加熱脱離チューブの選び方

Ⅳ章-5 TO-17 Style1

概要

人類の活動によって排出される VOC（揮発性有機化合物）は、年間およそ 142 テラグラム・カーボンに達すると推定されており、年々増え続けています。とはいえ、VOC の大半は今も植物から自然に放出されているものです。その中で、アメリカは世界全体の約 21％を占める最大の排出国です。また、米国の「大気浄化法（Clean Air Act）」は、EPA（環境保護庁）に対して「大気環境基準を定めなければならない」と定めています。この法律は 1990 年に最後の改正が行われました。

US EPA Method TO-17「吸着チューブによる能動サンプリングを用いた大気中揮発性有機化合物（VOC）の測定」では、濃度 0.5～25 ppbv レベルの VOC を、大気中で TD-GC/MS によりモニタリングする方法が記載されています。この方法は、対象化合物に合わせて選択した複数の吸着剤を組み合わせたチューブを用いることを基本としています。使用者のニーズに合わせてチューブ構成を柔軟に変更することも可能ですが、TO-17 では 「Tube Style 1」「Tube Style 2」「Tube Style 3」 の 3 種類の標準的なチューブ構成が推奨・規定されています。

この方法は、従来の吸着剤を用いた EPA Method TO-1 および TO-2 に代わるものであり、さらにキャニスターを用いた EPA Method TO-15 の代替手段としても利用できます。対象となる化合物リストは TO-15 と同じで、すなわち 1990 年改正の米国大気浄化法で有害大気汚染物質として規定された 97 種類の VOC の一部が含まれます。

TO-17 Style 1　チューブ構成

・チューブに30mm の Tenax GR と 25 mm の Carbograph 1 を充填
・吸着剤の層は 3 mm のガラスウールで仕切られている
・Carbograp 1 は Carbopack B と同等の性能を持つ吸着剤

C6〜C20 の揮発性有機化合物に対応

・C6～C20 の化合物に対応：空気試料量 2 L で、湿度条件にかかわらず使用可能
・C7 以上の化合物であれば：空気試料量を 5 L まで拡張可能

適用温度

・最高使用温度　　　　　：350℃
・コンディショニング温度：320℃
・加熱脱離温度　　　　　：300℃

利点

・比較的広い揮発性範囲をカバーできる
・特性が十分に研究されている、広く利用されている吸着剤を使用している

欠点

・ベンゼンに対しては比較的ブレークスルーが小さい
・Tenax GR が、チューブ全体の脱離温度およびバックグラウンドノイズに制限を与える

テクニカルガイド

・TO-17 Tube Style 1 は、二層構造のチューブで、アクティブサンプリング（ポンプを用いた採取）
　に適しています。
・パッシブサンプリングが必要な場合は、類似の揮発性範囲に対応する Tenax GR チューブ
　（Camsco 部品番号 SU60527） を使用できます。
・Tenax GR はバックグラウンドが比較的高いため微量分析には最適ではありませんが、
　一般的な用途には十分対応可能です。

他のチューブとの比較

・US EPA Compendium Method TO-1 では、非極性 VOC のサンプリングに Tenax GC の使用が
　示されています。TO-17 の Tube Style 1 は、「強化型 Tenax GR チューブ」とも言え、
　Tenax GR がカバーする揮発性範囲の低い側でのブレークスルーを防ぐために、
　背面に Carbograph 1 の層を追加しています。

・同様に、Camsco では 「強化型 Tenax® TA チューブ」 も製造しており、構成は同じですが
　Tenax® GR の代わりに Tenax® TA を用いています（部品番号: SU60540）

参考文献

US EPA Method TO-17: Determination of volatile organic compounds in ambient air using active sampling onto sorbent tubes. EPA/625/R-96/010b, 1999

US EPA Methods TO-1 and TO-2, Compendium of Methods for the Determination of Toxic Organic Compounds in Ambient Air. EPA 600/4-84-041, 1984

Piccot, S., J. Watson, AND J. Jones*. A Global Inventory of Volatile Organic Compound Emissions from Anthropogenic Sources. Journal of Geophysical Research 97(D9):9897-9912, (1992)

E. Hunter Daughtrey, K. D. Oliver, J. R. Adams, K. G. Kronmiller, W. A. Lonneman, W. A. McClenny, A comparison of sampling and analysis methods for low-ppbC levels of volatile organic compounds in ambient air, J. Environ. Monit., 2001, 3, 166-174

UK Health and Safety Executive MDHS 72 (Volatile Organic Compounds in Air), "Laboratory Method Using Pumped Solid Sorbent Tubes, Thermal Desorption and Gas Chromatography," Methods for the Determination of Hazardous Substances (MDHS), Sheffield, UK.

Ciccioli, P., Brancaleoni, E., Cecinato, A., DiPalo, C., Brachetti, A., and Liberti, A., "GC Evaluation of the Organic Components Present in the Atmosphere at Trace Levels with the Aid of Carbopack™ B for Preconcentration of the Sample," J.of Chrom., 351, pp 433-449, 1986.