JP4042885B2 - Method and apparatus for monitoring a trace amount of harmful substances in the atmosphere - Google Patents
Method and apparatus for monitoring a trace amount of harmful substances in the atmosphere Download PDFInfo
- Publication number
- JP4042885B2 JP4042885B2 JP26015199A JP26015199A JP4042885B2 JP 4042885 B2 JP4042885 B2 JP 4042885B2 JP 26015199 A JP26015199 A JP 26015199A JP 26015199 A JP26015199 A JP 26015199A JP 4042885 B2 JP4042885 B2 JP 4042885B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- concentration
- atmosphere
- trace
- analyzer
- harmful substances
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大気中の有害ガス、有毒ガスを長期間にわたって監視する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、工場や焼却場などからの排煙や自動車等の排気ガスによる大気汚染が健康に悪影響を与えることが大きな問題となっている。このような生活環境或いは作業環境中の微量有害物質の種類やその危険性が徐々に明らかになってきている。例えば、微量有害物質として知られている、塩化ビニルモノマー、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンモノマー、塩素、塩酸、四塩化炭素、トリクロロメタン、トリクロロエタン等の塩素系化合物、その他のハロゲン系有機化合物、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系化合物等は、今までと比較して格段の希薄濃度でその有害性が問題となってきている。その具体的な例としては、ごみの焼却炉等から発生する微量のダイオキシンをはじめとした芳香族系の化合物の影響や建築材料から発生するホルムアルデヒド等による化学物質過敏症などの様々な問題が発生してきており、これらはppm以下の極めて希薄な濃度でも被害が発生している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従って、このような極めて希薄な大気中の有害ガス、有毒ガスの濃度を長期間にわたって継続して観測し、監視することが必要である。このような希薄な濃度の微量有害物質の監視には、質量分析装置を用いてその濃度を測定することが広く行われているが、濃度が希薄になればなるほど測定の際の気圧の変動の影響が現われ、無視できないレベルになる。このような気圧の変動の影響を除いて正確な測定を行うためには、キャリブレーションや検量操作等の煩瑣で時間のかかる操作が必要となり、リアルタイムで常時監視するためには不都合が多かった。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、かかる状況に鑑み鋭意検討の結果、大気中のネオン及びアルゴンの濃度が大気中でほぼ一定であることに着目して、大気中の微量物質を監視する際の気圧変動の影響を除去し正確な測定を行う方法を見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明は、分析装置を用いた大気中の微量物質の濃度の監視において、前記分析装置により予め特定の気圧で測定した標準的な状態の大気中のアルゴン又はネオンの濃度と、前記分析装置により測定した任意の時間の大気中のアルゴン又はネオンの濃度との比を指標として大気の圧力変動の影響を補正し、大気中の微量物質の濃度を前記分析装置により測定する大気中の微量有害物質の監視方法である。
【0005】
また、本発明は、分析装置を用いた大気中の微量有害物質の濃度の監視において、前記分析装置により予め特定の気圧で測定した標準的な状態の大気中のアルゴン又はネオンの濃度を登録する登録手段と、任意の時間の大気中のアルゴン又はネオンの濃度を前記分析装置により測定し、前記登録手段に登録されたアルゴン又はネオンの濃度との比を求め、同時に前記分析装置により測定した前記任意の時間の微量有害物質の濃度にこの比を乗ずることによって大気の圧力変動による影響を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする大気中の微量有害物質の監視装置である。
【0006】
更に本発明は、分析装置を用いた大気中の微量有害物質の濃度の監視において、前記分析装置により予め特定の気圧で測定した標準的な状態の大気中のアルゴン又はネオン及び微量有害物質の濃度を登録する登録手段と、任意の時間の大気中のアルゴン又はネオンの濃度を前記分析装置により測定し、前記登録手段に登録されたアルゴン又はネオンの濃度との比を求め、同時に前記分析装置により測定した前記任意の時間の微量有害物質の濃度にこの比を乗じ、さらに得られたこの値から登録手段に登録された標準的な状態の微量有害物質の濃度を減ずることによって大気の圧力変動による影響を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする大気中の微量有害物質の監視装置である。
【0007】
【発明の実施の形態】
大気中の微量物質の測定には質量分析装置が広く使用されるが、何ヶ月間にわたる長期モニタリングを考えると、大気圧は数%の変動があり、パーセントオーダーよりも濃度の希薄な物質の単位堆積当たりの粒子数は大気圧の変動の影響を受けて変化したり、印加電圧値の変動を受けるため、この測定値の補正が必要である。一方、大気中には平均してネオンが約18ppm、アルゴンが約9300ppm程度の濃度で含まれ、しかもネオン及びアルゴンは社会の産業活動や人の日常生活活動等からはほとんど排出されないので、大気中のこれらの濃度はほぼ一定に保たれており、前記の諸活動の影響を受けて変動することが少ない。本発明は、このネオン又はアルゴンを指標として気圧変動による濃度の変化を補正して大気中の有害微量物質を測定し、監視する方法及び装置に関するものである。
【0008】
本発明においては、例えばある微量有害物質Bをモニタリングしたい場合は、まずあらかじめある標準的な状態で測定した大気中のネオン又はアルゴンの濃度A0を求めておき、モニタリング中の任意の時間tにおけるネオン又はアルゴンの濃度Atを測定して、気圧変動があった場合にもこのA0に対するAtの変化を利用して時間tにおける補正された微量有害物質の濃度Btを測定する方法である。
【0009】
更に詳しくは、A0を測定すると共に、モニタリングしたい特定の微量有害物質Bの警報を発すべき大気中の限界濃度B1を設定しておき、その後モニタリングを継続して任意の時間tにおける微量有害物質濃度Bt及びネオン又はアルゴンの濃度Atを測定する。大気の圧力変動があった場合も補正された微量有害物質の濃度(B't)は下記の式で求められる。
B't=Bt×(A0/At)
このB'tとあらかじめ設定したB1の大きさを比較してB'tがB1を超えた時に警報又はその他の情報を発し、又は表示器に必要な表示を行う。
【0010】
また、本発明においては、例えばある微量有害物質Bをモニタリングしたい場合は、まず予めある標準的な状態で測定した大気中のネオン又はアルゴンの濃度A0を求めておき、モニタリング中の任意の時間tにおけるネオン又はアルゴンの濃度Atを測定して、気圧変動があった場合にもこのA0に対するAtの変化を利用して時間tにおける補正された微量有害物質の濃度Btを測定し、さらに予め前記の標準的な状態で測定した大気中の微量有害物質の濃度B0を求めておき、この微量有害物質の濃度B0に対して発生した微量有害物質の濃度の増減を測定する方法である。
【0011】
更に詳しくは、A0及びB0を測定すると共に、モニタリングしたい特定の微量有害物質Bの警報を発すべき大気中の限界濃度B1を設定しておき、その後モニタリングを継続して任意の時間tにおける微量有害物質の濃度Bt及びネオン又はアルゴンの濃度Atを測定する。大気の圧力変動があった場合には、予めある標準的な状態で測定した大気中の微量有害物質の濃度B0に対して発生した微量有害物質の濃度の増減で補正された微量有害物質の濃度(B"t)は下記の式で求められる。
B"t=Bt×(A0/At)−B0
このB"tとあらかじめ設定したB1の大きさを比較してB"tがB1を超えた時に警報又はその他の情報を発し、又は表示器に必要な表示を行う。
【0012】
本発明に於いては、指標となるものとしてネオン又はアルゴンを使用するが、監視する微量物質の濃度が薄い場合、特に1000ppm以下の場合には濃度的に近い領域にあるという理由からネオンを使用することが好ましく、監視する微量物質の濃度が比較的濃い場合、特に1000ppmから%オーダー程度の場合には同様に濃度的に近い領域にあるという理由からアルゴンを使用することが好ましい。
また、警報を発する有害ガスの濃度(B1)の値は、その時の状況に応じて任意に設定することができ、或いはある濃度と更に濃い濃度の2段階、3段階の警報を出すような2以上の設定も可能である。
【0013】
大気中の微量物質の測定は、質量分析法、ガスクロマトグラフィー、赤外線吸収スペクトル、フーリエ変換赤外線スペクトル等の様々な方法が考えられるが、本発明においては、大気中の微量有害物質の測定に質量分析装置を使用することが好ましい。この質量分析装置は、通常物質に電荷を与えるイオン化手段、分子量ごとに分離する質量分離手段、イオンをカウントするイオン検出手段、質量分離手段の作用を促進するコントローラー、及び質量分離手段を真空に保つ真空ポンプにより構成されている。
【0014】
本発明において、大気中からサンプリングされた微量有害物質等の諸物質は、まずイオン化手段でイオン化される。イオン化手段で行われるイオン化は、ハードイオン化法若しくはソフトイオン化法のいずれのイオン化法でも使用することができる。もとの親分子が何であるか判別できるものであればよいが、フラグメント化が複雑であると、近接した数値のm/z値にスペクトルが連続するため、親分子が何であるか見つけることが困難となる。従って、フラグメント化を生じないソフトイオン化法、すなわちフィールドイオン化法、フィールドディソープションイオン化法、大気圧化学イオン化法、エレクトロスプレーイオン化法等によれば、直接親分子のイオンを検出できるので好ましい。
【0015】
続いて、イオン化された有害ガスを含む空気は、質量分離手段によって分離される。質量分離手段は種々のものが本発明に利用可能である。例えば、磁場型や電場型の単収束タイプのもの、または磁場電場を用いた二重収束タイプの質量分離手段、キューポールと呼ばれる四重極型、すなわち四本の金属棒を正方形の頂点に置き、相対する電極に、直流成分のある高周波電圧を流すことにより、この四本の棒中を通過できるイオンを選択するタイプ、イオントラップと呼ばれる円筒状の箱中に、電極を上下サイドに置き、高周波および直流成分の電圧により円筒内からイオンを選択的に取り出すもの、また、レーザ等の強力なエネルギーのレーザパルスにより生成されるパルスイオンを真空チューブに導入し、一定距離の飛行時間を測定して分子量を測定するTOF法、また、FT−MSなどがあるが、ここで使用できる質量分離手段はいずれのものでも、イオンを選択・分離できるものであればよく、またこれらをいくつか組み合わせてイオンの分離の精度を増大させても構わない。
例えばMS−MS、MS−MS−MS、さらにトリプルクアッドと呼ばれる、親イオンをソフトイオン化法によりカウントした後に、フラグメントを解析することにより分子の構造に関する情報を得るものも使用できる。
【0016】
続いて、質量分離手段で分離されたイオンは、イオン検出手段により分析される。イオン検出手段は、イオンのm/z値の強度をカウントできるものならばいずれのものでもよく、一般的にはファラディカップ、イオンや電子倍増管、チャネルトロン、マイクロチャネルプレートなどがある。また、これらを組み合わせて用いてもよい。本発明において、大気中から採取された空気中の微量有害物質を含む空気は、プレフィルタなどによりゴミ等を取り、選択透過膜などで濃縮をした後にイオン化手段でイオン化され、質量分離手段でイオンを選択した後に、イオン検出手段でイオンの数をカウントするのが好ましい。
【0017】
図1に本発明の大気中の微量有害物質の監視装置の構成図を示す。本発明の装置は、空気採取管8及び切り替え器9を介して微量有害物質を取り入れ、イオン化し、分離し、分析する上記のようなイオン化手段1、質量分離手段2及びイオン検出手段3に加え;予め特定の気圧、例えば1気圧で測定された標準的な状態の大気中のネオン又はアルゴンのイオンのm/z値(質量数/荷電数)、その強度(intensity、すなわち濃度)A0、及び任意の測定時tの微量有害物質のm/z値における強度を補正して得た数値が正常か否かを判別するための基準値B1を登録することのできる登録手段4と;前記質量分離手段2により検出されるモニタリング中の任意の時間tにおけるネオン又はアルゴンのイオンのm/z値の強度Atと前記登録手段4に登録されたこれらのイオンのm/z値に対応する標準的な状態の大気中のそれぞれの強度A0とを比較した補正係数(A0/At)を求め、任意の時間tにおける微量有害物質のm/z値における強度Btにこの補正係数を乗じて該微量有害物質の補正強度(即ち補正濃度)B'tを求める補正手段5と;このB'tと基準値B1とを比較して微量有害物質が大気中に限界強度以上存在するかいなかを判別する判別手段6;及びこの判別手段6で得られた情報をデイスプレー等の表示装置(記載せず)や警報装置(記載せず)等に伝達するための信号送信手段7とを備えたことを特徴とする大気中の微量有害物質の監視装置である。
【0018】
更に本発明の装置は、図1において、空気採取管8及び切り替え器9を介して微量有害物質を取り入れ、イオン化し、分離し、分析する上記のようなイオン化手段1、質量分離手段2及びイオン検出手段3に加え;予め特定の気圧、例えば1気圧で測定された標準的な状態の大気中のネオン又はアルゴンのイオンのm/z値(質量数/荷電数)、その強度(intensity、即ち濃度)A0、同様に予め特定の気圧で測定された標準的な状態の大気中の微量有害物質のイオンのm/z値(質量数/荷電数)、その強度(intensity、即ち濃度)B0、及び任意の測定時tの微量有害物質のm/z値における強度を補正して得た数値が正常か否かを判別するための基準値B1を一つ以上登録することのできる登録手段4と;前記質量分離手段2により検出されるモニタリング中の任意の時間tにおけるネオン又はアルゴンのイオンのm/z値の強度Atと前記登録手段4に登録されたこれらのイオンのm/z値に対応する標準的な状態の大気中のそれぞれの強度A0とを比較した補正係数(A0/At)を求め、任意の時間tにおける微量有害物質のm/z値における強度Btにこの補正係数を乗じて微量有害物質の補正強度(即ち補正濃度)B'tを求め、さらに該微量有害物質の補正強度B'tから前記標準状態で測定した微量有害物質の強度B0を減じて、予め測定した標準的な状態の大気中の微量有害物質の強度(即ち濃度)B0と比較し、その増減の程度を示す第2の補正強度B"tを求める補正手段5と;このB"tと基準値B1とを比較して微量有害物質が大気中に限界強度以上存在するかいなかを判別する判別手段6;及びこの判別手段6で得られた情報をデイスプレー等の表示装置(記載せず)や警報装置(記載せず)等に伝達するための信号送信手段7とを備えたことを特徴とする大気中の微量有害物質の監視装置である。
【0019】
【実施例】
以下の方法によって、塩化水素ガスのモニタリングのモデル試験を行った。空気の出入り口を持った容積1.56×104cm3のステンレス製の角型の容器を用い、この容器に空気を流通させながら、30分毎にこの容器内の空気を採取して、有害ガスとしての塩化水素の濃度と同時にネオンの濃度を質量分析装置によって12時間にわたって測定し、塩化水素ガスの濃度を監視した。監視の途中で、塩化水素が0.5ppm及び5.0ppmの濃度になるように流入空気中に塩化水素ガスを3回に分けて注入した。質量分析装置は四重極型でチャンネルトロンを用いて検出するタイプであり、イオン化法は電子イオン化法(EI法)であった。
各測定時間での塩化水素(m/z=35)及びネオン(m/z=20)についての測定結果を、質量分析計の強度値で表1に示す。測定時間中、16時30分及び21時に気圧の変動が観測された。
【0020】
【表1】
【0021】
表中、例えば「1.85E-11」は1.85×10−11を意味する。その他についても同様である。
尚、測定装置のネオンの初期キャリブレーション値(A0)は「4.20E-10」であった。したがって、この値を用いて塩化水素の補正値(B't)は、Bt×(A0/At)によって求められる。
【0022】
この結果から分かるように、気圧の変動があった場合にはその前後で塩化水素ガスの質量分析装置の強度値Btは変動するが、本発明の方法により補正されたもの(表中の補正値)は塩化水素の添加時以外はほとんど変化が無く一定の値を示した。また、塩化水素の濃度が5ppmの場合に相当するB1は「2.00E-10」であり、0.5ppmの場合に相当するB1は「2.00E-11」であるので、あらかじめ測定装置の警報1の設定として「2.00E-11」を、警報2の設定として「2.00E-10」を設定したところ、14時、15時及び18時にそれぞれ警報1が作動し、15時に警報2が作動した。
【0023】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、大気圧の変動等があっても大気中の微量の有害物質を長時間にわたって連続して、かつ大気圧の変化の影響を補正して正確に、簡単な方法で測定し、監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の微量有害物質の監視装置の構成図である。
【符号の説明】
1 イオン化手段
2 質量分析手段
3 イオン検出手段
4 登録手段
5 補正手段
6 判別手段
7 送受信手段
8 空気採取管
9 切替器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for monitoring harmful gases and toxic gases in the atmosphere over a long period of time.
[0002]
[Prior art]
In recent years, smoke pollution from factories and incinerators, and air pollution caused by exhaust gases from automobiles and the like have become a serious problem. The types and dangers of trace amounts of harmful substances in such living and working environments are gradually becoming apparent. For example, chlorinated compounds such as vinyl chloride monomer, acrylonitrile-butadiene-styrene monomer, chlorine, hydrochloric acid, carbon tetrachloride, trichloromethane, trichloroethane, other halogen organic compounds, benzene, toluene, which are known as trace harmful substances Aromatic compounds such as xylene have become a problem with their toxicity at a much lower concentration than before. Specific examples include various problems such as the effects of aromatic compounds such as trace amounts of dioxins generated from incinerators of garbage, and chemical sensitivity due to formaldehyde generated from building materials. These have been damaged even at extremely dilute concentrations below ppm.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, it is necessary to continuously monitor and monitor the concentration of harmful gases and toxic gases in the extremely dilute atmosphere over a long period of time. For monitoring such a toxic substance with a dilute concentration, it is widely performed to measure the concentration using a mass spectrometer. The impact will appear and it will not be negligible. In order to perform accurate measurement excluding the influence of such fluctuations in atmospheric pressure, troublesome and time-consuming operations such as calibration and calibration operations are required, and there are many inconveniences for continuous monitoring in real time.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies in view of such circumstances, the present inventor has focused on the fact that the concentrations of neon and argon in the atmosphere are almost constant in the atmosphere, and the influence of atmospheric pressure fluctuations when monitoring trace substances in the atmosphere. The present invention has been completed by finding a method for removing the above and performing accurate measurement.
That is, the present invention relates to the measurement of the concentration of trace substances in the atmosphere using an analyzer , and the standard concentration of argon or neon in the atmosphere measured in advance by the analyzer at a specific pressure, and the analysis. device by the effect of pressure fluctuations in the air by correcting the ratio of argon or concentration of neon in the atmosphere for any time that is measured as an indication, traces of atmospheric measuring the concentration of trace substances in the air by the analyzer It is a monitoring method for harmful substances.
[0005]
Further, the present invention registers the concentration of argon or neon in the atmosphere in a standard state measured in advance at a specific atmospheric pressure by the analyzer when monitoring the concentration of trace harmful substances in the atmosphere using the analyzer. a registration unit, argon or concentration of neon in the atmosphere for any time as measured by the analyzer determines the ratio of the concentration of registered argon or neon in the registration unit, measured by the analyzer at the same time the An apparatus for monitoring a trace amount of harmful substances in the atmosphere, comprising correction means for correcting the influence of atmospheric pressure fluctuations by multiplying the concentration of the trace amount of harmful substances at an arbitrary time by this ratio.
[0006]
Further, the present invention relates to the concentration of argon or neon in the atmosphere in a standard state measured by the analyzer in advance at a specific atmospheric pressure and the concentration of the trace hazardous substance in the atmosphere in the monitoring of the concentration of the trace harmful substance in the atmosphere using the analyzer. And the concentration of argon or neon in the atmosphere at an arbitrary time is measured by the analyzer, and the ratio of the concentration of argon or neon registered in the registration means is obtained, and at the same time by the analyzer By multiplying the measured concentration of trace hazardous substances at any given time by this ratio, and subtracting the concentration of trace hazardous substances in the standard state registered in the registration means from this obtained value, It is a monitoring device for trace harmful substances in the atmosphere, characterized by comprising correction means for correcting the influence.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Mass spectrometers are widely used to measure trace substances in the atmosphere, but considering long-term monitoring over many months, atmospheric pressure fluctuates by a few percent and is a unit of dilute substances with concentrations lower than a percentage. Since the number of particles per deposit changes due to the influence of fluctuations in atmospheric pressure or fluctuations in the applied voltage value, correction of this measured value is necessary. On the other hand, on average, neon is contained in the atmosphere at a concentration of about 18 ppm and argon is about 9300 ppm, and neon and argon are hardly emitted from social industrial activities and human daily activities. These concentrations are kept almost constant and rarely fluctuate under the influence of the above-mentioned activities. The present invention relates to a method and an apparatus for measuring and monitoring harmful trace substances in the atmosphere by correcting a change in concentration due to atmospheric pressure fluctuations using neon or argon as an index.
[0008]
In the present invention, for example, if you want to monitor certain trace harmful substance B is advance first determine the concentration A 0 neon or argon atmosphere as measured by a standard state in advance is, at any time t during monitoring by measuring the concentration a t neon or argon, even when there is pressure fluctuations in the method of measuring the concentration B t of the corrected trace hazardous substances in time using a change in a t t for the a 0 is there.
[0009]
More specifically, with measures the A 0, it may be set to limit concentration B 1 in the atmosphere to be emitted to alert the particular trace harmful substance B to be monitored, harmful trace at any time t and thereafter continue monitoring measuring the substance concentration B t and neon or argon concentration a t. The corrected concentration (B ′ t ) of the trace harmful substance even when there is a change in atmospheric pressure can be obtained by the following equation.
B ′ t = B t × (A 0 / A t )
This B ′ t is compared with a preset size of B 1 , and when B ′ t exceeds B 1 , an alarm or other information is issued or a necessary display is performed on the display.
[0010]
In the present invention, for example, if you want to monitor certain trace harmful substance B is to previously obtain the concentration A 0 neon or argon atmosphere measured at standard conditions is first located in advance, any time during the monitoring by measuring the concentration a t neon or argon at t, also measure the concentration B t of the corrected trace toxic substances in the a 0 time using a change in a t for t when there is a change in air pressure Further, the concentration B 0 of the trace harmful substance in the atmosphere measured in the above-mentioned standard state is obtained in advance, and the increase / decrease in the concentration of the trace harmful substance generated with respect to the concentration B 0 of the trace harmful substance is measured. Is the method.
[0011]
More specifically, A 0 and B 0 are measured, and a limit concentration B 1 in the atmosphere at which a warning is issued for a specific trace hazardous substance B to be monitored is set, and then monitoring is continued for an arbitrary time t. measuring the concentration B t and neon or argon concentration a t of trace harmful substances in. In the case of atmospheric pressure fluctuations, the amount of trace hazardous substances corrected by increasing or decreasing the concentration of trace hazardous substances generated relative to the concentration B 0 of trace hazardous substances in the atmosphere measured in a certain standard state in advance. The concentration (B " t ) is obtained by the following equation.
B "t = B t × ( A 0 / A t) -B 0
An alarm or other information when the B "t beforehand by comparing the size of the set B 1 and B" t exceeds B 1, or performs necessary display on the display.
[0012]
In the present invention, neon or argon is used as an indicator, but neon is used because the concentration of trace substances to be monitored is low, particularly in the case of 1000 ppm or less, the concentration is close to the region. It is preferable to use argon when the concentration of the trace substance to be monitored is relatively high, particularly in the case of about 1000 ppm to about% order, because it is in a region close to the concentration similarly.
Moreover, the value of the concentration (B 1 ) of the harmful gas that issues an alarm can be arbitrarily set according to the situation at that time, or a two-level or three-level alarm of a certain concentration and a higher concentration is issued. Two or more settings are possible.
[0013]
Various methods such as mass spectrometry, gas chromatography, infrared absorption spectrum, Fourier transform infrared spectrum, etc. can be considered for the measurement of trace substances in the atmosphere. In the present invention, mass is used for the measurement of trace harmful substances in the atmosphere. It is preferred to use an analytical device. In this mass spectrometer, the ionization means for applying a charge to a normal substance, the mass separation means for separating each molecular weight, the ion detection means for counting ions, the controller for promoting the action of the mass separation means, and the mass separation means are kept in vacuum. It is composed of a vacuum pump.
[0014]
In the present invention, various substances such as trace harmful substances sampled from the atmosphere are first ionized by ionization means. The ionization performed by the ionization means can be used in any of the hard ionization method and the soft ionization method. Anything can be used as long as the original parent molecule can be discriminated. However, if fragmentation is complicated, the spectrum continues to m / z values of close numbers so that the parent molecule can be found. It becomes difficult. Therefore, a soft ionization method that does not cause fragmentation, that is, a field ionization method, a field desorption ionization method, an atmospheric pressure chemical ionization method, an electrospray ionization method, and the like are preferable because ions of the parent molecule can be directly detected.
[0015]
Subsequently, the air containing the ionized harmful gas is separated by the mass separation means. Various mass separation means can be used in the present invention. For example, a magnetic field type or electric field type single focusing type or a double focusing type mass separation means using a magnetic field, a quadrupole type called a cue pole, that is, four metal rods are placed at the apex of a square. The type that selects ions that can pass through these four rods by flowing a high-frequency voltage with a direct current component to the opposite electrodes, in a cylindrical box called an ion trap, the electrodes are placed on the upper and lower sides, The ion which selectively takes out ions from the inside of the cylinder by the voltage of the high frequency and the direct current component, and the pulse ion generated by the laser pulse of strong energy such as a laser are introduced into the vacuum tube, and the flight time of a certain distance is measured. There are TOF methods for measuring molecular weight and FT-MS, but any mass separation means can be used here to select and separate ions. As long as, and may be increased the accuracy of separation of these in combination several ions.
For example, what is called MS-MS, MS-MS-MS, or triple quad, which obtains information on the structure of the molecule by analyzing the fragments after counting the parent ions by the soft ionization method can be used.
[0016]
Subsequently, the ions separated by the mass separation means are analyzed by the ion detection means. The ion detection means may be any means as long as it can count the intensity of the m / z value of the ion, and generally includes a Faraday cup, an ion or electron multiplier, a channeltron, a microchannel plate, and the like. Moreover, you may use combining these. In the present invention, air containing a trace amount of harmful substances in the air collected from the atmosphere is collected by a prefilter or the like, concentrated by a selective permeable membrane, etc., and then ionized by an ionization means, and ionized by a mass separation means. After selecting, it is preferable to count the number of ions by the ion detection means.
[0017]
FIG. 1 shows a block diagram of a monitoring device for trace harmful substances in the atmosphere according to the present invention. The apparatus of the present invention takes in trace amounts of harmful substances through the
[0018]
Further, in FIG. 1, the apparatus of the present invention takes in a trace amount of harmful substances through the
[0019]
【Example】
A model test for monitoring hydrogen chloride gas was conducted by the following method. Using a 1.56 × 10 4 cm 3 stainless steel square container with an air inlet / outlet port, air is circulated through this container, and the air in this container is sampled every 30 minutes, causing harmful effects. Simultaneously with the concentration of hydrogen chloride as a gas, the concentration of neon was measured by a mass spectrometer over 12 hours, and the concentration of hydrogen chloride gas was monitored. In the middle of the monitoring, hydrogen chloride gas was injected into the inflowing air in three portions so that the concentration of hydrogen chloride was 0.5 ppm and 5.0 ppm. The mass spectrometer is a quadrupole type that detects using a channeltron, and the ionization method is an electron ionization method (EI method).
The measurement results for hydrogen chloride (m / z = 35) and neon (m / z = 20) at each measurement time are shown in Table 1 as intensity values of the mass spectrometer. During the measurement time, fluctuations in atmospheric pressure were observed at 16:30 and 21:00.
[0020]
[Table 1]
[0021]
In the table, for example, “1.85E-11” means 1.85 × 10 −11 . The same applies to other cases.
The initial calibration value (A 0 ) of neon of the measuring device was “4.20E-10”. Therefore, using this value, the hydrogen chloride correction value (B ′ t ) is obtained by B t × (A 0 / A t ).
[0022]
As a result, as can be seen from, although the intensity value B t of the mass spectrometer of the hydrogen chloride gas before and after in the case where there is variation in the air pressure fluctuates, as amended by the method of the present invention (correction in the table The value was a constant value with almost no change except when hydrogen chloride was added. Further, B 1 corresponding to the hydrogen chloride concentration of 5 ppm is “2.00E-10”, and B 1 corresponding to 0.5 ppm is “2.00E-11”. When "2.00E-11" is set as alarm 1 and "2.00E-10" is set as
[0023]
【The invention's effect】
According to the method of the present invention, even if there are fluctuations in atmospheric pressure, etc., a trace amount of harmful substances in the atmosphere is continuously applied over a long period of time, and the effect of changes in atmospheric pressure is corrected in an accurate and simple manner. Can be measured and monitored.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a trace hazardous substance monitoring apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ionization means 2 Mass spectrometry means 3 Ion detection means 4 Registration means 5 Correction means 6 Discrimination means 7 Transmission / reception means 8 Air sampling pipe 9 Switch
Claims (5)
前記分析装置により予め特定の気圧で測定した標準的な状態の大気中のアルゴン又はネオンの濃度と、前記分析装置により測定した任意の時間の大気中のアルゴン又はネオンの濃度との比を指標として大気の圧力変動の影響を補正し、大気中の微量有害物質の濃度を前記分析装置により測定する大気中の微量有害物質の監視方法。In monitoring the concentration of trace harmful substances in the atmosphere using an analyzer,
And argon or concentration of neon in the atmosphere of a standard state measured in advance certain pressure by the analyzer, the ratio of argon or concentration of neon in the atmosphere for any time measured by the analyzer as an index correcting the effects of pressure fluctuations in the air, the monitoring method of trace harmful substances in the air to measure the concentration of trace harmful substances in the air by the analyzer.
前記分析装置により予め特定の気圧で測定した標準的な状態の大気中のアルゴン又はネオンの濃度を登録する登録手段と、
任意の時間の大気中のアルゴン又はネオンの濃度を前記分析装置により測定し、前記登録手段に登録されたアルゴン又はネオンの濃度との比を求め、同時に前記分析装置により測定した前記任意の時間の微量有害物質の濃度にこの比を乗ずることによって大気の圧力変動による影響を補正する補正手段と
を備えたことを特徴とする大気中の微量有害物質の監視装置。In monitoring the concentration of trace harmful substances in the atmosphere using an analyzer,
Registration means for registering the concentration of argon or neon in the atmosphere in a standard state measured in advance by the analyzer at a specific pressure,
The concentration of argon or neon in the atmosphere at an arbitrary time is measured by the analyzer , a ratio with the concentration of argon or neon registered in the registration means is obtained, and at the same time, measured at the arbitrary time by the analyzer An apparatus for monitoring trace amounts of harmful substances in the atmosphere, comprising correction means for correcting the influence of atmospheric pressure fluctuations by multiplying the concentration of trace quantities of harmful substances by this ratio.
前記分析装置により予め特定の気圧で測定した標準的な状態の大気中のアルゴン又はネオン及び微量有害物質の濃度を登録する登録手段と、
任意の時間の大気中のアルゴン又はネオンの濃度を前記分析装置により測定し、前記登録手段に登録されたアルゴン又はネオンの濃度との比を求め、同時に前記分析装置により測定した前記任意の時間の微量有害物質の濃度にこの比を乗じ、さらに得られたこの値から登録手段に登録された標準的な状態の微量有害物質の濃度を減ずることによって大気の圧力変動による影響を補正する補正手段と
を備えたことを特徴とする大気中の微量有害物質の監視装置。In monitoring the concentration of trace harmful substances in the atmosphere using an analyzer,
Registration means for registering the concentrations of argon or neon in the atmosphere in a standard state and trace amounts of harmful substances measured in advance by the analyzer at a specific atmospheric pressure;
Measure the concentration of argon or neon in the atmosphere for an arbitrary time with the analyzer , determine the ratio with the concentration of argon or neon registered in the registration means, and at the same time, measure the concentration for the arbitrary time measured with the analyzer Correction means for correcting the effect of atmospheric pressure fluctuations by multiplying the concentration of trace harmful substances by this ratio and subtracting the concentration of trace harmful substances in the standard state registered in the registration means from this value obtained A monitoring device for trace amount of harmful substances in the atmosphere.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26015199A JP4042885B2 (en) | 1999-09-14 | 1999-09-14 | Method and apparatus for monitoring a trace amount of harmful substances in the atmosphere |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26015199A JP4042885B2 (en) | 1999-09-14 | 1999-09-14 | Method and apparatus for monitoring a trace amount of harmful substances in the atmosphere |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001083122A JP2001083122A (en) | 2001-03-30 |
| JP2001083122A5 JP2001083122A5 (en) | 2005-08-18 |
| JP4042885B2 true JP4042885B2 (en) | 2008-02-06 |
Family
ID=17344030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26015199A Expired - Fee Related JP4042885B2 (en) | 1999-09-14 | 1999-09-14 | Method and apparatus for monitoring a trace amount of harmful substances in the atmosphere |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4042885B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019175478A1 (en) * | 2018-03-15 | 2019-09-19 | Karsa Oy | Hydrogen halide detection |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5594989B2 (en) * | 2009-07-08 | 2014-09-24 | 株式会社島津製作所 | Design and analysis support program for gas chromatograph analyzer |
| SG189462A1 (en) | 2010-10-18 | 2013-05-31 | Mikasa Shoji Co Ltd | Water quality monitoring apparatus |
| JP2021092476A (en) * | 2019-12-11 | 2021-06-17 | 清水建設株式会社 | Evaluation device, evaluation method, learning device and learning method |
| CN114049749B (en) * | 2021-11-18 | 2023-02-24 | 宝武集团鄂城钢铁有限公司 | Monitoring method and monitoring system for harmful gas |
-
1999
- 1999-09-14 JP JP26015199A patent/JP4042885B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019175478A1 (en) * | 2018-03-15 | 2019-09-19 | Karsa Oy | Hydrogen halide detection |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001083122A (en) | 2001-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111105979B (en) | Automated Detection of Nanoparticles Using Single Particle Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (SP-ICP-MS) | |
| US6750449B2 (en) | Sampling and analysis of airborne particulate matter by glow discharge atomic emission and mass spectrometries | |
| US6478738B1 (en) | Method of mass-analyzing body fluid and apparatus therefor | |
| US7829848B2 (en) | Gas monitoring apparatus | |
| CA2467859C (en) | Ionisation devices | |
| JP5125248B2 (en) | Ion mobility spectrometer | |
| WO2003067242A1 (en) | Faims apparatus and method for detecting trace amounts of a vapour in a carrier gas | |
| US20050133710A1 (en) | Method and apparatus for ion mobility spectrometry | |
| JPH10318983A (en) | Mass spectrometry method and mass spectrometer | |
| Gordon et al. | Direct sampling and analysis of volatile organic compounds in air by membrane introduction and glow discharge ion trap mass spectrometry with filtered noise fields | |
| US6987262B2 (en) | FAIMS apparatus and method for detecting trace amounts of a vapour in a carrier gas | |
| US7663098B2 (en) | Gas monitoring apparatus and gas monitoring method | |
| US6943343B2 (en) | Chemical agent detection apparatus and method | |
| JP4042885B2 (en) | Method and apparatus for monitoring a trace amount of harmful substances in the atmosphere | |
| EP4139671B1 (en) | Photoionization detector and method for gas sample analysis | |
| Bocos-Bintintan et al. | The response of a membrane inlet ion mobility spectrometer to chlorine and the effect of water contamination of the drying media on ion mobility spectrometric responses to chlorine | |
| JP6015863B2 (en) | Triple quadrupole mass spectrometer | |
| JP2981093B2 (en) | Atmospheric pressure ionization mass spectrometer | |
| EP3717894B1 (en) | Spectrometry system | |
| Manard et al. | Differential mobility spectrometry/mass spectrometry: The design of a new mass spectrometer for real-time chemical analysis in the field | |
| JP4235028B2 (en) | Analysis method of air pollutants | |
| JP3212752B2 (en) | Fire detection method and apparatus | |
| JP3251404B2 (en) | Fire detection method and apparatus | |
| CN112285216A (en) | Fumigant detector and detection method | |
| CN111505104A (en) | Monitoring method, monitoring system and monitoring equipment for monitoring halogenated hydrocarbons in atmosphere |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050203 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050203 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060201 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070529 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070725 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20071030 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071108 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101122 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101122 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111122 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111122 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121122 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121122 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131122 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |