JPS63180837A

JPS63180837A - 雨水成分測定装置

Info

Publication number: JPS63180837A
Application number: JP62013178A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kimoto; 岳志紀本; Yoichi Mitani; 洋一三谷
Original assignee: Kimoto Electric Co Ltd
Current assignee: Kimoto Electric Co Ltd
Priority date: 1987-01-21
Filing date: 1987-01-21
Publication date: 1988-07-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野雨水を採取し、雨水に含まれる硝酸イオンおよび硫酸イ
オンの濃度を連続的にかつ自動的に測定することができ
る装置に関する。

背景技術硫酸イオンおよび硝酸イオンが含まれるいわゆる酸性雨
による環境汚染の重大性が世界的に強く認識されつつあ
る。このような酸性雨が降ると、たとえば農作物の成長
を阻害するなど、極めて大きな影響を与える。このよう
な問題を解決するために、石灰などを般用して中和させ
る必要がある。

このような場合ｌ：雨水に含まれる硝酸イオン濃度およ
び硫酸イオン濃度を測定することが必要となる。

ところで従来からの雨水成分測定装置では、雨水の雨量
、ｐＨ１導電率および温度などしか測定することができ
ず、硫酸イオン濃度および硝酸イオン濃度の測定にあた
ってはサンプル採取用容器に雨水を採取し、これを別の
場所に持込んで、硫酸イオンおよび硝酸イオン濃度測定
装置で成分を分析して測定している。したがって正確で
信頼性の高い測定を行なうことはできず、また長期間連
続して測定を・するには多大な負担を要することになり
、実際上不可能である。

発明が解決しようとする問題点本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、雨水に含
まれる硝酸イオンおよび硫酸イオンの濃度を正確で信頼
性の高い測定を長期間連続して実施することができるよ
うにした新規な雨水成分測定装置を提供することである
。

問題点を解決するための手段本発明は、雨水を連続自動採取し、その中に合よれる硝
酸イオンおよび硫酸イオンの濃度を連続的に測定するこ
とを特徴とする雨水成分測定装置である。

作　　用本発明に従えば、雨水が連続かつ自動採取され、この採
取された雨水に含まれる硝酸イオンおよび硫酸イオンの
濃度が連続的に測定される。したがって先行技術の項で
説明したような手作業による測定を行なう必要がなく、
したがって正確でかつ信頼性の高い測定を長期間連続し
て行なうことが可能となる。

実施例第１図は本発明の一実施例の雨水成分測定装置１の構成
を示すブロック図であり、第２図は雨水成分測定装置１
の側面図であり、第３図は雨水成分測定装置１の正面図
である。なお、第３図では扉２が開かれた状態が示され
ている。、第２図および第３図を参照して、ケーシング
３には、扉２が開閉自在に取付けられる。このケーシン
グ３の上部には、採水器５の試料口６を支持する支持体
７が立設される。この支持体７には、蓋８が開閉自在に
取付けられる。蓋８には駆動軸９の一端が固定されてお
り、この駆動軸９はモータＭ　（第７図参照）によって
駆動され、これに応じて蓋８が開閉動作を行なうように
構成されている。またケーシング３には取手１０が設け
られる。この取手１０をつかんで希望する測定場所に適
時移動させることができる。

ケーシング３内には、プリンタ１１、キーボード１２、
ＬＥＤなどによって実現される表示装置１３が備えられ
る。またケーシング３の上部でがつ支持′体７の側方に
は、雨滴検出器１４が備えられる。この雨滴検出器１４
は山形状に形成され、左右の斜面には検出部１５が設け
られる。この検出部１５には、第４図に示すように櫛形
電極１６ａと櫛形電極１６ｂとが相互に近接して配置さ
れる。

雨が降ると、対向する電極１６ａ、１６ｂ間に雨滴が付
着し、これによって電極１６ａ、１６ｂが導通して雨が
降ったことが検出される。

第１図を参照して、採水器５は、下方に向かうにつれて
先細状の円錐面を有する試料口６と、この試料口６の下
方開口部が連通する計量管２０とを含む。計量管２０に
は、第５図示のように雨水が予め定めた量だけ採取でき
たか否かを検出するための液面高さ検出スイッチ２１が
設けられる。

検出スイッチ２１は、計量管２０の上方から計量管２０
内に予め定めた長さだけ突出した電極２１ａ、２１ｂを
有する。試料口６を介して計量管２０内に雨水が貯留さ
れ、この貯留された雨水に電極２１ａ、２１ｂが浸漬さ
れると、電極２１ａ、２１ｂは導通する。これによって
予め定めた雨量が貯留されたことを検出することができ
る。

計量管２０に貯留された雨水は、計量管２０の下部から
管路ノ１、開閉弁■１を介して検出器２２の下部から流
入する。また計量管２０の高さ方向中央部付近にはオー
バ７０−用排出口２０ａが設けられ、雨水が大量に貯留
されたときには前記排出口２０ａ、管路！２　を介して
排出容器２３に排出される。検出器２２と開閉弁■１と
を接続する管路上の分岐点２４は、開閉弁Ｖ２．Ｖ３を
介、して排出容器２３と連通しているとともに、開閉弁
■２、管路！３、検出器２２内の液面の高さを調整する
ための調整器２８を介してサンプル採取用容器２５と連
通している。

硫酸イオンを検出するための反応液であるバリウム塩の
水溶液は容器２６に貯留されており、このバリウム塩の
水溶液はポンプＰ１の駆動によって容器２６から検出器
２２に導かれて検出器２２の上部から検出器２２内へ供
給される。また容器２７には洗浄液が貯留されており、
この洗浄液はポンプＰ２の駆動によって容器２７がら三
方弁■４を介して計量管２０に導かれて計量管２０の上
部から計量管２０内へ供給されるとともに、また三方弁
■４を介して検出器２２に導かれて検出器２２の上部か
ら検出器２２内へ供給される。

検出器２２は、雨水が貯留される試料セル３０と、硝酸
イオンおよび硫酸イオンの濃度を検出する検出部３１と
を含む。試料セル３０には、たとえば白金から成る導電
率検出用電極３２と、たとえばガラスなどから成るｐＨ
検出用電極３３とが、試料セル３０内に突出されて設け
られている。

第６図は検出器２２の検出部３１の電気的構成を示すブ
ロック図である。試料セル３０の一側方に配置された紫
外線発光ランプ３６からの紫外光は試料セル３０に照射
される。試料セル３０を通過した紫外光は、レンズ３７
を通過し、さらにハーフミラ−３８を通過して光電管３
９で受光されるとともに、ハーフミラ−３８で反射され
て光電管４０に受光される。光電管３９と光電管４０と
は、取込む光の波長が相互に異なっている。光電管３９
は硝酸イオン濃度測定用であり、２２Ｏｒ＋ａ＋付近の
波長を取込むことができるように構成されている。また
光電管４０は硫酸イオン濃度測定用であり、３０ｏｎＩ
ＩＩ付近の波長を取込むことができるように構成されて
いる。すなわち、硝酸イオンは２２Ｏｎｍ付近に強い吸
収スペクトルを有し、硫酸イオンは外光および硝酸イオ
ンの影響の少ない３０Ｏｎｍ付近で、その吸収量を前記
光電管３９゜４０および後述する光電管４３を用いて硝
酸イオン、硫酸イオンの濃度が測定される。

光電管３９は、前記所定の波長を有する紫外光の光量に
対応した電圧をプリアンプ４１に導出する。プリアンプ
４１からの出力は、後述するアンプ５０（第７図参照）
に入力される。また光電管４０は、前記所定の波長を有
する紫外光の光量に対応した電圧をプリアンプ４２に導
出する。プリアンプ４２からの出力は、アンプ５０に入
力される。

ランプ３６の試料セル３０とは反対側に、光電管４３が
設けられる。この光電管４３は、周辺温度、ランプの寿
命などに起因する微少変化量を補正するためのものであ
る。光電管４３からの出力は、プリアンプ４４によって
増幅されてアンプ５０に入力される。また試料セル３０
の下部には、回転子４５を備える撹拌機４６が設けられ
る。

次に検出器２２の検出原理について説明する。

ランプ３６からの紫外光を試料セル３０に入射させ、そ
の透過光の吸収強度差から濃度を測定する。

たとえば硝酸イオンは紫外領域（２２０ｍｍ付近）に強
い吸収スペクトルを持っているため、その吸収量で硝酸
イオン濃度を測定することができる。また硫酸イオンを
検出するためにはバリウム塩の水溶液を試料セル３０内
の雨水に添加し、これによって硫酸バリウムの懸濁液が
得られ、この懸濁液を通過する際の紫外光の吸光度を測
定することによって硫酸イオン濃度を測定することがで
きる。

試料セル３０を透過した紫外光は、ブランク時の透過光
をＩ。、濃度Ｃのときの透過光をＩ、試料セル３０のセ
ル艮をしい吸光係数をａとすれば、第１式で示すランバ
ートベールの法則に従って変化する。

Ｉ　＝　Ｉｏ　Ｘ　　ｅｘｐ（ａＬＣ）　　　　　−（
１）ここでａ、Ｌは定数であり、１．、Ｉを測定するこ
とによって濃度Ｃを決定することができる。

第７図は雨水成分測定装置１の電気的構成を示すブロッ
ク図である。雨量計５１、ｐＨ検出用電極３３、導電率
検出用電極３２、温度検出素子５２からの検出信号は、
アイソレータ５３、アンプ５０を介してマイクロコンピ
ュータなどによって実現される処理回路５４に与えられ
る。また光電管３９，４０．４３からの出力は、アンプ
５０を介して処理回路５４に与えられる。処理回路５４
は、これらの光電管３９，４０．４３からの出力によっ
て前記第１式に基づいて演算処理を行ない、硝酸イオン
濃度および硫酸イオン濃度が求められる。

また検出スイッチ２１からの検出信号は、アンプ５０を
奔して処理回路５４に与えられる。処理回路５４には駆
動回路５５が接続され、この駆動回路５５を介してポン
プＰｉ、Ｐ２、モータＭ１弁■１〜Ｖ４が個別的に駆動
制御される。処理回路５４には、また表示装置１３、キ
ーボード１２、プリンタ１１がそれぞれ個別的に接続さ
れる。なお、処理回路５４にデジタル／アナログ変換器
を接続し、該デジタル／アナログ変換器からのアナログ
信号によって記録計などを駆動するような構成であって
もよい。

＄８図は、雨水成分測定装置１による硫酸イオンおよび
硝酸イオンの濃度測定処理動作を示す７０−チャートで
ある。ステップｎ１　　からステップｎ２　　に移り待
機状態となる。この待機状態では、弁Ｖ１〜Ｖ４は閉弁
状態であり、計量管２０および試料セル３０に洗浄液が
貯留されている。このような待機状態でステップｎ３　
　で雨滴が検出されたか否かが判断される。雨滴検出器
１４によって雨滴が検出されたとき、すなわち櫛形電極
１６ａ。

１６ｂが導通したときにはステップｎ４に移り、ランプ
３６を点灯しモータＭが駆動され、これによって蓋８の
開動作が開始され、ステップｎ５　　で開閉弁ｖ１〜■
３が開弁状態となり、ステップｎ６で雨滴検出から予め
定めた時間Ｔ１経過したか否かが判断される。この時間
Ｔ１は蓋８が全開する時開Ｔ２よりも小さく選ばれる。

時間Ｔ１はたとえば５秒であり、時間Ｔ２はたとえば１
０秒である。ステップｎ６　で時間Ｔ１経過したときに
は、計量管２０内の洗浄液および試料セル３０内の洗浄
液は排出容器２３に排出されている。こうして洗浄液の
排出が完了すると、ステップｎ７　　で開閉弁Ｖ１〜Ｖ
３が閉じられる。これによって計量管２０内に雨水が貯
留され始める。こうして降雨の開始時に採水器５および
検出器２２が洗浄されるため、正確な検出を行なうこと
ができる。

ステップｎ７　　で開閉弁Ｖ１が閉じられることによっ
て計量管２０内に雨水が貯留される。そしてステップｎ
８　　で検出スイッチ２１が導通したが否かが判断され
る。検出スイッチ２１が導通したときにはステップｎ９
　　に移り、開閉弁■１が開かれ、以後検出処理工程に
進む。なお、開閉弁Ｖ２．Ｖ３は閉じられたままである
。

ステップｎ８　　で検出スイッチ２１が導通しないとき
には、ステップｎｌｏ　　に移り、予め定めた時間Ｔ３
経過したか否かが判断され、経過していないときには、
ステップｎ８　　に戻る。経過したときにはステップｎ
ｌＯからステップｎｉｌに移り、雨量が少ないと判定し
て開閉弁■１〜■３を開き、計量管２０から雨水を排出
容器２３に排出し、後述するステップｎ２３　　に移っ
て洗浄工程に入る。

ステップｎ９　　では、開閉弁Ｖ１が開かれると液差に
よって計量管２０内の雨水は管路！１、開閉弁Ｖ１を介
して検出器２２の試料セル３０内に流入する。次にステ
ップｎ１２　　で一定時間Ｔ４経過したか否かが判断さ
れ、経過したときには計量管２０内の雨水の試料セル３
０内への流入が完了したものと判断され、ステップｎ１
３　　で開閉弁Ｖ１が閉じられる。次にステップｎ１４
　　で回転子による攪拌を行ない、ｐＨ検出用電極３３
導電率検出用電極３２および温度検出素子５２によって
ｐＨ。

導電率および水温が測定される。検査が終了したときに
は、ステップｎ１５　　で開閉弁■２が開かれ、これに
よってステップｎ１６　　で試料セル３０内の雨水が開
閉弁■２、管路ノ３、調整器２８を介してサンプル採取
用容器２５に導かれる。調整器２８の働きによって試料
セル３０内の雨水は第９図（１）で示す液面が電極３２
．３３および温度検出素子５２が浸漬されている高さＨ
ｌから、第９図（２）で示す浸漬されない高さＨ２に低
下する。これによってサンプル採取用容器２５に雨水を
採取することができるとともに、硫酸イオンを検出する
際の硫酸バリウムの懸濁液に起因してｐＨ電極３３、導
電率用電極３２および温度検出素子５２が汚損されるこ
とが防がれる。

次にステップｎ１７　　に移り、開閉弁Ｖ２が閉じられ
る。次にステップｎ１８　　で試料セル３０内の雨水内
に含まれる硝酸イオン濃度が測定され、同時に硫酸ブラ
ンクを測定する。ステップｎ１９　　ではポンプＰ１が
駆動され、これによって容器２６内のバリウム塩の水溶
液が試料セル３０内に流入され、これによって試料セル
３０内で硫酸バリウムの懸濁液が得られる。このような
状態でステップｎ２０　　で硫酸イオンの濃度が測定さ
れる。硫酸イオン濃度測定が終了したときには、ステッ
プｎ２１で開閉弁Ｖ２．Ｖ３が開かれる。これによって
ステップｎ２２　　で試料セル３０内の雨水が排出容器
２３に排出される。こうして雨水のｐＨ，導電率、水温
、硝酸イオンの濃度および硫酸イオンの濃度の測定が終
了する。次にステップｎ２３　　で開閉弁■１〜■３が
閉じられ、三方弁■４が開かれる。ステップｎ２４　　
ではポンプＰ２が駆動され、これによって容器２７内の
洗浄液が採水器５および検出器２２内に供給され、採水
器５および検出器２２内に貯留されて容器内が洗浄され
る。

このようにして硫酸イオン、硝酸イオン、ｐＨ。

水温、導電率などの酸性雨の原因究明に必要な項目を高
精度でかつ長期間連続的に測定することができる。

前述の実施例では、降雨地に最初の１〜５ｍｍ程度の降
水量の間で測定を行ない、降雨が継続的である場合には
一定時間毎に測定を行なうようにしてもよい。また光電
管３９，４０．４３に代えてＣＯＤなどを用いてもよい
。

なお、測定結果は、キーボード１２の入力操作によって
表示装置１３に表示され、またプリンタ１１に印字され
る。

効　　果以上のように本発明によれば、雨水に含まれる硝酸イオ
ンの濃度および硫酸イオンの濃度を正確でかつ信頼性の
高い測定を長期間連続して行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の雨水成分測定装置１の構成
を示すブロック図、第２図は雨水成分測定装置１の側面
図、第３図は扉２を省略した成分測定装置１の正面図、
第４図は雨滴検出器１４の平面図、第５図は計量管２０
の拡大断面図、第６図は検出器２２の検出部３１の電気
的構成を示すブロック図、第７図は雨水成分測定装置１
の電気的構成を示すブロック図、第８図は雨水成分測定
装置１の測定処理動作を示すフローチャート、第９図は
試料セル３０内の液面の変化状態を示す図である。５・・・採取器、８・・・蓋、１１・・・プリンタ、１
３・・・表示装置、２０・・・計量管、２２・・・検出
器、３０・・・試料セル、３６・・・紫外線発光ランプ
、３８・・・ハーフミラ−１３９，４０，４３・・・光
電管、５３・・・処理回路、■１〜■４・・・弁、Ｐｉ
、Ｐ２・・・ポンプ、Ｍ・・・モータ代理人　　弁理士　西教　圭一部第２図第３図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

雨水を連続自動採取し、その中に含まれる硝酸イオンお
よび硫酸イオンの濃度を連続的に測定することを特徴と
する雨水成分測定装置。