JP4174567B2

JP4174567B2 - Simple quantitative analysis method for heavy metals and chemical substances in the environment

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Publication number: JP4174567B2
Application number: JP2003044286A
Authority: JP
Inventors: 健植村; 啓司井上; 慎太郎駒谷
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2023-02-21
Also published as: JP2004251828A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば土壌や、海中のヘドロなどの底質、燃焼炉において生成される灰など環境要素中に微量に含まれる重金属及びダイオキシン、ＰＣＢ、農薬などの化学的物質を簡易に定量分析する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【非特許文献１】
「Ｘ線分析の進歩１８」（Ｘ線工業分析第２２集）第１４９〜１５５頁（株式会社アグネ技術センター、昭和６２年３月３１日発行）
例えば、土壌中に微量にしか含まれない重金属やダイオキシンなどの化学的物質を定量分析する場合、従来においては、土壌を試料として採取し、この試料を水と振とうして水中に溶出させたものを分析用試料（被検液）とするか、土壌を酸溶液中で加熱分解して溶液化したものを被検液とし、これらの被検液をＩＣＰ発光分光分析装置や原子吸光分析装置を用いて定量分析を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の微量の重金属や化学的物質の定量分析においては、精密な定量分析を行うことができるものの、ＩＣＰ発光分光分析装置や原子吸光分析装置といった装置はきわめて高価であるとともに、その測定操作など取扱いに熟練を要する。さらに、前記ＩＣＰ発光分光分析装置等の装置は、実験室など室内においてしか使用することができず、土壌の採取現場など現地において分析を行うところの所謂フィールド測定は困難であった。
【０００４】
ところで、重金属など金属物質を分析する装置として、波長分散型蛍光Ｘ線分析装置やエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置が知られている。しかしながら、前記波長分散型蛍光Ｘ線分析装置を用いて被検液中に微量にしか含まれない特定成分を定量分析しても十分なＸ線強度が得られず、検出感度の面で不足するとともに、前記ＩＣＰ発光分光分析装置や原子吸光分析装置といった装置と同様に高価である。これに対して、前記エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置は、波長分散型蛍光Ｘ線分析装置等に比べると小型であり安価であるとともに、移動が容易であり、また、取扱いに熟練を要することがないなどの利点があるものの、測定感度が不足するといった欠点がある。
【０００５】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、環境において微量にしか含まれず、土壌、底質、灰から溶出する重金属及び化学的物質を簡易でありながらも高感度に定量分析することのできる、環境における重金属及び化学的物質の簡易定量分析方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の環境における重金属の簡易定量分析方法は、土壌、底質、灰を試料として採取し、この採取された試料の風乾、異物除去、所定のｐＨに調整された液体を加えての振とう、静置、遠心分離及び上澄み液の濾過からなる一連の前処理としての溶出処理により被検液を得た後、この被検液のｐＨを６〜１０に調整する一方、キレートフィルタまたは陰イオン交換フィルタからなる機能性フィルタを洗浄し、かつ、酢酸アンモニウムでコンディショニングした後、ｐＨ６〜１０に調整した被検液をコンディショニングされた前記機能性フィルタを用いて濾過することにより、前記被検液に含まれる重金属を捕集し、この重金属を捕集した機能性フィルタを洗浄した後、乾燥させ、その後、乾燥した重金属捕集機能性フィルタを試料として蛍光Ｘ線分析装置に載置してＸ線照射を行い、そのとき該試料から発せられる蛍光Ｘ線強度を求めることにより前記重金属を定量分析することを特徴としている（請求項１）。
【０００７】
上記環境における重金属の簡易定量分析方法においては、例えば、土壌を試料として採取し、この試料土壌を風乾、異物除去、所定のｐＨに調整された液体を加えての振とう、静置、遠心分離及び上澄み液の濾過からなる一連の前処理としての溶出処理により被検液を得た後、この被検液を最終的にｐＨ調整した上、洗浄しコンディショニングされた機能性フィルタを用いて濾過することで被検液中に含まれる重金属を捕集するようにしているので、前記試料土壌に微量にしか重金属が含まれないような場合であっても、前記重金属を濃縮することができる。この濃縮状態で重金属を捕集した機能性フィルタを洗浄しかつ乾燥させたものを試料として蛍光Ｘ線分析装置によって分析することにより、十分な蛍光Ｘ線強度、つまり、測定感度が得られるようになり、所望の定量分析を高感度で行うことができる。
【０００８】
また、この発明の環境における化学的物質の簡易定量分析方法は、土壌、底質、灰を試料として採取し、この採取された試料の風乾、異物除去、所定のｐＨに調整された液体を加えての振とう、静置、遠心分離及び上澄み液の濾過からなる一連の前処理としての溶出処理により被検液を得た後、この被検液のｐＨを６〜１０に調整する一方、オクタデシルシランフィルタまたはポリスチレンフィルタからなる機能性フィルタを洗浄し、かつ、酢酸アンモニウムでコンディショニングした後、ｐＨ６〜１０に調整した被検液をコンディショニングされた前記機能性フィルタに濾過することにより、前記被検液に含まれるダイオキシン類、ＰＣＢ、農薬を含む化学的物質を捕集し、この化学的物質を捕集した機能性フィルタを有機溶媒によって洗浄して前記化学的物質を有機溶媒中に溶離することで前記化学的物質を含んだ濃縮試料溶液とし、この濃縮試料溶液を石英板に滴下し乾燥させた後、その石英板を蛍光Ｘ線分析装置に載置してＸ線照射を行い、そのとき乾燥試料から発せられる蛍光Ｘ線強度を求めることにより前記化学的物質を定量分析することを特徴としている（請求項２）。
上記環境における化学的物質の簡易定量分析方法においては、定量分析対象が微量のダイオキシン類、ＰＣＢ、農薬などの化学的物質であるとき、前記重金属の場合と同様に一連の前処理としての溶出処理及び最終的なｐＨ調整されて得られた被検液を機能性フィルタとしてのオクタデシルシランフィルタまたはポリスチレンフィルタを用いて濾過することで被検液中に含まれる化学的物質を捕集し、この化学的物質を捕集した機能性フィルタを有機溶媒により洗浄して化学的物質を有機溶媒中に溶離させることにより得られる濃縮試料溶液を石英板に滴下し乾燥して蛍光Ｘ線分析装置によって分析することにより、微量の化学的物質であっても、十分な蛍光Ｘ線強度が得られ、所定の定量分析を高感度で行なうことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の詳細を、図を参照しながら説明する。以下の実施の形態においては、土壌中に含まれる重金属、例えばＰｂ（鉛）、Ｃｄ（カドミウム）、Ｈｇ（水銀）を定量分析する場合について説明する。
【００１０】
この発明の環境における重金属の簡易定量分析方法（以下、単に簡易定量分析方法という）においては、まず、測定対象の土地における土壌を適量採取する。そして、これを以下のようにして前処理（溶出処理）して所望の被検液を調整する。すなわち、前記採取した土壌を風乾させ、異物を除去して直径２ｍｍ以下の粒を５０ｇ適宜のガラス容器に入れ、ｐＨ５．８〜６．３になるように塩酸で調整された純水５００ｍＬを加え、２０℃１気圧で６時間振とうした後、１０〜３０分間静置し、３０００ｒｐｍで２０分間遠心分離する。その後、上澄み液を０．４５μｍのメンブランフィルタで濾過したものを被検液とする。
【００１１】
上述のようにして得られた被検液を、図１に示すような濾過器を用いて濾過し、被検液中に含まれる、つまり、試料土壌中に含まれるＰｂ、Ｃｄ、Ｈｇといった重金属を捕集（濃縮）する。以下、この重金属の捕集方法について図１を参照しながら説明する。この図１において、１は濾過器で、例えばガラスやフッ素樹脂よりなり上下両端が開放された例えば円筒状のフィルタ保持体２内に、機能性フィルタ３を着脱自在にセットしてなるものである。前記機能性フィルタ３は、例えばキレート樹脂よりなるキレートフィルタで、繊維性フッ素樹脂にイミノニ酢酸キレートまたは７−８−キノリノールを固定させて形成され、適宜の厚さ（例えば０．２μｍ）および外径（例えば直径１０ｍｍ）を有する例えば薄い円板状の膜体に形成されている。このようなキレートフィルタ３は、前記被検液のｐＨを適切に調整することにより、当該被検液中のＰｂ等の重金属を好適に捕集することができる。
【００１２】
そして、前記キレートフィルタ３は、フィルタ保持体２の内部の適宜位置に形成された保持部４に当接し、水平に保持される。そして、この実施の形態においては、機能性フィルタ３の上面側に、被検液中に混入している異物や浮遊物を除去するための異物除去用フィルタ５が重なるようにして設けられている。
【００１３】
上述のように構成された濾過器１を用いて前記前処理によって得られた被検液を濾過するには、先ず、キレートフィルタ３を、２Ｎ−酢酸、純水によって洗浄する。その後、０．２Ｎ−酢酸アンモニウム１００ｍＬでコンディショニングする。一方、前記被検液５０〜５００ｍＬを硝酸またはカセイソーダ溶液を用いてｐＨを６〜１０に調整する。
【００１４】
前記ｐＨ調整した被検液を、図１において矢印６で示すように、濾過器１の上部開口側から濾過器１に流下供給する。この被検液の流下供給によって、被検液に含まれる微量特定物質７としての重金属がキレートフィルタ３に捕集される。このときの被検液の濾過速度は、０．５〜１０ｍＬ／分で吸引濾過するのが好ましい。なお、図１において、８は濾過された被検液６’を収容する容器である。
【００１５】
被検液６の濾過が終了した後は、前記重金属７を捕集したキレートフィルタ３を純水２０ｍＬで洗浄する。この洗浄後、キレートフィルタ３をフィルタ保持体２から取り出して、適宜のフィルタ抑え部材にセットして赤外光を照射して乾燥させる。
【００１６】
その後、前記乾燥したキレートフィルタ３を、例えば図２に示すＸ線分析装置２０を用いて測定する。この図２は、Ｘ線分析装置２０としてのエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置で、この図において、２１はＸ線２２を発生するＸ線源、２３は試料載置部２４に載置される試料、２５は試料２３に対するＸ線２２の照射により試料２３において発生する蛍光Ｘ線２６を検出するＸ線検出器、２７はアンプ、２８はマルチチャンネルアナライザ、２９はコンピュータである。このように構成されたエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置２０においては、Ｘ線源２１から発せられたＸ線２２が試料２３に照射され、当該試料２３から発せられる蛍光Ｘ線２６をＸ線検出器２５で検出し、その出力である電気信号をアンプ２７を経てマルチチャンネルアナライザ２８に入力し、エネルギースペクトルを得る。このエネルギースペクトルをコンピュータ２９が蛍光Ｘ線エネルギーのスペクトルデータとして読み取ることにより、蛍光Ｘ線強度がデータとして得られる。
【００１７】
すなわち、前記図２に示したエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置２０の試料載置部２４に重金属７を捕集したキレートフィルタ３を載置して、Ｘ線照射を行い、そのときの蛍光Ｘ線強度を求め、これによって、前記重金属７を定量分析することができる。
【００１８】
上記実施の形態においては、土壌を試料として採取し、この試料土壌を所定のｐＨに調整された液体に溶解して被検液６とし、この被検液６を機能性フィルタとしてのキレートフィルタ３を用いて濾過し、このキレートフィルタ３に捕集するようにしているので、前記試料土壌に微量にしか重金属が含まれないような場合であっても、前記重金属を濃縮して捕集することができる。したがって、このように捕集された重金属を、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置２０によって分析することにより、十分なＸ線強度、つまり、測定感度が得られるようになり、所望の定量分析を高感度で行うことができる。
【００１９】
この発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、種々に変形して実施することができる。例えば、上記実施の形態においては、機能性フィルタ３としてキレートフィルタを用い、試料土壌に微量に含まれるＰｂ、Ｃｄ、Ｈｇといった重金属を定量分析していたが、試料土壌に微量に含まれる他の重金属、例えば、Ａｓ（砒素）、Ｓｅ（セレン）、Ｃｒ⁺⁶（６価クロム）といった重金属の定量分析には、機能性フィルタ３として陰イオン交換フィルタを用い、上記と同様の手順によって、これらの重金属を定量分析することができる。
【００２０】
ところで、環境中には前記Ｐｂ、Ｃｄ、ＨｇやＡｓ、Ｓｅ、Ｃｒ⁺⁶といった重金属以外にも、例えば、ダイオキシン類やＰＣＢあるいは農薬といった化学的物質が微量に存在している。このようなダイオキシン類等の化学的物質についても、この発明方法は同様に適用することができる。ただ、これらの化学的物質については、上記重金属の場合と異なり、若干の工夫を施す必要がある。
【００２１】
すなわち、定量分析対象がダイオキシン類、ＰＣＢあるいは農薬の場合は、被検液を機能性フィルタ３によって濾過し、この濾過に用いた機能性フィルタ３に捕集された化学的物質を溶媒に溶離して、その溶液中に含まれるＣｌ、ＢｒあるいはＰ、ＳやＣｌを蛍光Ｘ線分析装置２０によって定量分析するのである。
【００２２】
例えば、定量分析対象がダイオキシン類やＰＣＢの場合、被検液を濾過する機能性フィルタ３としてオクタデシルシランフィルタを用いる。そして、分析対象の土壌を適量採取し、前記重金属の測定の場合と同様にして前記土壌を前処理し、被検液を調整する。そして、この被検液６を、図３の左側に示すように、濾過する。この濾過によってオクタデシルシランフィルタ３にはダイオキシン類やＰＣＢが捕集される。そして、このオクタデシルシランフィルタ３を、図３の真ん中に示すように、ジクロロメタンやアセトニトリルといった有機溶媒９によって洗浄して、前記ダイオキシン類やＰＣＢを有機溶媒９中に溶離して、化学的物質を含んだ濃縮された試料溶液１０とし、この試料溶液１０を、図３の右側に示すように、ピペットなどの器具１１を用いて例えば円板状の石英板１２の表面に滴下し乾燥させた後、全反射エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置によって分析するのである。ここで用いる全反射エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置は図示を省略しているが、前記図２に示したエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置とほぼ同様の構成からなる。なお、図３において、１３は有機溶媒９を収容した容器である。
【００２３】
また、定量分析対象が農薬の場合、被検液を濾過する機能性フィルタ３としてポリスチレンフィルタを用い、その後は、上記ダイオキシン類やＰＣＢの定量分析と同様にすればよい。
【００２４】
このように、ダイオキシン類、ＰＣＢや農薬というように分析対象が液体に溶解しやすい化学的物質の場合には、機能性フィルタ３によって前記化学的物質を一旦捕集し、その後、前記捕集された化学的物質を適宜の溶媒中に溶離して試料溶液１０とし、この試料溶液１０を石英板１２上において乾燥させた後、全反射エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置によって分析するのである。
【００２５】
下記表１は、上記した化学的物質ごとの捕集方法とエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）による測定対象物質を一覧表にしたものである。
【００２６】
【表１】

【００２７】
上述の各実施の形態においては、重金属を捕集した機能性フィルタ３や、この機能性フィルタ３によって捕集された化学的物質を有機溶媒９に溶離した試料溶液１０を測定するＸ線分析装置２０として、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置または全反射型エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置を用いているが、この発明はこれに限られるものではなく、波長分散型蛍光Ｘ線分析装置を用いてもよい。
【００２８】
そして、前記重金属やＰＣＢ等の化学的物質は、土壌だけではなく、海底や川底等の堆積しているヘドロなどの底質や焼却炉において生成される灰など各種の環境に含まれている。したがって、上述した簡易定量分析方法は、前記各環境に存在する重金属及び化学的物質の簡易定量分析に好適に用いることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の環境における重金属及び化学的物質の簡易定量分析方法においては、土壌、底質、灰を試料として採取し、この採取された試料を一連の前処理として溶出処理して被検液を得た後、この被検液を重金属や化学的物質に適合する機能性フィルタを用いて濾過し、この機能性フィルタに捕集し濃縮された重金属あるいはＰＣＢ等の化学的物質を蛍光Ｘ線分析装置によって分析するようにしているので、微量にしか含まれていない重金属や化学的物質であっても、冒頭に掲げた従来の定量分析方法に比べて、格段に高感度に定量分析することができる。
【００３０】
そして、前記従来の定量分析方法と異なり、高価かつ大がかりな装置を用いる必要がなく、また、測定操作も簡単であるので、熟練者でなくても簡単に定量分析することができる。特に、測定対象の土地等にＸ線分析装置を持ち込むことにより、所謂フィールド測定が可能になり、その土地等における土壌等の汚染状況などを従来に比べてきわめて短い時間で調査することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の重金属の簡易定量分析方法の前処理に用いる装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】前記定量分析方法の後段階に用いる装置の構成を概略的に示す図である。
【図３】この発明の化学的物質の簡易定量分析方法の前処理を説明するための図である。
【符号の説明】
３…機能性フィルタ、６…被検液、７…重金属、９…溶媒、１０…試料溶液、２０…蛍光Ｘ線分析装置。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
This invention easily and quantitatively analyzes chemical substances such as heavy metals and dioxins, PCBs, agricultural chemicals, etc. contained in trace amounts in environmental elements such as soil, sediments such as sludge in the sea, and ash generated in a combustion furnace. Regarding the method.
[0002]
[Prior art]
[Non-Patent Document 1]
"Advances in X-ray analysis 18" (X-ray Industrial Analysis Vol. 22) pp. 149-155 (Agne Technology Center Co., Ltd., issued March 31, 1987)
For example, to quantitative analysis of chemical substances such as heavy metals and dioxins which contains only a small amount in the soil, in the conventional, collected soil as the sample, and the sample was eluted in water by shaking with water Samples for analysis (test solution) or those obtained by thermally decomposing soil in an acid solution are used as test solutions, and these test solutions are used as ICP emission spectroscopic analyzers or atomic absorption spectrometers. Was used for quantitative analysis.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional quantitative analysis of trace amounts of heavy metals and chemical substances, although precise quantitative analysis can be performed, devices such as ICP emission spectrometer and atomic absorption spectrometer are extremely expensive and their measurement Skill is required for handling such as operation. Furthermore, devices such as the ICP emission spectroscopic analyzer can only be used indoors, such as a laboratory, and so-called field measurement in which analysis is performed in the field such as a soil collection site is difficult.
[0004]
By the way, wavelength dispersion type fluorescent X-ray analyzers and energy dispersion type fluorescent X-ray analyzers are known as devices for analyzing metal substances such as heavy metals. However, sufficient X-ray intensity cannot be obtained even if a specific component contained only in a trace amount in the sample liquid is analyzed using the wavelength dispersive X-ray fluorescence analyzer, which is insufficient in terms of detection sensitivity. At the same time, it is expensive like the ICP emission spectroscopic analyzer and the atomic absorption spectrometer. On the other hand, the energy dispersive X-ray fluorescence analyzer is smaller and cheaper than the wavelength dispersive X-ray fluorescence analyzer, and is easy to move and requires skill in handling. Although there is an advantage such as not having, there is a drawback that measurement sensitivity is insufficient.
[0005]
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned matters, and its purpose is only contained in trace amounts in the environment, and it is simple but highly sensitive to heavy metals and chemical substances eluted from soil, sediment, and ash. It is to provide a simple quantitative analysis method for heavy metals and chemical substances in the environment that can be quantitatively analyzed.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the simple quantitative analysis method for heavy metals in the environment of the present invention was obtained by sampling soil, sediment, and ash as samples , and air-drying the foreign samples , removing foreign substances, and adjusting to a predetermined pH. After obtaining a test liquid by elution treatment as a series of pretreatment consisting of shaking with liquid, standing, centrifugation, and filtration of the supernatant , the pH of this test liquid is adjusted to 6-10. on the other hand, washing the functional filter made of chelate filter or anion exchange filter, and, after conditioning with ammonium acetate, filtering using the functional filter conditioned with a test fluid which had been adjusted to pH6~10 Accordingly, the collected heavy metals contained in the sample liquid, after washing the functional filter collecting the heavy metal, dried, then dried heavy metal collector Perform X-ray irradiation sex filter is placed in a fluorescent X-ray analyzer as a sample, it is characterized by quantitatively analyzing the heavy metal by obtaining a fluorescent X-ray intensity emitted from the sample at that time (claim 1).
[0007]
In the simple quantitative analysis method for heavy metals in the environment described above, for example, soil is collected as a sample, and the sample soil is air-dried, foreign matter removed, a liquid adjusted to a predetermined pH is added, shaken, allowed to stand, and centrifuged. and after obtaining a test liquid by elution of as a series of pre-treatment consisting of filtration of the supernatant, after having finally pH adjusting this test liquid is filtered using the washed conditioned functional filter Thus, since the heavy metal contained in the test solution is collected, the heavy metal can be concentrated even when the sample soil contains a very small amount of heavy metal. In order to obtain sufficient fluorescent X-ray intensity, that is, measurement sensitivity, the functional filter that has collected the heavy metal in this concentrated state is washed and dried, and analyzed by a fluorescent X-ray analyzer. Thus, the desired quantitative analysis can be performed with high sensitivity .
[0008]
In addition, the simple quantitative analysis method for chemical substances in the environment of the present invention collects soil, sediment, and ash as samples, air-drys the collected samples, removes foreign matter, and adds a liquid adjusted to a predetermined pH. After obtaining a test solution by a series of pretreatments consisting of shaking, standing, centrifugation and filtration of the supernatant, the pH of this test solution is adjusted to 6-10, while octadecyl After washing a functional filter composed of a silane filter or a polystyrene filter and conditioning with ammonium acetate, the test liquid adjusted to pH 6 to 10 is filtered through the conditioned functional filter, whereby the test liquid Chemical substances containing dioxins, PCBs and pesticides contained in the product are collected, and the functional filter that collects these chemical substances is washed with an organic solvent. Then, the chemical substance is eluted in an organic solvent to obtain a concentrated sample solution containing the chemical substance. The concentrated sample solution is dropped on a quartz plate and dried, and then the quartz plate is subjected to fluorescent X-ray analysis. The chemical substance is quantitatively analyzed by placing on an apparatus and performing X-ray irradiation and obtaining the intensity of fluorescent X-ray emitted from the dried sample at that time (claim 2).
In the above simple quantitative analysis method for chemical substances in the environment, when the target of quantitative analysis is a chemical substance such as trace amounts of dioxins, PCBs, agricultural chemicals, etc., elution treatment as a series of pretreatments as in the case of the heavy metals. The chemical solution contained in the test solution is collected by filtering the test solution obtained after final pH adjustment using an octadecylsilane filter or polystyrene filter as a functional filter. Thus in X-ray fluorescence analysis equipment functionality filter to collect the substance and the concentrated sample solution obtained by eluting the chemical material was washed with an organic solvent in an organic solvent was dropped and dried on a quartz plate By analyzing, even if it is a trace amount chemical substance, sufficient fluorescent X-ray intensity is obtained and predetermined | prescribed quantitative analysis can be performed with high sensitivity .
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the details of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiment, the heavy metal that is part of the soil, for example, Pb (lead), Cd (cadmium), the case of quantitative analysis of Hg (Mercury).
[0010]
In the simple quantitative analysis method for heavy metals in the environment of the present invention (hereinafter simply referred to as simple quantitative analysis method), first, an appropriate amount of soil in the land to be measured is collected. Then, this is pretreated (elution treatment) as follows to prepare a desired test solution. That is, the collected soil is air-dried, foreign matter is removed, 50 g of particles having a diameter of 2 mm or less are put in a suitable glass container, and 500 mL of pure water adjusted with hydrochloric acid so as to have a pH of 5.8 to 6.3 is added. After shaking at 20 ° C. and 1 atm for 6 hours, leave for 10 to 30 minutes and centrifuge at 3000 rpm for 20 minutes. Thereafter, the supernatant liquid filtered through a 0.45 μm membrane filter is used as a test liquid.
[0011]
The test solution obtained as described above is filtered using a filter as shown in FIG. 1, and is contained in the test solution, that is, heavy metals such as Pb, Cd, and Hg contained in the sample soil. Is collected (concentrated). Hereinafter, this heavy metal collection method will be described with reference to FIG. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a filter, which is configured by detachably setting a functional filter 3 in, for example, a cylindrical filter holder 2 made of glass or fluororesin and having both upper and lower ends opened. . The functional filter 3 is a chelate filter made of, for example, a chelate resin, which is formed by fixing iminodiacetate chelate or 7-8-quinolinol to a fibrous fluororesin, and has an appropriate thickness (for example, 0.2 μm) and outer diameter. For example, it is formed in a thin disk-shaped film body having a diameter (for example, 10 mm in diameter). Such a chelate filter 3 can appropriately collect heavy metals such as Pb in the test solution by appropriately adjusting the pH of the test solution.
[0012]
The chelate filter 3 is in contact with a holding portion 4 formed at an appropriate position inside the filter holder 2 and is held horizontally. In this embodiment, a foreign matter removing filter 5 for removing foreign matters and floating matters mixed in the test liquid is provided on the upper surface side of the functional filter 3 so as to overlap. .
[0013]
In order to filter the test solution obtained by the pretreatment using the filter 1 configured as described above, first, the chelate filter 3 is washed with 2N-acetic acid and pure water. Then, it is conditioned with 100 mL of 0.2N ammonium acetate. On the other hand, the pH of the test solution 50 to 500 mL is adjusted to 6 to 10 using nitric acid or caustic soda solution.
[0014]
As shown by an arrow 6 in FIG. 1, the pH-adjusted test solution is supplied to the filter 1 by flowing down from the upper opening side of the filter 1. By flowing down the test solution, heavy metal as the trace specific substance 7 contained in the test solution is collected in the chelate filter 3. At this time, the filtration rate of the test solution is preferably suction filtered at 0.5 to 10 mL / min. In FIG. 1, reference numeral 8 denotes a container for storing the filtered test solution 6 ′.
[0015]
After the filtration of the test solution 6 is completed, the chelate filter 3 collecting the heavy metal 7 is washed with 20 mL of pure water. After this washing, the chelate filter 3 is taken out from the filter holder 2, set on an appropriate filter holding member, and dried by irradiation with infrared light.
[0016]
Thereafter, the dried chelate filter 3 is measured using, for example, an X-ray analyzer 20 shown in FIG. FIG. 2 shows an energy dispersive X-ray fluorescence analyzer as the X-ray analyzer 20. In this figure, 21 is an X-ray source that generates

X-rays

22, and 23 is placed on a sample placement unit 24. A sample, 25 is an X-ray detector that detects fluorescent X-rays 26 generated in the sample 23 by irradiation of the sample 23 with

X-rays

22, 27 is an amplifier, 28 is a multichannel analyzer, and 29 is a computer. In the energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer 20 configured as described above, the sample 23 is irradiated with the X-ray 22 emitted from the X-ray source 21, and the X-ray fluorescence 26 emitted from the sample 23 is detected by X-ray detection. The electric signal as an output is input to the multi-channel analyzer 28 through the amplifier 27 to obtain an energy spectrum. The computer 29 reads the energy spectrum as spectral data of fluorescent X-ray energy, whereby fluorescent X-ray intensity is obtained as data.
[0017]
That is, the chelate filter 3 that collects the heavy metal 7 is placed on the sample placement portion 24 of the energy dispersive X-ray fluorescence analyzer 20 shown in FIG. 2, and X-ray irradiation is performed. The line intensity is obtained, and thereby the heavy metal 7 can be quantitatively analyzed.
[0018]
In the above embodiment, taken soil as the sample, the sample soil was dissolved in a liquid which is adjusted to a predetermined pH and test liquid 6, a chelating filter 3 as a functional filter this test liquid 6 was filtered using, since so as to collect the

chelate

filter 3, even when only a small amount of the sample soil as not included heavy metals, it is collected by concentrating the heavy metals Can do. Therefore, by analyzing the collected heavy metal by the energy dispersive X-ray fluorescence analyzer 20, sufficient X-ray intensity, that is, measurement sensitivity can be obtained, and desired quantitative analysis can be improved. Can be done with sensitivity.
[0019]
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented with various modifications. For example, in the above embodiment, a chelate filter is used as the functional filter 3 and heavy metals such as Pb, Cd, and Hg contained in a trace amount are quantitatively analyzed in the sample soil. For quantitative analysis of heavy metals such as As (arsenic), Se (selenium), and Cr ⁺⁶ (hexavalent chromium), an anion exchange filter is used as the functional filter 3 and these procedures are performed in the same manner as described above. Of heavy metals can be quantitatively analyzed.
[0020]
By the way, in addition to heavy metals such as Pb, Cd, Hg, As, Se, and Cr ⁺⁶ , chemical substances such as dioxins, PCBs, and agricultural chemicals are present in trace amounts in the environment. The present invention method can be similarly applied to chemical substances such as dioxins. However, unlike these heavy metals, these chemical substances need to be slightly devised.
[0021]
That is, when the target of quantitative analysis is dioxins, PCBs or pesticides, the test solution is filtered by the functional filter 3 and the chemical substance collected by the functional filter 3 used for the filtration is eluted in the solvent. Then, Cl, Br, P, S, or Cl contained in the solution is quantitatively analyzed by the

fluorescent

X-ray analyzer 20.
[0022]
For example, when the quantitative analysis target is dioxins or PCB, an octadecylsilane filter is used as the functional filter 3 for filtering the test liquid. Then, an appropriate amount of the soil to be analyzed is collected, the soil is pretreated in the same manner as in the measurement of the heavy metal, and the test solution is adjusted. And this test liquid 6 is filtered as shown on the left side of FIG. Dioxins and PCB are collected in the octadecylsilane filter 3 by this filtration. Then, as shown in the middle of FIG. 3, this octadecylsilane filter 3 is washed with an organic solvent 9 such as dichloromethane or acetonitrile, and the dioxins and PCB are eluted into the organic solvent 9 to contain chemical substances. After the sample solution 10 was concentrated and dropped onto the surface of, for example, a disk-shaped quartz plate 12 using an instrument 11 such as a pipette, as shown on the right side of FIG. Analysis is performed by a total reflection energy dispersive X-ray fluorescence analyzer. Although the illustration of the total reflection energy dispersive X-ray fluorescence analyzer used here is omitted, it has substantially the same configuration as the energy dispersive X-ray fluorescence analyzer shown in FIG. In FIG. 3, reference numeral 13 denotes a container containing the organic solvent 9.
[0023]
Further, when the quantitative analysis target is an agrochemical, a polystyrene filter is used as the functional filter 3 for filtering the test solution, and thereafter, the same as the quantitative analysis of dioxins and PCBs.
[0024]
In this way, in the case where the analysis target is a chemical substance that is easily dissolved in a liquid, such as dioxins, PCBs, and agricultural chemicals, the chemical substance is once collected by the functional filter 3 and then collected. elution was the chemical agent in a suitable solvent and sample solution 10, after the sample solution 10 is dried on the quartz plate 12, it is to analyze the total reflected energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer.
[0025]
Table 1 below lists the collection methods for each chemical substance and the substances to be measured by the energy dispersive X-ray fluorescence analyzer (EDX).
[0026]
[Table 1]

[0027]
In each of the above-described embodiments, an X-ray analyzer that measures the functional filter 3 that collects heavy metals and the sample solution 10 that elutes the chemical substance collected by the functional filter 3 into the organic solvent 9. 20, an energy dispersive X-ray fluorescence analyzer or a total reflection energy dispersive X-ray fluorescence analyzer is used. However, the present invention is not limited to this, and a wavelength dispersive X-ray fluorescence analyzer is used. May be.
[0028]
The chemical substances such as heavy metals and PCBs are contained not only in the soil but also in various environments such as sediments such as sludge accumulated on the sea bottom and river bottom, and ash generated in the incinerator. Therefore, the above-described simple quantitative analysis method can be suitably used for simple quantitative analysis of heavy metals and chemical substances present in each environment.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, in the simple quantitative analysis method for heavy metals and chemical substances in the environment of the present invention, soil, sediment and ash are collected as samples, and the collected samples are eluted as a series of pretreatments. After obtaining the test liquid, the test liquid is filtered using a functional filter that is compatible with heavy metals and chemical substances, and collected by this functional filter and concentrated chemical substances such as heavy metals and PCBs. the since as analyzed by X-ray fluorescence analyzer, even heavy metals and chemical substances containing only a small amount, compared with the conventional quantitative analytical methods listed at the beginning, much high sensitivity it can be quantified analysis.
[0030]
Then, the Unlike conventional quantitative analytical methods, it is not necessary to use an expensive and large-scale apparatus, and since the measurement operation is also simple, it can not be a skilled person easily quantified analysis. In particular, by bringing an X-ray analyzer to the land to be measured, so-called field measurement becomes possible, and it is possible to investigate the contamination status of soil, etc. on the land in a much shorter time than before. Become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of an apparatus used for pretreatment of a simple quantitative analysis method for heavy metals according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of an apparatus used in a later stage of the quantitative analysis method.
3 is a diagram for explaining the preprocessing simple quantitative analysis method of chemical substances of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Functional filter, 6 ... Test liquid, 7 ... Heavy metal , 9 ... Solvent, 10 ... Sample solution, 20 ... Fluorescence X-ray analyzer.

Claims

Soil, sediment, and ash are collected as samples, and the collected samples are air-dried, foreign matter removed, shaken by adding a liquid adjusted to a predetermined pH, left standing, centrifuged, and filtered supernatant. After obtaining a test solution by elution treatment as a series of pretreatment, while adjusting the pH of this test solution to 6 to 10, while washing the functional filter consisting of a chelate filter or anion exchange filter, and After conditioning with ammonium acetate, the test solution adjusted to pH 6 to 10 is filtered using the conditioned functional filter to collect heavy metals contained in the test solution and collect these heavy metals. after washing the the functional filter, dried, then the dried heavy metal trapping functional filter is placed in a fluorescent X-ray analyzer as a sample subjected to X-ray irradiation, when the Simple quantitative analysis method of heavy metals in the environment, characterized by quantitative analysis of the heavy metals by obtaining a fluorescent X-ray intensity emitted from the sample.

Soil, sediment, and ash are collected as samples, and the collected samples are air-dried, foreign matter removed, shaken by adding a liquid adjusted to a predetermined pH, left standing, centrifuged, and filtered supernatant. After obtaining a test solution by elution treatment as a series of pretreatment, the pH of this test solution is adjusted to 6 to 10, while a functional filter composed of an octadecylsilane filter or a polystyrene filter is washed, and acetic acid is used. After conditioning with ammonium, the test solution adjusted to pH 6 to 10 is filtered through the conditioned functional filter to collect chemical substances including dioxins, PCBs and pesticides contained in the test solution. And washing the functional filter collecting the chemical substance with an organic solvent to elute the chemical substance into the organic solvent. The concentrated sample solution is dropped on a quartz plate and dried, and then the quartz plate is placed on a fluorescent X-ray analyzer and irradiated with X-rays. At that time, the dried sample is emitted from the dried sample. A simple quantitative analysis method for a chemical substance in an environment , characterized in that the chemical substance is quantitatively analyzed by determining fluorescent X-ray intensity .