比濁計の原理と用途、および測定単位の解説

比濁計（ネフェロメーター、nephelometer）は、液体や気体のコロイド中に含まれる浮遊微粒子の濃度を測定するための機器です。「nephelometer」という単語は、ギリシャ語で雲を意味するnephosに由来しています。光ビーム（ソースビーム）を照射し、そのソースビームに対して特定の角度（多くの場合90°）に設置された光検出器を用いて微粒子を測定します。

粒子の密度は、粒子から検出器へ反射される光の作用によって決まります。特定の密度における反射光の量は、粒子の形状、色、反射率などの特性に依存します。比濁計は既知の微粒子に合わせて較正され、必要に応じて環境因子（k因子）を用いて明るい色や暗い色のちりを補正します。

主な用途

比濁計の主な用途は、汚染監視、気候監視、および視程に関連する大気質の測定です。浮遊する粒子は、生物学的汚染物質、粒子状汚染物質、ガス状汚染物質、あるいはちりなどに分類されます。

生物学的汚染物質には、カビ、菌類、細菌、ウイルス、動物のフケ、チリダニ、花粉などが含まれます。これらは健康問題を引き起こす要因となるため、室内大気質の管理において重要視されます。

測定技術と機能

シースエア

シースエアとは、エアロゾル流を囲むように流れる清浄な濾過空気のことであり、微粒子が光学室内で循環や堆積するのを防ぐ役割を持ちます。これにより応答時間が改善され、光学室が清潔に保たれるためメンテナンスが容易になります。

全天の放射バランスと気候研究

比濁計は地球温暖化の研究、特に全天の放射バランスの測定にも活用されています。後方散乱シャッターを備えた3波長比濁計を用いることで、ちりや粒子状物質を通過して宇宙空間へ反射される太陽放射の量を決定することが可能です。

視程の測定

環境保護機関などで広く使用されている単純な1波長比濁計は、光散乱の測定を通じて視程の測定にも用いられます。光散乱測定の結果に対してコスミーダーの式（Koschmiederの式）と呼ばれる換算係数を適用することで、水平方向の視程を算出できます。

火災検知

気相比濁計は、煙やその他の燃焼粒子を検出する装置（吸引式煙検知器）としても利用されます。非常に低い粒子濃度を検出できるため、コンピュータールームや電話交換室といった精密な電子機器の保護に適しています。

濁度単位

光学特性は懸濁粒子の大きさに依存するため、粒子サイズが均一な「ホルマジン」と呼ばれる安定した合成材料が目盛りや再現性の基準として広く使われています。

• FTU（ホルマジン濁度単位）: ホルマジンを基準とした基本的な単位。
• NTU（比濁法濁度単位）: 米国環境保護庁（EPA）により指定された白色光源と幾何学的特性を使用する特殊なケース。
• FNU（ホルマジン比濁法単位）: ISO 7027により水処理における近赤外光（NIR）と90°散乱を使用して規定された単位。
• FAU（ホルマジン減衰単位）: ISO 7027により0°での濁度測定のために指定された単位。