1. ガスの においは、ガスの ものじゃ ないの?
1. 台所のガスのにおいは、ガス自身のものではない
1. 無臭の天然ガスに「あえて不快なにおい」を足す ── 付臭の目的
コンロの まえで「ガスくさい」と かんじた ことが ある人も いるかも しれません。でも ガスそのものは、においが ありません[2]。
ガスが もれた ときに、人が すぐ きづけるように、ガスの 会社が においを たして います。この においの もとを「ふしゅうざい」と いいます[2]。
ほんの すこし もれた だけでも、すぐ わかるのが ねらいです[2]。ガスを くさく したのは、人の はなを つかった、あんぜんの ための くふうです。
では、どうして いい かおりでは だめなのでしょう。
2. どうして いい かおりに しなかったの?
2. 心地よいにおいは、すぐ慣れて警告にならない
2. 快適なにおいではなく「ガス臭」が最適 ── 嗅覚の順応と、米国鉱山局の結論
いい かおりは、すぐ なれて しまいます。はじめは「いい かおり」と おもっても、しばらくすると、あまり かんじなく なります[1]。
これでは、ガスが もれて いても、きづけません。ですから、すぐに なれにくい においを えらびます。
むかし、アメリカの 国の やくしょが、100しゅるいを こえる ぶっしつを しらべました。そして、いちばん よいのは「ガスの におい」、つぎが「とても いやな におい」と まとめました[1]。
ところで その「ガスの におい」は、なにで できて いるのでしょう。
快適なにおいや、家庭でよく経験するにおいは、嗅いでいるとすぐに慣れてしまいます。慣れてしまうと、危険なガスがあることを知らせる警告には向きません[1]。
アメリカの鉱山局は、100種類を超える化合物を調べました。1931年に発表された報告では、いちばん適しているのは「ガス臭」と呼ばれるにおい、次が、きわめて不快なにおいだと結論したと、1966年の解説が紹介しています[1]。ドイツでは1880年ごろにはすでに、ガスに付臭する必要性が唱えられていたそうです[1]。
「嫌なにおいなら何でもよい」ではなく、慣れにくく、はっきり警告として働くにおいが選ばれました。日本の都市ガスで付臭が行われるようになったのは、昭和32年(1957年)ごろからとされます[1]。
では、その「ガス臭」を出す物質は、いったい何なのでしょうか。
この解説によれば、快適なにおいや家庭でなじみのあるにおいは、すぐに慣れてしまうため、危険なガスの存在を警告するには不適である[1]。鼻は、同じにおいが続くと感じにくくなる。警報に使うなら、慣れの影響を受けにくいにおいを選ぶ必要がある。
この点を実験的に調べたのが、米国鉱山局である。100種類を超える化合物を比べ、1931年の報告で、最適なのはいわゆる「ガス臭」、次がきわめて不快なにおいだと結論した。ここで、「嫌なにおいならよい」と読まないことが大事だ。結論は「ガス臭が最良」であり、不快さの強さだけで決まったわけではない[1]。
付臭の考え方自体は古い。ドイツでは1880年ごろ、その必要性が唱えられ、米国では1918年にブチルメルカプタンが水性ガスの検出に使われた。日本の都市ガスでの付臭は、昭和32年(1957年)ごろに始まったとされる[1]。ただし、この年代は1966年時点の解説による記述である。
では、「ガス臭」とは、具体的にどんな物質のにおいか。
3. くさい においの もとは、どんな ぶっしつ?
3. いやなにおいの正体は、硫黄を含む物質たち
3. 付臭剤の種類とにおい ── 硫黄化合物が中心で、例えは資料ごとに違う
においの もとには、いくつか しゅるいが あります。ほとんどが「いおう」を ふくむ ぶっしつです[6]。
たとえば、TBMは「たまねぎが くさった ような」とも「おんせんのような」とも いわれます。DMSは「ニンニク」や「あおのり」に にた においと いわれます[2]。
シクロヘキセンは、いおうを ふくまず、せきゆに ちかい においです[2]。
たとえが ばらばらなのは、においの かんじかたが、人や 本に よって ちがうからです。
においが すれば いい だけでは ありません。それでは、どれくらい まぜるのでしょう。
付臭剤は、おもに硫黄を含む有機化合物です。ガス会社向けに、いくつかの物質を混ぜ合わせた調合品として売られています[6]。
においの例えは資料ごとに違う
ターシャリーブチルメルカプタン(TBM)は、玉ねぎが腐ったようなにおい、または温泉のようなにおいといわれます。ジメチルサルファイド(DMS)はニンニクや青海苔に似たにおいです。シクロヘキセンは石油や有機溶剤に近いにおいです[2]。シクロヘキセンは硫黄を含まない点が、ほかの3つと違います。
例えが資料によって玉ねぎだったり温泉だったりするのは、においの感じ方が人によって違うからでしょう。ひとつの言葉に決められないことが、においの表現のむずかしさでもあります。
においだけでは選べない
1966年の解説は、付臭剤に毒性がないこと、きわめて低い濃度で効くこと、化学的に安定でにおいが消えないこと、配管を腐食しないことなどを条件に挙げます。燃やしたときに有害なガスやにおいを出さないことも求められます[1]。
付臭剤の主役は有機硫黄化合物である。ガス会社向けには、メルカプタン類とサルファイド類を混ぜた調合品が供給されている。成分としてはTBMやTHTなどが挙げられる[6]。
代表例のにおいは、資料により表現が割れる。TBMは「玉ねぎが腐ったよう」とも「温泉のよう」とも書かれ、DMSは「ニンニクに似る」とも「青海苔のよう」ともいわれる。シクロヘキセンは石油に近いにおいで、これは硫黄を含まない[2]。嗅覚の言葉は主観を含むため、一つの例えに決めつけないほうがよい。
ここで、先ほどの「ガス臭が最良」という結論と、においの選択とのつながりが見えてくる。においは強ければよいのではなく、慣れにくさが重要である。しかし、においだけでは付臭剤になれない。1966年の解説は、人体に害がないこと、きわめて低い濃度で効果があること、化学的に安定でにおいが消えないこと、配管を腐食しないこと、燃やしても有害なガスやにおいが出ないこと、水に溶けにくいこと、価格が安いことを条件として挙げている[1]。ただし、これは1966年時点の記述であり、現在の基準とそのまま同じとは限らない。
それなら、これらの条件を満たした物質は、実際にどれくらいの量を混ぜているのだろうか。
4. においの もとは、どれくらい ほんの ちょっと?
4. ガス1立方メートルに、1円玉の20分の1以下
4. 0.01〜0.05g/m3という量 ── 検算すると、ppb単位のしきい値と整合する
1966年の ある せつめいでは、ガス 1メートルしほうの はこに、においの もとを 0.01グラムから 0.05グラム くわえる、と かかれて います[1]。
1円玉 1まいは 1グラムです。ですから 0.05グラムは、1円玉の 20ぶんの 1。0.01グラムは、100ぶんの 1です。
とても すこしです。それでも、はなは きづきます。ガスが 空気に 1000ぶんの 1 まざると においが わかる、と される きまりが あります[3]。
1000ぶんの 1は、1リットルの ぎゅうにゅうパック 1ぽんぶんの ガスが、たて よこ たかさが 1メートルの はこの 空気に まざった ときです。
これは 1966年の かず、と いう ことは わすれないで ください。いまの りょうは ちがうかも しれません。
1966年の解説では、付臭剤の使用量は、ガス1立方メートルあたり0.01〜0.05gと書かれています[1]。1円玉は1gですから、0.05gは1円玉の20分の1、0.01gなら100分の1です。小さな粒にもならない量です。ただし、これは当時の数字であり、現在の使用量とは限りません。
1,000分の1で気づく、という目標
都市ガスの付臭は、空気中のガスの混合比が1,000分の1のときににおいを感知できること、とされています(ガス工作物の技術基準の解釈例にもとづく解説)[3]。1,000分の1は0.1%です。1立方メートルの空気は約1,000リットルですから、牛乳パック1本分(1リットル)のガスが混ざった状態にあたります。
注意してほしいのは、この2つの数字が別の量だということです。「1,000分の1」は、空気にガスがどれだけ混ざったかの割合です。0.01〜0.05gは、ガスの側に入れる付臭剤の量です。足し合わせたり、同じ尺度で比べたりすることはできません。
ここまで薄くしても気づけるのは、人の鼻が、付臭剤の特定の物質に対してとても敏感だからです。では、そんな強いにおいの物質を扱う人は、どうしているのでしょうか。
1966年の解説は、付臭剤の使用量をガス1m3あたり約0.01〜0.05gとし、事故の損害に比べて経済的な方法だと位置づけている[1]。1円玉1枚が1gなので、0.05gは20分の1、0.01gは100分の1にあたる。数字は1966年のもので、現行の使用量ではない。
一方、規制側の目標は別の形で書かれる。都市ガスの付臭は、ガスの空気中の混合容積比が1,000分の1(0.1%)のときに感知できるにおいとされる。ガス工作物の技術基準の解釈例にもとづく解説で、月1回以上の測定が示されている[3]。1m3(約1,000L)の空気なら、ガス1Lほどに薄まった状態である。
この2つは、「ガス1m3に入れる付臭剤の量」と「空気にガスがまざる割合」という別の量であり、そのままは比べられない。そこで概算してみる。THT(分子量約88)を想定し、気体1molを22.4Lとすると、0.01〜0.05gは、ガスに対しておよそ2.5〜13ppm(100万分の1)にあたる。それを1,000倍に薄めた空気では、約2.5〜13ppb(10億分の1)となる。
この桁は、感知の限界値の報告とつながる。レビュー論文は、TBMなどのしきい値をppb単位とし、TBMでは0.029〜0.9ppbの範囲を示す。エチルメルカプタンには約1ppbの報告がある[4]。計算値の2.5〜13ppbは、ppb単位で報告されるしきい値と同じ桁にある。ただしTBMやエチルメルカプタンとTHTは別の物質で、仮定も置いているため、直接は比べず、桁の見当をつける概算にとどめる。
5. びんから だすと、いい かおりに かんじる?
5. びんの栓を抜くと「芳香」、薄まるとガス臭
5. 栓を抜くと「なかなかの芳香」── 濃さで印象が逆転する付臭剤の扱い
1966年の せつめいに、おもしろい ことが かかれて います。においの もとは、びんの ふたを あけて はなを ちかづけると、「なかなかの かおり」と いうのです[1]。
ところが、うすめると、くさい ガスの においに なる ものが おおい、と あります[1]。
ただし「いい かおり」は、この 本を かいた 人の かんじ方です。だれにでも いい かおりとは かぎりません。
もしも こうじょうで もれたら、まわりの 人は「ガスもれでは」と、しんぱいします。ですから かっせいたんで においを すわせたり、もやしたり して、においを けす くふうも します[1]。
1966年の解説は、テトラヒドロチオフェンでもメルカプタンでも、びんの栓を抜いて鼻を近づけるとなかなかの芳香だ、と書きます。薄くなると、不快な臭いやガス臭になるものが多いとも書かれています[1]。
同じ物質が、濃さによってまるで違う印象になるわけです。ただし「芳香」は、筆者の感想に近い言い方であり、誰にでもよい香りとは限りません。
この性質は、扱う側にとって悩みの種です。付臭剤が外に漏れれば、周囲の人から「ガスが漏れているのでは」と苦情が来ます。そこで、保管や注入の場所には、活性炭に吸着させたり、燃やしたりして脱臭する設備が用意されます[1]。
安全のためにつけたにおいが、別の場所では誤解のもとになりうる。そのため、においを出さない工夫も、付臭のしごとの一部になっています。
この解説は、THTもメルカプタンも、びんの栓を抜いて鼻を近づければ「なかなかの芳香」と書き、薄めると不快臭やガス臭になるものが多いと続ける[1]。同じ物質が濃度で逆の印象になる点は、においの評価が濃さに依存することをよく示している。
ただし、「芳香」は1966年の筆者の感想的な表現であり、すべての人にそう感じられるとは限らない。そのため、この記述は付臭剤が「もともと悪臭」という誤解をただす材料になるが、「よい香り」と言い切る根拠にはならない。
この性質は、扱う現場での課題にもなる。付臭剤が漏れると、周囲から「ガス漏れではないか」という苦情が来る。そのため、活性炭吸着や燃焼などの脱臭設備を備える。警報としてのにおいを守るために、においを外に出さない処理も同時に必要になる[1]。
では、このにおいの物質は、どう作られ、ガスにどう混ぜられるのだろうか。
6. においの もとは、どうやって つくって まぜるの?
6. 硫化水素から付臭剤を作り、ガスの量に合わせて注ぐ
6. THT・TBMの合成と、流量比例の注入 ── LPガスでは別の物質が使われる理由
においの もとは、ほかの ぶっしつを ざいりょうに して、かがくの はんのうで つくります。たとえば THTは、テトラヒドロフランと、いおうを ふくむ ガスから つくる、と 1966年の 本に あります[1]。
フランスや オランダの こうじょうで、においの もとを まぜて、ガスの 会社に おくっている 会社も あります[6]。
ガスの 会社には、においを くわえる そうちが あります。ガスの りょうに あわせて、ぴったり くわえるのが たいせつです[2]。
すこし すぎて むずかしい ときは、うすめて から くわえます[1]。ちょっと だけ を ちょうど よく まぜる しごとです。
作り方の例
THTは、テトラヒドロフランと硫化水素から、アルミナを触媒にした気相反応で作られると、1966年の解説にあります。別の方法として、1,4-ジブロモブタンと硫化ナトリウムを使う方法も紹介されています[1]。TBMの例は特許に見られ、イソブチレンと硫化水素を、酸性の樹脂触媒の存在下で反応させて作ります[5]。どちらも一例で、現在の工業的な製法と同じとは限りません。
海外には、ガス会社向けに成分を作って配合し、調合品を供給している会社もあります。たとえばアルケマ社は、フランスのラックとオランダのロッテルダムで製造・配合しています[6]。
ガスの量に比例して入れる
ガス会社には付臭装置があり、ポンプで注入する方法、蒸発させて混ぜる方法、液のまま加える方法などがあります。大切なのは、ガスの流量に正確に比例して付臭剤を加えることです。量が少なすぎて調整しにくいときは、溶剤で薄めてから加えます[2][1]。
LPガスは別の物質
THTは沸点が高く、LPガスの容器に残ってしまうおそれがあります。そのため、LPガスには沸点の低いメチルメルカプタンやエチルメルカプタンなどが使われると、1966年の解説にあります[1]。エチルメルカプタンはLPガス用付臭剤として知られています[7]。
THTは、テトラヒドロフランと硫化水素を原料に、アルミナ触媒を使った気相反応で得られる。1966年の解説は、1,4-ジブロモブタンと硫化ナトリウムを使う方法も紹介する[1]。TBMはアメリカの特許に例があり、イソブチレンと硫化水素を、強酸性のスルホン酸型イオン交換樹脂の存在下で接触させて作る。これは実施例の一つで、唯一の製法ではない[5]。
調合品を供給する企業もある。アルケマ社はフランスのラックとオランダのロッテルダムで成分を製造・配合し、ガス会社向けに供給している。[6]。
混ぜる段階では、ガスの流量に正確に比例して付臭剤を加えることが肝心だとされる。方式にはポンプ注入、蒸発、液付臭などがあり、使用量が少なすぎて調整しにくいときは、溶剤で薄めてから加える[2][1]。ガスの量が変わっても、においの濃さを一定に保つための考え方だと読める。
ガスの種類で物質も変わる。THTは沸点が高く、LPガスでは容器内に残留蓄積するおそれがあるため、沸点の低いメチルメルカプタンやエチルメルカプタンが使われると、1966年の解説にある[1]。エチルメルカプタンはLPガス用付臭剤として知られる[7]。前節の1,000分の1は都市ガスの話である。
7. においに なれる はやさを、だいどころで ためして みよう
7. 台所で「においに慣れる速さ」を試してみる
7. 慣れの速さを自分で確かめる ── 計算と原典の読み方
ガスの においは、ためさないで ください。かわりに、だいどころに ある ものを つかいます。
みかんの かわや、せっけんを すこし はなして おき、てで あおいで かぎます。くるしく なったら やめましょう。30びょうごとに、においが どれくらい するか、0から 5の すうじで ノートに かきます。
だんだん かんじなく なる人が おおいかも しれません。「すぐ なれる」とは、こういう ことです。
ガスの においは、なれにくいように えらばれた においなのです。
ほかにも、1円玉の 20ぶんの 1が どれくらいか、おうちの人と そうぞうして みましょう。
家にあるもので、慣れる速さを確かめられます。みかんの皮や石けんなど、においの出るものを少し離して置き、手であおいでかぎます。気分が悪くなったらやめて、30秒ごとに感じ方を0〜5の数字でノートに書きます。数字が下がる速さは、人によっても、においによっても違うはずです。ガスのにおいを試すのは、危ないのでやめましょう。
数字を足してみるのもよい方法です。0.05gは1円玉の20分の1、0.01gは100分の1です。1立方メートルの空気に1リットルのガスなら1,000分の1、と自分で検算できます。
原典を読むなら、竹久呂則「ガスの付臭剤」(安全工学5巻2号、1966年)があります[1]。日本語で読める解説で、付臭剤の条件や使用量、作り方、脱臭の方法まで書かれています。
次に気になるのは、人の鼻がなぜこれほど薄いにおいを感じ取れるのかです。
慣れの速さは、家で試せる。みかんの皮や石けんを少し離して置き、手であおいでかぎ、30秒ごとに0〜5で感じ方を記録する。気分が悪くなったらやめる。自分の場合、感じ方がどう変わるかを観察できる[1]。ガスのにおい自体は試さないこと。
数字は、検算するとよい。付臭剤0.05gは1円玉の20分の1、0.01gは100分の1。1,000分の1の混合は1m3の空気にガス1L。THTを想定した概算で、付臭剤はガスに対し約2.5〜13ppm、1,000倍に薄めると約2.5〜13ppbとなる(分子量約88、1mol=22.4Lの仮定)。この値を、レビュー論文が報告するppb単位のしきい値と比べると、桁の見当をつけられる[4]。
資料の読みどころは三つある。①竹久呂則「ガスの付臭剤」(安全工学5(2)、1966年)[1]は、条件、使用量、THTの作り方、脱臭までを一本の解説にしており、ほぼ全体を日本語で読める。②JOGMECの用語集[3]は、1,000分の1という数字を試験解説の形で確認できる。③PMCのレビュー論文[4]は、しきい値をppb単位で比べられるが、英語なので、挑戦したい人向けの任意の一冊である。
次に気になるのは、人の鼻がなぜ硫黄化合物にこれほど敏感なのかである。受容体や進化の側から読んでみるのも一つの方向だ。
しらべた もとの じょうほう
参考にした情報源
参考にした情報源と、その使い方
出典について:1966年の学術誌の解説、解説記事、公的機関の用語集、レビュー論文、特許、メーカーの公式ページ、厚生労働省の化学物質情報を使った。何に使ったかは、それぞれの項目の最後に書いている。1966年の記述や特許の一例は、現在の基準や製法と同じとは限らない。
- 竹久呂則「ガスの付臭剤」安全工学5(2)、1966年。https://www.jstage.jst.go.jp/article/safety/5/2/5_141/_pdf/-char/ja (付臭剤の条件、使用量、慣れの問題、米国鉱山局の研究、作り方、脱臭、LPガスの付臭剤について。1966年の解説)
- BCN+R「ガス付臭」の解説記事。https://www.bcnretail.com/market/detail/20241117_468963.html (付臭の目的、付臭剤のにおいの例、注入方法について)
- JOGMEC 石油・天然ガス資源情報「付臭」。https://journal.jogmec.go.jp/oilgas/termsearch/list/fuheho/odorization.html (都市ガスの付臭の目標である1,000分の1について。技術基準の条文原文は参照していない)
- Natural gas odorants: a scoping review (PMC)。https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10504204/ (しきい値がppb単位とされることについて。英語のレビュー論文)
- US Patent 4582939「Mercaptan production」。https://patents.google.com/patent/US4582939 (TBMの作り方の一例について。英語の特許)
- Arkema Spotleak(アルケマ日本)。https://www.arkema.com/japan/ja/products/product/thiochemicals/gas-odorant/spotleak/ (付臭剤の成分と、調合品の供給について。メーカーの公式ページ)
- 厚生労働省 職場のあんぜんサイト「エチルメルカプタン」。https://anzeninfo.mhlw.go.jp/anzen/gmsds/75-08-1.html (エチルメルカプタンがLPガス用付臭剤として知られることについて)
なおした ところ
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