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プロが教える水銀測定装置選び
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プロが教える水銀測定装置選び

水銀測定は環境評価、品質管理など様々な分野で利用されており、水銀測定を要求する法規が多くあります。

研究、または調査目的の場合は、サンプリング方法, 要求感度, 可搬性 (測定現場での水銀測定) 等を考慮し、装置を選定する必要があります。

水銀測定装置選びのチェック箇所

  • 性状 (固体, 液体, 気体)
  • プラスチック, 食品, 生体試料など
  • 工場排水, 環境水, 上水, 下水など
  • 環境大気, 作業環境, LPGなど
  • USEPA 7473, ASTM D 6722-01など
  • JIS K0102, 環境省告示59号など
  • JLPGA-S-07, 有害大気汚染物質測定マニュアルなど

試料 (サンプル) とは

分析, 測定に供される物質 (検体) のことです。

公定法とは

分析化学において成分の定性分析, 定量分析を行う際、国際機関, 国家もしくはそれに準じる公定試験機関, 研究所にて指定された方法のことです。

公定法の中でいくつかの測定方法が認められている場合は、以下を参考に水銀測定装置を選定します。

  • 測定される対象の水銀濃度
  • (測定対象が数種類ある場合は) 対象試料の濃度範囲
  • 有機物, 無機物, または複合材料
  • 可燃性, 分解性, pH, 沸点, 融点, 引火点などの物理特性

日本インスツルメンツ株式会社の製品では、測定対象が明確な場合は当サイトの『測定試料から製品を探す』または『試験方法から製品を探す』で目的の測定装置を探して頂くことが出来ます。

二種類の測定方式 (加熱気化, 還元気化)

大きく分けて水銀測定装置には「加熱気化装置」, 「還元気化装置」があります。

一般的に還元気化装置の方が一度に多くの試料量を測定できることから、低濃度測定に適しています。ただし固体試料を測定する場合には、前処理 (試料分解) により均一溶液を得る必要があるため、測定対象に適した前処理 (試料分解) を選定する必要があります。

一方、測定対象の濃度範囲が広い場合 (ppbからppmオーダーなど)、メモリー効果が発生し易いことから、加熱気化が適しています。

有機物, 無機物、または複合材料を測定する場合は、前処理 (試料分解) が煩雑なことから、加熱気化が好まれます。その他の物理特性も参考に測定装置を選定する必要があります。

二種類の測定原理 (原子吸光方式, 原子蛍光方式)

測定原理からも装置を選定することができます。

同じ測定対象に原子吸光方式と原子蛍光方式の2種類を取り揃えている測定装置もあり、海外では原子蛍光方式の装置は多くの公定法に認められています。

原子蛍光方式は原子吸光方式よりも約10倍以上の感度を得られることから、極低濃度試料を定量することが可能であり、少量の試料量で定量したい場合にも有効です。

また、原子蛍光方式は原子吸光方式に比べ干渉成分の影響を受けにくいことから、炭化水素を測定する石油専用装置にも適用されています。

原子吸光分析法 (Atomic Absorption Spectrometry:AAS)

水銀ランプから発生する紫外線を照射した石英ガラス窓のフローセルにガス状原子水銀を流すと基底状態の水銀原子が光を吸収して励起状態に遷移します。

この光の吸収 (吸光度) から水銀濃度を測定することができ、これを原子吸光分析法と呼びます。水銀の場合、波長253.7nmの水銀ランプを使用します。

原子蛍光分析法 (Atomic Fluorescence Spectrometry:AFS)

水銀ランプから発生する紫外線を照射した石英ガラス窓のフローセルにガス状原子水銀を流すと基底状態の水銀原子が光を吸収して励起状態に遷移します。励起状態の水銀はすぐに基底状態に戻る過程で蛍光を発します。

この蛍光強度を光軸とは直角の方向から測定します。この強度は水銀濃度に比例します。キャリアガスとして不活性のアルゴンガスを使用します。

原子吸光分析法に比べて1桁以上感度が優れており、米国EPA (環境保護局) など、海外での水銀分析に関わる公的メソッドに数多く採用されています。

測定方式と測定原理の関係

水銀測定装置の『測定方式』と『測定原理』の関係は下図のようになります。

先ず測定方式の「加熱気化装置」, 「還元気化装置」に大別され、それぞれに測定原理である「原子吸光方式」, 「原子蛍光方式」に分かれます。

測定方式と測定原理の関係

測定現場での水銀測定の有無

調査目的の場合にはサンプリング後、測定までの経時変化により濃度が低下する場合があります。

水銀測定装置には現場での測定 (オンサイト測定) が可能なモデルもあります。

経時変化を最小限にするためには現場での測定 (オンサイト測定) が有効ですが、装置が大型で持ち運びにくい、前処理 (試料分解) の方法が制限される、電源事情がよくない等の問題があるため、対象試料, 測定環境に合わせた装置選択が重要です。

日本インスツルメンツ株式会社のEMPシリーズは測定現場 (オンサイト) での水銀測定に最適なバッテリー駆動の軽量, コンパクトなモデルです。

水銀の形態を定量する形態分析

水銀は金属水銀, 有機水銀, 無機水銀の形態が存在します。

それぞれの形態を定量する形態分析も行われますが、大気中の全水銀の約95%が金属水銀 (Hg0) が占めており、一般的に水銀濃度測定はHg0の測定を行っていました。

近年は水銀の各形態別の濃度測定への需要が増えてきています。
形態分析が必要な場合は、形態分析に対応した水銀測定装置を選択することになりますが、対象試料, 水銀種により測定方法が異なります。

日本インスツルメンツ株式会社の水銀測定装置でも形態分析は可能です。対象試料や水銀種により測定方法が異なるので、詳細はお問い合わせください。


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