汚染の観点から見ると、非産業環境での室内空気は、屋外または大気の空気や産業作業場の空気とは異なるいくつかの特徴を示します。 大気中の汚染物質に加えて、室内空気には建材や建物内での活動によって生成される汚染物質も含まれます。 屋内空気中の汚染物質の濃度は、換気に応じて、外気中の濃度と同じかそれ以下になる傾向があります。 建築材料によって生成される汚染物質は、通常、外気中に見られるものとは異なり、高濃度で検出される可能性がありますが、建物内の活動によって生成される汚染物質は、そのような活動の性質に依存し、外気に見られるものと同じ場合があります。 COとCOの場合₂.

このため、非産業用の室内空気で検出される汚染物質の数は多く、さまざまであり、濃度レベルは低いです (重要な発生源がある場合を除く)。 それらは、大気/気候条件、建物のタイプまたは特性、換気、および建物内で行われる活動によって異なります。

分析

室内空気の質を測定するために使用される方法論の多くは、産業衛生と屋外空気の侵入の測定に由来します。 世界保健機関や米国の環境保護庁などの一部の組織はこの分野で研究を行っていますが、この種のテストのために特に検証された分析方法はほとんどありません。 追加の障害は、低濃度の汚染物質への長期暴露に対処する際の暴露と影響の関係に関する情報の不足です。

産業衛生に使用される分析方法は、高濃度を測定するように設計されており、多くの汚染物質について定義されていませんが、室内空気中の汚染物質の数は多く、さまざまであり、特定の場合を除いて濃度レベルは低くなる可能性があります。 産業衛生で使用されるほとんどの方法は、サンプルの採取とその分析に基づいています。 これらの方法の多くは、いくつかの要因を考慮すれば室内空気に適用できます。方法を典型的な濃度に調整する。 精度を損なうことなく感度を上げる（例えば、テストする空気の量を増やす）。 そしてそれらの特異性を検証します。

屋外の空気中の汚染物質の濃度を測定するために使用される分析方法は、室内の空気に使用されるものと似ているため、室内の空気に直接使用できるものもあれば、簡単に適応できるものもあります。 ただし、一部の方法は XNUMX つのサンプルを直接読み取るように設計されている一方で、他の方法はかさばり、時にはノイズの多い機器を必要とし、測定値を歪める可能性のある大量のサンプリングされた空気を使用することに留意することが重要です。

読書の計画

職場環境制御の分野における伝統的な手順を使用して、室内空気の質を改善することができます。 これは、問題を特定して定量化し、是正措置を提案し、これらの措置が確実に実施されていることを確認し、一定期間後にそれらの有効性を評価することで構成されます。 多くのサンプルを採取するなどの徹底的な評価は必要ないことが多いため、この一般的な手順が常に最適であるとは限りません。 既存の問題の多くを解決するには、目視検査から直接読み取り法による周囲空気の分析に至るまで、汚染物質のおおよその濃度を提供できる探索的手段で十分です。 是正措置が取られると、結果は1988回目の測定で評価され、改善の明確な証拠がない場合にのみ、より徹底的な検査（詳細な測定による）または完全な分析研究が行われます（スウェーデンの作業環境基金 XNUMX)。

より伝統的なものに対するこのような探索的手順の主な利点は、経済性、速度、および有効性です。 これには、有能で経験豊富な担当者と、適切な機器の使用が必要です。 図 1 は、この手順のさまざまな段階の目標をまとめたものです。

図 1. 探索的評価のための測定値の計画。

サンプリング戦略

室内空気の品質の分析制御は、探索的測定で肯定的な結果が得られなかった場合、または初期テストのさらなる評価または制御が必要な場合にのみ、最後の手段として検討する必要があります。

汚染源と汚染物質の種類についてある程度の事前知識があると仮定すると、サンプルは、数が限られている場合でも、調査対象のさまざまな空間を代表するものでなければなりません。 サンプリングは、質問に答えるために計画する必要があります。 どのように？ どこ？ そしていつ？

この試験は

問題の汚染物質は事前に特定する必要があり、取得できるさまざまな種類の情報を念頭に置いて、作成するかどうかを決定する必要があります。 エミッション or イミッション 測定。

室内空気質の排出量測定により、さまざまな汚染源、気候条件、建物の特性、および人間の介入の影響を判断できます。これにより、排出源を制御または削減し、室内空気の質を改善することができます。 このタイプの測定を行うためのさまざまな手法があります。収集システムを排出源に隣接して配置する、限られた作業エリアを定義して、あたかも一般的な作業条件を表しているかのように排出量を調査する、またはそれに依存する監視システムを適用してシミュレートされた条件で作業するヘッドスペース対策。

放射能測定により、建物のさまざまな区画に分けられたエリアの室内空気汚染レベルを特定できるため、構造全体の汚染マップを作成できます。 これらの測定値を使用して、人々が活動を行ったさまざまな領域を特定し、各作業に費やした時間を計算することで、暴露レベルを決定することができます。 これを行う別の方法は、個々の労働者が作業中に監視装置を着用することです。

汚染物質の数が多く、変化に富んでいる場合は、測定値が代表的で費用がかからないように、いくつかの代表的な物質を選択する方が実際的かもしれません。

認定条件

実行する読み取りの種類の選択は、使用可能な方法 (直接読み取りまたはサンプル採取と分析) と測定技術 (放射または透過) によって異なります。

場所

選択された場所は、サンプルを取得するのに最も適切で代表的な場所でなければなりません。 これには、調査対象の建物に関する知識が必要です。太陽に対する向き、直射日光を受ける時間数、階数、区画の種類、換気が自然換気か強制換気か、窓を開けることができるか、等々。 また、苦情の発生源と問題点を把握することも必要です。たとえば、苦情が発生する場所が高層階か低層階か、窓に近いか遠いか、換気や照明が不十分な場所などです。他の場所の間で。 サンプルを抽出するのに最適なサイトの選択は、上記の基準に関する入手可能なすべての情報に基づいて行われます。

日時

測定値をいつ取得するかは、大気汚染物質の濃度が時間の経過とともにどのように変化するかによって決まります。 汚染は、朝一番、勤務中、または一日の終わりに検出される場合があります。 週の初めまたは終わりに検出される場合があります。 冬または夏の間; エアコンがオンまたはオフのとき。 他の時と同様に。

これらの問題に適切に対処するには、特定の室内環境のダイナミクスを知る必要があります。 また、調査対象の汚染物質の種類に基づいて、測定の目的を知る必要もあります。 屋内環境のダイナミクスは、汚染源の多様性、関係するスペースの物理的な違い、区画化のタイプ、使用される換気と気候制御のタイプ、外気条件 (風、温度、季節など) の影響を受けます。 )、建物の特徴 (窓の数、向きなど)。

測定の目的によって、サンプリングが短い間隔で実行されるか長い間隔で実行されるかが決まります。 特定の汚染物質の健康への影響が長期にわたると考えられる場合、平均濃度を長期間にわたって測定する必要があります。 急性ではあるが累積的な影響はない物質については、短期間の測定で十分です。 短期間の激しい放出が疑われる場合、放出の時間を検出するために、短期間の頻繁なサンプリングが求められます。 しかし、見過ごされてはならないのは、多くの場合、使用されるまたは必要とされる分析方法によって、使用されるサンプリング方法の可能な選択が決定される可能性があるという事実です。

これらすべての質問を検討した後、問題の原因が何であるか、または問題が最も頻繁に発生する時期が十分に明確でない場合、サンプルをいつどこで取得するかをランダムに決定し、サンプル数を次のように計算する必要があります。期待される信頼性とコストの関数。

測定技術

室内空気のサンプル採取とその分析に利用できる方法は、直接読み取る方法と後で分析するためにサンプルを採取する方法の XNUMX 種類に分類できます。

直読法とは、試料の採取と汚染物質濃度の測定を同時に行う方法です。 それらは高速で、測定は瞬時に行われるため、比較的低コストで正確なデータが得られます。 このグループには以下が含まれます 比色チューブ & 特定のモニター.

比色チューブの使用は、特定の汚染物質と接触したときの特定の反応物質の色の変化に基づいています。 最も一般的に使用されるのは、固体の反応物を含むチューブで、空気は手動ポンプを使用してそれらから引き出されます。 CO や CO などの一部の汚染物質を除いて、一般的に感度が低いため、比色チューブを使用した室内空気の質の評価は、探索的測定および散発的な排出量の測定にのみ役立ちます。₂ 室内空気中に高濃度で検出されます。 この方法の精度は低く、見知らぬ汚染物質からの干渉がしばしば要因となることを心に留めておくことが重要です。

特定のモニターの場合、汚染物質の検出は、物理的、電気的、熱的、電磁気的および化学電磁的原理に基づいています。 このタイプのほとんどのモニターは、短時間または長時間の測定を行い、特定の場所での汚染のプロ​​ファイルを取得するために使用できます。 それらの精度はそれぞれのメーカーによって決定され、適切に使用するには、制御された雰囲気または認定されたガス混合物による定期的な校正が必要です。 モニターはますます正確になり、その感度はより洗練されています。 多くの製品には測定値を保存するメモリが内蔵されており、コンピュータにダウンロードしてデータベースを作成したり、結果を簡単に整理したり検索したりできます。

サンプリング方法と分析は、次のように分類できます。 アクティブ (または動的) および パッシブ、テクニック次第。

アクティブシステムでは、汚染物質が捕捉された収集デバイスに空気を強制的に通過させ、サンプルを濃縮することにより、この汚染を収集できます。 これは、フィルター、吸着剤固体、および吸収剤または反応性溶液をバブラーに入れるか、多孔質材料に含浸させることで達成されます。 その後、空気が強制的に通過し、汚染物質またはその反応生成物が分析されます。 アクティブシステムでサンプリングされた空気の分析の要件は、固定液、空気を移動させるポンプ、およびサンプリングされた空気の量を直接または流量と持続時間のデータを使用して測定するシステムです。

サンプリングされた空気の流量と量は、参照マニュアルに指定されているか、以前のテストで決定する必要があり、使用する吸収剤または吸着剤の量と種類、測定する汚染物質、測定の種類 (排出または吸収) によって異なります。 ) およびサンプル採取中の周囲空気の状態 (湿度、温度、圧力)。 コレクションの有効性は、摂取量を減らすか、使用する固定剤の量を直接または併用して増やすことによって増加します。

アクティブ サンプリングのもう XNUMX つのタイプは、バッグまたはその他の不活性で不浸透性の容器に空気を直接取り込む方法です。 このタイプのサンプル収集は、一部のガス (CO、CO₂、H₂それで₂）、汚染物質の種類が不明な場合の探索的手段として役立ちます。 欠点は、サンプルを濃縮しないと感度が不十分になる可能性があり、濃度を上げるためにさらに実験室での処理が必要になる場合があることです。

受動システムは、単独または特定の反応物を含浸させた固体吸着剤である可能性があるベースへの拡散または浸透によって汚染物質を捕捉します。 これらのシステムは、アクティブ システムよりも便利で使いやすいです。 サンプルを採取するためのポンプも高度な訓練を受けた人員も必要ありません。 しかし、サンプルの取得には時間がかかる可能性があり、結果は中程度の濃度レベルしか得られない傾向があります。 この方法は、ピーク濃度の測定には使用できません。 そのような場合は、代わりにアクティブ システムを使用する必要があります。 受動システムを正しく使用するには、各汚染物質が捕捉される速度を知ることが重要です。これは、ガスまたは蒸気の拡散係数とモニターの設計によって異なります。

表 1 は、各サンプリング方法の顕著な特徴を示し、表 2 は、最も重要な室内空気汚染物質のサンプルを収集および分析するために使用されるさまざまな方法の概要を示しています。

表 1. サンプル採取方法

+ 指定された方法が、測定方法または目的の測定基準に適していることを意味します。

表 2. 室内空気中のガスの検出方法

— = 汚染物質に適していない方法。
^a GC = ガスクロマトグラフィー。
^b UV-Vis = 可視紫外分光光度法。
^c HPLC = 高精度液体クロマトグラフィー。
^d CD = 電子捕獲検出器。
^e FID = フレーム、イオン化検出器。
^f NPD = 窒素/リン検出器。
^g PID = 光イオン化検出器。
^h MS = 質量分析。

メソッドの選択

最適なサンプリング方法を選択するには、まず、調査対象の汚染物質に対して検証済みの方法が存在することを確認し、汚染物質を収集して分析するための適切な機器と材料が利用可能であることを確認する必要があります。 選択した方法が与えられた場合、通常、そのコスト、作業に必要な感度、および測定を妨げる可能性のあるものを知る必要があります。

測定したいものの最小濃度の推定値は、サンプルの分析に使用される方法を評価する際に非常に役立ちます。 必要な最小濃度は、使用される方法で指定された条件 (つまり、汚染物質を捕捉するために使用されるシステムの種類、またはサンプル採取の期間とサンプリングされた空気の量) が与えられた場合に収集できる汚染物質の量に直接関係します。 この最小量は、分析に使用されるメソッドに必要な感度を決定するものです。 特定の汚染物質または汚染物質のグループについて、使用される方法と同様の方法で到達した場合は、文献にある参照データから計算できます。 たとえば、炭化水素濃度が 30 (mg/m³) が調査対象地域で一般的に見られる場合、使用する分析方法は、これらの濃度を簡単に測定できるようにする必要があります。 サンプルが活性炭のチューブを使用して 0.5 時間で毎分 XNUMX リットルの流量で得られた場合、サンプルに収集された炭化水素の量は、物質の流量に監視された時間を乗じて計算されます。 与えられた例では、これは次のようになります。

炭化水素の  

サンプル中の量が 3.6 μg 未満である必要がある炭化水素を検出するための任意の方法を、このアプリケーションに使用できます。

別の推定値は、測定対象の汚染物質の室内空気の許​​容限界として確立された最大限界から計算できます。 これらの数値が存在せず、室内空気中の通常の濃度や汚染物質が空間に排出される速度がわからない場合は、健康に悪影響を及ぼす可能性のある汚染物質の潜在的なレベルに基づいて概算を使用できます。 . 選択した方法は、確立された限界の 10% または健康に影響を与える可能性のある最小濃度を測定できる必要があります。 選択した分析方法の感度が許容範囲内であっても、選択した方法の検出下限を下回る汚染物質の濃度を検出することは可能です。 これは、平均濃度を計算する際に留意する必要があります。 たとえば、XNUMX の読み取り値のうち XNUMX つが検出限界を下回っている場合、XNUMX つの平均を計算する必要があります。XNUMX つはこれら XNUMX つの読み取り値にゼロの値を割り当て、もう XNUMX つはそれらに最低の検出限界を与え、最小平均と最大平均をレンダリングします。 真の測定平均は、XNUMX つの間で見つかります。

分析手順

室内空気汚染物質の数は多く、それらは低濃度で検出されます。 利用可能な方法論は、屋外、大気、空気、および産業状況で見られる空気の品質を監視するために使用される方法の適応に基づいています。 これらの方法を屋内空気の分析に適用することは、方法が許す場合は、求める濃度の範囲を変更することを意味し、より長いサンプリング時間とより多くの量の吸収剤または吸着剤を使用します。 これらの変更はすべて、信頼性や精度の低下につながらなければ適切です。 通常、汚染物質の混合物の測定には費用がかかり、得られる結果は不正確です。 多くの場合、確認されるのは汚染プロファイルだけです。これは、サンプリング間隔中の汚染レベルを、きれいな空気、外気、または他の屋内空間と比較して示します。 直接読み取りモニターは汚染プロファイルの監視に使用されますが、ノイズが多すぎたり大きすぎたりする場合は適していない場合があります。 精度と感度を高める、より小型で静かなモニターが設計されています。 表 3 は、さまざまな種類の汚染物質の測定に使用される方法の現在の状態の概要を示しています。

表 3. 化学汚染物質の分析に使用されるメソッド

^a ++ = 最も一般的に使用されます。 + = あまり一般的ではありません。 – = 該当なし。

ガスの分析

能動的方法はガスの分析で最も一般的であり、吸着剤溶液または吸着剤固体を使用するか、バッグまたはその他の不活性で密閉された容器を使用して空気のサンプルを直接採取することによって実行されます。 サンプルの一部の損失を防ぎ、読み取りの精度を上げるには、サンプルの量を少なくする必要があり、使用する吸収剤または吸着剤の量を他のタイプの汚染よりも多くする必要があります。 サンプルの輸送と保管 (低温での保管) と、サンプルがテストされるまでの時間を最小限に抑えることにも注意を払う必要があります。 直接読み取り法は、ガスの測定に広く使用されています。これは、最新のモニターの機能が大幅に向上し、以前よりも感度と精度が向上したためです。 使いやすさと、提供される情報のレベルと種類により、従来の分析方法に取って代わるものになりつつあります。 表 4 は、使用したサンプリングと分析の方法を考慮して、調査したさまざまなガスの最小検出レベルを示しています。

表 4. 室内空気質の評価に使用されるモニターによる一部のガスの検出下限

^a 赤外線分光法を使用する二酸化炭素モニターは、常に十分な感度を備えています。
^b パッシブ モニター (露出の長さ)。

これらのガスは、室内空気中の一般的な汚染物質です。 赤外線検出器はそれほど感度が高くありませんが、電気化学的または赤外線手段によって直接検出するモニターを使用して測定されます。 また、空気サンプルを不活性バッグで直接採取し、水素炎イオン化検出器を備えたガスクロマトグラフィーでサンプルを分析し、最初に触媒反応によってガスをメタンに変換することによって測定することもできます。 通常、熱伝導検出器は、通常の CO 濃度を測定するのに十分な感度を備えています。₂.

二酸化窒素

二酸化窒素NOを検出する方法が開発されました₂、パッシブモニターを使用して後で分析するためにサンプルを採取することにより、室内空気で行われましたが、これらの方法には感度の問題があり、将来的には克服されることが期待されています。 最もよく知られている方法は、検出限界が 300 ppb の Palmes チューブです。 産業以外の状況では、1.5 ppb の検出限界を得るために、サンプリングは最低 XNUMX 日間行う必要があります。これは、XNUMX 週間の暴露に対するブランクの値の XNUMX 倍です。 NO間の化学発光反応に基づいて、リアルタイムで測定するポータブルモニターも開発されています。₂ ただし、この方法で得られる結果は温度の影響を受ける可能性があり、その直線性と感度は使用するルミノール溶液の特性に依存します。 電気化学センサーを備えたモニターは感度が向上していますが、硫黄を含む化合物からの干渉を受けます (Freixa 1993)。

二酸化硫黄

二酸化硫黄、SOの測定には分光光度法が使用されます。₂、屋内環境で。 空気サンプルは、テトラクロロ水銀酸カリウムの溶液を通してバブリングされ、安定な錯体を形成します。これは、パラロスアニリンと反応した後、分光測光法で測定されます。 他の方法は、フレームフォトメトリーと脈動紫外蛍光に基づく方法であり、分光分析の前に測定値を導出する方法もあります。 外気モニターに使用されてきたこのタイプの検出は、室内空気分析には適していません。これは、特異性が欠如していることと、これらのモニターの多くが、発生するガスを除去するための通気システムを必要とするためです。 SOの排出のため₂ 大幅に削減され、室内空気の重要な汚染物質とは見なされていませんが、その検出用のモニターの開発はあまり進んでいません。 ただし、SO を検出できるポータブル機器が市販されています。₂ パラロサニリンの検出に基づく (Freixa 1993)。

オゾン

オゾン、O₃、急速に減衰するため、継続的に生成される特別な状況の屋内環境でのみ見つけることができます。 これは、直読法、比色チューブ、および化学発光法によって測定されます。 また、室内空気に簡単に適応できる産業衛生で使用される方法によっても検出できます。 サンプルは、中性媒体中のヨウ化カリウムの吸収溶液で得られ、分光光度分析にかけられます。

ホルムアルデヒド

ホルムアルデヒドは室内空気の重要な汚染物質であり、その化学的および毒性の特性のため、個別の評価が推奨されます。 空気中のホルムアルデヒドを検出するにはさまざまな方法がありますが、それらはすべて、後で分析するためにサンプルを採取することに基づいており、積極的な固定または拡散によって行われます。 最も適切な捕捉方法は、使用するサンプルの種類 (発光または透過) と分析方法の感度によって決まります。 従来の方法は、蒸留水または 1°C の 5% 重硫酸ナトリウム溶液に空気を吹き込んでサンプルを取得し、分光蛍光法で分析することに基づいています。 サンプルが保存されている間、それはまた 5 ° C で維持する必要があります。 それで₂ また、タバコの煙の成分が干渉を引き起こす可能性があります。 固体吸着剤による拡散によって汚染物質を捕捉するアクティブなシステムまたは方法は、室内空気分析でますます頻繁に使用されています。 それらはすべて、重硫酸ナトリウムや2,4-ジフェニルヒドラジンなどの反応物で飽和したフィルターまたは固体である可能性のある塩基で構成されています。 拡散によって汚染物質を捕捉する方法は、その方法の一般的な利点に加えて、サンプルを取得するのに必要な時間が長いため、能動的な方法よりも感度が高くなります (Freixa 1993)。

揮発性有機化合物 (VOC) の検出

室内空気中の有機蒸気を測定または監視するために使用される方法は、一連の基準を満たす必要があります。0 億分の 300 (ppb) から 2 兆分の XNUMX (ppt) のオーダーの感度、サンプルの採取に使用される機器、または直読は携帯可能で現場での取り扱いが容易でなければならず、得られた結果は正確で再現可能でなければなりません。 これらの基準を満たす方法は数多くありますが、室内空気の分析に最も頻繁に使用される方法は、サンプルの採取と分析に基づいています。 さまざまな検出方法を備えた携帯用ガスクロマトグラフで構成される直接検出方法が存在します。 これらの器具は高価であり、その取り扱いは洗練されており、訓練を受けた担当者のみが操作できます。 XNUMX°C ～ XNUMX°C の沸点を持つ極性および非極性の有機化合物の場合、アクティブおよびパッシブ サンプリング システムの両方で最も広く使用されている吸着剤は活性炭です。 Tenax GC、XAD-XNUMX、Ambersorb などの多孔性ポリマーやポリマー樹脂も使用されます。 これらの中で最も広く使用されているのは Tenax です。 活性炭で得られたサンプルは二硫化炭素で抽出され、水素炎イオン化、電子捕獲、または質量分析検出器を備えたガスクロマトグラフィーによって分析され、続いて定性および定量分析が行われます。 Tenax で得られたサンプルは通常、ヘリウムによる加熱脱着によって抽出され、クロマトグラフに送られる前に窒素コールド トラップで凝縮されます。 もう XNUMX つの一般的な方法は、バッグや不活性容器を使用して直接サンプルを採取する方法、ガスクロマトグラフに空気を直接供給する方法、吸着剤とコールド トラップを使用して最初にサンプルを濃縮する方法です。 これらの方法の検出限界は、分析される化合物、採取されるサンプルの量、バックグラウンド汚染、および使用される機器の検出限界によって異なります。 存在するすべての化合物を定量化することは不可能であるため、定量化は通常、化合物の各ファミリーに特徴的な参照化合物を使用して、ファミリーごとに行われます。 室内空気中の VOC を検出するには、使用する溶媒の純度が非常に重要です。 加熱脱着を使用する場合、ガスの純度も重要です。

農薬の検出

室内空気中の農薬を検出するために、一般的に採用されている方法は、固体吸着剤でサンプルを採取することで構成されていますが、バブラーや混合システムの使用も除外されていません。 最も一般的に使用されている固体吸着剤は多孔性ポリマー Chromosorb 102 ですが、より多くの農薬を捕捉できるポリウレタンフォーム (PUF) がますます使用されています。 分析方法は、サンプリング方法と農薬によって異なります。 通常、それらは、電子捕獲から質量分析まで、さまざまな特定の検出器を備えたガスクロマトグラフィーを使用して分析されます。 化合物を同定するための後者の可能性はかなりのものです。 これらの化合物の分析には、微量のポリ塩化ビフェニル (PCB)、フタル酸エステル、農薬によるサンプル採取システムのガラス部品の汚染など、特定の問題があります。

環境のほこりや粒子の検出

空気中の粒子と繊維の捕捉と分析には、室内空気質の評価に適した多種多様な技術と機器が利用可能です。 空気中の粒子の濃度を直読できるモニターは拡散光検出器を使用し、サンプル採取と分析を使用する方法は顕微鏡による重み付けと分析を使用します。 このタイプの分析では、サイクロンやインパクターなどのセパレーターを使用して、フィルターを使用する前に大きな粒子をふるいにかける必要があります。 サイクロンを使用する方法では少量を処理できるため、サンプル採取のセッションが長くなります。 パッシブ モニターは優れた精度を提供しますが、周囲温度の影響を受け、粒子が小さいほど高い値を示す傾向があります。

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