有機ハロゲン化合物の簡易測定方法及び装置
【課題】試料液中に含有されるＰＣＢ類を始めとする有機ハロゲン化合物の濃度を、簡易的且つ短時間、高検出感度で測定できる。
【解決手段】発光細菌に有機ハロゲン化合物を接触させたときの発光量の減少を利用して、試料液中の有機ハロゲン化合物を測定する有機ハロゲン化合物の簡易測定装置１０において、試料液と活性炭とを混合して、試料液中の有機ハロゲン化合物を活性炭に吸着させることにより有機ハロゲン化合物を濃縮する濃縮装置１２と、濃縮装置１２で処理後の活性炭と発光細菌の菌体溶液を混合することにより有機ハロゲン化合物と発光細菌とを接触させて有機ハロゲン化合物を測定する測定装置１４と、を備えた。
【解決手段】発光細菌に有機ハロゲン化合物を接触させたときの発光量の減少を利用して、試料液中の有機ハロゲン化合物を測定する有機ハロゲン化合物の簡易測定装置１０において、試料液と活性炭とを混合して、試料液中の有機ハロゲン化合物を活性炭に吸着させることにより有機ハロゲン化合物を濃縮する濃縮装置１２と、濃縮装置１２で処理後の活性炭と発光細菌の菌体溶液を混合することにより有機ハロゲン化合物と発光細菌とを接触させて有機ハロゲン化合物を測定する測定装置１４と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機ハロゲン化合物の簡易測定方法及び装置に係り、特に、土壌や地下水に含まれるポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）等の有機ハロゲン化合物の濃度を、発光細菌を利用した毒性、有害試験により簡易的に測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
２００２年に制定された土壌汚染対策法によって、テトラクロロエチレンやトリクロロエチレン等の有機塩素系化合物、カドミウム、六価クロムなどの重金属類、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）や有機リン化合物等の農薬類が特定有害物質として規制対象となっている。ダイオキシン類についても、ダイオキシン類対策特別措置法等によって環境基準が制定されている。
【０００３】
その中でもＰＣＢは、化学的、熱的に安定であるため、トランスやコンデンサ等の電気機器の絶縁油や可塑剤、化学機器の熱媒体等に広く適用されていた。しかし、現在では生体に対する有害性が指摘されており、製造及び使用が禁止されるとともに、ＰＣＢによる土壌及び地下水汚染の調査や浄化対策の必要性が高まりつつある。
【０００４】
土壌汚染調査は、初めに広範囲にわたる表層調査を実施し、汚染の疑わしいエリアの絞り込みを行なう。絞り込みを行った後、不透水層までの詳細調査を行なうが、絞込み精度を高めるためには更に詳細な調査を行なう必要がある。また、汚染が存在した場合は浄化対策をとるが、一般的には、対象土壌を掘削して、場外搬出した後廃棄処分するか、或いはオンサイトの浄化処理を行った後埋め戻している。この際、掘削を行うべきかの掘削管理が土壌汚染調査にとって非常に重要となるが、事前に行なった詳細調査によるコンター図だけでは不十分である。したがって、土壌や地下水のサンプルを実際に分析し、掘削すべきか否かのスクリーニングを行なう必要がある。
【０００５】
このとき、例えば通常のＰＣＢ分析手法としては、ＧＣ−ＬＲＭＳやＧＣ−ＨＲＭＳ、ＧＣ−ＥＣＩ等の機器分析によって測定するため、分析結果が得られるまでには数日間かかるという問題がある。
【０００６】
これらの機器分析では、サンプルを分析施設へ持ち込む必要があること、前処理や測定に長時間を要すること、専門的な分析者が必要であること、高コストであること等の問題がある。このため、汚染の可能性のあるエリアを全て網羅するには時間、費用ともに莫大なものとなる。
【０００７】
このようなことから、ＪＩＳＫ０３１１：１９９９に規定されている公定法分析を補完し、高濃度汚染の有無の判断を現場で測定が可能で、簡易且つ安価に分析できる方法が望まれている。これまで、土壌汚染物質の簡易分析法としては、例えば特許文献１では、土壌等に含まれる有機ハロゲン化合物類をトルエン抽出し、その後金属ナトリウムと反応させて水相に移行させた後、滴定法、比濁法、分光光度法により有機ハロゲン化合物を分析する方法が提案されている。
【０００８】
また、特許文献２では、有機ハロゲン化合物の分析において、金属ナトリウムと陽イオン交換樹脂からなる分析用前処理キットを用いることで、前処理操作を簡易化する方法が提案されている。
【０００９】
また、特許文献３及び４では、主に、ダイオキシン類を対象とした簡易分析方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００６−１７７９８１号公報
【特許文献２】特開２００６−２２６８１３号公報
【特許文献３】特開２００４−１５６９７０号公報
【特許文献４】特開２００１−３０５１２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の方法では、操作が煩雑である上、分析時間が最短でも８時間以上かかるという問題があった。また、ＰＣＢの検出可否や検出感度については不明であった。
【００１１】
特許文献２の方法では、有機ハロゲン化合物の濃度が数十〜数千ｐｐｍレベルの高濃度を対象としており、低濃度の場合は検出できない虞があった。
【００１２】
特許文献３及び４の方法では、公定法を若干改良したものであり、作業や分析時間を考慮すると、簡易的な方法とはいえなかった。
【００１３】
このように、上記特許文献１〜４の方法では、例えば土壌や地下水に含有されるＰＣＢ等の有機ハロゲン化合物を短時間で簡便に、且つ高検出感度で測定できるものではなく、ましてや掘削すべきか否かのスクリーニングのためのオンサイト簡易測定（汚染現場で測定する）には使用できない。
【００１４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、試料液中に含有されるＰＣＢ類を始めとする有機ハロゲン化合物の濃度を、簡易的且つ短時間、高検出感度で測定できるので、特に土壌や地下水に含有される有機ハロゲン化合物をオンサイトで測定することができる有機ハロゲン化合物の簡易測定方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１に記載の発明は、前記目的を達成するために、発光細菌に有機ハロゲン化合物を接触させたときの発光量の減少を利用して、試料液中の有機ハロゲン化合物を測定する有機ハロゲン化合物の簡易測定方法において、前記試料液と活性炭とを混合して前記試料液中の有機ハロゲン化合物を前記活性炭に吸着させることにより前記有機ハロゲン化合物を濃縮する濃縮工程と、前記濃縮工程後の活性炭と前記発光細菌の菌体溶液を混合することにより前記有機ハロゲン化合物と前記発光細菌とを接触させて前記試料液中に含有される有機ハロゲン化合物の濃度を測定する測定工程と、を備えたことを特徴とする有機ハロゲン化合物の簡易測定方法を提供する。
【００１６】
発光細菌のような微生物、魚、両生類などの生物材料を用いて化学物質の有害性を評価するバイオアッセイ法は、例えば医学、薬学、環境学の分野で使用されており、その中でも発光細菌を用いた急性毒性試験は測定時間が１５分と非常に短時間であり、且つ操作が簡便であるとのメリットを有する。
【００１７】
かかる発光細菌のバイオアッセイ法を、例えば土壌や地下水に含有されるＰＣＢ等の有機ハロゲン化合物の簡易測定に利用できれば、短時間で且つ簡易に測定することできる。
【００１８】
しかし、土壌や地下水に含有されるＰＣＢ等の有機ハロゲン化合物は、極微量であり、発光細菌のバイオアッセイ法を簡易測定方法として採用しても高検出感度で測定できないため試料液の濃縮が必要となる。従来のバイオアッセイ法では通常、ヘキサン等の有機溶媒による液液抽出を行った後、加熱して濃縮液を調製することで試料液の濃縮を行っていた。
【００１９】
しかしながら、従来の濃縮方法は、作業に時間と手間を要するために、測定している時間は短くても試料液濃度が極微量の場合には前処理に時間を要してしまう。また、大量の有機溶媒を必要とするため、汚染現場での簡易測定には不便である。更には、濃縮液中の有機溶媒が発光細菌に有害性を及ぼし、測定感度を低下させてしまうとの問題もある。
【００２０】
したがって、かかる観点から、発明者は発光細菌のバイオアッセイ法を、試料液中に含有されるＰＣＢ類等の有機ハロゲン化合物が極微量であっても、簡易的且つ短時間で、しかも高検出感度で測定できる有機ハロゲン化合物の簡易測定方法及び装置として改良した。
【００２１】
本発明の請求項１によれば、試料液と活性炭とを混合して、試料液中の有機ハロゲン化合物を活性炭に吸着させることにより、有機ハロゲン化合物を濃縮するようにしたので、短時間で且つ簡易に濃縮作業を行うことができる。また、有機溶媒を使用しないため、発光細菌に対する有害性もないので、簡易測定でありながら試料液中に含有される有機ハロゲン化合物の濃度を高検出感度で測定することができる。
【００２２】
なお、本発明は、吸着を利用した濃縮なので、試料液の体積に対する活性炭の使用体積量は少なくする必要がある。
【００２３】
請求項２は請求項１において、前記有機ハロゲン化合物はポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）であることを特徴とする。
【００２４】
請求項２によれば、ＰＣＢの濃度測定には高検出感度が必要であり、本発明が特に有効である。
【００２５】
請求項３は請求項１又は２において、前記濃縮工程では、前記測定工程における菌体溶液の発光細菌濃度が５０００〜４００００ＣＦＵ／菌体溶液ｍＬになるように、前記試料液と前記活性炭とを混合して濃縮することを特徴とする。
【００２６】
請求項３は、高検出感度となるための好ましい発光細菌の菌体濃度を規定してものであり、菌体溶液の発光細菌濃度が５０００〜４００００ＣＦＵ／菌体溶液ｍＬになるように、試料液と活性炭とを混合して濃縮することが好ましい。発光細菌の菌体濃度が５０００ＣＦＵ／菌体溶液ｍＬ未満では充分な検出感度を得ることができず、４００００ＣＦＵ／菌体溶液ｍＬを超えても検出感度は殆ど変わらない。より好ましい菌体濃度は８０００〜２００００ＣＦＵ／菌体溶液ｍＬの範囲である。
【００２７】
請求項４は請求項３において、前記測定工程で前記活性炭と接触させる前記菌体溶液の所定体積量を１としたときに、活性炭の体積量が１／１００以上、１／２０以下になるように、前記濃縮工程で前記試料液と混合する活性炭の体積量を調整することを特徴とする。
【００２８】
請求項４は、測定工程において、有機ハロゲン化合物が吸着された活性炭に、菌体溶液を接触させたときに、活性炭が測定に悪影響を及ぼさない範囲を規定したものであり、菌体溶液の体積量を１としたときに、活性炭の体積量が１／１００以上、１／２０以下になるように、濃縮工程で試料液と混合する活性炭の体積量を調製することが好ましい。
【００２９】
菌体溶液の体積量１に対して活性炭の体積量が１／１００を下回ると、試料液中の有機ハロゲン化合物を活性炭に吸着する能力が不十分になり、１／２０を超えると測定精度に影響を及ぼすためである。
【００３０】
請求項５は請求項１〜４のいずれか１において、前記濃縮工程では、前記活性炭の平均粒子径が０．００１〜０．１ｍｍ範囲のものを使用することを特徴とする。
【００３１】
請求項５は濃縮工程で使用する活性炭の好ましい粒径を規定したものであり、吸着性能と、活性炭の取り扱いとを考慮すると、平均粒子径が０．００１〜０．１ｍｍ範囲が好ましい。より好ましい範囲は、０．００５〜０．０５ｍｍの範囲である。
【００３２】
請求項６は請求項１〜５のいずれか１において、前記簡易測定方法によって、土壌又は地下水に含まれる有機ハロゲン化合物をオンサイトで測定することを特徴とする。
【００３３】
本発明の簡易測定方法は、土壌又は地下水が汚染された現場での測定において、一層効果を発揮するからである。
【００３４】
請求項７に記載の発明は、前記目的を達成するために、発光細菌に有機ハロゲン化合物を接触させたときの発光量の減少を利用して、試料液中の有機ハロゲン化合物を測定する有機ハロゲン化合物の簡易測定装置において、前記試料液と活性炭とを混合して、前記試料液中の有機ハロゲン化合物を前記活性炭に吸着させることにより前記有機ハロゲン化合物を濃縮する濃縮装置と、前記濃縮装置で処理後の活性炭と前記発光細菌の菌体溶液を混合することにより前記有機ハロゲン化合物と前記発光細菌とを接触させて前記有機ハロゲン化合物を測定する測定装置と、を備えたことを特徴とする有機ハロゲン化合物の簡易測定装置を提供する。
【００３５】
請求項７は、本発明を装置として構成したものであり、濃縮装置と測定装置との２つの装置からなるように構成したものである。
【００３６】
請求項８に記載の発明は、前記目的を達成するために、発光細菌に有機ハロゲン化合物を接触させたときの発光量の減少を利用して、試料液中の有機ハロゲン化合物を測定する有機ハロゲン化合物の簡易測定装置において、前記試料液を注入する試料注入部と、活性炭を注入する活性炭注入部と、前記発光細菌の菌体溶液を注入する菌体注入部と、前記注入された試料液と活性炭とを混合して試料液中の有機ハロゲン化合物を活性炭に吸着する濃縮部と、前記有機ハロゲン化合物が吸着された活性炭と前記注入された菌体溶液とを接触させて有機ハロゲン化合物を測定する測定部と、が、一体的に設けられたことを特徴とする有機ハロゲン化合物の簡易測定装置を提供する。
【００３７】
請求項８は、本発明を装置として構成したものであり、試料注入部と、活性炭注入部と、菌体注入部と、濃縮部と、測定部と、が１つの装置として組み込まれるように構成したものである。
【発明の効果】
【００３８】
以上説明したように、本発明に係る有機ハロゲン化合物の簡易測定方法及び装置によれば、試料液中に含有されるＰＣＢ類を始めとする有機ハロゲン化合物の濃度を、簡易的且つ短時間、高検出感度で測定できる。
【００３９】
したがって、本発明は土壌や地下水に含有される有機ハロゲン化合物をオンサイトで測定する簡易測定方法及び装置として特に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、添付図面に従って本発明に係る有機ハロゲン化合物の簡易測定方法及び装置の好ましい実施の形態について説明する。
【００４１】
発光細菌は、発光細菌の呼吸機構に伴って発光するが、この過程でＰＣＢ等の有害性物質が作用すると発光細菌がダメージを受けて発光が抑制される。本発明は、この性質を利用し、発光量を測定することで試料液中に含有されるＰＣＢ等の有機ハロゲン化合物の濃度を測定するものである。そして、測定の前処理としての有機ハロゲン化合物の濃縮過程において、従来の有機溶媒による液液抽出法ではなく、活性炭の吸着法を利用することで、前処理の作業を簡易且つ短時間で行うと共に、測定する際の検出感度を向上できるようにしたものである。
【００４２】
本発明に使用される発光細菌としては、例えば、海洋性発光細菌（Vibro fischri）などが挙げられる。
【００４３】
本発明が対象とする有機ハロゲン化合物としては、例えば、ジクロロメタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼン類、クロロフェノール類、ＰＣＢ類、ダイオキシン類、クロロベンゾフラン類、各種ブロモ化合物、各種のハロゲン系農薬類などの多種類の有機ハロゲン誘導体が挙げられる。中でも、ＰＣＢ類、ダイオキシン類の検出に好適である。
【００４４】
まず、本発明に使用される簡易分析装置の概要について説明する。
【００４５】
図１は、本発明に使用される簡易分析装置１０の全体構成を示す概略図であり、図２は、簡易分析装置のうちの測定装置１４の概略図である。なお、本実施の形態では、有機ハロゲン化合物の一例としてＰＣＢの例で以下に説明する。
【００４６】
簡易分析装置１０は、図１に示すように、主に、試料液中のＰＣＢを濃縮する濃縮装置１２と、発光細菌を用いて濃縮されたＰＣＢの濃度を測定する測定装置１４とで構成される。
【００４７】
濃縮装置１２は、試料液と活性炭とを混合して試料液中のＰＣＢを活性炭に吸着させることによりＰＣＢを濃縮する。濃縮装置１２としては、例えば図１に示すように、試料液と活性炭とを混合するための容器１６（例えば、コルク栓付きの試験管）と、容器１６を震盪させて内部の試料液と活性炭を混合する震盪機１８と、容器１６を保持した状態で震盪機の震盪板に着脱自在にセットするための保持具２０とで構成される。試料液や活性炭を容器１６に注入する手段としては特に制限はなく、試料液と活性炭の所定体積量を正確に注入できるものであれば、どのようなものでもよい。
【００４８】
震盪機１８としては、例えば図１に示すように、震盪機本体１８Ａの上に敷設されたレール１８Ｂ上にスライド自在に支持された震盪板１８Ｃを、震盪機本体１８Ａ内に内蔵された震盪機構により矢印方向に往復移動することで、震盪板１８Ｃにセットされた保持具２０を介して容器１６を震盪させる構造のものを採用できる。この場合、後述するように、測定装置１４で測定する際のＰＣＢと発光細菌との反応促進のために、検出用の専用プレート２２（図２参照）を震盪させる必要がある。したがって、専用プレート２２を震盪機１８の震盪板１８Ｃに着脱できるようにすることが好ましい。なお、本実施の形態では、ＰＣＢを濃縮するための手段として震盪機１８を使用して試料液と活性炭とを混合するようにしたが、試料液と活性炭とを効率的に混合できる手段であれば、震盪機１８に限定するものではない。
【００４９】
濃縮装置１２において、試料液中のＰＣＢを吸着した活性炭は、次に、容器１６から取り出されて専用プレート２２のセル２４内に移される。そして、発光細菌の菌体溶液をシリンジ１９でセル内に所定体積量（通常は１ｍＬ）注入して反応させる。この反応において、専用プレート２２を再び震盪機１８の震盪板１８Ｃにセットして震盪させることにより、反応を促進させることが好ましい。
【００５０】
反応終了後、専用プレート２２は測定装置１４にセットされ、試料液中に含有されるＰＣＢ濃度に応じた発光細菌の発光量が測定される。そして、測定装置１４にケーブル１７を介して接続されたＰＣ（コンピュータ）２６によって、測定された発光量から試料液のＰＣＢ濃度が演算され、表示部２６Ａに表示される。本発明で使用する測定装置１４としては、オンサイト対応土壌毒性検査システムＲＯＴＡＳ（Ｒａｐｉｄ Ｏｎｓｉｔｅ Ｔｏｘｉｃｉｔｙ Ａｕｄｉｔ Ｓｙｓｔｅｍ、日立化成工業）を好ましく使用できる。
【００５１】
次に、試料液中のＰＣＢを活性炭に吸着させて濃縮するための好ましい条件、及び発光細菌に対する活性炭の影響について従来の有機溶媒と対比して説明する。
【００５２】
試料液中のＰＣＢを活性炭に吸着させる効果は、活性炭の粒径に影響するので、図３では、ＰＣＢ濃度が０．００３ｍｇ／Ｌ含有の試料液１００ｍＬに対して粒径の異なる活性炭を１ｍＬ添加し、１０分間震盪させたときの活性炭に対するＰＣＢ吸着効果を調べた。
【００５３】
図３の横軸は活性炭の粒径（ｍｍ）であり、縦軸は活性炭に吸着されずに試料液中に残留したＰＣＢ濃度である。
【００５４】
図３から分かるように、活性炭の平均粒径が０．０１ｍｍ以下であれば、試料液中のＰＣＢを活性炭に１００％吸着することができる。また、活性炭の平均粒径が０．１ｍｍの場合でも残留ＰＣＢは０．０００１ｍｇ／Ｌであり、９７％は吸着することができる。この結果から、試料液と微細な粒径の活性炭とを混合して１０分程度震盪するだけで、試料液中のＰＣＢを活性炭に吸着させて濃縮することが可能である。具体的にどの程度の平均粒径の活性炭を使用するかは、活性炭の取り扱いの点も含めて、平均粒径が０．００１ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下の範囲であることが好ましく、０．００５ｍｍ以上、０．０５ｍｍ以下の範囲であることがより好ましい。
【００５５】
このように、濃縮装置１２におけるＰＣＢの濃縮において、従来のように有機溶媒を使用せずに活性炭を使用することにより、短時間でＰＣＢを濃縮させることができる。なお、震盪時間としては、確実な濃縮と濃縮時間とのバランスから１０分〜３０分の範囲が好ましい。
【００５６】
また、上記した測定装置１４での測定時における発光細菌の発光量は、菌体濃度の高濃度化に伴って増加することから、測定時における発光細菌の菌体濃度が好ましい濃度になるように濃縮装置１２で濃縮する必要がある。かかる観点から好ましい濃度を調べたところ、特に図示しないが、発光細菌の菌体濃度が５０００ＣＦＵ／菌体溶液ｍＬを下回ると、充分な検出感度が得られない。一方、４００００ＣＦＵ／菌体溶液ｍＬを超えて菌体濃度を高めても検出感度の上昇は殆ど見られなかった。このことから、測定時における発光細菌の菌体濃度が５０００〜４００００ＣＦＵ／菌体溶液ｍＬ、より好ましくは８０００〜２００００ＣＦＵ／菌体溶液ｍＬになるように、試料液と活性炭とを混合してＰＣＢを濃縮することが好ましい。
【００５７】
図４は発光細菌に対する有機溶媒の影響について調べた試験結果であり、図５は発光細菌に対する活性炭の影響を調べた試験結果である。
【００５８】
図４は、発光細菌の菌体溶液１ｍＬ（菌体濃度１００００ＣＦＵ／ｍＬの場合）を４つ用意し、各菌体溶液に対して各種有機溶媒（ヘキサン、メタノール、エタノール、ＤＭＳＯ）を５０μＬ添加したときの発光量を比較したグラフ図である。なお、菌体溶液１ｍＬは、上記したように、測定装置１４のセル２４内に注入する注入体積量であり、影響が全くない場合の発光量は１になる。
【００５９】
図４から分かるように、メタノール又はＤＭＳＯは影響が少なかったものの約２０％の発光量減少が確認された。また、エタノールは４０％の発光量減少、ヘキサンは一番影響が大きく、９０％以上の発光量減少がみられた。このように、極めて微量な有機溶媒であっても発光細菌に悪影響を及ぼすことが分かる。
【００６０】
一方、図５は、発光細菌の菌体溶液１ｍＬ（菌体濃度１００００ＣＦＵ／ｍＬの場合）を４つ用意し、各菌体溶液に対して活性炭を１μＬ、１０μＬ、５０μＬ、及び１００μＬ添加したときの、発光細菌の発光量を比較したグラフ図である。なお、活性炭は上記した好ましい粒径範囲のうちの０．０１ｍｍのものを使用した。
【００６１】
図５から分かるように、菌体溶液１ｍＬに対して活性炭を５０μＬ添加しても発光量は全く減少しなかった。活性炭５０μＬは、図４で示した有機溶媒５０μＬと同じ体積濃度に相当する。また、菌体溶液１０００μＬに対して活性炭を１００μＬ添加した場合には、発光量が約２０％低下した。但し、この発光量の低下は、発光細菌に対して活性炭が有害な作用を及ぼしたのではなく、測定装置の専用プレート２２のセル２４内における活性炭量が多過ぎるために、測定が正確に行えないことが原因と考察される。
【００６２】
発光細菌の菌体溶液１ｍＬに対して活性炭量（体積）を１／２０以下にすることが好ましいが、混合する活性炭量が１／１００未満では、試料液中のＰＣＢが活性炭に充分に吸着されず濃縮効果が落ちる。したがって、検出時の測定に影響を与えず、且つ濃縮時にＰＣＢを確実に（略１００％）吸着することができる活性炭量は、発光細菌の菌体溶液１ｍＬに対して活性炭量（体積）を１／１００以上、１／２０以下にすることが好ましい。より好ましくは１／５０以上、１／２０以下である。
【００６３】
この結果から、測定装置１４で活性炭と接触させる菌体溶液の所定体積量を１としたときに、活性炭の体積量が１／１００以上、１／２０以下になるように、濃縮装置１２で試料液と混合する活性炭の体積量を調整することが好ましい。具体的には、セル２４内に注入する菌体溶液の注入量を上記の如く１ｍＬとした場合、セル２４内に存在する活性炭の体積量は１０μＬ（上記１／１００に相当）以上、５０μＬ（上記１／２０に相当）以下にすることが好ましい。
【００６４】
上記図４、図５及び菌体濃度の試験結果から、濃縮装置１２におけるＰＣＢの好ましい濃縮条件をまとめると次のようになる。
【００６５】
Ａ）濃縮装置１２に使用される活性炭の粒径は、０．００１ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下の範囲であることが好ましく、０．００５ｍｍ以上、０．０５ｍｍ以下の範囲であることがより好ましい。
【００６６】
Ｂ）濃縮装置１２では、測定装置１４における菌体溶液の発光細菌濃度が５０００〜４００００ＣＦＵ／菌体溶液ｍＬになるように、試料液と活性炭とを混合して濃縮することが好ましく、８０００〜２００００ＣＦＵ／菌体溶液ｍＬがより好ましい。
【００６７】
Ｃ）測定装置１４で活性炭と接触させる菌体溶液の所定体積量を１としたときに、活性炭の体積量が１／１００以上、１／２０以下になるように、濃縮装置１２で試料液と混合する活性炭の体積量を調整することが好ましい。
【００６８】
次に、図１の簡易分析装置１０を用いて、ＰＣＢ濃度の異なる複数の試料液と発光細菌の発光量との関係を測定した測定結果を説明する。
【００６９】
試料液１００ｍＬ中のＰＣＢ濃度が０．０００００６ｍｇ、０．００００６ｍｇ、０．０００６ｍｇ、０．００６ｍｇの４水準の試料液を調製した。なお、以下説明する測定ステップは、一例として、前記４水準のうちの０．００６ｍｇの例で示してある。
【００７０】
次に、試料液０．００６ｍｇを濃縮装置１２の容器１６にそれぞれ注入すると共に、容器１６内に平均粒径が０．０１ｍｍの活性炭を１ｍＬ添加した。そして、震盪機１８により１０分間震盪させて各試料液中のＰＣＢを活性炭に吸着させた。これにより、０．００６ｍｇのＰＣＢが吸着した１ｍＬの活性炭を得ることができる。即ち、試料液の体積１００ｍＬに含有するＰＣＢを１ｍＬ体積の活性炭に全て吸着させることで、ＰＣＢを１００倍に濃縮することができる。
【００７１】
次に、容器１６内から活性炭（ＰＣＢが吸着）のみを全量取り出し、取り出した活性炭を測定装置１４の専用プレート２２のセル２４内に０．０５ｍＬ移した。そして、セル２４内に発光細菌の菌体溶液を１ｍＬ注入し、１５分間反応させた。この１５分の反応中に、活性炭に吸着されたＰＣＢと発光細菌とが充分に接触して反応するように、震盪機１８に専用プレート２２をセットして震盪させた。このときの菌体溶液中のＰＣＢ濃度は０．０００３ｍｇ／Ｌなる。図６では、菌体溶液をリッター（Ｌ）換算して示してあるので、０．３ｍｇ／Ｌになる。
【００７２】
次に、専用プレート２２を測定装置１４にセットし、セル２４内における発光細菌の発光量を測定した。
【００７３】
判定基準として、ＥＣ５０、即ち発光量が初期の半分になった場合を有効と判断した。このとき、発光細菌の菌体溶液とＰＣＢを吸着させていない活性炭とを混合したセルを一つ形成し、このセルおける発光量をコントロール（対照値）とし、補正に使用した。
【００７４】
他のＰＣＢ濃度が０．０００００６ｍｇ、０．００００６ｍｇ、０．０００６ｍｇの試料についても同様に測定し、その結果を図６に示す。
【００７５】
図６から分かるように、ＰＣＢ濃度が０．００３ｍｇ／ＬでＥＣ５０となり、検出感度として第二溶出基準値である０．００３ｍｇ／Ｌを満足し、充分な検出感度を得ることができた。なお、第二溶出基準値とは、土壌溶出量基準の１０〜３０倍に相当するものであり、第二溶出基準値を検出可能な検出感度を有すれば、簡易測定装置として、充分に使用可能である。
【００７６】
したがって、本発明は、従来の有機溶媒を使用した濃縮と比較し、短時間且つ簡易に高検出感度の測定を行えることができ、測定時間、操作の簡便性、検出感度の全て点で簡易測定装置として要望される機能を備えている。なお、従来の有機溶媒を使用した場合の濃縮時間は６０分以上かかっていた。
【００７７】
なお、図７は、図１の簡易測定装置の別態様であり、１つの装置として構成したものである。
【００７８】
図７に示すように、簡易分析装置３０は、主に、試料液を注入する試料液注入部３２と、
活性炭を注入する活性炭注入部３４と、発光細菌の菌体溶液を注入する菌体注入部３６と、注入された試料液と活性炭とを混合して試料液中の有機ハロゲン化合物を活性炭に吸着する濃縮部３８と、有機ハロゲン化合物が吸着された活性炭と注入された菌体溶液とを接触させて有機ハロゲン化合物の濃度を測定する測定部４０と、が、一体的に設けられて構成される。なお、測定部４０での測定結果は、接続されたＰＣ２６に出力される。これにより、操作者は、簡易分析装置３０をＰＣ２６に接続すると共に、採取した試料液を試料液注入部３２に注入し、活性炭を活性炭注入部３４に注入し、発光細菌の菌体溶液を菌体注入部３６に注入するだけで、試料液の濃縮も含めたＰＣＢ濃度の測定を連続且つ効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の有機ハロゲン化合物の簡易分析装置の全体構成の一例を示す概略図
【図２】図１の測定装置の一例を示す説明図
【図３】濃縮装置で使用する活性炭の好ましい粒径を説明する説明図
【図４】有機溶媒の添加量と発光細菌の発光量との関係を説明する説明図
【図５】活性炭添加量と発光細菌の発光量との関係を説明する説明図
【図６】簡易測定装置でＰＣＢ濃度の異なる試料液を測定した時の発光量を示す説明図
【図７】簡易分析装置の別態様を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０、３０…簡易分析装置、１２…濃縮装置、１４…測定装置、１６…容器、１８…震盪機、２０…保持具、２２…専用プレート、２４…セル、２６…コンピュータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機ハロゲン化合物の簡易測定方法及び装置に係り、特に、土壌や地下水に含まれるポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）等の有機ハロゲン化合物の濃度を、発光細菌を利用した毒性、有害試験により簡易的に測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
２００２年に制定された土壌汚染対策法によって、テトラクロロエチレンやトリクロロエチレン等の有機塩素系化合物、カドミウム、六価クロムなどの重金属類、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）や有機リン化合物等の農薬類が特定有害物質として規制対象となっている。ダイオキシン類についても、ダイオキシン類対策特別措置法等によって環境基準が制定されている。
【０００３】
その中でもＰＣＢは、化学的、熱的に安定であるため、トランスやコンデンサ等の電気機器の絶縁油や可塑剤、化学機器の熱媒体等に広く適用されていた。しかし、現在では生体に対する有害性が指摘されており、製造及び使用が禁止されるとともに、ＰＣＢによる土壌及び地下水汚染の調査や浄化対策の必要性が高まりつつある。
【０００４】
土壌汚染調査は、初めに広範囲にわたる表層調査を実施し、汚染の疑わしいエリアの絞り込みを行なう。絞り込みを行った後、不透水層までの詳細調査を行なうが、絞込み精度を高めるためには更に詳細な調査を行なう必要がある。また、汚染が存在した場合は浄化対策をとるが、一般的には、対象土壌を掘削して、場外搬出した後廃棄処分するか、或いはオンサイトの浄化処理を行った後埋め戻している。この際、掘削を行うべきかの掘削管理が土壌汚染調査にとって非常に重要となるが、事前に行なった詳細調査によるコンター図だけでは不十分である。したがって、土壌や地下水のサンプルを実際に分析し、掘削すべきか否かのスクリーニングを行なう必要がある。
【０００５】
このとき、例えば通常のＰＣＢ分析手法としては、ＧＣ−ＬＲＭＳやＧＣ−ＨＲＭＳ、ＧＣ−ＥＣＩ等の機器分析によって測定するため、分析結果が得られるまでには数日間かかるという問題がある。
【０００６】
これらの機器分析では、サンプルを分析施設へ持ち込む必要があること、前処理や測定に長時間を要すること、専門的な分析者が必要であること、高コストであること等の問題がある。このため、汚染の可能性のあるエリアを全て網羅するには時間、費用ともに莫大なものとなる。
【０００７】
このようなことから、ＪＩＳＫ０３１１：１９９９に規定されている公定法分析を補完し、高濃度汚染の有無の判断を現場で測定が可能で、簡易且つ安価に分析できる方法が望まれている。これまで、土壌汚染物質の簡易分析法としては、例えば特許文献１では、土壌等に含まれる有機ハロゲン化合物類をトルエン抽出し、その後金属ナトリウムと反応させて水相に移行させた後、滴定法、比濁法、分光光度法により有機ハロゲン化合物を分析する方法が提案されている。
【０００８】
また、特許文献２では、有機ハロゲン化合物の分析において、金属ナトリウムと陽イオン交換樹脂からなる分析用前処理キットを用いることで、前処理操作を簡易化する方法が提案されている。
【０００９】
また、特許文献３及び４では、主に、ダイオキシン類を対象とした簡易分析方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００６−１７７９８１号公報
【特許文献２】特開２００６−２２６８１３号公報
【特許文献３】特開２００４−１５６９７０号公報
【特許文献４】特開２００１−３０５１２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の方法では、操作が煩雑である上、分析時間が最短でも８時間以上かかるという問題があった。また、ＰＣＢの検出可否や検出感度については不明であった。
【００１１】
特許文献２の方法では、有機ハロゲン化合物の濃度が数十〜数千ｐｐｍレベルの高濃度を対象としており、低濃度の場合は検出できない虞があった。
【００１２】
特許文献３及び４の方法では、公定法を若干改良したものであり、作業や分析時間を考慮すると、簡易的な方法とはいえなかった。
【００１３】
このように、上記特許文献１〜４の方法では、例えば土壌や地下水に含有されるＰＣＢ等の有機ハロゲン化合物を短時間で簡便に、且つ高検出感度で測定できるものではなく、ましてや掘削すべきか否かのスクリーニングのためのオンサイト簡易測定（汚染現場で測定する）には使用できない。
【００１４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、試料液中に含有されるＰＣＢ類を始めとする有機ハロゲン化合物の濃度を、簡易的且つ短時間、高検出感度で測定できるので、特に土壌や地下水に含有される有機ハロゲン化合物をオンサイトで測定することができる有機ハロゲン化合物の簡易測定方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１に記載の発明は、前記目的を達成するために、発光細菌に有機ハロゲン化合物を接触させたときの発光量の減少を利用して、試料液中の有機ハロゲン化合物を測定する有機ハロゲン化合物の簡易測定方法において、前記試料液と活性炭とを混合して前記試料液中の有機ハロゲン化合物を前記活性炭に吸着させることにより前記有機ハロゲン化合物を濃縮する濃縮工程と、前記濃縮工程後の活性炭と前記発光細菌の菌体溶液を混合することにより前記有機ハロゲン化合物と前記発光細菌とを接触させて前記試料液中に含有される有機ハロゲン化合物の濃度を測定する測定工程と、を備えたことを特徴とする有機ハロゲン化合物の簡易測定方法を提供する。
【００１６】
発光細菌のような微生物、魚、両生類などの生物材料を用いて化学物質の有害性を評価するバイオアッセイ法は、例えば医学、薬学、環境学の分野で使用されており、その中でも発光細菌を用いた急性毒性試験は測定時間が１５分と非常に短時間であり、且つ操作が簡便であるとのメリットを有する。
【００１７】
かかる発光細菌のバイオアッセイ法を、例えば土壌や地下水に含有されるＰＣＢ等の有機ハロゲン化合物の簡易測定に利用できれば、短時間で且つ簡易に測定することできる。
【００１８】
しかし、土壌や地下水に含有されるＰＣＢ等の有機ハロゲン化合物は、極微量であり、発光細菌のバイオアッセイ法を簡易測定方法として採用しても高検出感度で測定できないため試料液の濃縮が必要となる。従来のバイオアッセイ法では通常、ヘキサン等の有機溶媒による液液抽出を行った後、加熱して濃縮液を調製することで試料液の濃縮を行っていた。
【００１９】
しかしながら、従来の濃縮方法は、作業に時間と手間を要するために、測定している時間は短くても試料液濃度が極微量の場合には前処理に時間を要してしまう。また、大量の有機溶媒を必要とするため、汚染現場での簡易測定には不便である。更には、濃縮液中の有機溶媒が発光細菌に有害性を及ぼし、測定感度を低下させてしまうとの問題もある。
【００２０】
したがって、かかる観点から、発明者は発光細菌のバイオアッセイ法を、試料液中に含有されるＰＣＢ類等の有機ハロゲン化合物が極微量であっても、簡易的且つ短時間で、しかも高検出感度で測定できる有機ハロゲン化合物の簡易測定方法及び装置として改良した。
【００２１】
本発明の請求項１によれば、試料液と活性炭とを混合して、試料液中の有機ハロゲン化合物を活性炭に吸着させることにより、有機ハロゲン化合物を濃縮するようにしたので、短時間で且つ簡易に濃縮作業を行うことができる。また、有機溶媒を使用しないため、発光細菌に対する有害性もないので、簡易測定でありながら試料液中に含有される有機ハロゲン化合物の濃度を高検出感度で測定することができる。
【００２２】
なお、本発明は、吸着を利用した濃縮なので、試料液の体積に対する活性炭の使用体積量は少なくする必要がある。
【００２３】
請求項２は請求項１において、前記有機ハロゲン化合物はポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）であることを特徴とする。
【００２４】
請求項２によれば、ＰＣＢの濃度測定には高検出感度が必要であり、本発明が特に有効である。
【００２５】
請求項３は請求項１又は２において、前記濃縮工程では、前記測定工程における菌体溶液の発光細菌濃度が５０００〜４００００ＣＦＵ／菌体溶液ｍＬになるように、前記試料液と前記活性炭とを混合して濃縮することを特徴とする。
【００２６】
請求項３は、高検出感度となるための好ましい発光細菌の菌体濃度を規定してものであり、菌体溶液の発光細菌濃度が５０００〜４００００ＣＦＵ／菌体溶液ｍＬになるように、試料液と活性炭とを混合して濃縮することが好ましい。発光細菌の菌体濃度が５０００ＣＦＵ／菌体溶液ｍＬ未満では充分な検出感度を得ることができず、４００００ＣＦＵ／菌体溶液ｍＬを超えても検出感度は殆ど変わらない。より好ましい菌体濃度は８０００〜２００００ＣＦＵ／菌体溶液ｍＬの範囲である。
【００２７】
請求項４は請求項３において、前記測定工程で前記活性炭と接触させる前記菌体溶液の所定体積量を１としたときに、活性炭の体積量が１／１００以上、１／２０以下になるように、前記濃縮工程で前記試料液と混合する活性炭の体積量を調整することを特徴とする。
【００２８】
請求項４は、測定工程において、有機ハロゲン化合物が吸着された活性炭に、菌体溶液を接触させたときに、活性炭が測定に悪影響を及ぼさない範囲を規定したものであり、菌体溶液の体積量を１としたときに、活性炭の体積量が１／１００以上、１／２０以下になるように、濃縮工程で試料液と混合する活性炭の体積量を調製することが好ましい。
【００２９】
菌体溶液の体積量１に対して活性炭の体積量が１／１００を下回ると、試料液中の有機ハロゲン化合物を活性炭に吸着する能力が不十分になり、１／２０を超えると測定精度に影響を及ぼすためである。
【００３０】
請求項５は請求項１〜４のいずれか１において、前記濃縮工程では、前記活性炭の平均粒子径が０．００１〜０．１ｍｍ範囲のものを使用することを特徴とする。
【００３１】
請求項５は濃縮工程で使用する活性炭の好ましい粒径を規定したものであり、吸着性能と、活性炭の取り扱いとを考慮すると、平均粒子径が０．００１〜０．１ｍｍ範囲が好ましい。より好ましい範囲は、０．００５〜０．０５ｍｍの範囲である。
【００３２】
請求項６は請求項１〜５のいずれか１において、前記簡易測定方法によって、土壌又は地下水に含まれる有機ハロゲン化合物をオンサイトで測定することを特徴とする。
【００３３】
本発明の簡易測定方法は、土壌又は地下水が汚染された現場での測定において、一層効果を発揮するからである。
【００３４】
請求項７に記載の発明は、前記目的を達成するために、発光細菌に有機ハロゲン化合物を接触させたときの発光量の減少を利用して、試料液中の有機ハロゲン化合物を測定する有機ハロゲン化合物の簡易測定装置において、前記試料液と活性炭とを混合して、前記試料液中の有機ハロゲン化合物を前記活性炭に吸着させることにより前記有機ハロゲン化合物を濃縮する濃縮装置と、前記濃縮装置で処理後の活性炭と前記発光細菌の菌体溶液を混合することにより前記有機ハロゲン化合物と前記発光細菌とを接触させて前記有機ハロゲン化合物を測定する測定装置と、を備えたことを特徴とする有機ハロゲン化合物の簡易測定装置を提供する。
【００３５】
請求項７は、本発明を装置として構成したものであり、濃縮装置と測定装置との２つの装置からなるように構成したものである。
【００３６】
請求項８に記載の発明は、前記目的を達成するために、発光細菌に有機ハロゲン化合物を接触させたときの発光量の減少を利用して、試料液中の有機ハロゲン化合物を測定する有機ハロゲン化合物の簡易測定装置において、前記試料液を注入する試料注入部と、活性炭を注入する活性炭注入部と、前記発光細菌の菌体溶液を注入する菌体注入部と、前記注入された試料液と活性炭とを混合して試料液中の有機ハロゲン化合物を活性炭に吸着する濃縮部と、前記有機ハロゲン化合物が吸着された活性炭と前記注入された菌体溶液とを接触させて有機ハロゲン化合物を測定する測定部と、が、一体的に設けられたことを特徴とする有機ハロゲン化合物の簡易測定装置を提供する。
【００３７】
請求項８は、本発明を装置として構成したものであり、試料注入部と、活性炭注入部と、菌体注入部と、濃縮部と、測定部と、が１つの装置として組み込まれるように構成したものである。
【発明の効果】
【００３８】
以上説明したように、本発明に係る有機ハロゲン化合物の簡易測定方法及び装置によれば、試料液中に含有されるＰＣＢ類を始めとする有機ハロゲン化合物の濃度を、簡易的且つ短時間、高検出感度で測定できる。
【００３９】
したがって、本発明は土壌や地下水に含有される有機ハロゲン化合物をオンサイトで測定する簡易測定方法及び装置として特に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、添付図面に従って本発明に係る有機ハロゲン化合物の簡易測定方法及び装置の好ましい実施の形態について説明する。
【００４１】
発光細菌は、発光細菌の呼吸機構に伴って発光するが、この過程でＰＣＢ等の有害性物質が作用すると発光細菌がダメージを受けて発光が抑制される。本発明は、この性質を利用し、発光量を測定することで試料液中に含有されるＰＣＢ等の有機ハロゲン化合物の濃度を測定するものである。そして、測定の前処理としての有機ハロゲン化合物の濃縮過程において、従来の有機溶媒による液液抽出法ではなく、活性炭の吸着法を利用することで、前処理の作業を簡易且つ短時間で行うと共に、測定する際の検出感度を向上できるようにしたものである。
【００４２】
本発明に使用される発光細菌としては、例えば、海洋性発光細菌（Vibro fischri）などが挙げられる。
【００４３】
本発明が対象とする有機ハロゲン化合物としては、例えば、ジクロロメタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼン類、クロロフェノール類、ＰＣＢ類、ダイオキシン類、クロロベンゾフラン類、各種ブロモ化合物、各種のハロゲン系農薬類などの多種類の有機ハロゲン誘導体が挙げられる。中でも、ＰＣＢ類、ダイオキシン類の検出に好適である。
【００４４】
まず、本発明に使用される簡易分析装置の概要について説明する。
【００４５】
図１は、本発明に使用される簡易分析装置１０の全体構成を示す概略図であり、図２は、簡易分析装置のうちの測定装置１４の概略図である。なお、本実施の形態では、有機ハロゲン化合物の一例としてＰＣＢの例で以下に説明する。
【００４６】
簡易分析装置１０は、図１に示すように、主に、試料液中のＰＣＢを濃縮する濃縮装置１２と、発光細菌を用いて濃縮されたＰＣＢの濃度を測定する測定装置１４とで構成される。
【００４７】
濃縮装置１２は、試料液と活性炭とを混合して試料液中のＰＣＢを活性炭に吸着させることによりＰＣＢを濃縮する。濃縮装置１２としては、例えば図１に示すように、試料液と活性炭とを混合するための容器１６（例えば、コルク栓付きの試験管）と、容器１６を震盪させて内部の試料液と活性炭を混合する震盪機１８と、容器１６を保持した状態で震盪機の震盪板に着脱自在にセットするための保持具２０とで構成される。試料液や活性炭を容器１６に注入する手段としては特に制限はなく、試料液と活性炭の所定体積量を正確に注入できるものであれば、どのようなものでもよい。
【００４８】
震盪機１８としては、例えば図１に示すように、震盪機本体１８Ａの上に敷設されたレール１８Ｂ上にスライド自在に支持された震盪板１８Ｃを、震盪機本体１８Ａ内に内蔵された震盪機構により矢印方向に往復移動することで、震盪板１８Ｃにセットされた保持具２０を介して容器１６を震盪させる構造のものを採用できる。この場合、後述するように、測定装置１４で測定する際のＰＣＢと発光細菌との反応促進のために、検出用の専用プレート２２（図２参照）を震盪させる必要がある。したがって、専用プレート２２を震盪機１８の震盪板１８Ｃに着脱できるようにすることが好ましい。なお、本実施の形態では、ＰＣＢを濃縮するための手段として震盪機１８を使用して試料液と活性炭とを混合するようにしたが、試料液と活性炭とを効率的に混合できる手段であれば、震盪機１８に限定するものではない。
【００４９】
濃縮装置１２において、試料液中のＰＣＢを吸着した活性炭は、次に、容器１６から取り出されて専用プレート２２のセル２４内に移される。そして、発光細菌の菌体溶液をシリンジ１９でセル内に所定体積量（通常は１ｍＬ）注入して反応させる。この反応において、専用プレート２２を再び震盪機１８の震盪板１８Ｃにセットして震盪させることにより、反応を促進させることが好ましい。
【００５０】
反応終了後、専用プレート２２は測定装置１４にセットされ、試料液中に含有されるＰＣＢ濃度に応じた発光細菌の発光量が測定される。そして、測定装置１４にケーブル１７を介して接続されたＰＣ（コンピュータ）２６によって、測定された発光量から試料液のＰＣＢ濃度が演算され、表示部２６Ａに表示される。本発明で使用する測定装置１４としては、オンサイト対応土壌毒性検査システムＲＯＴＡＳ（Ｒａｐｉｄ Ｏｎｓｉｔｅ Ｔｏｘｉｃｉｔｙ Ａｕｄｉｔ Ｓｙｓｔｅｍ、日立化成工業）を好ましく使用できる。
【００５１】
次に、試料液中のＰＣＢを活性炭に吸着させて濃縮するための好ましい条件、及び発光細菌に対する活性炭の影響について従来の有機溶媒と対比して説明する。
【００５２】
試料液中のＰＣＢを活性炭に吸着させる効果は、活性炭の粒径に影響するので、図３では、ＰＣＢ濃度が０．００３ｍｇ／Ｌ含有の試料液１００ｍＬに対して粒径の異なる活性炭を１ｍＬ添加し、１０分間震盪させたときの活性炭に対するＰＣＢ吸着効果を調べた。
【００５３】
図３の横軸は活性炭の粒径（ｍｍ）であり、縦軸は活性炭に吸着されずに試料液中に残留したＰＣＢ濃度である。
【００５４】
図３から分かるように、活性炭の平均粒径が０．０１ｍｍ以下であれば、試料液中のＰＣＢを活性炭に１００％吸着することができる。また、活性炭の平均粒径が０．１ｍｍの場合でも残留ＰＣＢは０．０００１ｍｇ／Ｌであり、９７％は吸着することができる。この結果から、試料液と微細な粒径の活性炭とを混合して１０分程度震盪するだけで、試料液中のＰＣＢを活性炭に吸着させて濃縮することが可能である。具体的にどの程度の平均粒径の活性炭を使用するかは、活性炭の取り扱いの点も含めて、平均粒径が０．００１ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下の範囲であることが好ましく、０．００５ｍｍ以上、０．０５ｍｍ以下の範囲であることがより好ましい。
【００５５】
このように、濃縮装置１２におけるＰＣＢの濃縮において、従来のように有機溶媒を使用せずに活性炭を使用することにより、短時間でＰＣＢを濃縮させることができる。なお、震盪時間としては、確実な濃縮と濃縮時間とのバランスから１０分〜３０分の範囲が好ましい。
【００５６】
また、上記した測定装置１４での測定時における発光細菌の発光量は、菌体濃度の高濃度化に伴って増加することから、測定時における発光細菌の菌体濃度が好ましい濃度になるように濃縮装置１２で濃縮する必要がある。かかる観点から好ましい濃度を調べたところ、特に図示しないが、発光細菌の菌体濃度が５０００ＣＦＵ／菌体溶液ｍＬを下回ると、充分な検出感度が得られない。一方、４００００ＣＦＵ／菌体溶液ｍＬを超えて菌体濃度を高めても検出感度の上昇は殆ど見られなかった。このことから、測定時における発光細菌の菌体濃度が５０００〜４００００ＣＦＵ／菌体溶液ｍＬ、より好ましくは８０００〜２００００ＣＦＵ／菌体溶液ｍＬになるように、試料液と活性炭とを混合してＰＣＢを濃縮することが好ましい。
【００５７】
図４は発光細菌に対する有機溶媒の影響について調べた試験結果であり、図５は発光細菌に対する活性炭の影響を調べた試験結果である。
【００５８】
図４は、発光細菌の菌体溶液１ｍＬ（菌体濃度１００００ＣＦＵ／ｍＬの場合）を４つ用意し、各菌体溶液に対して各種有機溶媒（ヘキサン、メタノール、エタノール、ＤＭＳＯ）を５０μＬ添加したときの発光量を比較したグラフ図である。なお、菌体溶液１ｍＬは、上記したように、測定装置１４のセル２４内に注入する注入体積量であり、影響が全くない場合の発光量は１になる。
【００５９】
図４から分かるように、メタノール又はＤＭＳＯは影響が少なかったものの約２０％の発光量減少が確認された。また、エタノールは４０％の発光量減少、ヘキサンは一番影響が大きく、９０％以上の発光量減少がみられた。このように、極めて微量な有機溶媒であっても発光細菌に悪影響を及ぼすことが分かる。
【００６０】
一方、図５は、発光細菌の菌体溶液１ｍＬ（菌体濃度１００００ＣＦＵ／ｍＬの場合）を４つ用意し、各菌体溶液に対して活性炭を１μＬ、１０μＬ、５０μＬ、及び１００μＬ添加したときの、発光細菌の発光量を比較したグラフ図である。なお、活性炭は上記した好ましい粒径範囲のうちの０．０１ｍｍのものを使用した。
【００６１】
図５から分かるように、菌体溶液１ｍＬに対して活性炭を５０μＬ添加しても発光量は全く減少しなかった。活性炭５０μＬは、図４で示した有機溶媒５０μＬと同じ体積濃度に相当する。また、菌体溶液１０００μＬに対して活性炭を１００μＬ添加した場合には、発光量が約２０％低下した。但し、この発光量の低下は、発光細菌に対して活性炭が有害な作用を及ぼしたのではなく、測定装置の専用プレート２２のセル２４内における活性炭量が多過ぎるために、測定が正確に行えないことが原因と考察される。
【００６２】
発光細菌の菌体溶液１ｍＬに対して活性炭量（体積）を１／２０以下にすることが好ましいが、混合する活性炭量が１／１００未満では、試料液中のＰＣＢが活性炭に充分に吸着されず濃縮効果が落ちる。したがって、検出時の測定に影響を与えず、且つ濃縮時にＰＣＢを確実に（略１００％）吸着することができる活性炭量は、発光細菌の菌体溶液１ｍＬに対して活性炭量（体積）を１／１００以上、１／２０以下にすることが好ましい。より好ましくは１／５０以上、１／２０以下である。
【００６３】
この結果から、測定装置１４で活性炭と接触させる菌体溶液の所定体積量を１としたときに、活性炭の体積量が１／１００以上、１／２０以下になるように、濃縮装置１２で試料液と混合する活性炭の体積量を調整することが好ましい。具体的には、セル２４内に注入する菌体溶液の注入量を上記の如く１ｍＬとした場合、セル２４内に存在する活性炭の体積量は１０μＬ（上記１／１００に相当）以上、５０μＬ（上記１／２０に相当）以下にすることが好ましい。
【００６４】
上記図４、図５及び菌体濃度の試験結果から、濃縮装置１２におけるＰＣＢの好ましい濃縮条件をまとめると次のようになる。
【００６５】
Ａ）濃縮装置１２に使用される活性炭の粒径は、０．００１ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下の範囲であることが好ましく、０．００５ｍｍ以上、０．０５ｍｍ以下の範囲であることがより好ましい。
【００６６】
Ｂ）濃縮装置１２では、測定装置１４における菌体溶液の発光細菌濃度が５０００〜４００００ＣＦＵ／菌体溶液ｍＬになるように、試料液と活性炭とを混合して濃縮することが好ましく、８０００〜２００００ＣＦＵ／菌体溶液ｍＬがより好ましい。
【００６７】
Ｃ）測定装置１４で活性炭と接触させる菌体溶液の所定体積量を１としたときに、活性炭の体積量が１／１００以上、１／２０以下になるように、濃縮装置１２で試料液と混合する活性炭の体積量を調整することが好ましい。
【００６８】
次に、図１の簡易分析装置１０を用いて、ＰＣＢ濃度の異なる複数の試料液と発光細菌の発光量との関係を測定した測定結果を説明する。
【００６９】
試料液１００ｍＬ中のＰＣＢ濃度が０．０００００６ｍｇ、０．００００６ｍｇ、０．０００６ｍｇ、０．００６ｍｇの４水準の試料液を調製した。なお、以下説明する測定ステップは、一例として、前記４水準のうちの０．００６ｍｇの例で示してある。
【００７０】
次に、試料液０．００６ｍｇを濃縮装置１２の容器１６にそれぞれ注入すると共に、容器１６内に平均粒径が０．０１ｍｍの活性炭を１ｍＬ添加した。そして、震盪機１８により１０分間震盪させて各試料液中のＰＣＢを活性炭に吸着させた。これにより、０．００６ｍｇのＰＣＢが吸着した１ｍＬの活性炭を得ることができる。即ち、試料液の体積１００ｍＬに含有するＰＣＢを１ｍＬ体積の活性炭に全て吸着させることで、ＰＣＢを１００倍に濃縮することができる。
【００７１】
次に、容器１６内から活性炭（ＰＣＢが吸着）のみを全量取り出し、取り出した活性炭を測定装置１４の専用プレート２２のセル２４内に０．０５ｍＬ移した。そして、セル２４内に発光細菌の菌体溶液を１ｍＬ注入し、１５分間反応させた。この１５分の反応中に、活性炭に吸着されたＰＣＢと発光細菌とが充分に接触して反応するように、震盪機１８に専用プレート２２をセットして震盪させた。このときの菌体溶液中のＰＣＢ濃度は０．０００３ｍｇ／Ｌなる。図６では、菌体溶液をリッター（Ｌ）換算して示してあるので、０．３ｍｇ／Ｌになる。
【００７２】
次に、専用プレート２２を測定装置１４にセットし、セル２４内における発光細菌の発光量を測定した。
【００７３】
判定基準として、ＥＣ５０、即ち発光量が初期の半分になった場合を有効と判断した。このとき、発光細菌の菌体溶液とＰＣＢを吸着させていない活性炭とを混合したセルを一つ形成し、このセルおける発光量をコントロール（対照値）とし、補正に使用した。
【００７４】
他のＰＣＢ濃度が０．０００００６ｍｇ、０．００００６ｍｇ、０．０００６ｍｇの試料についても同様に測定し、その結果を図６に示す。
【００７５】
図６から分かるように、ＰＣＢ濃度が０．００３ｍｇ／ＬでＥＣ５０となり、検出感度として第二溶出基準値である０．００３ｍｇ／Ｌを満足し、充分な検出感度を得ることができた。なお、第二溶出基準値とは、土壌溶出量基準の１０〜３０倍に相当するものであり、第二溶出基準値を検出可能な検出感度を有すれば、簡易測定装置として、充分に使用可能である。
【００７６】
したがって、本発明は、従来の有機溶媒を使用した濃縮と比較し、短時間且つ簡易に高検出感度の測定を行えることができ、測定時間、操作の簡便性、検出感度の全て点で簡易測定装置として要望される機能を備えている。なお、従来の有機溶媒を使用した場合の濃縮時間は６０分以上かかっていた。
【００７７】
なお、図７は、図１の簡易測定装置の別態様であり、１つの装置として構成したものである。
【００７８】
図７に示すように、簡易分析装置３０は、主に、試料液を注入する試料液注入部３２と、
活性炭を注入する活性炭注入部３４と、発光細菌の菌体溶液を注入する菌体注入部３６と、注入された試料液と活性炭とを混合して試料液中の有機ハロゲン化合物を活性炭に吸着する濃縮部３８と、有機ハロゲン化合物が吸着された活性炭と注入された菌体溶液とを接触させて有機ハロゲン化合物の濃度を測定する測定部４０と、が、一体的に設けられて構成される。なお、測定部４０での測定結果は、接続されたＰＣ２６に出力される。これにより、操作者は、簡易分析装置３０をＰＣ２６に接続すると共に、採取した試料液を試料液注入部３２に注入し、活性炭を活性炭注入部３４に注入し、発光細菌の菌体溶液を菌体注入部３６に注入するだけで、試料液の濃縮も含めたＰＣＢ濃度の測定を連続且つ効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の有機ハロゲン化合物の簡易分析装置の全体構成の一例を示す概略図
【図２】図１の測定装置の一例を示す説明図
【図３】濃縮装置で使用する活性炭の好ましい粒径を説明する説明図
【図４】有機溶媒の添加量と発光細菌の発光量との関係を説明する説明図
【図５】活性炭添加量と発光細菌の発光量との関係を説明する説明図
【図６】簡易測定装置でＰＣＢ濃度の異なる試料液を測定した時の発光量を示す説明図
【図７】簡易分析装置の別態様を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０、３０…簡易分析装置、１２…濃縮装置、１４…測定装置、１６…容器、１８…震盪機、２０…保持具、２２…専用プレート、２４…セル、２６…コンピュータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光細菌に有機ハロゲン化合物を接触させたときの発光量の減少を利用して、試料液中の有機ハロゲン化合物を測定する有機ハロゲン化合物の簡易測定方法において、
前記試料液と活性炭とを混合して前記試料液中の有機ハロゲン化合物を前記活性炭に吸着させることにより前記有機ハロゲン化合物を濃縮する濃縮工程と、
前記濃縮工程後の活性炭と前記発光細菌の菌体溶液を混合することにより前記有機ハロゲン化合物と前記発光細菌とを接触させて前記試料液中に含有される有機ハロゲン化合物の濃度を測定する測定工程と、を備えたことを特徴とする有機ハロゲン化合物の簡易測定方法。
【請求項２】
前記有機ハロゲン化合物はポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）であることを特徴とする請求項１の有機ハロゲン化合物の簡易測定方法。
【請求項３】
前記濃縮工程では、前記測定工程における菌体溶液の発光細菌濃度が５０００〜４００００ＣＦＵ／菌体溶液ｍＬになるように、前記試料液と前記活性炭とを混合して濃縮することを特徴とする請求項１又は２の有機ハロゲン化合物の簡易測定方法。
【請求項４】
前記測定工程で前記活性炭と接触させる前記菌体溶液の所定体積量を１としたときに、活性炭の体積量が１／１００以上、１／２０以下になるように、前記濃縮工程で前記試料液と混合する活性炭の体積量を調整することを特徴とする請求項３の有機ハロゲン化合物の簡易測定方法。
【請求項５】
前記濃縮工程では、前記活性炭の平均粒子径が０．００１〜０．１ｍｍ範囲のものを使用することを特徴とする請求項１〜４の何れか１の有機ハロゲン化合物の簡易測定方法。
【請求項６】
前記簡易測定方法によって、土壌又は地下水に含まれる有機ハロゲン化合物をオンサイトで測定することを特徴とする請求項１〜５の何れか１の有機ハロゲン化合物の簡易測定方法。
【請求項７】
発光細菌に有機ハロゲン化合物を接触させたときの発光量の減少を利用して、試料液中の有機ハロゲン化合物を測定する有機ハロゲン化合物の簡易測定装置において、
前記試料液と活性炭とを混合して、前記試料液中の有機ハロゲン化合物を前記活性炭に吸着させることにより前記有機ハロゲン化合物を濃縮する濃縮装置と、
前記濃縮装置で処理後の活性炭と前記発光細菌の菌体溶液を混合することにより前記有機ハロゲン化合物と前記発光細菌とを接触させて前記有機ハロゲン化合物を測定する測定装置と、を備えたことを特徴とする有機ハロゲン化合物の簡易測定装置。
【請求項８】
発光細菌に有機ハロゲン化合物を接触させたときの発光量の減少を利用して、試料液中の有機ハロゲン化合物を測定する有機ハロゲン化合物の簡易測定装置において、
前記試料液を注入する試料注入部と、
活性炭を注入する活性炭注入部と、
前記発光細菌の菌体溶液を注入する菌体注入部と、
前記注入された試料液と活性炭とを混合して試料液中の有機ハロゲン化合物を活性炭に吸着する濃縮部と、
前記有機ハロゲン化合物が吸着された活性炭と前記注入された菌体溶液とを接触させて有機ハロゲン化合物を測定する測定部と、が、一体的に設けられたことを特徴とする有機ハロゲン化合物の簡易測定装置。
【請求項１】
発光細菌に有機ハロゲン化合物を接触させたときの発光量の減少を利用して、試料液中の有機ハロゲン化合物を測定する有機ハロゲン化合物の簡易測定方法において、
前記試料液と活性炭とを混合して前記試料液中の有機ハロゲン化合物を前記活性炭に吸着させることにより前記有機ハロゲン化合物を濃縮する濃縮工程と、
前記濃縮工程後の活性炭と前記発光細菌の菌体溶液を混合することにより前記有機ハロゲン化合物と前記発光細菌とを接触させて前記試料液中に含有される有機ハロゲン化合物の濃度を測定する測定工程と、を備えたことを特徴とする有機ハロゲン化合物の簡易測定方法。
【請求項２】
前記有機ハロゲン化合物はポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）であることを特徴とする請求項１の有機ハロゲン化合物の簡易測定方法。
【請求項３】
前記濃縮工程では、前記測定工程における菌体溶液の発光細菌濃度が５０００〜４００００ＣＦＵ／菌体溶液ｍＬになるように、前記試料液と前記活性炭とを混合して濃縮することを特徴とする請求項１又は２の有機ハロゲン化合物の簡易測定方法。
【請求項４】
前記測定工程で前記活性炭と接触させる前記菌体溶液の所定体積量を１としたときに、活性炭の体積量が１／１００以上、１／２０以下になるように、前記濃縮工程で前記試料液と混合する活性炭の体積量を調整することを特徴とする請求項３の有機ハロゲン化合物の簡易測定方法。
【請求項５】
前記濃縮工程では、前記活性炭の平均粒子径が０．００１〜０．１ｍｍ範囲のものを使用することを特徴とする請求項１〜４の何れか１の有機ハロゲン化合物の簡易測定方法。
【請求項６】
前記簡易測定方法によって、土壌又は地下水に含まれる有機ハロゲン化合物をオンサイトで測定することを特徴とする請求項１〜５の何れか１の有機ハロゲン化合物の簡易測定方法。
【請求項７】
発光細菌に有機ハロゲン化合物を接触させたときの発光量の減少を利用して、試料液中の有機ハロゲン化合物を測定する有機ハロゲン化合物の簡易測定装置において、
前記試料液と活性炭とを混合して、前記試料液中の有機ハロゲン化合物を前記活性炭に吸着させることにより前記有機ハロゲン化合物を濃縮する濃縮装置と、
前記濃縮装置で処理後の活性炭と前記発光細菌の菌体溶液を混合することにより前記有機ハロゲン化合物と前記発光細菌とを接触させて前記有機ハロゲン化合物を測定する測定装置と、を備えたことを特徴とする有機ハロゲン化合物の簡易測定装置。
【請求項８】
発光細菌に有機ハロゲン化合物を接触させたときの発光量の減少を利用して、試料液中の有機ハロゲン化合物を測定する有機ハロゲン化合物の簡易測定装置において、
前記試料液を注入する試料注入部と、
活性炭を注入する活性炭注入部と、
前記発光細菌の菌体溶液を注入する菌体注入部と、
前記注入された試料液と活性炭とを混合して試料液中の有機ハロゲン化合物を活性炭に吸着する濃縮部と、
前記有機ハロゲン化合物が吸着された活性炭と前記注入された菌体溶液とを接触させて有機ハロゲン化合物を測定する測定部と、が、一体的に設けられたことを特徴とする有機ハロゲン化合物の簡易測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−７１９３８（Ｐ２０１０−７１９３８Ａ）
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４２５７７（Ｐ２００８−２４２５７７）
【出願日】平成２０年９月２２日（２００８．９．２２）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２２日（２００８．９．２２）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
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