試料液の蛍光染料濃度の測定方法
【課題】試料流体のｐＨに拘わらず蛍光染料の蛍光強度を安定して求め、試料液の蛍光染料濃度を正確に求める。
【解決手段】蛍光染料が溶解する試料流体を、体積モル濃度（ｍｏｌ/Ｌ）が０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液で１：１の割合で希釈して試料液をｐＨ８からにｐＨ１０に調整し、試料液の蛍光強度を標準液の検量線に当てはめて蛍光染料濃度を求め、試料液の蛍光染料濃度とする。
【解決手段】蛍光染料が溶解する試料流体を、体積モル濃度（ｍｏｌ/Ｌ）が０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液で１：１の割合で希釈して試料液をｐＨ８からにｐＨ１０に調整し、試料液の蛍光強度を標準液の検量線に当てはめて蛍光染料濃度を求め、試料液の蛍光染料濃度とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、種々のｐＨの試料液の蛍光染料濃度を測定することができる試料液の蛍光染料濃度の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性廃棄物処分の安全評価を行うため、処分場周辺の地下水流動を把握することが必要である。地下水流動の特性を把握するため、地中の特定物質の移動状況を監視し、放射性廃棄物の地中への漏洩を求めることが従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。また、トレーサを混入した地下水のトレーサ濃度を検出し、地下水の状態を計測する技術が従来から知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
地下水の状態を把握する目的で、ボーリング孔において地下水を採取し、地下水の水質等を分析することが行われる。ボーリング孔が掘削水を用いて掘削された場合、掘削水と地下水の混合が生じることで地下水の性状が変化する。そのため、掘削水にはトレーサとして蛍光染料が添加され、地下水に含まれる蛍光染料の濃度を測定することで、地下水と掘削水の混合割合が求められる。混合割合を基に、採取された地下水の分析で得られた各種データの信頼性が評価され、場合によっては混合割合を用いて地下水の分析値を補正することで、地下水の水質等が求められている。
【０００４】
蛍光染料の濃度は、地下水に含まれる蛍光染料の蛍光強度に基づいて求めることができる。しかし、ｐＨや塩濃度、温度等の地下水の性質により蛍光染料の蛍光強度が変化することが知られている。このため、蛍光染料の濃度が同じ濃度であっても、地下水の性質により蛍光強度の値が変化してしまい、蛍光染料濃度を正確に測定することができない虞があるのが実情であった。蛍光染料濃度の測定に誤差が生じると、地下水と掘削水の混合率に誤差が生じ、地下水の水質等を正確に把握することができないことになってしまう。
【０００５】
地下水と掘削水の混合率を求める場合に限らず、トレーサの地中移動の状態を把握する場合であっても、移動後に採取したトレーサの水溶液の水質により、トレーサの蛍光強度が変化し、地中移動の状態を的確に把握することができない虞があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３２４６３号公報
【特許文献２】特開２００１−１３４２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、地下水をはじめとする試料流体のｐＨに拘わらず蛍光染料の蛍光強度を安定して求め、蛍光染料濃度を正確に求めることができる試料液の蛍光染料濃度の測定方法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】
【０００８】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の試料液の蛍光染料濃度の測定方法は、蛍光染料が溶解する蛍光染料水溶液を緩衝液で希釈して標準液を調製し、標準液の蛍光強度と蛍光染料濃度の関係を求めて検量線を作成し、蛍光染料が溶解する試料流体を緩衝液で希釈して試料液を所定のｐＨに調整し、前記検量線に基づいて前記試料液の蛍光染料の蛍光強度から試料液の蛍光染料濃度を求めることを特徴とする。
【０００９】
蛍光染料が溶解する試料流体が緩衝液で希釈されて試料液が所定のｐＨに調整され、緩衝液で希釈された標準液の検量線に試料液の蛍光強度を当てはめて蛍光染料濃度を求め、試料液の蛍光染料濃度とするので、試料流体のｐＨに拘わらず蛍光染料の蛍光強度を安定して求め、蛍光染料濃度を正確に求めることができる。
【００１０】
そして、請求項２に係る本発明の試料液の蛍光染料濃度の測定方法は、請求項１に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、緩衝液は、酸性あるいはアルカリ性の試料流体、及びイオン強度の大きい試料流体を希釈して試料液を所定の値のｐＨに調整することを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る本発明では、緩衝液は、酸性あるいはアルカリ性の試料流体、及びイオン強度の大きい試料流体を希釈して試料液を所定の値のｐＨに調整するので、試料流体の性質に拘わらず蛍光染料の蛍光強度を安定して求めることができる。
【００１２】
また、請求項３に係る本発明の試料液の蛍光染料濃度の測定方法は、請求項２に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、緩衝液は、試料液の蛍光染料強度に影響を与える蛍光・吸光が生じないことを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る本発明では、緩衝液は、試料液の蛍光染料強度に影響を与える蛍光・吸光が生じないので、蛍光強度を安定して求めることができる。
【００１４】
また、請求項４に係る本発明の試料液の蛍光染料濃度の測定方法は、請求項３に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、緩衝液は、試料流体を希釈して試料液のｐＨを５以上に調整することを特徴とする。また、請求項５に係る本発明の試料液の蛍光染料濃度の測定方法は、請求項４に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、緩衝液は、試料流体を希釈して試料液のｐＨを８から１０の範囲に調整することを特徴とする。更に、請求項６に係る本発明の試料液の蛍光染料濃度の測定方法は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、前記蛍光染料は、ウラニン、エオシン、ナフチオン酸ナトリウム、アミノＧ酸の一種以上であることを特徴とする。
【００１５】
請求項４、請求項５に係る本発明では、蛍光染料の蛍光強度が安定し、且つ、大きな値となる範囲に試料液のｐＨを調整することができ、蛍光染料の蛍光強度を安定して求めることができる。また、請求項６に係る本発明では、ウラニン、エオシン、ナフチオン酸ナトリウム、アミノＧ酸の一種以上の蛍光染料を用いて蛍光強度を安定して求めることができる。
【００１６】
また、請求項７に係る本発明の試料液の蛍光染料濃度の測定方法は、請求項６に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、緩衝液は、体積モル濃度（ｍｏｌ/Ｌ）が０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液であり、試料流体を１：１の割合で希釈して試料液とすることを特徴とする。
【００１７】
請求項７に係る本発明では、０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液を用いて蛍光染料水溶液を希釈して標準液を調製し、検量線を作成することができ、０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液を用いて蛍光染料が溶解する試料流体を希釈して試料液を所定の値のｐＨに調整し、試料液の蛍光染料濃度を求めることができる。
【００１８】
また、請求項８に係る本発明の試料液の蛍光染料濃度の測定方法は、請求項７に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、試料流体は、蛍光染料が添加された掘削水を用いたボーリングにより採取された地下水であり、地下水試料液の蛍光染料濃度を求めることで、地下水に含まれる掘削水の割合を求めることを特徴とする。
【００１９】
請求項８に係る本発明では、地下水試料液の蛍光染料の蛍光強度を求めることで蛍光染料濃度を測定し、蛍光染料濃度に基づき地下水と掘削水の混合割合を求めることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の試料液の蛍光染料濃度の測定方法は、地下水をはじめとする試料流体のｐＨに拘わらず蛍光染料の蛍光強度を安定して求めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ボーリング掘削の概略図である。
【図２】本発明の一実施例に係る蛍光染料濃度の測定方法の処理のフローチャートである。
【図３】標準液による検量線を表すグラフである。
【図４】蛍光染料の蛍光強度とｐＨの関係を表すグラフである。
【図５】緩衝液の候補となる成分組成の一覧の表図である。
【図６】酸性あるいはアルカリ性の試料流体に対するｐＨの状況を表すグラフである。
【図７】模擬海水に対するｐＨの状況を表すグラフである。
【図８】泥水の混合を想定した模擬地下水の定量値及び調製濃度の表図である。
【図９】海水起源の地下水を想定した模擬地下水の定量値及び調製濃度の表図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１にはボーリング掘削における掘削水の状況を示してある。
【００２３】
放射性廃棄物の安全評価を行うために、地下水の地化学特性に基づく地下水流動特性の検討が行われている。図に示すように、ボーリング孔１は掘削水２を供給しながら掘削され、掘削水２は地中に浸透して地下水３に混合され、また、地下水３に直接混合される。
【００２４】
ボーリング孔１を用いて信頼性の高い地化学データを得るためには、ボーリング掘削で使用された掘削水２がどの程度地下水３に混合しているかを明らかにする必要がある。掘削水２の混合割合は、掘削水に蛍光染料を添加し、地下水に含まれる蛍光染料の濃度を求めることで算出することができる。
【００２５】
蛍光染料の濃度は、蛍光染料の蛍光強度により求められる。この場合、ｐＨや塩濃度、温度等の地下水３の性質により蛍光強度が変化するため、地下水３の性質に拘わらず蛍光染料の蛍光強度を安定して求めることが必要である。
【００２６】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。図に示す実施例は、地下水のｐＨが異なっていても、蛍光染料の濃度を安定して測定することができる測定方法を開示するものである。
【００２７】
図２には本発明の実施例に係る蛍光染料濃度の測定方法の処理のフローチャート、図３には標準液による蛍光強度と蛍光染料濃度の関係を表すグラフ（検量線）、図４には蛍光染料の蛍光強度とｐＨの関係を表すグラフ、図５には緩衝液の候補となる成分組成の一覧、図６には酸性あるいはアルカリ性の試料流体に種々の緩衝液を混合した時のｐＨの状況、図７にはイオン強度の大きい試料流体（模擬海水）に種々の緩衝液を混合した時のｐＨの状況、図８には泥水の混合を想定した模擬地下水の定量値及び調製濃度の表、図９には海水起源の地下水を想定した模擬地下水の定量値及び調製濃度の表を示してある。
【００２８】
本実施例の蛍光染料濃度の測定方法は、蛍光染料が溶解する蛍光染料水溶液を緩衝液で希釈して標準液を調製し、標準液の蛍光強度と蛍光染料濃度の関係を求めて検量線を作成し、蛍光染料が溶解する試料流体を緩衝液で希釈して試料液を調製し、検量線に基づいて試料液の蛍光染料の蛍光強度から試料液の蛍光染料濃度を求めるようになっている。
【００２９】
図２に示すように、標準液を調製して検量線を作成すると共に、試料液としての地下水試料を調製する。
【００３０】
標準液の調製は、ステップＳ１で純水に蛍光染料を溶解し、蛍光染料水溶液を調製する。蛍光染料は、ウラニン、エオシン、ナフチオン酸ナトリウム、アミノＧ酸の一種以上が用いられる。ステップＳ２で蛍光染料水溶液を緩衝液で希釈し標準液を調製する。ステップＳ３で分光蛍光光度計により標準液の蛍光強度を測定する。そして、ステップＳ４で蛍光強度と蛍光染料の濃度との関係である検量線を作成する。
【００３１】
蛍光染料の検量線は、図３に示す通りであり、ウラニン（□）、エオシン（○）、ナフチオン酸ナトリウム（△）、アミノＧ酸（▽）とも蛍光強度と濃度との関係は線形性が維持されている。
【００３２】
一方、地下水試料の調製は、ステップＳ１１で地下水の試料（試料流体）を濾過する等して前処理する。ステップＳ１２で地下水の試料を緩衝液で１：１の割合で希釈し（混合し）、試料液である地下水液を調製する。ステップＳ１３で分光蛍光光度計により地下水液の蛍光強度を測定する。
【００３３】
ステップＳ２１で示したように、ステップＳ１３で測定された地下水液の蛍光強度を、ステップＳ４で作成された検量線に当てはめることで、蛍光染料の濃度を求める。そして、ステップＳ２２で、得られた蛍光染料の濃度を２倍することで、地下水（試料流体）の蛍光染料濃度が導出されることになる。
【００３４】
緩衝液は、地下水のｐＨに拘わらず、蛍光強度が安定して得られるものが適用されている。即ち、緩衝液は、酸性あるいはアルカリ性の地下水の試料（試料流体）、及びイオン強度の大きい地下水の試料（試料流体）を希釈して地下水液（試料液）を所定の値のｐＨ（ｐＨ５以上、好ましくはｐＨ８からｐＨ１０）に調整するものである。また、緩衝液は、地下水液（試料液）の蛍光強度に影響を与える蛍光・吸光が生じないものとなっている。
【００３５】
地下水液を所定の値のｐＨであるｐＨ５以上、例えば、ｐＨ８からｐＨ１０に調整するのは、蛍光染料（ウラニン、エオシン、ナフチオン酸ナトリウム、アミノＧ酸）の蛍光強度が最適に得られるからである。図４に基づいて蛍光染料の蛍光強度のｐＨ依存性について説明する。
【００３６】
エオシン（○）、ナフチオン酸ナトリウム（△）、アミノＧ酸（▽）は、ｐＨ２程度から蛍光強度（規格化蛍光強度：％）が高くなってｐＨ５程度で最大となり、エオシン（○）の最大の蛍光強度がｐＨ５程度以上で維持され、ナフチオン酸ナトリウム（△）、アミノＧ酸（▽）の最大の蛍光強度がｐＨ５程度からｐＨ１０程度で維持される。ウラニン（□）は、ｐＨ５程度から蛍光強度が高くなってｐＨ８程度で最大となり、最大の蛍光強度がｐＨ８程度以上で維持される。
【００３７】
図４の結果から判るように、大きな値の蛍光強度を安定して得る場合、蛍光染料としてエオシン（○）を用いる場合、地下水液をｐＨ５以上に調整することが好適である。また、蛍光染料としてナフチオン酸ナトリウム（△）及びアミノＧ酸（▽）を用いる場合、地下水液をｐＨ５からｐＨ１０に調整することが好適である。更に、蛍光染料としてウラニン（□）を用いる場合、地下水液をｐＨ８以上に調整することが好適である。
【００３８】
この結果、ウラニン、エオシン、ナフチオン酸ナトリウム、アミノＧ酸の蛍光染料において、ウラニンを除くエオシン、ナフチオン酸ナトリウム、アミノＧ酸を用いる場合、地下水液をｐＨ５からｐＨ１０（ｐＨ５以上）に調整することが好適であることが判る。そして、ウラニン、エオシン、ナフチオン酸ナトリウム、アミノＧ酸を任意に選択して、もしくはいずれかを単独で用いる場合、地下水液をｐＨ８からｐＨ１０の範囲に調整することが好適であることが判る。
【００３９】
つまり、地下水液をｐＨ８からｐＨ１０の範囲に調整して維持する緩衝液を用いることで、蛍光染料の種類に拘わらず大きな値の蛍光強度を安定して得ることが可能になる。
【００４０】
ｐＨ８からｐＨ１０の範囲に維持することができる緩衝液としては、図５に示した１６種類の組成の緩衝液が挙げられる。１６種類の組成の緩衝液のなかで、地下水液をｐＨ８からｐＨ１０の範囲に調整した際に蛍光染料濃度の測定に適しているものを選定する条件は、次の通りである。
【００４１】
緩衝液は、地下水液の蛍光強度に影響を及ぼす蛍光・吸光が生じない物が必要となる。このため、１６種類の緩衝液に対し、分光光度計により三次元蛍光分析（三次元蛍光スペクトルの測定）を実施した。この結果、全ての組成の緩衝液で明確な蛍光ピークが観察されないことが確認された。また、紫外可視分光光度計で吸光度の測定を実施した。この結果、波長２５０ｎｍよりも短波長側で吸光が生じ、全ての組成の緩衝液で吸光の影響が無視できることが確認された。
【００４２】
また、緩衝液は、地下水液のｐＨを調整する上で十分な緩衝能を持つ（ｐＨ８からｐＨ１０の範囲に調整できる）ことが必要となる。
【００４３】
このため、１６種類の緩衝液に対し、ｐＨ４及びｐＨ１１の水溶液と混合した際のｐＨの変化範囲を調べた。即ち、緩衝液のｐＨ、ｐＨ４及びｐＨ１１の水溶液と緩衝液を混合したときのそれぞれのｐＨの変化を調べた。この結果を図６に示してある。図から判るように、略称ＫＮ−１（組成・濃度は図５参照）の緩衝液と、略称ＨｅＮ（組成・濃度は図５参照）の緩衝液が維持したいｐＨ８からｐＨ１０の範囲から外れることが確認された。
【００４４】
また、１６種類の緩衝液に対し、イオン強度の大きい水溶液（３.５％塩化ナトリウム水溶液）と混合した際のｐＨの変化範囲を調べた。即ち、緩衝液のｐＨ、３.５％塩化ナトリウム水溶液と緩衝液を１：１で混合したときのｐＨ、３.５％塩化ナトリウム水溶液と緩衝液を１：１で混合したときのｐＨの変化を調べた。この結果を図７に示してある。図から判るように、略称ＫＮ−１（組成・濃度は図５参照）の緩衝液と、略称ＨｅＮ（組成・濃度は図５参照）の緩衝液が維持したいｐＨ８からｐＨ１０の範囲から外れることが確認された。
【００４５】
図６、図７の結果から、１６種類の緩衝液に対し、ｐＨ８からｐＨ１０の範囲から外れたものを除外し、更に、ｐＨ８からｐＨ１０の範囲にあっても変化が大きいものを除外した結果、次の１０種類（略称で示してあり、いずれも組成・濃度は図５参照）の緩衝液が使用可能であることが確認された。
略称ＧＮ、略称ＫＮ−２、略称ＮＮ−３、略称ＮＮ−４、略称ＡＮ−１、略称ＴＨ、略称ＡＮ−２、略称ＨＮ−２、略称ＮＨＮ、略称ＮＮ−２
【００４６】
この中で、ｐＨ４及びｐＨ１１の水溶液と混合した際（図６）、イオン強度の大きい水溶液と混合した際（図７）のいずれの場合にもｐＨの変化がほとんど生じない緩衝液として、略称ＮＮ−３が最適であることが確認された。略称ＮＮ−３は、体積モル濃度（ｍｏｌ/Ｌ）が０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液である。
【００４７】
本実施例では、純水に蛍光染料を溶解して蛍光染料水溶液を調製し、体積モル濃度（ｍｏｌ/Ｌ）が０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液（緩衝液）で希釈して濃度が既知の標準液が調製される。そして、この標準液を用いて蛍光強度と蛍光染料の濃度との関係の検量線（図３参照）が作成される。一方、濃度未知の地下水の試料（濃度未知）が０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液で１：１の割合で希釈されて地下水液が調製される。
【００４８】
緩衝液である０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液（略称ＮＮ−３：図５参照）は、明確な蛍光ピークが観察されず、吸光の影響が無視できるので、地下水液の蛍光強度に影響を及ぼす蛍光・吸光が生じない緩衝液である。また、０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液（略称ＮＮ−３：図５参照）は、地下水液のｐＨをｐＨ８からｐＨ１０の範囲に調整でき、十分な緩衝能を持つ緩衝液である。
【００４９】
このため、蛍光染料の種類に拘わらず大きな値の蛍光強度を安定して得ることが可能になる。これにより、地下水液の蛍光強度を検量線に当てはめることで、定量誤差がほとんど生じない状態で蛍光染料の濃度を正確に求めることができる。そして、得られた蛍光染料の濃度を２倍することで、地下水の蛍光染料濃度が正確に導出されることになる。
【００５０】
上述した方法で、実際に蛍光染料の濃度測定が行えることを確認するため、泥水（フレックス泥水、ＫＣｌ泥水）の混合を想定した模擬地下水を調製し、緩衝液として０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液（略称ＮＮ−３：図５参照）を用いた蛍光染料の定量実験を行った。
【００５１】
模擬地下水は、トレーサとして１種類の蛍光染料を含む泥水が１％混入した地下水を想定したものである。泥水中の蛍光染料濃度は、ウラニン及びエオシンでは１ｍｇ/l、ナフチオン酸ナトリウム及びアミノＧ酸では１０ｍｇ/lとした。このような泥水が１％混入した場合に相当する濃度となるよう、１ｍｇ/lの蛍光染料水溶液と、フレックス泥水あるいはＫＣｌ泥水を純水で希釈し、模擬地下水とした。
【００５２】
模擬地下水における蛍光染料濃度は、ウラニン及びエオシンでは１０μｇ/l、ナフチオン酸ナトリウム及びアミノＧ酸では１００μｇ/lである。これをシリンジフィルタで濾過し、同体積の緩衝液である０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液（略称ＮＮ−３：図５参照）と混合し、蛍光強度を測定した。０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液（略称ＮＮ−３：図５参照）との混合により、蛍光染料濃度（調製濃度）はウラニン及びエオシンでは５μｇ/l、ナフチオン酸ナトリウム及びアミノＧ酸では５０μｇ/lとなっている。
【００５３】
検量線の作成に用いる標準液は、濃度１ｍｇ/lの蛍光染料水溶液を０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液（略称ＮＮ−３：図５参照）と混合して調製した。標準液の蛍光染料濃度を、５、１０、５０、１００μｇ/lとし、分光蛍光光度計を用いて蛍光強度を測定することにより検量線を作成した。検量線と模擬地下水の蛍光強度を基に、模擬地下水に含まれる蛍光染料濃度（定量値）を求めた。
【００５４】
泥水の混合を想定した模擬地下水の定量値及び調製濃度の状況を図８に示した。
【００５５】
フレックス泥水のウラニンの定量値は４.９７μｇ/l、エオシンの定量値は５.０１μｇ/l、ナフチオン酸ナトリウムの定量値は４９.４μｇ/l、アミノＧ酸定量値は４９.０μｇ/lとなった。また、ＫＣｌ泥水のウラニンの定量値は４.９９μｇ/l、エオシンの定量値は４.９５μｇ/l、ナフチオン酸ナトリウムの定量値は５０.３μｇ/l、アミノＧ酸の定量値は５０.０μｇ/lとなった。
【００５６】
泥水の混合を想定した模擬地下水の定量値と調製濃度との差は数％の範囲であり、種々の泥水を含む場合でも十分な緩衝能が得られ、定量誤差がほとんど生じない状態で蛍光染料の濃度を正確に求めることができることが判る。通常、掘削水に蛍光染料を添加する場合、掘削時の湧水等の影響により濃度変動が生じるため、蛍光染料の添加量を調整しても濃度にばらつきが生じている。このばらつきは、１０％程度は許容されているのが現状であるため、模擬地下水の定量値と調製濃度との差は問題にならない程度の差となり、地下水と掘削水の混合割合を正確に求めることができることが判る。
【００５７】
また、上述した方法で、実際に蛍光染料の濃度測定が行えることを確認するため、海水起源の地下水を想定した模擬地下水を調製し、緩衝液として０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液（略称ＮＮ−３：図５参照）を用いた蛍光染料の定量実験を行った。
【００５８】
海水起源の地下水を想定した模擬地下水は、塩化ナトリウム濃度が海水に近く、１種類の蛍光染料を含むものである。純水希釈した１ｍｇ/lの蛍光染料水溶液と濃度３.５ｗｔ％の塩化ナトリウム水溶液を混合することで、蛍光染料濃度１００μｇ/l、塩化ナトリウム濃度３.１５％としたものを模擬地下水とした。
【００５９】
検量線の作成に用いる標準液は、泥水の場合と同様に、濃度１ｍｇ/lの蛍光染料水溶液を０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液（略称ＮＮ−３：図５参照）と混合して調製した。標準液の蛍光染料濃度を、５、１０、５０、１００μｇ/lとし、分光蛍光光度計を用いて蛍光強度を測定することにより検量線を作成した。
【００６０】
海水起源の地下水を想定した模擬地下水に、同体積の緩衝液として０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液（略称ＮＮ−３：図５参照）を混合した上で蛍光強度を測定し、検量線から蛍光染料濃度（定量値）を求めた。緩衝液との混合により、蛍光染料濃度は５０μｇ/lとなる。
【００６１】
海水起源の地下水を想定した模擬地下水の定量値及び調製濃度の状況を図９に示した。
【００６２】
海水起源の地下水を想定した模擬地下水のウラニンの定量値は５０.３μｇ/l、エオシンの定量値は５０.１μｇ/l、ナフチオン酸ナトリウムの定量値は５０.４μｇ/l、アミノＧ酸の定量値は５０.２μｇ/lとなった。
【００６３】
海水起源の地下水を想定した模擬地下水の定量値と調製濃度との差は数％の範囲であり、海水起源の地下水であってもｐＨの状態に影響を及ぼさず、定量誤差がほとんど生じない状態で蛍光染料の濃度を正確に求めることができることが判る。前述した通り、蛍光染料の添加量の濃度変動のばらつきは、１０％程度は許容されているのが現状であるため、模擬地下水の定量値と調製濃度との差は問題にならない程度の差となり、地下水と掘削水の混合割合を正確に求めることができることが判る。
【００６４】
上述したように、使用例が多い蛍光染料であるウラニン、エオシン、ナフチオン酸ナトリウム、アミノＧ酸に対し、水溶液のｐＨをｐＨ８からｐＨ１０に調整することで、強く安定した蛍光強度を得ることができる。また、緩衝液として使用可能であることが確認され、図５に示した、略称ＧＮ、略称ＫＮ−２、略称ＮＮ−３、略称ＮＮ−４、略称ＡＮ−１、略称ＴＨ、略称ＡＮ−２、略称ＨＮ−２、略称ＮＨＮ、略称ＮＮ−２に対し、蛍光染料の蛍光強度測定に影響を及ぼすような蛍光・吸光は認められていない。
【００６５】
また、緩衝液を、ｐＨ４あるいはｐＨ１１の水溶液と体積比１：１で混合した場合、上述した１０種類の緩衝液では、ほとんどｐＨが変化しないので、１０種類の緩衝液は、蛍光染料の定量に用いる上で十分な緩衝能を持つ。また、イオン強度が大きな水溶液と混合した場合でも、上述した１０種類の緩衝液では、ほとんどｐＨが変化しないので、１０種類の緩衝液は、蛍光染料の定量に用いる上で十分な緩衝能を持つ。
【００６６】
そして、緩衝液として、０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液（略称ＮＮ−３：図５参照）を用いて、泥水の混合を想定した模擬地下水、海水起源の地下水を想定した模擬地下水を対象として濃度測定の検証を行った場合、調製濃度に対する定量誤差は最大でも２％程度であった。このため、０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液（略称ＮＮ−３：図５参照）を用いることで、標準液と試料液のｐＨを簡単に調整することができ、高精度な蛍光染料の定量が可能である。
【００６７】
上述した試料液の蛍光染料濃度の測定方法は、蛍光染料が溶解する試料流体が緩衝液で希釈されて試料液が所定のｐＨに調整され、試料液の蛍光強度を標準液の検量線に当てはめて蛍光染料濃度を求め、試料液の蛍光染料濃度とするので、試料流体のｐＨに拘わらず蛍光染料の蛍光強度を安定して求め、蛍光染料濃度を正確に求めることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、試料液の蛍光染料濃度の測定方法の産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１ ボーリング孔
２ 掘削水
３ 地下水
【技術分野】
【０００１】
本発明は、種々のｐＨの試料液の蛍光染料濃度を測定することができる試料液の蛍光染料濃度の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性廃棄物処分の安全評価を行うため、処分場周辺の地下水流動を把握することが必要である。地下水流動の特性を把握するため、地中の特定物質の移動状況を監視し、放射性廃棄物の地中への漏洩を求めることが従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。また、トレーサを混入した地下水のトレーサ濃度を検出し、地下水の状態を計測する技術が従来から知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
地下水の状態を把握する目的で、ボーリング孔において地下水を採取し、地下水の水質等を分析することが行われる。ボーリング孔が掘削水を用いて掘削された場合、掘削水と地下水の混合が生じることで地下水の性状が変化する。そのため、掘削水にはトレーサとして蛍光染料が添加され、地下水に含まれる蛍光染料の濃度を測定することで、地下水と掘削水の混合割合が求められる。混合割合を基に、採取された地下水の分析で得られた各種データの信頼性が評価され、場合によっては混合割合を用いて地下水の分析値を補正することで、地下水の水質等が求められている。
【０００４】
蛍光染料の濃度は、地下水に含まれる蛍光染料の蛍光強度に基づいて求めることができる。しかし、ｐＨや塩濃度、温度等の地下水の性質により蛍光染料の蛍光強度が変化することが知られている。このため、蛍光染料の濃度が同じ濃度であっても、地下水の性質により蛍光強度の値が変化してしまい、蛍光染料濃度を正確に測定することができない虞があるのが実情であった。蛍光染料濃度の測定に誤差が生じると、地下水と掘削水の混合率に誤差が生じ、地下水の水質等を正確に把握することができないことになってしまう。
【０００５】
地下水と掘削水の混合率を求める場合に限らず、トレーサの地中移動の状態を把握する場合であっても、移動後に採取したトレーサの水溶液の水質により、トレーサの蛍光強度が変化し、地中移動の状態を的確に把握することができない虞があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３２４６３号公報
【特許文献２】特開２００１−１３４２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、地下水をはじめとする試料流体のｐＨに拘わらず蛍光染料の蛍光強度を安定して求め、蛍光染料濃度を正確に求めることができる試料液の蛍光染料濃度の測定方法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】
【０００８】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の試料液の蛍光染料濃度の測定方法は、蛍光染料が溶解する蛍光染料水溶液を緩衝液で希釈して標準液を調製し、標準液の蛍光強度と蛍光染料濃度の関係を求めて検量線を作成し、蛍光染料が溶解する試料流体を緩衝液で希釈して試料液を所定のｐＨに調整し、前記検量線に基づいて前記試料液の蛍光染料の蛍光強度から試料液の蛍光染料濃度を求めることを特徴とする。
【０００９】
蛍光染料が溶解する試料流体が緩衝液で希釈されて試料液が所定のｐＨに調整され、緩衝液で希釈された標準液の検量線に試料液の蛍光強度を当てはめて蛍光染料濃度を求め、試料液の蛍光染料濃度とするので、試料流体のｐＨに拘わらず蛍光染料の蛍光強度を安定して求め、蛍光染料濃度を正確に求めることができる。
【００１０】
そして、請求項２に係る本発明の試料液の蛍光染料濃度の測定方法は、請求項１に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、緩衝液は、酸性あるいはアルカリ性の試料流体、及びイオン強度の大きい試料流体を希釈して試料液を所定の値のｐＨに調整することを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る本発明では、緩衝液は、酸性あるいはアルカリ性の試料流体、及びイオン強度の大きい試料流体を希釈して試料液を所定の値のｐＨに調整するので、試料流体の性質に拘わらず蛍光染料の蛍光強度を安定して求めることができる。
【００１２】
また、請求項３に係る本発明の試料液の蛍光染料濃度の測定方法は、請求項２に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、緩衝液は、試料液の蛍光染料強度に影響を与える蛍光・吸光が生じないことを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る本発明では、緩衝液は、試料液の蛍光染料強度に影響を与える蛍光・吸光が生じないので、蛍光強度を安定して求めることができる。
【００１４】
また、請求項４に係る本発明の試料液の蛍光染料濃度の測定方法は、請求項３に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、緩衝液は、試料流体を希釈して試料液のｐＨを５以上に調整することを特徴とする。また、請求項５に係る本発明の試料液の蛍光染料濃度の測定方法は、請求項４に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、緩衝液は、試料流体を希釈して試料液のｐＨを８から１０の範囲に調整することを特徴とする。更に、請求項６に係る本発明の試料液の蛍光染料濃度の測定方法は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、前記蛍光染料は、ウラニン、エオシン、ナフチオン酸ナトリウム、アミノＧ酸の一種以上であることを特徴とする。
【００１５】
請求項４、請求項５に係る本発明では、蛍光染料の蛍光強度が安定し、且つ、大きな値となる範囲に試料液のｐＨを調整することができ、蛍光染料の蛍光強度を安定して求めることができる。また、請求項６に係る本発明では、ウラニン、エオシン、ナフチオン酸ナトリウム、アミノＧ酸の一種以上の蛍光染料を用いて蛍光強度を安定して求めることができる。
【００１６】
また、請求項７に係る本発明の試料液の蛍光染料濃度の測定方法は、請求項６に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、緩衝液は、体積モル濃度（ｍｏｌ/Ｌ）が０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液であり、試料流体を１：１の割合で希釈して試料液とすることを特徴とする。
【００１７】
請求項７に係る本発明では、０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液を用いて蛍光染料水溶液を希釈して標準液を調製し、検量線を作成することができ、０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液を用いて蛍光染料が溶解する試料流体を希釈して試料液を所定の値のｐＨに調整し、試料液の蛍光染料濃度を求めることができる。
【００１８】
また、請求項８に係る本発明の試料液の蛍光染料濃度の測定方法は、請求項７に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、試料流体は、蛍光染料が添加された掘削水を用いたボーリングにより採取された地下水であり、地下水試料液の蛍光染料濃度を求めることで、地下水に含まれる掘削水の割合を求めることを特徴とする。
【００１９】
請求項８に係る本発明では、地下水試料液の蛍光染料の蛍光強度を求めることで蛍光染料濃度を測定し、蛍光染料濃度に基づき地下水と掘削水の混合割合を求めることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の試料液の蛍光染料濃度の測定方法は、地下水をはじめとする試料流体のｐＨに拘わらず蛍光染料の蛍光強度を安定して求めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ボーリング掘削の概略図である。
【図２】本発明の一実施例に係る蛍光染料濃度の測定方法の処理のフローチャートである。
【図３】標準液による検量線を表すグラフである。
【図４】蛍光染料の蛍光強度とｐＨの関係を表すグラフである。
【図５】緩衝液の候補となる成分組成の一覧の表図である。
【図６】酸性あるいはアルカリ性の試料流体に対するｐＨの状況を表すグラフである。
【図７】模擬海水に対するｐＨの状況を表すグラフである。
【図８】泥水の混合を想定した模擬地下水の定量値及び調製濃度の表図である。
【図９】海水起源の地下水を想定した模擬地下水の定量値及び調製濃度の表図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１にはボーリング掘削における掘削水の状況を示してある。
【００２３】
放射性廃棄物の安全評価を行うために、地下水の地化学特性に基づく地下水流動特性の検討が行われている。図に示すように、ボーリング孔１は掘削水２を供給しながら掘削され、掘削水２は地中に浸透して地下水３に混合され、また、地下水３に直接混合される。
【００２４】
ボーリング孔１を用いて信頼性の高い地化学データを得るためには、ボーリング掘削で使用された掘削水２がどの程度地下水３に混合しているかを明らかにする必要がある。掘削水２の混合割合は、掘削水に蛍光染料を添加し、地下水に含まれる蛍光染料の濃度を求めることで算出することができる。
【００２５】
蛍光染料の濃度は、蛍光染料の蛍光強度により求められる。この場合、ｐＨや塩濃度、温度等の地下水３の性質により蛍光強度が変化するため、地下水３の性質に拘わらず蛍光染料の蛍光強度を安定して求めることが必要である。
【００２６】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。図に示す実施例は、地下水のｐＨが異なっていても、蛍光染料の濃度を安定して測定することができる測定方法を開示するものである。
【００２７】
図２には本発明の実施例に係る蛍光染料濃度の測定方法の処理のフローチャート、図３には標準液による蛍光強度と蛍光染料濃度の関係を表すグラフ（検量線）、図４には蛍光染料の蛍光強度とｐＨの関係を表すグラフ、図５には緩衝液の候補となる成分組成の一覧、図６には酸性あるいはアルカリ性の試料流体に種々の緩衝液を混合した時のｐＨの状況、図７にはイオン強度の大きい試料流体（模擬海水）に種々の緩衝液を混合した時のｐＨの状況、図８には泥水の混合を想定した模擬地下水の定量値及び調製濃度の表、図９には海水起源の地下水を想定した模擬地下水の定量値及び調製濃度の表を示してある。
【００２８】
本実施例の蛍光染料濃度の測定方法は、蛍光染料が溶解する蛍光染料水溶液を緩衝液で希釈して標準液を調製し、標準液の蛍光強度と蛍光染料濃度の関係を求めて検量線を作成し、蛍光染料が溶解する試料流体を緩衝液で希釈して試料液を調製し、検量線に基づいて試料液の蛍光染料の蛍光強度から試料液の蛍光染料濃度を求めるようになっている。
【００２９】
図２に示すように、標準液を調製して検量線を作成すると共に、試料液としての地下水試料を調製する。
【００３０】
標準液の調製は、ステップＳ１で純水に蛍光染料を溶解し、蛍光染料水溶液を調製する。蛍光染料は、ウラニン、エオシン、ナフチオン酸ナトリウム、アミノＧ酸の一種以上が用いられる。ステップＳ２で蛍光染料水溶液を緩衝液で希釈し標準液を調製する。ステップＳ３で分光蛍光光度計により標準液の蛍光強度を測定する。そして、ステップＳ４で蛍光強度と蛍光染料の濃度との関係である検量線を作成する。
【００３１】
蛍光染料の検量線は、図３に示す通りであり、ウラニン（□）、エオシン（○）、ナフチオン酸ナトリウム（△）、アミノＧ酸（▽）とも蛍光強度と濃度との関係は線形性が維持されている。
【００３２】
一方、地下水試料の調製は、ステップＳ１１で地下水の試料（試料流体）を濾過する等して前処理する。ステップＳ１２で地下水の試料を緩衝液で１：１の割合で希釈し（混合し）、試料液である地下水液を調製する。ステップＳ１３で分光蛍光光度計により地下水液の蛍光強度を測定する。
【００３３】
ステップＳ２１で示したように、ステップＳ１３で測定された地下水液の蛍光強度を、ステップＳ４で作成された検量線に当てはめることで、蛍光染料の濃度を求める。そして、ステップＳ２２で、得られた蛍光染料の濃度を２倍することで、地下水（試料流体）の蛍光染料濃度が導出されることになる。
【００３４】
緩衝液は、地下水のｐＨに拘わらず、蛍光強度が安定して得られるものが適用されている。即ち、緩衝液は、酸性あるいはアルカリ性の地下水の試料（試料流体）、及びイオン強度の大きい地下水の試料（試料流体）を希釈して地下水液（試料液）を所定の値のｐＨ（ｐＨ５以上、好ましくはｐＨ８からｐＨ１０）に調整するものである。また、緩衝液は、地下水液（試料液）の蛍光強度に影響を与える蛍光・吸光が生じないものとなっている。
【００３５】
地下水液を所定の値のｐＨであるｐＨ５以上、例えば、ｐＨ８からｐＨ１０に調整するのは、蛍光染料（ウラニン、エオシン、ナフチオン酸ナトリウム、アミノＧ酸）の蛍光強度が最適に得られるからである。図４に基づいて蛍光染料の蛍光強度のｐＨ依存性について説明する。
【００３６】
エオシン（○）、ナフチオン酸ナトリウム（△）、アミノＧ酸（▽）は、ｐＨ２程度から蛍光強度（規格化蛍光強度：％）が高くなってｐＨ５程度で最大となり、エオシン（○）の最大の蛍光強度がｐＨ５程度以上で維持され、ナフチオン酸ナトリウム（△）、アミノＧ酸（▽）の最大の蛍光強度がｐＨ５程度からｐＨ１０程度で維持される。ウラニン（□）は、ｐＨ５程度から蛍光強度が高くなってｐＨ８程度で最大となり、最大の蛍光強度がｐＨ８程度以上で維持される。
【００３７】
図４の結果から判るように、大きな値の蛍光強度を安定して得る場合、蛍光染料としてエオシン（○）を用いる場合、地下水液をｐＨ５以上に調整することが好適である。また、蛍光染料としてナフチオン酸ナトリウム（△）及びアミノＧ酸（▽）を用いる場合、地下水液をｐＨ５からｐＨ１０に調整することが好適である。更に、蛍光染料としてウラニン（□）を用いる場合、地下水液をｐＨ８以上に調整することが好適である。
【００３８】
この結果、ウラニン、エオシン、ナフチオン酸ナトリウム、アミノＧ酸の蛍光染料において、ウラニンを除くエオシン、ナフチオン酸ナトリウム、アミノＧ酸を用いる場合、地下水液をｐＨ５からｐＨ１０（ｐＨ５以上）に調整することが好適であることが判る。そして、ウラニン、エオシン、ナフチオン酸ナトリウム、アミノＧ酸を任意に選択して、もしくはいずれかを単独で用いる場合、地下水液をｐＨ８からｐＨ１０の範囲に調整することが好適であることが判る。
【００３９】
つまり、地下水液をｐＨ８からｐＨ１０の範囲に調整して維持する緩衝液を用いることで、蛍光染料の種類に拘わらず大きな値の蛍光強度を安定して得ることが可能になる。
【００４０】
ｐＨ８からｐＨ１０の範囲に維持することができる緩衝液としては、図５に示した１６種類の組成の緩衝液が挙げられる。１６種類の組成の緩衝液のなかで、地下水液をｐＨ８からｐＨ１０の範囲に調整した際に蛍光染料濃度の測定に適しているものを選定する条件は、次の通りである。
【００４１】
緩衝液は、地下水液の蛍光強度に影響を及ぼす蛍光・吸光が生じない物が必要となる。このため、１６種類の緩衝液に対し、分光光度計により三次元蛍光分析（三次元蛍光スペクトルの測定）を実施した。この結果、全ての組成の緩衝液で明確な蛍光ピークが観察されないことが確認された。また、紫外可視分光光度計で吸光度の測定を実施した。この結果、波長２５０ｎｍよりも短波長側で吸光が生じ、全ての組成の緩衝液で吸光の影響が無視できることが確認された。
【００４２】
また、緩衝液は、地下水液のｐＨを調整する上で十分な緩衝能を持つ（ｐＨ８からｐＨ１０の範囲に調整できる）ことが必要となる。
【００４３】
このため、１６種類の緩衝液に対し、ｐＨ４及びｐＨ１１の水溶液と混合した際のｐＨの変化範囲を調べた。即ち、緩衝液のｐＨ、ｐＨ４及びｐＨ１１の水溶液と緩衝液を混合したときのそれぞれのｐＨの変化を調べた。この結果を図６に示してある。図から判るように、略称ＫＮ−１（組成・濃度は図５参照）の緩衝液と、略称ＨｅＮ（組成・濃度は図５参照）の緩衝液が維持したいｐＨ８からｐＨ１０の範囲から外れることが確認された。
【００４４】
また、１６種類の緩衝液に対し、イオン強度の大きい水溶液（３.５％塩化ナトリウム水溶液）と混合した際のｐＨの変化範囲を調べた。即ち、緩衝液のｐＨ、３.５％塩化ナトリウム水溶液と緩衝液を１：１で混合したときのｐＨ、３.５％塩化ナトリウム水溶液と緩衝液を１：１で混合したときのｐＨの変化を調べた。この結果を図７に示してある。図から判るように、略称ＫＮ−１（組成・濃度は図５参照）の緩衝液と、略称ＨｅＮ（組成・濃度は図５参照）の緩衝液が維持したいｐＨ８からｐＨ１０の範囲から外れることが確認された。
【００４５】
図６、図７の結果から、１６種類の緩衝液に対し、ｐＨ８からｐＨ１０の範囲から外れたものを除外し、更に、ｐＨ８からｐＨ１０の範囲にあっても変化が大きいものを除外した結果、次の１０種類（略称で示してあり、いずれも組成・濃度は図５参照）の緩衝液が使用可能であることが確認された。
略称ＧＮ、略称ＫＮ−２、略称ＮＮ−３、略称ＮＮ−４、略称ＡＮ−１、略称ＴＨ、略称ＡＮ−２、略称ＨＮ−２、略称ＮＨＮ、略称ＮＮ−２
【００４６】
この中で、ｐＨ４及びｐＨ１１の水溶液と混合した際（図６）、イオン強度の大きい水溶液と混合した際（図７）のいずれの場合にもｐＨの変化がほとんど生じない緩衝液として、略称ＮＮ−３が最適であることが確認された。略称ＮＮ−３は、体積モル濃度（ｍｏｌ/Ｌ）が０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液である。
【００４７】
本実施例では、純水に蛍光染料を溶解して蛍光染料水溶液を調製し、体積モル濃度（ｍｏｌ/Ｌ）が０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液（緩衝液）で希釈して濃度が既知の標準液が調製される。そして、この標準液を用いて蛍光強度と蛍光染料の濃度との関係の検量線（図３参照）が作成される。一方、濃度未知の地下水の試料（濃度未知）が０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液で１：１の割合で希釈されて地下水液が調製される。
【００４８】
緩衝液である０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液（略称ＮＮ−３：図５参照）は、明確な蛍光ピークが観察されず、吸光の影響が無視できるので、地下水液の蛍光強度に影響を及ぼす蛍光・吸光が生じない緩衝液である。また、０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液（略称ＮＮ−３：図５参照）は、地下水液のｐＨをｐＨ８からｐＨ１０の範囲に調整でき、十分な緩衝能を持つ緩衝液である。
【００４９】
このため、蛍光染料の種類に拘わらず大きな値の蛍光強度を安定して得ることが可能になる。これにより、地下水液の蛍光強度を検量線に当てはめることで、定量誤差がほとんど生じない状態で蛍光染料の濃度を正確に求めることができる。そして、得られた蛍光染料の濃度を２倍することで、地下水の蛍光染料濃度が正確に導出されることになる。
【００５０】
上述した方法で、実際に蛍光染料の濃度測定が行えることを確認するため、泥水（フレックス泥水、ＫＣｌ泥水）の混合を想定した模擬地下水を調製し、緩衝液として０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液（略称ＮＮ−３：図５参照）を用いた蛍光染料の定量実験を行った。
【００５１】
模擬地下水は、トレーサとして１種類の蛍光染料を含む泥水が１％混入した地下水を想定したものである。泥水中の蛍光染料濃度は、ウラニン及びエオシンでは１ｍｇ/l、ナフチオン酸ナトリウム及びアミノＧ酸では１０ｍｇ/lとした。このような泥水が１％混入した場合に相当する濃度となるよう、１ｍｇ/lの蛍光染料水溶液と、フレックス泥水あるいはＫＣｌ泥水を純水で希釈し、模擬地下水とした。
【００５２】
模擬地下水における蛍光染料濃度は、ウラニン及びエオシンでは１０μｇ/l、ナフチオン酸ナトリウム及びアミノＧ酸では１００μｇ/lである。これをシリンジフィルタで濾過し、同体積の緩衝液である０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液（略称ＮＮ−３：図５参照）と混合し、蛍光強度を測定した。０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液（略称ＮＮ−３：図５参照）との混合により、蛍光染料濃度（調製濃度）はウラニン及びエオシンでは５μｇ/l、ナフチオン酸ナトリウム及びアミノＧ酸では５０μｇ/lとなっている。
【００５３】
検量線の作成に用いる標準液は、濃度１ｍｇ/lの蛍光染料水溶液を０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液（略称ＮＮ−３：図５参照）と混合して調製した。標準液の蛍光染料濃度を、５、１０、５０、１００μｇ/lとし、分光蛍光光度計を用いて蛍光強度を測定することにより検量線を作成した。検量線と模擬地下水の蛍光強度を基に、模擬地下水に含まれる蛍光染料濃度（定量値）を求めた。
【００５４】
泥水の混合を想定した模擬地下水の定量値及び調製濃度の状況を図８に示した。
【００５５】
フレックス泥水のウラニンの定量値は４.９７μｇ/l、エオシンの定量値は５.０１μｇ/l、ナフチオン酸ナトリウムの定量値は４９.４μｇ/l、アミノＧ酸定量値は４９.０μｇ/lとなった。また、ＫＣｌ泥水のウラニンの定量値は４.９９μｇ/l、エオシンの定量値は４.９５μｇ/l、ナフチオン酸ナトリウムの定量値は５０.３μｇ/l、アミノＧ酸の定量値は５０.０μｇ/lとなった。
【００５６】
泥水の混合を想定した模擬地下水の定量値と調製濃度との差は数％の範囲であり、種々の泥水を含む場合でも十分な緩衝能が得られ、定量誤差がほとんど生じない状態で蛍光染料の濃度を正確に求めることができることが判る。通常、掘削水に蛍光染料を添加する場合、掘削時の湧水等の影響により濃度変動が生じるため、蛍光染料の添加量を調整しても濃度にばらつきが生じている。このばらつきは、１０％程度は許容されているのが現状であるため、模擬地下水の定量値と調製濃度との差は問題にならない程度の差となり、地下水と掘削水の混合割合を正確に求めることができることが判る。
【００５７】
また、上述した方法で、実際に蛍光染料の濃度測定が行えることを確認するため、海水起源の地下水を想定した模擬地下水を調製し、緩衝液として０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液（略称ＮＮ−３：図５参照）を用いた蛍光染料の定量実験を行った。
【００５８】
海水起源の地下水を想定した模擬地下水は、塩化ナトリウム濃度が海水に近く、１種類の蛍光染料を含むものである。純水希釈した１ｍｇ/lの蛍光染料水溶液と濃度３.５ｗｔ％の塩化ナトリウム水溶液を混合することで、蛍光染料濃度１００μｇ/l、塩化ナトリウム濃度３.１５％としたものを模擬地下水とした。
【００５９】
検量線の作成に用いる標準液は、泥水の場合と同様に、濃度１ｍｇ/lの蛍光染料水溶液を０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液（略称ＮＮ−３：図５参照）と混合して調製した。標準液の蛍光染料濃度を、５、１０、５０、１００μｇ/lとし、分光蛍光光度計を用いて蛍光強度を測定することにより検量線を作成した。
【００６０】
海水起源の地下水を想定した模擬地下水に、同体積の緩衝液として０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液（略称ＮＮ−３：図５参照）を混合した上で蛍光強度を測定し、検量線から蛍光染料濃度（定量値）を求めた。緩衝液との混合により、蛍光染料濃度は５０μｇ/lとなる。
【００６１】
海水起源の地下水を想定した模擬地下水の定量値及び調製濃度の状況を図９に示した。
【００６２】
海水起源の地下水を想定した模擬地下水のウラニンの定量値は５０.３μｇ/l、エオシンの定量値は５０.１μｇ/l、ナフチオン酸ナトリウムの定量値は５０.４μｇ/l、アミノＧ酸の定量値は５０.２μｇ/lとなった。
【００６３】
海水起源の地下水を想定した模擬地下水の定量値と調製濃度との差は数％の範囲であり、海水起源の地下水であってもｐＨの状態に影響を及ぼさず、定量誤差がほとんど生じない状態で蛍光染料の濃度を正確に求めることができることが判る。前述した通り、蛍光染料の添加量の濃度変動のばらつきは、１０％程度は許容されているのが現状であるため、模擬地下水の定量値と調製濃度との差は問題にならない程度の差となり、地下水と掘削水の混合割合を正確に求めることができることが判る。
【００６４】
上述したように、使用例が多い蛍光染料であるウラニン、エオシン、ナフチオン酸ナトリウム、アミノＧ酸に対し、水溶液のｐＨをｐＨ８からｐＨ１０に調整することで、強く安定した蛍光強度を得ることができる。また、緩衝液として使用可能であることが確認され、図５に示した、略称ＧＮ、略称ＫＮ−２、略称ＮＮ−３、略称ＮＮ−４、略称ＡＮ−１、略称ＴＨ、略称ＡＮ−２、略称ＨＮ−２、略称ＮＨＮ、略称ＮＮ−２に対し、蛍光染料の蛍光強度測定に影響を及ぼすような蛍光・吸光は認められていない。
【００６５】
また、緩衝液を、ｐＨ４あるいはｐＨ１１の水溶液と体積比１：１で混合した場合、上述した１０種類の緩衝液では、ほとんどｐＨが変化しないので、１０種類の緩衝液は、蛍光染料の定量に用いる上で十分な緩衝能を持つ。また、イオン強度が大きな水溶液と混合した場合でも、上述した１０種類の緩衝液では、ほとんどｐＨが変化しないので、１０種類の緩衝液は、蛍光染料の定量に用いる上で十分な緩衝能を持つ。
【００６６】
そして、緩衝液として、０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液（略称ＮＮ−３：図５参照）を用いて、泥水の混合を想定した模擬地下水、海水起源の地下水を想定した模擬地下水を対象として濃度測定の検証を行った場合、調製濃度に対する定量誤差は最大でも２％程度であった。このため、０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液（略称ＮＮ−３：図５参照）を用いることで、標準液と試料液のｐＨを簡単に調整することができ、高精度な蛍光染料の定量が可能である。
【００６７】
上述した試料液の蛍光染料濃度の測定方法は、蛍光染料が溶解する試料流体が緩衝液で希釈されて試料液が所定のｐＨに調整され、試料液の蛍光強度を標準液の検量線に当てはめて蛍光染料濃度を求め、試料液の蛍光染料濃度とするので、試料流体のｐＨに拘わらず蛍光染料の蛍光強度を安定して求め、蛍光染料濃度を正確に求めることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、試料液の蛍光染料濃度の測定方法の産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１ ボーリング孔
２ 掘削水
３ 地下水
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光染料が溶解する蛍光染料水溶液を緩衝液で希釈して標準液を調製し、
標準液の蛍光強度と蛍光染料濃度の関係を求めて検量線を作成し、
蛍光染料が溶解する試料流体を緩衝液で希釈して試料液を所定のｐＨに調整し、
前記検量線に基づいて前記試料液の蛍光強度から試料液の蛍光染料濃度を求める
ことを特徴とする試料液の蛍光染料濃度の測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、
緩衝液は、酸性あるいはアルカリ性の試料流体、及びイオン強度の大きい試料流体を希釈して試料液を所定の値のｐＨに調整する
ことを特徴とする試料液の蛍光染料濃度の測定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、
緩衝液は、試料液の蛍光強度に影響を与える蛍光・吸光が生じない
ことを特徴とする試料液の蛍光染料濃度の測定方法。
【請求項４】
請求項３に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、
緩衝液は、試料流体を希釈して試料液のｐＨを５以上に調整する
ことを特徴とする試料液の蛍光染料濃度の測定方法。
【請求項５】
請求項４に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、
緩衝液は、試料流体を希釈して試料液のｐＨを８から１０の範囲に調整する
ことを特徴とする試料液の蛍光染料濃度の測定方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、
前記蛍光染料は、ウラニン、エオシン、ナフチオン酸ナトリウム、アミノＧ酸の一種以上である
ことを特徴とする試料液の蛍光染料濃度の測定方法。
【請求項７】
請求項６に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、
緩衝液は、体積モル濃度（ｍｏｌ/Ｌ）が０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液であり、試料流体を１：１の割合で希釈して試料液とする
ことを特徴とする試料液の蛍光染料濃度の測定方法。
【請求項８】
請求項７に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、
試料流体は、蛍光染料が添加された掘削水を用いたボーリングにより採取された地下水であり、地下水試料液の蛍光染料濃度を求めることで、地下水に含まれる掘削水の割合を求める
ことを特徴とする試料液の蛍光染料濃度の測定方法。
【請求項１】
蛍光染料が溶解する蛍光染料水溶液を緩衝液で希釈して標準液を調製し、
標準液の蛍光強度と蛍光染料濃度の関係を求めて検量線を作成し、
蛍光染料が溶解する試料流体を緩衝液で希釈して試料液を所定のｐＨに調整し、
前記検量線に基づいて前記試料液の蛍光強度から試料液の蛍光染料濃度を求める
ことを特徴とする試料液の蛍光染料濃度の測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、
緩衝液は、酸性あるいはアルカリ性の試料流体、及びイオン強度の大きい試料流体を希釈して試料液を所定の値のｐＨに調整する
ことを特徴とする試料液の蛍光染料濃度の測定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、
緩衝液は、試料液の蛍光強度に影響を与える蛍光・吸光が生じない
ことを特徴とする試料液の蛍光染料濃度の測定方法。
【請求項４】
請求項３に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、
緩衝液は、試料流体を希釈して試料液のｐＨを５以上に調整する
ことを特徴とする試料液の蛍光染料濃度の測定方法。
【請求項５】
請求項４に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、
緩衝液は、試料流体を希釈して試料液のｐＨを８から１０の範囲に調整する
ことを特徴とする試料液の蛍光染料濃度の測定方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、
前記蛍光染料は、ウラニン、エオシン、ナフチオン酸ナトリウム、アミノＧ酸の一種以上である
ことを特徴とする試料液の蛍光染料濃度の測定方法。
【請求項７】
請求項６に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、
緩衝液は、体積モル濃度（ｍｏｌ/Ｌ）が０．０５モーラー（Ｍ）のホウ砂水溶液であり、試料流体を１：１の割合で希釈して試料液とする
ことを特徴とする試料液の蛍光染料濃度の測定方法。
【請求項８】
請求項７に記載の試料液の蛍光染料濃度の測定方法において、
試料流体は、蛍光染料が添加された掘削水を用いたボーリングにより採取された地下水であり、地下水試料液の蛍光染料濃度を求めることで、地下水に含まれる掘削水の割合を求める
ことを特徴とする試料液の蛍光染料濃度の測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２２０９８０（Ｐ２０１１−２２０９８０Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９３５５９（Ｐ２０１０−９３５５９）
【出願日】平成２２年４月１４日（２０１０．４．１４）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 日本地下水学会事務局、２００９年秋季講演会講演要旨、平成２１年１０月１５日
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度 経済産業省 地層処分技術調査等委託費（地層処分共通技術調査：岩盤中地下水移行評価技術高度化開発）委託事業 産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１４日（２０１０．４．１４）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 日本地下水学会事務局、２００９年秋季講演会講演要旨、平成２１年１０月１５日
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度 経済産業省 地層処分技術調査等委託費（地層処分共通技術調査：岩盤中地下水移行評価技術高度化開発）委託事業 産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
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