揮発性有機化合物

カナダ保健省は、 VOCを沸点がおよそ50～250 ℃（122～482 °F）の範囲にある有機化合物と分類しています。重点は、大気質に影響を与える可能性のある、一般的に遭遇するVOCに置かれています。^{[ 8 ]}  

欧州連合は、 VOCを「 293.15 Kで蒸気圧が0.01 kPa以上、または特定の使用条件下で同等の揮発性を有する有機化合物およびクレオソートの成分」と定義している。 ^{[ 9 ]} VOC溶剤排出指令は、欧州連合における揮発性有機化合物（VOC）の産業排出削減のための主要な政策手段であった。この指令は、印刷、表面洗浄、車両塗装、ドライクリーニング、履物および医薬品の製造など、溶剤を使用する幅広い活動を対象としている。VOC溶剤排出指令は、このような活動が適用される施設に対し、指令に定められた排出制限値、またはいわゆる削減スキームの要件のいずれかを遵守することを要求している。2004年に承認された塗料指令の第13条は、元のVOC溶剤排出指令を改正し、装飾塗料およびワニス、ならびに車両仕上げ製品における有機溶剤の使用を制限している。塗料指令は、特定の用途における塗料およびワニスの最大VOC含有量制限値を規定しています。^{[ 10 ] [ 11 ]}溶剤排出指令は、 2013年から産業排出指令に置き換えられました。

20℃における蒸気圧が0.1mbar以上 、または1013.25mbarにおける沸点が240  ℃以下の有機化合物。

中華人民共和国は、 VOCを「自動車、工業生産および民間利用、あらゆる種類の燃料の燃焼、油の貯蔵および輸送、フィッティング仕上げ、家具および機械のコーティング、食用油の煙および微粒子（PM 2.5）」および同様の発生源から生じる化合物と定義している。^{[ 12 ]} 2018年7月、国務院は「青空防衛戦争に勝利するための3カ年行動計画」を発表し、2020年までに2015年のVOC排出量を10%削減することを計画した。^{[ 13 ]}

インド中央汚染管理委員会は、インドにおける大気汚染への懸念に対処するため、1981年に大気（汚染防止および管理）法を制定し、1987年に改正した。 [ ^{14 ]この}文書ではVOCとその他の大気汚染物質を区別していないが、CPCBは「窒素酸化物（NOx）、二酸化硫黄（SO2）、微小粒子状物質（PM10）、浮遊粒子状物質（SPM）」を監視_して_いる。^{[ 15 ]}

米国環境保護庁（EPA）および米国の州機関が独自に屋外大気汚染規制で使用している光化学スモッグの前駆物質の制御に使用されるVOCの定義には、スモッグ形成プロセスにおいて非反応性または低反応性と判断されたVOCの免除が含まれています。カリフォルニア州のサウスコースト大気質管理地区およびカリフォルニア州大気資源局（CARB）が発行したVOC規制が有名です。^{[ 17 ]}しかし、このVOCという用語の特定の使用法は、特に室内空気質に適用される場合、誤解を招く可能性があります。なぜなら、屋外大気汚染として規制されていない多くの化学物質が、室内空気汚染にとって依然として重要となる可能性があるからです。

1995年9月の公聴会の後、カリフォルニア州大気資源局（CARB）は有機ガスを測定するために「反応性有機ガス」（ROG）という用語を使用するようになった。CARBは委員会の調査結果に基づいて、消費者製品規制で使用されている「揮発性有機化合物」の定義を改訂した。^{[ 18 ]}

飲料水に加えて、VOC は地表水への汚染物質排出 (直接および下水処理場経由) ^{[ 19 ]}および有害廃棄物^{[ 20 ]}で規制されていますが、非工業用室内空気では規制されていません。^{[ 21 ]}労働安全衛生局(OSHA) は職場での VOC 曝露を規制しています。危険物として分類される揮発性有機化合物は、輸送中にパイプラインおよび危険物安全管理局によって規制されます。

室内空気中の VOC の測定は、吸着チューブ、例えばTenax (VOC および SVOC 用)、DNPHカートリッジ (カルボニル化合物用)、または空気検出器を使用して行われます。VOC はこれらの材料に吸着され、その後、熱 (Tenax) または溶出(DNPH) によって脱着され、GC-MS / FIDまたはHPLCで分析されます。これらの VOC 測定の品質管理には、参照ガス混合物が必要です。^{[ 45 ]}さらに、室内で使用される VOC 放出製品、例えば建材や家具は、制御された気候条件下の放出試験チャンバーで調査されます。^{[ 46 ]}これらの測定の品質管理にはラウンドロビン試験が実施されるため、再現性のある放出参照物質が理想的に必要です。^{[ 45 ]}他の方法では、一定流量の入口を備えた独自の Silcosteel コーティングされたキャニスターを使用して、数日間にわたってサンプルを収集しています。^{[ 47 ]}これらの方法は、Tenax などの材料の吸着特性によって制限されません。

ほとんどの国では、室内空気質に関して、VOC の別の定義が使用されており、これは、Tenax TA への空気からの吸着、熱脱着、100% 非極性カラム (ジメチルポリシロキサン) を使用したガスクロマトグラフィー分離によって測定できる各有機化合物を含みます。VOC (揮発性有機化合物) は、ガスクロマトグラムでn-ヘキサンとn-ヘキサデカンの間、および n-ヘキサデカンを含むすべての化合物です。先に現れる化合物は VVOC (超揮発性有機化合物) と呼ばれ、後に現れる化合物は SVOC (半揮発性有機化合物) と呼ばれます。

フランス、ドイツ（AgBB/DIBt）、ベルギー、ノルウェー（TEK規制）、イタリア（CAM Edilizia）は、商業製品からのVOC排出量を制限する規制を制定しました。ヨーロッパの産業界は、EMICODE ^{[ 48 ]}、M1 ^{[ 49 ]} 、ブルーエンジェル^{[ 50 ]}、GuT（繊維床材）^{[ 51 ]} 、ノルディックスワンエコラベル^{[ 52} ] 、EUエコラベル^{[ 53 ]} 、および室内空気快適性^{[ 54 ]など、数多くの自主的なエコラベルと評価システムを}開発しました。米国では、いくつかの基準が存在し、カリフォルニア州基準CDPHセクション01350 ^{[ 55 ]}が最も一般的なものです。これらの規制と基準は市場を変え、低排出製品の増加につながりました。

乳幼児や小児における呼吸器系、アレルギー、または免疫系への影響は、人工のVOCやその他の室内または屋外の空気汚染物質に関連している。^{[ 56 ]}

スチレンやリモネンなどの一部のVOCは、窒素酸化物やオゾンと反応して新たな酸化生成物や二次エアロゾルを生成し、感覚刺激症状を引き起こす可能性があります。^{[ 57 ]} VOCは対流圏オゾンやスモッグの形成に寄与します。^{[ 58 ] [ 59 ]}

健康への影響としては、目、鼻、喉の刺激、頭痛、協調運動障害、吐き気、聴覚障害^{[ 60 ]}、肝臓、腎臓、中枢神経系の損傷^{[ 61 ]}などが挙げられます。一部のVOCは、ヒトに癌を引き起こすことが疑われているか、または知られています。VOCへの曝露に関連する主な兆候や症状には、結膜刺激、鼻や喉の不快感、頭痛、アレルギー性皮膚反応、呼吸困難、血清コリンエステラーゼレベルの低下、吐き気、嘔吐、鼻血、疲労、めまいなどがあります^{[ 62 ] 。}

有機化学物質が健康に及ぼす影響は、非常に毒性の高いものから、健康への影響が知られていないものまで、大きく異なります。他の汚染物質と同様に、健康への影響の程度や性質は、曝露レベルや曝露期間など、多くの要因によって異なります。一部の有機物質に曝露した直後に、目や呼吸器系の刺激、頭痛、めまい、視覚障害、記憶障害などの症状が現れることがあります。現在、家庭で一般的に見られるレベルの有機物質がどのような健康影響をもたらすかについては、あまり知られていません。^{[ 63 ]}

室内空気への VOC 排出の制限値はAgBB [ ^{71 ]} AFSSET、カリフォルニア州公衆衛生局などによって公表されています。これらの規制により、塗料および接着剤業界のいくつかの企業は、製品の VOC レベルを下げることで対応しています。VOC^ラベル および認証プログラムは、室内空気の質に関連する可能性のある化学物質を含む、製品から放出されるすべての VOC を適切に評価しない可能性があります。^{[ 72 ]}着色塗料に添加される着色剤1 オンスあたり、5 ～ 20 グラムの VOC が含まれている可能性があります。ただし、濃い色の場合は 5 ～ 15 オンスの着色剤が必要になる場合があり、塗料 1 ガロンあたり 300 グラム以上の VOC が追加される可能性があります。^{[ 73 ]}

VOCは病院や医療環境でも見られます。これらの環境では、これらの化学物質はさまざまなエリアの清掃、消毒、衛生のために広く使用されています。^{[ 74 ]}そのため、看護師、医師、清掃員などの医療従事者は、喘息などの健康被害を受ける可能性があります。ただし、これらの化合物への曝露に影響を与える正確なレベルと決定要因を特定するには、さらなる評価が必要です。^{[ 74 ] [ 75 ] [ 76 ]}

ハロゲン化炭化水素や芳香族炭化水素などの個々のVOCの濃度レベルは、同じ病院のエリア間で大きく異なります。一般的に、エタノール、イソプロパノール、エーテル、アセトンが施設の内部で主な化合物です。^{[ 77 ] [ 78 ]}同様に、米国で行われた研究では、看護助手はエタノールなどの化合物に最も多く曝露され、医療機器の準備者は2-プロパノールに最も多く曝露されることが明らかになりました。^{[ 77 ] [ 78 ]}

清掃および衛生担当者による VOC への曝露に関して、米国の 4 つの病院で実施された研究では、滅菌および消毒作業員はd-リモネンおよび 2-プロパノールへの曝露と関連している一方、塩素含有製品を使用して清掃を担当する人はα-ピネンおよびクロロホルムへの曝露レベルが高い可能性が高いことが明らかになりました。^{[ 76 ]}床やその他の表面の清掃作業 (床のワックスがけなど) を行い、第 4 級アンモニウム、アルコール、および塩素ベースの製品を使用する人は、前の 2 つのグループよりも高い VOC 曝露と関連しており、特にアセトン、クロロホルム、α-ピネン、2-プロパノールまたは d-リモネンへの曝露と関連しています。^{[ 76 ]}

高齢者や脆弱な人々が、洗浄剤、スプレー、芳香剤の一般的な使用から発生する VOC に曝露される可能性のある屋内環境でかなりの時間を過ごす可能性があるにもかかわらず、介護施設や高齢者ホームなどの他の医療環境は研究の対象となることはほとんどなかった。 ^{[ 79 ] [ 80 ]}ある研究では、200 種類以上の化学物質が特定され、そのうち 41 種類に有害な健康影響があり、そのうち 37 種類が VOC であった。健康影響には、皮膚感作、生殖および臓器特異的毒性、発がん性、変異原性、内分泌かく乱作用が含まれる。^{[ 79 ]}さらに、同じヨーロッパの国で行われた別の研究では、高齢者の呼吸困難とトルエンやo-キシレンなどの VOC への曝露の増加との間に有意な関連性があることが、他の人口とは異なり判明した。^{[ 81 ]}

ホスピタリティ業界の従業員は、洗浄剤（芳香剤、床用洗剤、消毒剤など）、建材や家具、香料など、さまざまな発生源からのVOCにも曝露されます。^{[ 82 ]}ホスピタリティ環境でよく見られるVOCの1つはアルカンで、洗浄剤の主要成分（35%）です。^{[82] ホスピタリティで使用されているアルカンを含むその他の製品には、洗濯洗剤、塗料、潤滑剤などがあります。[ 82 ]}特に^{ハウスキーパーは}、タオルや寝具の製造に使用される一部の生地に含まれるホルムアルデヒドにも曝露される可能性がありますが、数回洗濯すると曝露は減少します。^{[ 83 ]}ホテルによっては、今でも漂白剤を使用して清掃しており、この漂白剤はクロロホルムと四塩化炭素^を生成する可能性があります。^{[ 85 ]ホテルでは}香料がよく使用され、さまざまな化学物質で構成されています^{。[ 82 ]}

ホスピタリティ業界におけるVOC曝露には、多くの健康被害が伴います。洗浄剤に含まれるVOCは、皮膚、目、鼻、喉の炎症を引き起こし、皮膚炎に発展する可能性があります。^{[ 86 ]}洗浄剤に含まれるVOCは、呼吸器疾患や癌などのより深刻な症状を引き起こす可能性もあります。^{[ 82 ]}ある研究では、n-ノナンとホルムアルデヒドが目と上気道の炎症の主な原因であり、クロロホルムとホルムアルデヒドが癌のリスクの原因であることがわかりました。^{[ 82 ]}一部の溶剤ベースの製品は、腎臓や生殖器に損傷を与えることも示されています。^{[ 86 ]}ある研究では、ホテルの星評価がVOC曝露に影響を与える可能性があることが示されており、星評価の低いホテルは家具に低品質の素材を使用している傾向があります。^{[ 87 ]}さらに、高級ホテルの間で環境に配慮する動きが強まっているため、刺激の少ない洗浄剤を使用する方向にシフトしています。^{[ 87 ]}

労働者が VOC に曝されるもう 1 つの類似環境は、小売スペースです。研究によると、小売スペースは、住宅、オフィス、車両などの他のすべての屋内スペースと比較して、最も高い VOC 濃度を示しています。^{[ 88 ] [ 89 ]}存在する VOC の濃度と種類は店舗の種類によって異なりますが、小売スペースの VOC の一般的な発生源には、自動車の排気ガス、建築材料、洗浄剤、製品、香料などがあります。^{[ 90 ]}ある研究では、小売の保管スペースの VOC 濃度は、販売エリアと比較して高く、特にホルムアルデヒドが高いことがわかりました。^{[ 91 ]}小売スペースのホルムアルデヒド濃度は 8.0 ～ 19.4 μg/m ³でしたが、保管スペースでは 14.2 ～ 45.0 μg/m ^{3でした。 [ 91 ]} VOC への職業的曝露は、作業内容にも依存します。ある研究では、労働者が新製品からプラスチックフィルムを剥がしているときに、ピークの総 VOC 濃度に曝されることがわかりました。^{[ 91 ]}このピークは、他のすべての作業の総 VOC 濃度ピークよりも 7 倍高く、比較的短い作業であるにもかかわらず、小売業従事者の VOC への曝露に大きく寄与している。^{[ 91 ]}

小売業やホスピタリティ業においてVOC濃度を最小限に抑える方法の一つは、適切な換気を確保することです。^{[ 92 ]}雇用主は、空気循環を促進するように家具を配置したり、 HVAC（暖房、換気、空調）システムが適切に機能して空気中の汚染物質を除去していることを確認したりすることで、適切な換気を確保できます。 ^{[ 92 ]}従業員は、通気口が塞がれていないことを確認する必要があります。^{[ 92 ]}

分析用のサンプルを入手するのは困難です。VOC は、危険なレベルであっても希薄であるため、通常は前濃縮が必要です。大気の多くの成分は相互に不適合であり、たとえばオゾンと有機化合物、過酸化アシル硝酸塩と多くの有機化合物などです。さらに、コールドトラップでの凝縮による VOC の収集では、大量の水も蓄積されるため、一般的に、使用する分析技術に応じて選択的に除去する必要があります。^{[ 33 ]}固相マイクロ抽出(SPME) 技術は、分析のために低濃度の VOC を収集するために使用されます。^{[ 93 ]}呼気分析に適用される場合、サンプリングには、ガスサンプリングバッグ、注射器、真空鋼およびガラス容器などの方法が使用されます。^{[ 94 ]}

米国では、国立労働安全衛生研究所（NIOSH）と米国労働安全衛生局（OSHA）によって標準的な方法が確立されている。それぞれの方法では単一成分の溶媒を使用するが、NIOSHまたはOSHAの方法では、同じサンプルマトリックス上でブタノールとヘキサンをサンプリングすることはできない。 ^{[ 95 ]}

VOC（揮発性有機化合物）の定量および同定には、大きく分けて2つの手法があります。主な手法はガスクロマトグラフィー（GC）です。GC装置は気体成分の分離を可能にします。フレームイオン化検出器（FID）と組み合わせることで、GCはppt（1兆分の1）レベルの炭化水素を検出できます。電子捕獲検出器を使用すれば、GCはクロロカーボンなどの有機ハロゲン化合物にも有効です。

VOC分析に関連する2番目の主要な技術は質量分析法であり、通常はGCと組み合わせてGC-MSというハイフン付き技術が用いられる。^{[ 96 ]}

直接注入質量分析法は、VOC の迅速な検出と正確な定量によく利用されます。^{[ 97 ]} PTR-MS は、生物起源および人為起源の VOC のオンライン分析に最も広く使用されている方法の 1 つです。^{[ 98 ]}飛行時間型質量分析法に基づく PTR-MS 装置は、 100 ms 後に 20 pptv、1 分測定 (信号積分) 後に 750 ppqv の検出限界に達することが報告されています。これらの装置の質量分解能は7000 ～ 10,500 m/Δm であるため、最も一般的な同重体 VOC を分離して個別に定量することが可能です。^{[ 99 ]}

人間の呼気には数千種類の揮発性有機化合物が含まれており、肺がんなどの疾患を検査するためのバイオマーカーとして呼気生検に使用されています。^{[ 94 ] [ 100 ]}ある研究では、「揮発性有機化合物は主に血液中に存在するため、体内のさまざまなプロセスをモニタリングできる」ことが示されています。^{[ 101 ]}また、体内のVOC化合物は、「代謝プロセスによって生成されるか、環境タバコ煙などの外因性源から吸入/吸収される可能性がある」ようです。^{[ 100 ] [ 102 ]}揮発性有機化合物の化学的フィンガープリンティングと呼気分析は、呼気ガスなどの複雑な混合物中の成分揮発性有機物を検出するためにパターン認識を利用する化学センサーアレイでも実証されています。

VOC測定の比較可能性を実現するには、SI単位にトレーサブルな参照標準が必要です。多くのVOCについては、特殊ガス供給業者または国立計量機関から、ボンベまたは動的発生法の形で気体参照標準が入手可能です。しかし、酸素化VOC、モノテルペン、ホルムアルデヒドなどの多くのVOCについては、これらの分子の化学反応性または吸着のため、適切な割合の標準が入手できません。現在、いくつかの国立計量機関は、微量濃度の不足している標準ガス混合物に取り組み、吸着プロセスを最小限に抑え、ゼロガスを改善しています。^{[ 45 ]}最終的な目標は、標準ガスのトレーサビリティと長期安定性が、WMO / GAWプログラムで要求されるデータ品質目標（DQO、この場合は最大不確かさ20%）に準拠することです。^{[ 103 ]}