建築物環境衛生管理技術者(ビル管理士) 過去問
第51回(令和3年度(2021年))
問82 (空気環境の調整 問82)
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問題
建築物環境衛生管理技術者(ビル管理士)試験 第51回(令和3年度(2021年)) 問82(空気環境の調整 問82) (訂正依頼・報告はこちら)
- VOCSの採取には、アクティブサンプリング法とパッシブサンプリング法がある。
- 固相捕集・加熱脱着-GC/MS法では、前処理装置により脱着操作を行う。
- 固相捕集・溶媒抽出-GC/MS法では、加熱脱着法に比べ、測定感度は落ちる。
- TVOC(Total VOC)を測定する装置では、方式によらず各VOCに対して同じ感度である。
- TVOCは、GC/MSによりヘキサンからヘキサデカンの範囲で検出したVOCSの合計である。
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この過去問の解説 (3件)
01
正解は、「TVOC(Total VOC)を測定する装置では、方式によらず各VOCに対して同じ感度である。」です。
この問題は、揮発性有機化合物(VOCS)測定に関するものです。
VOCs(揮発性有機化合物)は、室内空気汚染の主要因であり、
シックハウス症候群対策としても重要視されます。
測定には、アクティブ法(ポンプ使用)とパッシブ法(自然拡散)によるサンプリングがあり、
分析にはGC/MS(ガスクロマトグラフ質量分析法)が用いられます。
TVOC(総VOC量)は、特定範囲の化合物の合計濃度であり、
測定方式や装置によって感度は異なりますので、注意しましょう。
正しいです。VOCsの採取方法には、アクティブサンプリング法とパッシブサンプリング法があります。
アクティブ法はポンプを用いて一定量の空気を吸引し、
吸着剤に捕集する方式で、短時間で高精度な測定が可能です。
パッシブ法は自然拡散によって空気中のVOCsを吸着剤に取り込む方式で、
電源不要で長時間の平均濃度測定に適しています。
両者は目的や環境に応じて使い分けられています。
正しいです。固相捕集・加熱脱着-GC/MS法は、
VOCsを吸着剤(例:Tenax)に捕集し、
加熱によって揮発させてGC/MSで分析する高感度な測定法です。
加熱脱着には専用の前処理装置(サーマルデソーバー)が用いられ、
吸着剤から効率よく化合物を放出させます。
溶媒を使わずに高精度な分析が可能です。
固相捕集・溶媒抽出-GC/MS法は、吸着剤に捕集したVOCsを有機溶媒で抽出し、
GC/MSで分析する方法です。溶媒抽出では、溶媒の純度や抽出効率に左右されるため、
微量成分の検出には限界があり、加熱脱着法に比べて感度が劣る傾向があります。
加熱脱着法は直接加熱により揮発成分を効率よく回収できるため、
微量分析に優れています。
誤りです。TVOC(Total Volatile Organic Compounds)は、
複数のVOCsの合計濃度を示す指標であり、
測定にはGC/MSや光イオン化検出器(PID)などが用いられます。
各VOCは化学構造や揮発性が異なるため、
検出器の種類や測定方式によって感度が変化します。
例えば、トルエンとホルムアルデヒドでは応答性が異なるので、
同じ濃度でも検出値に差が出ます。
正しいです。TVOCの定義は測定機関や目的によって異なりますが、
一般的にはGC/MSによって検出される炭素数6(ヘキサン)から、
炭素数16(ヘキサデカン)までの揮発性有機化合物の合計濃度を指します。
この範囲は室内空気汚染の主要成分を網羅しており、
シックハウス対策や建築物衛生管理において基準値が設定されています。
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02
揮発性有機化合物(VOC)は、建材や接着剤、塗料、家具などから発生し、室内空気汚染の原因となる物質です。室内環境測定では、個々のVOCを分析する方法と、総量として評価するTVOC測定が行われています。採取方法にはポンプを用いるアクティブ法と拡散を利用するパッシブ法があり、分析にはGC/MSが広く利用されています。また、加熱脱着法や溶媒抽出法には感度や操作性の違いがあるため、それぞれの特徴を理解しておくことが重要です。
適切です。VOCの採取方法には、ポンプを使用して一定量の空気を吸引するアクティブサンプリング法と、物質の拡散現象を利用するパッシブサンプリング法があります。アクティブ法は短時間で高精度の測定が可能であり、建築物衛生分野でも広く利用されています。一方、パッシブ法は電源やポンプが不要で、長時間の平均濃度を測定する場合に適しています。測定目的や対象物質に応じて使い分けられています。
適切です。加熱脱着-GC/MS法では、吸着剤を充填した捕集管にVOCを捕集した後、専用の加熱脱着装置によって吸着された成分を加熱して放出します。放出された成分はキャリアガスによってGC/MSへ導入され、分離・分析が行われます。前処理装置が自動的に脱着操作を行うため、溶媒を使用する必要がなく、微量成分の高感度分析が可能となっています。
適切です。溶媒抽出法では、吸着剤に捕集されたVOCを溶媒で洗い出して分析します。この過程で試料が希釈されるため、加熱脱着法と比較すると検出感度が低下する傾向があります。また、抽出操作による誤差や溶媒由来の影響を受ける場合もあります。一方で、装置構成が比較的簡単で導入しやすいという利点もあり、用途に応じて使い分けられています。
不適切です。TVOC測定装置の感度は、すべてのVOCに対して同一ではありません。例えば半導体式センサーや光イオン化検出器では、物質ごとに応答特性が異なります。同じ濃度であっても、トルエンには強く反応し、別のVOCには弱く反応する場合があります。そのため、TVOC値は特定の標準物質を基準に換算された値として扱われます。各VOCに対して常に同じ感度を示すわけではありません。
適切です。TVOCは室内空気中に存在する複数のVOCを総量として評価する指標です。一般的にはGC/MS分析により、n-ヘキサンからn-ヘキサデカンまでの保持時間範囲に検出されたVOCの濃度を合計して算出します。この考え方は室内空気汚染の総合的な評価に利用されており、個別物質だけでは把握しにくい化学物質汚染の状況を把握するための重要な指標となっています。
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03
この問題で覚えておくポイントは以下の通りです。VOCsの測定では採取方法・前処理・検出方法の違いと、TVOC(全VOC)の定義・測定範囲を理解することが重要です。特に検出器の感度は化合物ごとに異なるという基本原則を押さえておきましょう。
正しいです。
アクティブ(能動)サンプリング法はポンプを使って空気を強制的に捕集剤に通す方法で、短時間での採取が可能です。パッシブ(受動)サンプリング法はポンプを使わず拡散で長時間採取する方法です。
正しいです。
固相捕集チューブに捕集したVOCsを分析する際、加熱脱着法では専用の熱脱着装置(前処理装置)で加熱し、捕集した成分をGC/MSに導入します。
正しいです。
溶媒抽出法では捕集物を溶媒で抽出するため、試料が希釈された状態でGC/MSに注入されます。加熱脱着法は捕集成分をほぼ全量カラムに導入できるため、溶媒抽出法と比べて感度が高くなります。
誤りです。
GC/MSや水素炎イオン化検出器(FID)などの検出器は、化合物の種類によって応答感度(感度)が異なります。トルエンと他のVOC化合物ではシグナルの大きさが異なるため、各VOCに対して同じ感度であるという記述は誤りです。
正しいです。
国内のTVOC指針値(400μg/m³以下)はGC/MSを用いてn-ヘキサン(炭素数6)からn-ヘキサデカン(炭素数16)の保持時間の範囲で検出されたすべてのVOCsの合計として定義されています。
TVOCの測定範囲「ヘキサン〜ヘキサデカン」は暗記必須の事項です。また、検出器の感度が化合物ごとに異なることは分析化学の基本原則です。加熱脱着法と溶媒抽出法の感度の差(加熱脱着法の方が感度が高い)もあわせて押さえておきましょう。
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