化することが知られている。ここで、フラグメント化とは、有機物質を分解して、低分子量化することを意味する。そして、化学種（有機物質）によって分解・低分子量化する経路は決まっており、ＤＸＮでは、親分子（つまり、ＤＸＮ）から−ＣＯＣｌ，−２ＣＯＣｌが抜けたものに低分子量化することが知られている（例えば、Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ，Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｇａｓ，ａｎｄ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｇａｓ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ２，３，７，８−Ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｏｄｉｂｅｎｚｏ−ｐ−ｄｉｏｘｎ ａｎｄ ２，３，７，８−Ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｏｄｉｂｅｎｚｏ−ｐ−ｄｉｏｘｎ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｉｏｎｓ（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．１９９１，６３，７１３−７２１参照）。そして、フラグメント化したＤＸＮを抽出して分析すれば、より精度よくＤＸＮを分析して定量化することができる。
【００３９】
そこで、ここでは、電気ヒーター２３で土壌捕獲部２２を側面から加熱する際、熱温度を４００〜９００℃とする。これによって、電気ヒーター２３の加熱に応じて、捕獲された土壌中の有機成分等（当然ＤＸＮを含む）をフラグメント化・ガス化して、低分子量化された有機成分を不活性ガスに随伴させて、キャピラリーカラム１４を介してＧＣ／ＭＳ装置１２ａに導入する。ＧＣ／ＭＳ装置１２ａにはおいては、不活性ガスに随伴された低分子量化された有機成分から、ＤＸＮが低分子量化された物質（低分子量化ＤＸＮと呼ぶ）以外の有機成分（物質）を分離した後、質量分析計で低分子量化ＤＸＮを定量化する。その後、低分子量化ＤＸＮに関するデータはデータ処理装置１２ｂに送られて、ＤＸＮの質量に換算された後、各種データ処理が行われる。
【００４０】
さらに、所定の有機溶媒（例えば、トルエン）はＤＸＮを抽出する際に用いられる。つまり、トルエンはＤＸＮを抽出する際に用いられ、ＤＸＮはトルエンに良く溶けるという性質がある。そこで、ここでは、前述のトルエンを不活性ガスとともに、外周面２１ａと内周面２１ｂとによって規定される空間に送る。トルエン等の有機溶媒を送入する際には、車１３に備えられた有機溶媒容器（図示せず）からバルブ（図示せず）を介して、不活性ガス源からの不活性ガスとともにトルエンが外周面２１ａと内周面２１ｂとによって規定される空間に送られる。そして、不活性ガス及びトルエンは流通孔を介して土壌捕獲部２２内に流れる。
【００４１】
電気ヒーター２３で土壌捕獲部２２を側面から加熱する際、加熱温度はトルエンの蒸発温度よりも高く設定される（ここでは、例えば、加熱温度は約１００℃に設定される）。このように、加熱温度を規定すると、土壌捕獲部２２に流入したトルエンは蒸発することになり、蒸発したトルエンは土壌中の有機成分（当然ＤＸＮを含む）を伴って、不活性ガスとともに、キャピラリーカラム１４を介してＧＣ／ＭＳ装置１２ａに達する。
【００４２】
ＧＣ／ＭＳ装置１２ａにおいては、不活性ガスに随伴されたトルエン及び有機成分からＤＸＮ以外の有機成分（物質）を分離した後、質量分析計でＤＸＮを定量化する。その後、ＤＸＮに関するデータはデータ処理装置１２ｂに送られて、各種データ処理が行われる。
【００４３】
このようにして、トルエン等の有機溶媒を不活性ガスとともに土壌捕獲部２２に流せば、トルエンはＤＸＮを効率よく抽出するから、土壌中のＤＸＮを効率よく抽出することができることになる。
【００４４】
図２に示す例では、電気ヒーターを用いて、捕獲した土壌中の有機成分（ＤＸＮ等）をガス化するか又はフラグメント化した後ガス化して、キャピラリーカラム１４を介して分析装置１２に導入するようにしたが、図４に示すように、プラズマ放電現象を用いて、捕獲した土壌中の有機成分をフラグメント化した後ガス化して分析装置１２に導入するようにしてもよい。
【００４５】
図３を参照して、図３において、図２に示す抽出装置１１と同一の構成要素については同一の参照番号を付す。図示の例では、土壌捕獲部２２の中心軸に沿って針状の電極（針電極）３１が挿通されており、さらに、土壌捕獲部２２の周面には、土壌捕獲部２２の周面を取り囲むようにして誘電体３２が配設されている。そして、土壌捕獲部２２の上面にはキャピラリーカラム１４がコネクタを介して取り付けられる。
【００４６】
なお、図２で説明した不活性ガス源から土壌捕獲部２２内に不活性ガスを送るための送入管は誘電体３２を貫通して土壌捕獲部２２内に臨んでいる。この際、この貫通部分は絶縁材で絶縁されることになる。
【００４７】
図２で説明したようにして、土壌捕獲部２２に捕獲された土壌からＤＸＮを含む有機成分を抽出する際には、まず、不活性ガスを土壌捕獲部２２に送り、土壌を乾燥させる（なお、この際には、キャピラリーカラム１４とＧＣ／ＭＳ装置１２ａとの接続を断つことが望ましい）。予め規定された時間不活性ガスを土壌捕獲部２２に送った後、車載電源（図示せず）によって針電極３１と誘電体３２との間に高電圧（例えば、５ｋＶ〜１５ｋＶ程度）を印加する。
【００４８】
これによって、針電極３１と誘電体３２との間にプラズマを発生させる。つまり、土壌捕獲部２２に捕獲された土壌を空隙としてプラズマを発生させる。捕獲土壌中に含まれる有機成分（有機物質）はプラズマ中の電子によって低分子量化（フラグメント化）されることになり、プラズマ放電による熱によってガス化される。このガス化有機成分は不活性ガスに伴われて、キャピラリーカラム１４を介してＧＣ／ＭＳ装置１２ａに達する。
【００４９】
ＧＣ／ＭＳ装置１２ａにおいては、不活性ガスに随伴され低分子量化された有機成分から、低分子量化ＤＸＮ以外の有機成分（物質）を分離した後、質量分析計で低分子量化ＤＸＮを定量化する。その後、低分子量化ＤＸＮに関するデータはデータ処理装置１２ｂに送られて、ＤＸＮの質量に換算された後、各種データ処理が行われることになる。
【００５０】
さらに、プラズマ放電を用いる代わりに、中性子によって捕獲土壌中の有機成分等をフラグメント化してガス化するようにしてもよい。この際には、図４に示すように、土壌捕獲部２２の周面を囲むようにして、中性子源４１を配置する（この際には、中性子源４１から放出される中性子が土壌捕獲部２２外に漏れることがないようにする必要がある）。なお、中性子源４１として、例えば、セシウム、ストロンチウム、ラジウム等が用いられ、これら中性子源４１は封止体内に封止され、土壌捕獲部２２に捕獲された土壌に対してのみ中性子を放出することになる。
【００５１】
捕獲土壌中に含まれる有機成分（有機物質）は中性子源４１から放出される中性子によってフラグメント化され、ガス化されることになり、このガス化有機成分は不活性ガスに伴われて、キャピラリーカラム１４を介してＧＣ／ＭＳ装置１２ａに達する。ＧＣ／ＭＳ装置１２ａにはおいては、不活性ガスに随伴され低分子量化された有機成分から、低分子量化ＤＸＮ以外の有機成分を分離した後、質量分析計で低分子量化ＤＸＮを定量化する。その後、低分子量化ＤＸＮに関するデータはデータ処理装置１２ｂに送られて、ＤＸＮの質量に換算された後、各種データ処理が行われることになる。
【００５２】
また、中性子源４１の代わりに、紫外線ランプを用いるようにしてもよい。この場合においても、紫外線ランプを土壌捕獲部２２の周面を囲むように配置して、車載電源から紫外線ランプに電力を供給し、紫外線ランプから放射される紫外線（真空において波長が１３０ｎｍ〜４００ｎｍ程度）を、土壌捕獲部２２に捕獲された土壌に照射する。そして、紫外線によって、オゾンあるいはヒドロキシルラジカル（いわゆるＯＨラジカル）を発生させる。このオゾンあるいはヒドロキシルラジカル（いわゆるＯＨラジカル）によって捕獲土壌中の有機成分を分解し、有機成分をフラグメント化・ガス化する。
【００５３】
加えて、図３で説明したプラズマ放電に代えて、電子線を捕獲土壌に照射するようにしてもよい。この際には、図５に示すように、土壌捕獲部２２の中心軸に沿って電極５１を挿通し、さらに、土壌捕獲部２２の周面に、土壌捕獲部２２の周面を取り囲むようにして電極５２を配設する。そして、土壌捕獲部２２の上面にはキャピラリーカラム１４がコネクタを介して取り付けられる。
【００５４】
図２で説明したようにして土壌捕獲部２２に捕獲された土壌からＤＸＮを含む有機成分を抽出する際には、車載電源によって電極５１及び５２の間に高電圧を印加すると、これによって発生した電子線が土壌捕獲部２２に捕獲された土壌に照射されることになる。捕獲土壌中に含まれる有機成分等は電子線によってフラグメント化・ガス化されて、ガス化有機成分は不活性ガスに伴われて、キャピラリーカラム１４を介してＧＣ／ＭＳ装置１２ａに達する。
【００５５】
さらに、図示はしないが、マグネトロンを用いて捕獲土壌にマイクロ波を照射して、捕獲土壌を加熱して、捕獲土壌中の有機成分等をフラグメント化・ガス化するようにしてもよい。この際には、土壌捕獲部２２の周面を取り囲むようにしてマグネトロンが配置されることになり、その電源は車載電源から供給される。
【００５６】
なお、プラズマ放電、中性子源、紫外線、電子線、及びマイクロ波を用いて捕獲土壌中の有機成分（ＤＸＮを含む）をフラグメント化・ガス化して抽出する際においても、トルエン等の有機溶媒を不活性ガスとともに捕獲土壌に送り込むようにしてもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、土壌の採取現場で土壌中に含まれる物質をガス化してガス化成分とした後、土壌の採取現場に停止する車に搭載された分析装置に搬送管を介してガス化成分を送り、ガス化成分から有害有機物質を特定して有害有機物質の分析を行うようにしたから、土壌採取現場で、土壌の採取、有害有機物質の抽出操作、及び有害有機物質の分析操作の一連の作業を容易にしかも短時間に行うことができるという効果があり、さらに、現場で採取した土壌から直ちに有害有機物質を抽出・分析できる結果、土壌中の有害物質を精度よく分析することができるという効果がある。
【００５８】
本発明では、土壌捕獲部を土壌中に挿入して土壌を所定量捕獲した後、その状態で捕獲土壌を有害有機物質の沸点に応じた温度に加熱して捕獲土壌中に含まれる物質をガス化成分とするようにしたから、容易に搬送管を介して分析装置に捕獲土壌中に含まれる物質を送ることができるという効果がある。
【００５９】
本発明では、土壌捕獲部内に有機溶媒を送入して、捕獲土壌を有機溶媒の蒸発温度以上に加熱して土壌中に含まれる物質を有機溶媒とともにガス化するようにしたから、土壌中の有害有機物質を効率よくガス化・抽出することができるという効果がある。
【００６０】
本発明では、土壌の採取現場で土壌中に含まれる物質をフラグメント化した後ガス化してガス化成分とした後、土壌の採取現場に停止する車に搭載された分析装置に搬送管を介してガス化成分を送り、ガス化成分から有害有機物質を特定して有害有機物質の分析を行うようにしたから、土壌採取現場で、土壌の採取、有害有機物質の抽出操作、及び有害有機物質の分析操作の一連の作業を容易にしかも短時間に行うことができるという効果があり、フラグメント化した後ガス化して分析装置に送っているから、土壌中の有害物質をさらに精度よく分析することができるという効果がある。そして、フラグメント化する際においても、土壌捕獲部内に有機溶媒を送入すれば、フラグメント化された有害物質を効率よくガス化・抽出することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による有害有機物質抽出分析装置の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す有害有機物質抽出分析装置で用いられる抽出装置の例を示す概要図である。
【図３】図１に示す有害有機物質抽出分析装置で用いられる抽出装置の例を示す概要図である。
【図４】図１に示す有害有機物質抽出分析装置で用いられる抽出装置の例を示す概要図である。
【図５】図１に示す有害有機物質抽出分析装置で用いられる抽出装置の例を示す概要図である。
【符号の説明】
１１ 有害物質抽出装置
１２ 有害物質分析装置
１３ 有害物質測定車
１４ キャピラリーチューブ（キャピラリーカラム）
２１ 抽出装置筐体
２２ 土壌捕獲部
２３ 電気ヒーター
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌中に含まれるダイオキシン等の有害有機物質を抽出分析するための方法及び装置に関し、特に、土壌採取現場で直ちに有害有機物質の抽出及び分析を行うことのできる方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、土壌中に含まれる有害有機物質（例えば、ダイオキシン）を抽出して、分析する際には、採取現場でダイオキシン類（以下単にＤＸＮと呼ぶ）が含まれる土壌を採取した後、現場から離れた分析室において、ガラス器具及びトルエン等の有機溶媒を用いて採取土壌からＤＸＮの抽出を行い、抽出媒体からシリンジ等でＤＸＮを含む試料を採取して、ガスクロクロマトグラフィーで試料からＤＸＮ以外の物質を分離し、質量分析計でＤＸＮを定量化している。
【０００３】
上述のようなＤＸＮの抽出及び分析を行う際の手法として、現場で採取した土壌（ダイオキシン類存在媒体）からＤＸＮを抽出する際には、充填容器に土壌を充填し、ボンベからのキャリアガスを充填容器に流す。この際、加熱炉によって充填容器内の土壌を約２００℃〜約３００℃に加熱して、土壌中のＤＸＮをガス化する。ガス化したＤＸＮは充填容器を通過するキャリアガスに随伴されて、キャリアガスとともに吸収ビンに入り、吸収ビン中の有機溶媒に捕獲される。前述のようにして、試料を採取して、ガスクロクロマトグラフィーで試料からＤＸＮ以外の物質を分離し、質量分析計でＤＸＮを定量化する（特許文献１参照）
【０００４】
一方、ＤＸＮを分析する手法として、ある瞬間に生成したイオンパケットに対して基準時間を設定し、質量数に対応した飛行時間を計測して質量を分析する飛行時間型質量分析法が知られており、この飛行時間型質量分析法において、基準時間からずれて生成したイオンがノイズとして検出されて計測感度の低下となるという不具合を防止するため、質量分析装置における飛行時間計測に同期して、サンプルガスのイオン化を停止するようにしている（特許文献２参照）
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１８０３１６公報（第４ページ〜第５ページ、第２図及び第３図）
【０００６】
【特許文献２】
特開２００２−１７０５１７公報（第４ページ、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に記載されたＤＸＮの抽出においては、ＤＸＮをガス化してキャリアガスに随伴させて、吸収ビン中の有機溶媒に捕獲して、ＤＸＮの抽出を行っているものの、現場で採取した土壌を、分析室において充填容器に充填した後、前述のような抽出操作を行う必要があり、しかも抽出した後、さらに分析操作を行わなければならず、土壌の採取、ＤＸＮ抽出操作、及びＤＸＮ分析操作を連続的に行うことが難しい。つまり、最終的にＤＸＮの分析を行うまで時間が掛かるばかりでなく、土壌の採取、ＤＸＮ抽出操作、及びＤＸＮ分析操作の一連の作業が煩雑で面倒であるという課題がある。
【０００８】
さらに、特許文献１に記載されたＤＸＮの抽出においては、土壌中に含まれるＤＸＮが極めて微量であることを考慮すると、現場で土壌を採取した後、ＤＸＮ抽出を行うまでに時間が経過しているから、つまり、土壌を採取した後直ちに土壌中に含まれるＤＸＮを抽出することができないから、土壌中のＤＸＮを精度よく定量化することができないという課題がある。
【０００９】
一方、特許文献２に記載された分析手法においては、基準時間からずれて生成したイオンがノイズとして検出されることを防止しているものの、特許文献１と同様に、土壌の採取、ＤＸＮ抽出操作、及びＤＸＮ分析操作を連続的に行うことが難しく、最終的にＤＸＮの分析を行うまで時間が掛かるばかりでなく、土壌の採取、ＤＸＮ抽出操作、及びＤＸＮ分析操作の一連の作業が煩雑で面倒であるという課題がある。さらに、現場で土壌を採取した後、ＤＸＮ抽出を行うまでに時間が経過しているから、土壌中のＤＸＮを精度よく定量化することができないという課題がある。
【００１０】
本発明の目的は、土壌の採取、ＤＸＮ等有害有機物質の抽出操作、及びＤＸＮ等有害有機物質の分析操作の一連の作業が容易で短時間に有害有機物質の分析を行うことのできる有害有機物質抽出分析方法及びその装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は土壌中の有害物質を精度よく分析することのできる有害有機物質抽出分析方法及びその装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、土壌中に含まれる有害有機物質を前記土壌中から抽出して分析する有害有機物質の抽出分析方法であって、前記土壌の採取現場で前記土壌中に含まれる物質をガス化又はフラグメント化した後ガス化してガス化成分とするガス化ステップと、該ガス化成分を搬送管を介して前記土壌の採取現場に停止する車に搭載された分析装置に送る搬送ステップと、前記分析装置によって前記ガス化成分から前記有害有機物質を特定して前記有害有機物質の分析を前記土壌の採取現場で行う分析ステップとを有することを特徴とする有害有機物質の抽出分析方法が得られる。
【００１３】
このように、土壌の採取現場で土壌中に含まれる物質をガス化して又はフラグメント化してガス化成分とした後、土壌の採取現場に停止する車に搭載された分析装置に搬送管を介してガス化成分を送り、ガス化成分から有害有機物質を特定して有害有機物質の分析を行うようにすれば、土壌採取現場で、土壌の採取、有害有機物質の抽出操作、及び有害有機物質の分析操作の一連の作業を容易にしかも短時間に行うことができることになる。
【００１４】
さらに、本発明によれば、土壌中に含まれる有害有機物質を前記土壌中から抽出して分析する有害有機物質の抽出分析装置であって、前記土壌の採取現場で前記土壌中に含まれる物質をガス化してガス化成分とするガス化装置と、前記土壌の採取現場に停止する車に搭載されるとともに前記ガス化装置に搬送管を介して接続され、前記ガス化成分から前記有害有機物質を特定して前記有害有機物質の分析を行う分析装置とを有することを特徴とする有害有機物質の抽出分析装置が得られる。
【００１５】
このように、土壌の採取現場で土壌中に含まれる物質をガス化してガス化成分とした後、土壌の採取現場に停止する車に搭載された分析装置に搬送管を介してガス化成分を送り、ガス化成分から有害有機物質を特定して有害有機物質の分析を行うようにすれば、土壌採取現場で、土壌の採取、有害有機物質の抽出操作、及び有害有機物質の分析操作の一連の作業を容易にしかも短時間に行うことができるばかりでなく、現場で採取した土壌から直ちに有害有機物質を抽出・分析できる結果、土壌中の有害物質を精度よく分析することができることなる。
【００１６】
前記ガス化装置は、例えば、前記土壌中に挿入され前記土壌を所定量捕獲して捕獲土壌とする土壌捕獲部と、前記捕獲土壌を前記有害有機物質の沸点に応じた温度に加熱して前記捕獲土壌中に含まれる物質を前記ガス化成分とする加熱手段とを有し、前記土壌捕獲部を前記搬送管に接続する。そして、前記加熱手段は、例えば、電気ヒーター又はマイクロ波を前記捕獲土壌に照射するマグネトロンである。また、本発明では、前記土壌捕獲部内に不活性ガスを送入して前記ガス化成分を前記不活性ガスに随伴させて前記搬送管を介して前記分析装置に送る不活性ガス送入手段を有している。
【００１７】
このようにして、土壌捕獲部を土壌中に挿入して土壌を所定量捕獲した後、その状態で捕獲土壌を有害有機物質の沸点に応じた温度に加熱して捕獲土壌中に含まれる物質をガス化成分とするようにすれば、容易に搬送管を介して分析装置に捕獲土壌中に含まれる物質を送ることができる。
【００１８】
また、前記ガス化装置は、例えば、前記土壌中に挿入され前記土壌を所定量捕獲して捕獲土壌とする土壌捕獲部と、前記土壌捕獲部内に有機溶媒を送入する送入手段と、前記捕獲土壌を前記有機溶媒の蒸発温度以上に加熱して前記土壌中に含まれる物質を前記有機溶媒とともにガス化して前記ガス化成分とする加熱手段とを有し、前記土壌捕獲部を前記搬送管に接続する。そして、前記送入手段によって前記有機溶媒とともに不活性ガスを前記土壌捕獲部に送入して前記ガス化成分を前記不活性ガスに随伴させて前記搬送管を介して前記分析装置に送る。
【００１９】
このように、土壌捕獲部内に有機溶媒を送入して、捕獲土壌を有機溶媒の蒸発温度以上に加熱して土壌中に含まれる物質を有機溶媒とともにガス化するようにすれば、土壌中の有害有機物質を効率よくガス化・抽出することができることになる。
【００２０】
本発明によれば、土壌中に含まれる有害有機物質を前記土壌中から抽出して分析する有害有機物質の抽出分析装置であって、前記土壌の採取現場で前記土壌中に含まれる物質をフラグメント化した後ガス化してガス化成分とするガス化装置と、前記土壌の採取現場に停止する車に搭載されるとともに前記ガス化装置に搬送管を介して接続され、前記ガス化成分から前記有害有機物質を特定して前記有害有機物質の分析を行う分析装置とを有することを特徴とする有害有機物質の抽出分析装置が得られる。
【００２１】
このように、土壌の採取現場で土壌中に含まれる物質をフラグメント化した後ガス化してガス化成分とした後、土壌の採取現場に停止する車に搭載された分析装置に搬送管を介してガス化成分を送り、ガス化成分から有害有機物質を特定して有害有機物質の分析を行うようにすれば、土壌採取現場で、土壌の採取、有害有機物質の抽出操作、及び有害有機物質の分析操作の一連の作業を容易にしかも短時間に行うことができるという効果があり、そして、フラグメント化した後ガス化して分析装置に送っているから、土壌中の有害物質をさらに精度よく分析することができる。
【００２２】
前記ガス化装置は、例えば、前記土壌中に挿入され前記土壌を所定量捕獲して捕獲土壌とする土壌捕獲部と、前記捕獲土壌を前記有害有機物質がフラグメント化される温度に加熱して前記土壌中に含まれる物質を前記ガス化成分とする加熱手段とを有し、前記土壌捕獲部を前記搬送管に接続する。そして、前記過熱手段は電気ヒーター又はマイクロ波を前記捕獲土壌に照射するマグネトロンである。
【００２３】
また、前記ガス化装置は、前記土壌中に挿入され前記土壌を所定量捕獲して捕獲土壌とする土壌捕獲部と、前記捕獲土壌を空隙としてプラズマ放電を発生させて前記捕獲土壌中に含まれる物質をフラグメント化した後ガス化して前記ガス化成分とするプラズマ発生手段とを有するようにしてもよい。
【００２４】
さらに、前記ガス化装置は、前記土壌中に挿入され前記土壌を所定量捕獲して捕獲土壌とする土壌捕獲部と、前記捕獲土壌に対して中性子を照射して前記捕獲土壌中に含まれる物質をフラグメント化した後ガス化して前記ガス化成分とする中性子発生手段とを有するようにしてもよく、前記ガス化装置は、前記土壌中に挿入され前記土壌を所定量捕獲して捕獲土壌とする土壌捕獲部と、前記捕獲土壌に対して紫外線を照射して該紫外線によって前記捕獲土壌中に生成されるオゾンあるいはヒドロキシルラジカル（いわゆるＯＨラジカル）によって前記捕獲土壌中に含まれる物質をフラグメント化した後ガス化して前記ガス化成分とする紫外線照射手段とを有するようにしてもよい。
【００２５】
加えて、前記ガス化装置は、前記土壌中に挿入され前記土壌を所定量捕獲して捕獲土壌とする土壌捕獲部と、前記捕獲土壌に対して電子線を照射して該電子線によって前記捕獲土壌中に含まれる物質をフラグメント化した後ガス化して前記ガス化成分とする電子線照射手段とを有するようにしてもよい。そして、いずれの場合でも、例えば、前記土壌捕獲部内に不活性ガスを送入して前記ガス化成分を前記不活性ガスに随伴させて前記搬送管を介して前記分析装置に送る。この際、前記不活性ガスとともに土壌捕獲部内に有機溶媒を送入するようにしてもよい。このように、フラグメント化する際においても、土壌捕獲部内に有機溶媒を送入すれば、フラグメント化された有害物質を効率よくガス化・抽出することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２７】
図１を参照して、本発明の実施の形態による有害物質抽出分析装置は有害物質抽出装置（以下単に抽出装置と呼ぶ：ガス化装置）１１及び有害物質分析装置（以下単に分析装置と呼ぶ）１２を有しており、これら抽出装置１１及び分析装置１２は、例えば、有害物質測定車（以下単に車と呼ぶ）１３に搭載されている。そして、分析装置１２は、例えば、ガスクロマトグラフィー及び質量分析計が一体となったＧＣ／ＭＳ装置１２ａ及びデータ処理装置１２ｂを有している。
【００２８】
以下の説明では、有害有機物質としてダイオキシン類（ＤＸＮ）を土壌から抽出・分析する例について説明するが、ＤＸＮ以外の他の有害有機物質についても同様にして、抽出・分析することができる。
【００２９】
土壌中のＤＸＮを抽出・分析する際には、ＤＸＮの抽出を行うべき現場に車１３を移動させる。現場に到着すると、抽出装置１１を車１３から下ろして、抽出装置１１とＧＣ／ＭＳ装置１２ａとをチューブ等の管部材で接続する。管部材として、例えば、キャピラリーチューブ（キャピラリーカラム：搬送管）１４が用いられる。
【００３０】
ここで、図２も参照して、抽出装置１１は、絶縁性の抽出装置筐体２１を有しており、この抽出筐体２１は、外周面２１ａ及び内周面２１ｂを有する筒形状体であり、外周面２１ａ及び内周面２１ｂで規定される空間はその両端（図中上面及び下面）で閉じられている。
【００３１】
一方、内周面２１ｂで規定される空間には、例えば、カップ形状の絶縁性土壌捕獲部２２がその底面を上側にして配設されており、土壌捕獲部２２の側面は内周面２１ｂに固着されている。そして、内周面２１ｂ及び土壌捕獲部２２の側面には多数の流通孔２２ａが形成されている。
【００３２】
前述の外周面２１ａ及び内周面２１ｂで規定される空間には電気ヒーター２３が内周面２１ｂを囲むようにして配置されており、この電気ヒーター２３はケーブル（図示せず）を介して車１３に搭載された車載電源（図示せず）に電源スイッチ（図示せず）を介して接続される。また、車１３にはアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスが充填されたボンベ等の不活性ガス源（図示せず）が搭載されており、この不活性ガス源はバルブ（車１３に備えられる：図示せず）を介して外周面２１ａと内周面２１ｂとによって規定される空間に送入管（図示せず）によって連結される。
【００３３】
なお、土壌捕獲部２２の上面にはキャピラリーカラム１４がコネクタ（図示せず）を介して取り付けられ、これによって、キャピラリーカラム１４は土壌捕獲部２２内に連通することになる。
【００３４】
土壌を採取する際には、土壌捕獲部２２の開口面を下側に向けて、抽出装置筐体２１を土壌中に挿入する。これによって、土壌捕獲部２２内には開口面から土壌が挿入され、土壌が土壌捕獲部２２に捕獲される。土壌捕獲部２２に捕獲される土壌の量は抽出装置筐体２１の挿入量によるが、例えば、２０グラム程度である。
【００３５】
上述のようにして、土壌捕獲部２２に土壌を捕獲した後、電源スイッチをオンして電気ヒーター２３で土壌捕獲部２２を側面から加熱する。加熱温度はＤＸＮ沸点が３００〜４００℃であることを考慮して、３００〜４００℃とする。この際、バルブを開いて不活性ガス源から不活性ガスを外周面２１ａと内周面２１ｂとによって規定される空間に送る。そして、不活性ガスは流通孔を介して土壌捕獲部２２内に流れ、さらに、キャピラリーカラム１４の方向に流出する。
【００３６】
電気ヒーター２３の加熱に応じて捕獲された土壌中の有機成分等（当然ＤＸＮを含む）はガス化して、ガス状有機成分は不活性ガスに伴われて、キャピラリーカラム１４を介してＧＣ／ＭＳ装置１２ａに達する。ＧＣ／ＭＳ装置１２ａにおいて、不活性ガスに随伴されたガス化有機成分からＤＸＮ以外の有機成分（物質）を分離した後、質量分析計でＤＸＮを定量化する。その後、ＤＸＮに関するデータはデータ処理装置１２ｂに送られて、各種データ処理が行われることになる。
【００３７】
このように、上述の例では、現場で、つまり、オンサイトで採取した土壌中のＤＸＮを直ちに抽出・分析することができ、その結果、土壌の採取、ＤＸＮの抽出操作、及びＤＸＮの分析操作の一連の作業を容易にしかも短時間に行うことができるばかりでなく、土壌中のＤＸＮを精度よく分析することができることになる。
【００３８】
ところで、ＤＸＮは、例えば、温度４００℃〜９００℃で加熱すると、所謂フラグメント化して、ガス化することが知られている。ここで、フラグメント化とは、有機物質を分解して、低分子量化することを意味する。そして、化学種（有機物質）によって分解・低分子量化する経路は決まっており、ＤＸＮでは、親分子（つまり、ＤＸＮ）から−ＣＯＣｌ，−２ＣＯＣｌが抜けたものに低分子量化することが知られている（例えば、Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ，Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｇａｓ，ａｎｄ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｇａｓ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ２，３，７，８−Ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｏｄｉｂｅｎｚｏ−ｐ−ｄｉｏｘｎ ａｎｄ ２，３，７，８−Ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｏｄｉｂｅｎｚｏ−ｐ−ｄｉｏｘｎ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｉｏｎｓ（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．１９９１，６３，７１３−７２１参照）。そして、フラグメント化したＤＸＮを抽出して分析すれば、より精度よくＤＸＮを分析して定量化することができる。
【００３９】
そこで、ここでは、電気ヒーター２３で土壌捕獲部２２を側面から加熱する際、熱温度を４００〜９００℃とする。これによって、電気ヒーター２３の加熱に応じて、捕獲された土壌中の有機成分等（当然ＤＸＮを含む）をフラグメント化・ガス化して、低分子量化された有機成分を不活性ガスに随伴させて、キャピラリーカラム１４を介してＧＣ／ＭＳ装置１２ａに導入する。ＧＣ／ＭＳ装置１２ａにはおいては、不活性ガスに随伴された低分子量化された有機成分から、ＤＸＮが低分子量化された物質（低分子量化ＤＸＮと呼ぶ）以外の有機成分（物質）を分離した後、質量分析計で低分子量化ＤＸＮを定量化する。その後、低分子量化ＤＸＮに関するデータはデータ処理装置１２ｂに送られて、ＤＸＮの質量に換算された後、各種データ処理が行われる。
【００４０】
さらに、所定の有機溶媒（例えば、トルエン）はＤＸＮを抽出する際に用いられる。つまり、トルエンはＤＸＮを抽出する際に用いられ、ＤＸＮはトルエンに良く溶けるという性質がある。そこで、ここでは、前述のトルエンを不活性ガスとともに、外周面２１ａと内周面２１ｂとによって規定される空間に送る。トルエン等の有機溶媒を送入する際には、車１３に備えられた有機溶媒容器（図示せず）からバルブ（図示せず）を介して、不活性ガス源からの不活性ガスとともにトルエンが外周面２１ａと内周面２１ｂとによって規定される空間に送られる。そして、不活性ガス及びトルエンは流通孔を介して土壌捕獲部２２内に流れる。
【００４１】
電気ヒーター２３で土壌捕獲部２２を側面から加熱する際、加熱温度はトルエンの蒸発温度よりも高く設定される（ここでは、例えば、加熱温度は約１００℃に設定される）。このように、加熱温度を規定すると、土壌捕獲部２２に流入したトルエンは蒸発することになり、蒸発したトルエンは土壌中の有機成分（当然ＤＸＮを含む）を伴って、不活性ガスとともに、キャピラリーカラム１４を介してＧＣ／ＭＳ装置１２ａに達する。
【００４２】
ＧＣ／ＭＳ装置１２ａにおいては、不活性ガスに随伴されたトルエン及び有機成分からＤＸＮ以外の有機成分（物質）を分離した後、質量分析計でＤＸＮを定量化する。その後、ＤＸＮに関するデータはデータ処理装置１２ｂに送られて、各種データ処理が行われる。
【００４３】
このようにして、トルエン等の有機溶媒を不活性ガスとともに土壌捕獲部２２に流せば、トルエンはＤＸＮを効率よく抽出するから、土壌中のＤＸＮを効率よく抽出することができることになる。
【００４４】
図２に示す例では、電気ヒーターを用いて、捕獲した土壌中の有機成分（ＤＸＮ等）をガス化するか又はフラグメント化した後ガス化して、キャピラリーカラム１４を介して分析装置１２に導入するようにしたが、図４に示すように、プラズマ放電現象を用いて、捕獲した土壌中の有機成分をフラグメント化した後ガス化して分析装置１２に導入するようにしてもよい。
【００４５】
図３を参照して、図３において、図２に示す抽出装置１１と同一の構成要素については同一の参照番号を付す。図示の例では、土壌捕獲部２２の中心軸に沿って針状の電極（針電極）３１が挿通されており、さらに、土壌捕獲部２２の周面には、土壌捕獲部２２の周面を取り囲むようにして誘電体３２が配設されている。そして、土壌捕獲部２２の上面にはキャピラリーカラム１４がコネクタを介して取り付けられる。
【００４６】
なお、図２で説明した不活性ガス源から土壌捕獲部２２内に不活性ガスを送るための送入管は誘電体３２を貫通して土壌捕獲部２２内に臨んでいる。この際、この貫通部分は絶縁材で絶縁されることになる。
【００４７】
図２で説明したようにして、土壌捕獲部２２に捕獲された土壌からＤＸＮを含む有機成分を抽出する際には、まず、不活性ガスを土壌捕獲部２２に送り、土壌を乾燥させる（なお、この際には、キャピラリーカラム１４とＧＣ／ＭＳ装置１２ａとの接続を断つことが望ましい）。予め規定された時間不活性ガスを土壌捕獲部２２に送った後、車載電源（図示せず）によって針電極３１と誘電体３２との間に高電圧（例えば、５ｋＶ〜１５ｋＶ程度）を印加する。
【００４８】
これによって、針電極３１と誘電体３２との間にプラズマを発生させる。つまり、土壌捕獲部２２に捕獲された土壌を空隙としてプラズマを発生させる。捕獲土壌中に含まれる有機成分（有機物質）はプラズマ中の電子によって低分子量化（フラグメント化）されることになり、プラズマ放電による熱によってガス化される。このガス化有機成分は不活性ガスに伴われて、キャピラリーカラム１４を介してＧＣ／ＭＳ装置１２ａに達する。
【００４９】
ＧＣ／ＭＳ装置１２ａにおいては、不活性ガスに随伴され低分子量化された有機成分から、低分子量化ＤＸＮ以外の有機成分（物質）を分離した後、質量分析計で低分子量化ＤＸＮを定量化する。その後、低分子量化ＤＸＮに関するデータはデータ処理装置１２ｂに送られて、ＤＸＮの質量に換算された後、各種データ処理が行われることになる。
【００５０】
さらに、プラズマ放電を用いる代わりに、中性子によって捕獲土壌中の有機成分等をフラグメント化してガス化するようにしてもよい。この際には、図４に示すように、土壌捕獲部２２の周面を囲むようにして、中性子源４１を配置する（この際には、中性子源４１から放出される中性子が土壌捕獲部２２外に漏れることがないようにする必要がある）。なお、中性子源４１として、例えば、セシウム、ストロンチウム、ラジウム等が用いられ、これら中性子源４１は封止体内に封止され、土壌捕獲部２２に捕獲された土壌に対してのみ中性子を放出することになる。
【００５１】
捕獲土壌中に含まれる有機成分（有機物質）は中性子源４１から放出される中性子によってフラグメント化され、ガス化されることになり、このガス化有機成分は不活性ガスに伴われて、キャピラリーカラム１４を介してＧＣ／ＭＳ装置１２ａに達する。ＧＣ／ＭＳ装置１２ａにはおいては、不活性ガスに随伴され低分子量化された有機成分から、低分子量化ＤＸＮ以外の有機成分を分離した後、質量分析計で低分子量化ＤＸＮを定量化する。その後、低分子量化ＤＸＮに関するデータはデータ処理装置１２ｂに送られて、ＤＸＮの質量に換算された後、各種データ処理が行われることになる。
【００５２】
また、中性子源４１の代わりに、紫外線ランプを用いるようにしてもよい。この場合においても、紫外線ランプを土壌捕獲部２２の周面を囲むように配置して、車載電源から紫外線ランプに電力を供給し、紫外線ランプから放射される紫外線（真空において波長が１３０ｎｍ〜４００ｎｍ程度）を、土壌捕獲部２２に捕獲された土壌に照射する。そして、紫外線によって、オゾンあるいはヒドロキシルラジカル（いわゆるＯＨラジカル）を発生させる。このオゾンあるいはヒドロキシルラジカル（いわゆるＯＨラジカル）によって捕獲土壌中の有機成分を分解し、有機成分をフラグメント化・ガス化する。
【００５３】
加えて、図３で説明したプラズマ放電に代えて、電子線を捕獲土壌に照射するようにしてもよい。この際には、図５に示すように、土壌捕獲部２２の中心軸に沿って電極５１を挿通し、さらに、土壌捕獲部２２の周面に、土壌捕獲部２２の周面を取り囲むようにして電極５２を配設する。そして、土壌捕獲部２２の上面にはキャピラリーカラム１４がコネクタを介して取り付けられる。
【００５４】
図２で説明したようにして土壌捕獲部２２に捕獲された土壌からＤＸＮを含む有機成分を抽出する際には、車載電源によって電極５１及び５２の間に高電圧を印加すると、これによって発生した電子線が土壌捕獲部２２に捕獲された土壌に照射されることになる。捕獲土壌中に含まれる有機成分等は電子線によってフラグメント化・ガス化されて、ガス化有機成分は不活性ガスに伴われて、キャピラリーカラム１４を介してＧＣ／ＭＳ装置１２ａに達する。
【００５５】
さらに、図示はしないが、マグネトロンを用いて捕獲土壌にマイクロ波を照射して、捕獲土壌を加熱して、捕獲土壌中の有機成分等をフラグメント化・ガス化するようにしてもよい。この際には、土壌捕獲部２２の周面を取り囲むようにしてマグネトロンが配置されることになり、その電源は車載電源から供給される。
【００５６】
なお、プラズマ放電、中性子源、紫外線、電子線、及びマイクロ波を用いて捕獲土壌中の有機成分（ＤＸＮを含む）をフラグメント化・ガス化して抽出する際においても、トルエン等の有機溶媒を不活性ガスとともに捕獲土壌に送り込むようにしてもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、土壌の採取現場で土壌中に含まれる物質をガス化してガス化成分とした後、土壌の採取現場に停止する車に搭載された分析装置に搬送管を介してガス化成分を送り、ガス化成分から有害有機物質を特定して有害有機物質の分析を行うようにしたから、土壌採取現場で、土壌の採取、有害有機物質の抽出操作、及び有害有機物質の分析操作の一連の作業を容易にしかも短時間に行うことができるという効果があり、さらに、現場で採取した土壌から直ちに有害有機物質を抽出・分析できる結果、土壌中の有害物質を精度よく分析することができるという効果がある。
【００５８】
本発明では、土壌捕獲部を土壌中に挿入して土壌を所定量捕獲した後、その状態で捕獲土壌を有害有機物質の沸点に応じた温度に加熱して捕獲土壌中に含まれる物質をガス化成分とするようにしたから、容易に搬送管を介して分析装置に捕獲土壌中に含まれる物質を送ることができるという効果がある。
【００５９】
本発明では、土壌捕獲部内に有機溶媒を送入して、捕獲土壌を有機溶媒の蒸発温度以上に加熱して土壌中に含まれる物質を有機溶媒とともにガス化するようにしたから、土壌中の有害有機物質を効率よくガス化・抽出することができるという効果がある。
【００６０】
本発明では、土壌の採取現場で土壌中に含まれる物質をフラグメント化した後ガス化してガス化成分とした後、土壌の採取現場に停止する車に搭載された分析装置に搬送管を介してガス化成分を送り、ガス化成分から有害有機物質を特定して有害有機物質の分析を行うようにしたから、土壌採取現場で、土壌の採取、有害有機物質の抽出操作、及び有害有機物質の分析操作の一連の作業を容易にしかも短時間に行うことができるという効果があり、フラグメント化した後ガス化して分析装置に送っているから、土壌中の有害物質をさらに精度よく分析することができるという効果がある。そして、フラグメント化する際においても、土壌捕獲部内に有機溶媒を送入すれば、フラグメント化された有害物質を効率よくガス化・抽出することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による有害有機物質抽出分析装置の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す有害有機物質抽出分析装置で用いられる抽出装置の例を示す概要図である。
【図３】図１に示す有害有機物質抽出分析装置で用いられる抽出装置の例を示す概要図である。
【図４】図１に示す有害有機物質抽出分析装置で用いられる抽出装置の例を示す概要図である。
【図５】図１に示す有害有機物質抽出分析装置で用いられる抽出装置の例を示す概要図である。
【符号の説明】
１１ 有害物質抽出装置
１２ 有害物質分析装置
１３ 有害物質測定車
１４ キャピラリーチューブ（キャピラリーカラム）
２１ 抽出装置筐体
２２ 土壌捕獲部
２３ 電気ヒーター
Claims (17)
- 土壌中に含まれる有害有機物質を前記土壌中から抽出して分析する有害有機物質の抽出分析方法であって、
前記土壌の採取現場で、前記土壌中に含まれる物質をガス化又はフラグメント化した後ガス化してガス化成分とするガス化ステップと、
該ガス化成分を、搬送管を介して前記土壌の採取現場に停止する車に搭載された分析装置に送る搬送ステップと、
前記分析装置によって前記ガス化成分から前記有害有機物質を特定して前記有害有機物質の分析を前記土壌の採取現場で行う分析ステップとを有し、
前記土壌の採取現場で前記有害有機物質の抽出及び分析を行うようにしたことを特徴とする有害有機物質の抽出分析方法。 - 土壌中に含まれる有害有機物質を前記土壌中から抽出して分析する有害有機物質の抽出分析装置であって、
前記土壌の採取現場で前記土壌中に含まれる物質をガス化してガス化成分とするガス化装置と、
前記土壌の採取現場に停止する車に搭載されるとともに前記ガス化装置に搬送管を介して接続され、前記ガス化成分から前記有害有機物質を特定して前記有害有機物質の分析を行う分析装置とを有することを特徴とする有害有機物質の抽出分析装置。 - 前記ガス化装置は、
前記土壌中に挿入され前記土壌を所定量捕獲して捕獲土壌とする土壌捕獲部と、
前記捕獲土壌を前記有害有機物質の沸点に応じた温度に加熱して前記捕獲土壌中に含まれる物質を前記ガス化成分とする加熱手段とを有し、
前記土壌捕獲部は前記搬送管に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の有害有機物質の抽出分析装置。 - 前記加熱手段は電気ヒーター又はマイクロ波を前記捕獲土壌に照射するマグネトロンであることを特徴とする請求項３に記載の有害有機物質の抽出分析装置。
- 前記土壌捕獲部内に不活性ガスを送入して、前記ガス化成分を前記不活性ガスに随伴させて前記搬送管を介して前記分析装置に送る不活性ガス送入手段を有することを特徴とする請求項３に記載の有害有機物質の抽出分析装置。
- 前記ガス化装置は、
前記土壌中に挿入され前記土壌を所定量捕獲して捕獲土壌とする土壌捕獲部と、
前記土壌捕獲部内に有機溶媒を送入する送入手段と、
前記捕獲土壌を前記有機溶媒の蒸発温度以上に加熱して前記土壌中に含まれる物質を前記有機溶媒とともにガス化して前記ガス化成分とする加熱手段とを有し、
前記土壌捕獲部は前記搬送管に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の有害有機物質の抽出分析装置。 - 前記加熱手段は電気ヒーター又はマイクロ波を前記捕獲土壌に照射するマグネトロンであることを特徴とする請求項６に記載の有害有機物質の抽出分析装置。
- 前記送入手段は、前記有機溶媒とともに不活性ガスを前記土壌捕獲部に送入して前記ガス化成分を前記不活性ガスに随伴させて前記搬送管を介して前記分析装置に送るようにしたことを特徴とする請求項６に記載の有害有機物質の抽出分析装置。
- 土壌中に含まれる有害有機物質を前記土壌中から抽出して分析する有害有機物質の抽出分析装置であって、
前記土壌の採取現場で前記土壌中に含まれる物質をフラグメント化した後ガス化してガス化成分とするガス化装置と、
前記土壌の採取現場に停止する車に搭載されるとともに前記ガス化装置に搬送管を介して接続され、前記ガス化成分から前記有害有機物質を特定して前記有害有機物質の分析を行う分析装置とを有することを特徴とする有害有機物質の抽出分析装置。 - 前記ガス化装置は、
前記土壌中に挿入され前記土壌を所定量捕獲して捕獲土壌とする土壌捕獲部と、
前記捕獲土壌を前記有害有機物質がフラグメント化される温度に加熱して前記土壌中に含まれる物質を前記ガス化成分とする加熱手段とを有し、
前記土壌捕獲部は前記搬送管に接続されていることを特徴とする請求項９に記載の有害有機物質の抽出分析装置。 - 前記加熱手段は電気ヒーター又はマイクロ波を前記捕獲土壌に照射するマグネトロンであることを特徴とする請求項１０に記載の有害有機物質の抽出分析装置。
- 前記ガス化装置は、
前記土壌中に挿入され前記土壌を所定量捕獲して捕獲土壌とする土壌捕獲部と、
前記捕獲土壌を空隙としてプラズマ放電を発生させて前記捕獲土壌中に含まれる物質をフラグメント化した後ガス化して前記ガス化成分とするプラズマ発生手段とを有し、
前記土壌捕獲部は前記搬送管に接続されていることを特徴とする請求項９に記載の有害有機物質の抽出分析装置。 - 前記ガス化装置は、
前記土壌中に挿入され前記土壌を所定量捕獲して捕獲土壌とする土壌捕獲部と、
前記捕獲土壌に対して中性子を照射して前記捕獲土壌中に含まれる物質をフラグメント化した後ガス化して前記ガス化成分とする中性子発生手段とを有し、
前記土壌捕獲部は前記搬送管に接続されていることを特徴とする請求項９に記載の有害有機物質の抽出分析装置。 - 前記ガス化装置は、
前記土壌中に挿入され前記土壌を所定量捕獲して捕獲土壌とする土壌捕獲部と、
前記捕獲土壌に対して紫外線を照射して該紫外線によって前記捕獲土壌中に生成されるオゾンあるいはヒドロキシルラジカル（いわゆるＯＨラジカル）によって前記捕獲土壌中に含まれる物質をフラグメント化した後ガス化して前記ガス化成分とする紫外線照射手段とを有し、
前記土壌捕獲部は前記搬送管に接続されていることを特徴とする請求項９に記載の有害有機物質の抽出分析装置。 - 前記ガス化装置は、
前記土壌中に挿入され前記土壌を所定量捕獲して捕獲土壌とする土壌捕獲部と、
前記捕獲土壌に対して電子線を照射して該電子線によって前記捕獲土壌中に含まれる物質をフラグメント化した後ガス化して前記ガス化成分とする電子線照射手段とを有し、
前記土壌捕獲部は前記搬送管に接続されていることを特徴とする請求項９に記載の有害有機物質の抽出分析装置。 - 前記土壌捕獲部内に不活性ガスを送入して、前記ガス化成分を前記不活性ガスに随伴させて前記搬送管を介して前記分析装置に送る不活性ガス送入手段を有することを特徴とする請求項１０〜１５のいずれかに記載の有害有機物質の抽出分析装置。
- 前記不活性ガス送入手段は、前記不活性ガスとともに土壌捕獲部内に有機溶媒を送入するようにしたことを特徴とする請求項１６に記載の有害有機物質の抽出分析装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002312544A JP2004144707A (ja) | 2002-10-28 | 2002-10-28 | 有害有機物質の抽出分析方法及びその装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2002312544A JP2004144707A (ja) | 2002-10-28 | 2002-10-28 | 有害有機物質の抽出分析方法及びその装置 |
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| JP2004144707A true JP2004144707A (ja) | 2004-05-20 |
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| JP (1) | JP2004144707A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113984490A (zh) * | 2021-08-26 | 2022-01-28 | 四川航天系统工程研究所 | 利用侵彻生热诱导分析地外天体土壤挥发分的系统及方法 |
-
2002
- 2002-10-28 JP JP2002312544A patent/JP2004144707A/ja not_active Withdrawn
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