gc/tofms を用いた環境、廃棄物中の 有害化学物質の分析に関する基礎的検討
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1. GC/TOFMS を用いた環境、廃棄物中の 有害化学物質の分析に関する基礎的検討. 大山 浩司 (大阪府環境農林水産総合研究所). 2010 年 12 月 11 日 第 10 回 e- シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」. 飛行時間型質量分析計( TOFMS )の特徴. 2. 極めて短時間で全域の質量スペクトルが得られる イオンの透過性が高く、分析計に導入されたイオンの大部分が検出器へ到達するので高感度である 質量と飛行時間との関係が単純であり、質量校正における系統誤差が少ない 原理上質量測定範囲に上限がない. 以上の特徴から TOFMS では ‥‥. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
GC/TOFMSを用いた環境、廃棄物中の有害化学物質の分析に関する基礎的検討
大山 浩司 (大阪府環境農林水産総合研究所)
1
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
飛行時間型質量分析計( TOFMS)の特徴
極めて短時間で全域の質量スペクトルが得られるイオンの透過性が高く、分析計に導入されたイオンの大部分が検出器へ到達するので高感度である質量と飛行時間との関係が単純であり、質量校正における系統誤差が少ない原理上質量測定範囲に上限がない以上の特徴から TOFMSでは‥‥精密質量測定FastGC測定スキャンモードでの高感度測定が可能である。
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2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
JMS-T100GC 取扱説明書より
装置写真3
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
事例① 水中農薬の迅速分析
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2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
残留農薬分析の現状 食品衛生法、水道水質基準の改正 農薬のポジティブリスト制度の導入 農薬が原因であると思われる魚の大量死の報告 食品中の残留農薬による健康被害の報告
多成分の農薬の一斉迅速分析への需要の増加現在広く用いられている四重極 GC/MSを用いた方法は
測定時間が長い妨害物質の影響を受けやすい追加物質の測定メソッド作成が煩雑である
5
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
農薬分析に GC/TOFMSを用いると‥‥
高速でのスペクトル記録が可能である。 (最速 25scan/sec、四重極MSでは 1scan/sec程度) ⇒短時間で多くの成分を溶出させる fastGCを 行っても精度が落ちない高分解能( 5000以上)での測定が可能である。 ⇒妨害物質の影響を低減できる。一度に高感度に高質量範囲のスペクトル記録が可 能である。 ⇒追加物質でも煩雑な測定メソッドの作成を 行うことなく分析が可能である。‥‥と考えられる。
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2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
GC/MS測定条件カラム HP-5MS,15m× 0.25mm,f.t.0.25μ m
恒温槽昇温条件 70℃(1.5min)→ 60℃/min→ 130℃(0min)→ 30℃/min→300℃(3min)
注入口温度 220℃Agilent 注入法 splitless6890N キャリアガス He,1.0mL/min(const.flow)
purge time 1.5min注入量 1μ L分解能 5000 5500~
MS スペクトル記録速度 5scan/ secスキャン質量範囲 50 400 m/z~
JMS-T100GC イオン化電圧 70ev"AccuTOF-GC" イオン化電流 300μ A
イオン源温度 250℃検出器電圧 2500V測定時間 11.16min
GC接続管温度 250℃
GC
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2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
分析方法① 標準溶液は水質分析用 68種農薬混合標準液、内標準物質として anthracene-d10,fluoranthene-d10,chrysene-d12(和光純薬製)を使用
検量線は 5~ 1000ng/mlの濃度範囲内の 5 点の濃度で各濃度 3回測定を行い、内標準法で作成
装置検出下限( IDL)は n=7、測定方法の検出下限(MDL)と添加回収試験は n=5で算出
MDL、添加回収試験に使用した試料は河川水に農薬混合標準液を添加したものを使用
8
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
分析方法②
検体( 500 ml)
抽出液
濃縮液 (1 ml)
GC/TOFMS測定
抽出(ジクロロメタン 50 ml×2回)
脱水・濃縮・ヘキサン転溶
内部標準添加(各 50 ng)
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2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
①測定時間㩷TIC[1]; / EI+ / st1000-1 㩷
0
㩷
2
㩷
4
㩷
6
㩷
8
㩷
10
㩷
12
㩷
強度 (12153513)
㩷
x10
㩷
6
㩷
6.268
㩷
4.359
㩷TIC[1]; / EI+ / pest68-1000ppb 㩷
0
㩷
5
㩷
10
㩷
15
㩷
20
㩷
25
㩷
30
㩷
35
㩷
40
㩷
経過時間[min]
㩷
500
㩷
1000
㩷
1500
㩷
強度 (1738458)
㩷
x10
㩷
3
㩷
9.862
㩷
7.679
㩷
19.791
㩷
16.493
Fast GC
Normal GC
Etfenprox約 8.5分で溶
出
Etfenprox約 34分で溶
出
結果と考察
分析時間が約 1/4に!
10
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
㩷マスクロ[1];172.93000..172.98000; / EI+ / Rugged check-1 㩷
7.20
㩷
7.40
㩷
経過時間[min]
㩷
2000
㩷
4000
㩷
強度 (5231)
㩷
7.130
㩷マスクロ[1];172.93000..172.98000; / EI+ / Recovery-1 㩷
7.20
㩷
7.40
㩷
経過時間[min]
㩷
0
㩷
1000
㩷
2000
㩷
強度 (2777)
㩷
7.130
㩷
7.173
1 scan/sec 5 scan/sec
Propiconazole( window 幅 :0.05 Da)のマスクロマトグラム
結果と考察②② ピーク形状ピーク形状
TOFMSの高速スペクトル記録により、 FastGCにより 1 つのピークの幅が 2~3 秒になってもきれいなクロマトグラムが得られる。このことは、 FastGCにおいて定量精度を確保する点で重要である。
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2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
m/z:194.5~195.5( 1 Da)
m/z:194.91~194.96( 0.05 Da)㩷マスクロ[1];194.91000..194.96000; / EI+ / Recovery-1 㩷
4.5
㩷
5.0
㩷
5.5
㩷
6.0
㩷
6.5
㩷
7.0
㩷
経過時間[min]
㩷
0
㩷
1000
㩷
2000
㩷
強度 (2281)
㩷マスクロ[1];194.50000..195.50000; / EI+ / Recovery-1 㩷
4.5
㩷
5.0
㩷
5.5
㩷
6.0
㩷
6.5
㩷
7.0
㩷
経過時間[min]
㩷
0
㩷
1000
㩷
2000
㩷
強度 (2281)
㩷
5.590
㩷
5.005
㩷
4.360
㩷
5.843
③質量電荷比(m/z)選択性(1)結果と考察 12
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
㩷マスクロ[1];194.91000..194.96000; / EI+ / Recovery-1 㩷
6.80
㩷
7.00
㩷
経過時間[min]
㩷
0
㩷
1000
㩷
強度 (1298)
㩷
x 50
㩷
x 1
㩷
6.831
㩷
6.904
㩷
SN:208.7
㩷マスクロ[1];194.50000..195.50000; / EI+ / Recovery-1 㩷
6.80
㩷
7.00
㩷
経過時間[min]
㩷
0
㩷
1000
㩷
強度 (1298)
㩷
x 5
㩷
x 1
㩷
6.837
㩷
6.808
㩷
6.904
㩷
SN:49.4
Window 幅の違いによる SN 比の変化
m/z:194.5~195.5( 1 Da)m/z:194.91~194.96( 0.05 Da)
SN:49.4 SN:208.7
③質量電荷比(m/z)選択性(2)
結果と考察
TOFMSの高分解能(半値幅 5000以上)により、クロマトグラムの選択性が上昇する。また高分解能により、ノイズを軽減でき、それによって SN 比が向上する。
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2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
結果と考察④定量精度(1. IDL)
IDL装置検出下限( )
05
101520253035
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
IDL(pg)
頻度
0%20%40%60%80%100%120%
頻度 %累積
14
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
結果と考察④定量精度(2.添加回収試
験)添加回収試験結果
0
5
10
15
20
25
75~
7585~
8595~
9510
5~
105
115
~11
512
5~
125
135
~13
514
5~ 14
5~
添加回収率(%)
頻度
15
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
結果と考察④定量精度(3. MDL)
MDL測定方法の検出下限( )
02468
101214
0.02
~0.0
20.0
3
~0.0
30.0
4
~0.0
40.0
5
~0.0
50.0
6
~0.0
60.0
7
~0.0
70.0
8
~0.0
80.0
9
~0.0
90.1~ 0.1
~
MDL(mg/ L)
頻度
16
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
⑤GC/TOFMSの安定性
Change of Relative Sensitivity
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 11 21 31 41 51 61 71 81 91
Ana
lyte
Are
a/IS
Are
a pyriproxyfenTPNchloronebatrazinebutamifosnapropamideanilofosCNP
2.1%
2.8% 1.5%1.6%
1.3%
2.0%3.0%
5.1%
Injection number
結果と考察
100回連続測定時の相対感度の変動
17
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
まとめ GC/TOFMSの高速スペクトル記録を使用することで、分析時間を約 1/4に短縮することが可能である。
GC/TOFMSでの測定は四重極MSの SIMモードでの測定と同程度の感度で定量分析できる。
TOFMSの高分解能により妨害物質の影響が減少し、高感度で分析できる。
スキャンモードでの測定なので追加対象物質の測定も容易に可能である。
相対感度の変動が小さいので、長時間連続測定も十分可能である。
18
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
事例② 河川、海域底質中のPCBの迅速分析
19
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
PCB分析の現状PCB特別措置法の施行により PCB廃棄物の広域処理が全国で開始されている一方で、数百万台ともいわれている PCB 汚染の疑いのある機器等の汚染の有無を迅速に判定するための分析法への要求が高まっている。
しかし現在の公定法では分析時間、費用の点で問題がある
そこで今回、 GC/TOFMSを用いて、 PCB分析の迅速化の検討を行った。
20
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
方法①( GC/MS測定条件)
カラム HP-5MS,15m×0.25mm,f.t.0.25μ m恒温槽昇温条件 110℃(1min)→40℃/min→300℃注入口温度 300℃
Agilent 注入法 splitless6890N キャリアガス He,1.5mL/ min(const.flow)
purge time 1min注入量 1μ L分解能 5000 5500~
MS スペクトル記録速度 5scan/ secスキャン質量範囲 50 550 m/z~
J MS-T100GC イオン化電圧 70ev"AccuTOF-GC" イオン化電流 300μ A
イオン源温度 250℃検出器電圧 2500V測定時間 8.75min
GC接続管温度 250℃
GC
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2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
方法② 標準物質はWellington 社製 PCB Window混合液
BP-WD、内標準物質としてWellington 社製 13C標識 PCB混合液MBP-MXCを使用、各塩素化体ごとに定量。
検量線は 1~250ng/mlの濃度範囲内の 8 点の濃度で各濃度 3回測定を行い、内標準法で作成
装置検出下限( IDL)は n=7で算出 測定方法の検出下限(MDL)はブランクが検出されない底質約 10gに、標準物質に含まれる各PCB 異性体を 300pg 添加、通常の前処理を行ったものを測定し算出、 n=5。
回収率はブランクが検出されない底質約 10gに、標準物質に含まれる各 PCB 異性体を 10ng 添加、通常の前処理を行ったものを測定し算出、 n=5。
22
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
方法③前処理方法23
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
10底質試料(乾泥、約 g)
16ソックスレー抽出(トルエン、 時間)
硫酸処理
DMSO/ n- ヘキサン抽出
多層シリカゲルカラム処理シリカゲルカラム処理
100μ L)濃縮、転溶(ノナン、
内部標準添加
通常処理 簡易処理
①クロマトグラム
Kanechlor混合液の 3~7PCBsのマスクロマトグラム(Window 幅: 0.05Da)
TriCBs
TetraCBs
PentaCBs
HexaCBs
HeptaCBs
結果と考察 24
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
㩷マスクロ[1];325.85000..325.90000; / EI+ / kanecrol 㩷
4.2
㩷
4.4
㩷
4.6
㩷
4.8
㩷
5.0
㩷
5.2
㩷
経過時間[min]
㩷
0
㩷
50
㩷
強度 (63283)
㩷
x10
㩷
3
㩷
4.638
㩷
4.817
㩷
4.937
㩷
4.531
①クロマトグラム結果と考察
HRMSと TOFMS( FastGC)のクロマトグラムの比較( Kanechlor mixture,5CBs)
TOFMS( FastGC)
HRMSColumn:HT-8PCB 60m×0.25mmOven:120℃(2min)-20℃/min-160℃-5℃/min-320℃(9min)
25
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
①クロマトグラム結果と考察
㩷マスクロ[1];325.85000..325.90000; / EI+ / Kanechlor 㩷
4.2
㩷
4.4
㩷
4.6
㩷
4.8
㩷
5.0
㩷
5.2
㩷
経過時間[min]
㩷
20
㩷
80
㩷
強度 (84097)
㩷
x10
㩷
3
㩷
4.861
㩷
4.677
㩷
4.577
㩷
4.977
㩷マスクロ[1];325.85000..325.90000; / EI+ / kanecrol 㩷
4.2
㩷
4.4
㩷
4.6
㩷
4.8
㩷
5.0
㩷
5.2
㩷
経過時間[min]
㩷
0
㩷
50
㩷
強度 (63283)
㩷
x10
㩷
3
㩷
4.638
㩷
4.817
㩷
4.937
㩷
4.531
1scan/sec
5scan/sec
スペクトル記録速度の違いによるクロマト形状の変化( Kanechlor mixture,5CBs)
26
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
②GC/TOFMSの定量精度結果と考察
標準物質の PCBの定量に関する各種データ
Isomer Retensiontime(min)
correlationcoefficient IDL(pg) RSD(%) MDL(pg) RSD(%) Recovery(%) n=5RSD(%)
#1 2.94 0.9996 0.2 7.0 2.7 15 91 2.3#3 3.20 0.9999 0.3 7.9 0.6 5.6 100 2.5#10 3.33 0.9993 0.2 6.8 0.7 6.6 85 2#15 3.82 0.9998 0.7 16 1.5 9.6 101 1.2#19 3.69 0.9997 0.3 9.8 0.8 8.2 85 1.9#37 4.36 0.9992 0.2 5.6 1.2 10 104 3.2#54 3.99 0.9988 0.2 6.2 0.8 8.4 74 4.3#77 4.84 0.9998 0.2 5.9 0.9 6.2 107 2.3#104 4.32 0.9998 0.3 7.8 0.8 7.4 89 2.2#126 5.24 0.9993 0.3 6.8 1.5 9.5 117 1.3#155 4.62 0.9994 0.2 6.7 0.7 7.4 73 1.9#169 5.60 0.9984 0.3 7.7 0.9 7.1 106 2#188 5.04 0.9998 0.3 9.1 0.9 8.8 85 2.1#189 5.76 0.9989 0.1 3.3 1.1 8.8 99 2#202 5.42 0.9999 0.1 3.1 1.1 12 86 2.3#205 5.95 0.9996 0.3 8.3 0.9 8.2 91 1.8#208 5.83 0.9997 0.5 12 1.8 14 125 2.9#206 6.11 0.9998 0.4 13 0.8 7.4 98 1.3#209 6.28 0.9999 0.4 12 1.1 10 95 2.4
27
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
②GC/TOFMSの定量精度結果と考察
TotalPCBs
40
60
80
100
120
140
160
0.01 0.1 1 10 100 1000 10000
HRMS (ng/ g- dry)測定値
TO
FMS
/HRM
S測定
値測定
値(%
)
TOFMSと HRMSの底質中の PCBの定量結果の比較(全 PCBs)
28
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
②GC/TOFMSの定量精度結果と考察
TOFMSと HRMSの底質中の PCBの定量結果の比較( 1~4PCBs)
MonoCBs
0
50
100
150
200
0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10
HRMS (ng/ g-dry)測定値
TOFM
S/H
RM
S測定
値測
(%)
定値
DiCBs
40
60
80
100
120
140
160
0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000
HRMS (ng/ g-dry)測定値
TOFM
S/H
RM
S測定
値測
(%)
定値
TriCBs
40
60
80
100
120
140
160
0.01 0.1 1 10 100 1000 10000
HRMS (ng/ g-dry)測定値
TOFM
S/H
RM
S測定
値測
(%)
定値
TetraCBs
40
60
80
100
120
140
160
0.01 0.1 1 10 100 1000 10000
HRMS (ng/ g-dry)測定値
TOFM
S/H
RM
S測定
値測
(%)
定値
29
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
②GC/TOFMSの定量精度PentaCBs
40
60
80
100
120
140
160
0.01 0.1 1 10 100 1000
HRMS (ng/ g-dry)測定値
TOFM
S/H
RM
S測定
値測
(%)
定値
HexaCBs
40
60
80
100
120
140
160
0.01 0.1 1 10 100 1000
HRMS (ng/ g-dry)測定値
TOFM
S/H
RM
S測定
値測
(%)
定値
HeptaCBs
40
60
80
100
120
140
160
0.001 0.01 0.1 1 10 100
HRMS (ng/ g-dry)測定値
TOFM
S/H
RM
S測定
値測
(%)
定値
結果と考察
TOFMSと HRMSの底質中の PCBの定量結果の比較( 5~8PCBs)
OctaCBs
40
60
80
100
120
140
160
0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10
HRMS (ng/ g-dry)測定値
TOFM
S/H
RM
S測定
値測
(%)
定値
30
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
③ 前処理の簡略化の可能性結果と考察
㩷マスクロ[1];255.50000..256.50000; / EI+ / sed-Shinmikunibashi 㩷
0
㩷
50
㩷
強度 (85505)
㩷
x10
㩷
3
㩷
3.856
㩷
4.228
㩷
5.887
㩷マスクロ[1];255.94000..255.99000; / EI+ / sed-Shinmikunibashi 㩷
3.0
㩷
4.0
㩷
5.0
㩷
6.0
㩷
7.0
㩷
経過時間[min]
㩷
0
㩷
80
㩷
強度 (85505)
㩷
x10
㩷
3
㩷
3.856
簡易前処理を行った河川底質検体のマスクロマトグラム( 3CBs、Mass window 上 :1Da, 下 :0.05Da)
Mass Window:255.5~256.5
Mass Window:255.94~255.99
31
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
③ 前処理の簡略化の可能性結果と考察
㩷マスクロ[1];255.50000..256.50000; / EI+ / sed-Shinmikunibashi 㩷
3.5
㩷
4.0
㩷
4.5
㩷
経過時間[min]
㩷
0
㩷
80
㩷
強度 (85505)
㩷
x10
㩷
3
㩷
3.856
㩷
4.228
㩷マスクロ[1];255.94000..255.99000; / EI+ / sed-Shinmikunibashi 㩷
3.5
㩷
4.0
㩷
4.5
㩷
経過時間[min]
㩷
0
㩷
80
㩷
強度 (85505)
㩷
x10
㩷
3
㩷
3.856
Mass Window:255.5~256.5
Mass Window:255.94~255.99
簡易前処理を行った河川底質検体のマスクロマトグラム(拡大、 3CBs、Mass window 上 :1Da, 下 :0.05Da)
夾雑物の影響で、 PCBのピークが確認できない
32
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
③ 前処理の簡略化の可能性結果と考察
㩷マスクロ[1];255.94000..255.99000; / EI+ / sed-Shinmikunibashi 㩷
3.5
㩷
4.0
㩷
4.5
㩷
経過時間[min]
㩷
0
㩷
80
㩷
強度 (85505)
㩷
x10
㩷
3
㩷
3.856
㩷MS[1];3.908; / EI+ / sed-Shinmikunibashi 㩷
255.0
㩷
256.0
㩷
257.0
㩷
258.0
㩷
259.0
㩷
質量電荷比(m/ z)
㩷
0
㩷
30
㩷
強度 (39210)
㩷
x10
㩷
3
㩷
258.25616
㩷
257.24837
㩷
255.98324
㩷
257.98050
㩷
259.26371
㩷
256.24059
簡易前処理を行った河川底質検体のマススペクトル
TriCBsのマスクロマトグラム(Mass Window: 255.94~255.99)
このピークのマススペクトル
PCB 由来のピーク夾雑物由来のピーク
33
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
まとめ GC/TOFMSの高速スキャンモードを使用することで、 PCBのクロマト形状を大きく変えることなく分析時間を大幅に短縮することが可能である。
底質のMDLで 0.7~2.7pgの範囲内にあり、簡易測定としては十分な感度がある。
HRGC/HRMSの測定値との比較ではよい相関が得られており、十分な定量精度を有している。
高分解能での測定により夾雑物の影響を低減できるので、前処理の簡略化が可能である
34
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
事例③ 環境、廃棄物中のPOPsの一斉分析
35
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
はじめに GC/HRMS法を用いた POPsの分析は高感度、高選択性である。その一方で多成分の測定の際は・・・グルーピング等の測定メソッド作成が必要である。1検体で複数回の測定を必要とする。 など、やや煩雑な面がある。
これまでに GC/TOFMSを用いることで、スキャンモードで農薬等の高感度一斉分析が可能であることがわかった。これらの経験から、 GC/TOFMSを用いてPOPsを分析することで、 GC/HRMS法より簡便にかつ短時間に分析が可能であると考え、検討を行った。
36
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
方法①( GC/MS測定条件)
column DB-5MS,15m×0.25mm,f.t.0.25μ moven 110℃(1.5min)→40℃/ min→300℃
injection temperature 300℃Agilent injection type splitless6890N carrier gas He,1.0mL/ min(const.flow)
splitless period 1.5mininjection volumn 1μ L
resolution 5000 5500~MS scan speed 5scan/ sec
mass range 100 550m/ z~J MS-T100GC ionization voltage 70ev
"AccuTOF-GC" ionization current 300μ Aion source temperature 250℃
detector voltage 2500Vmeasurement time 9.25min
transfer line temperature 250℃
GC
37
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
方法②(抽出、前処理方法)38
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
底質試料(湿泥、約10g)
ソックスレー抽出(アセトン3時間→トルエン18時間)
酸化処理
DMSO/ n- ヘキサン抽出
フロリジルカラム処理
濃縮、転溶(ノナン、100μ L)
内部標準添加
結果と考察 (クロマトグラム①)
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
㩷TIC[1]; / EI+ / PCBPOPs 㩷
3.0
㩷
4.0
㩷
5.0
㩷
6.0
㩷
7.0
㩷
8.0
㩷
9.0
㩷
経過時間[min]
㩷
0
㩷
1000
㩷
2000
㩷
3000
㩷
強度 (3892139)
㩷
x10
㩷
3
㩷
3.266
㩷
5.185
㩷
4.603
㩷
3.825
㩷
4.277
㩷
5.670
㩷
4.111
Total ion chromatogram of Kanecrol and chlorinated organic pesticides
39
結果と考察 (クロマトグラム②)
3~7CBs chromatogram of Kanecrol and chlorinated organic pesticides (mass window: 0.1Da)
TriCBs
TetraCBs
PentaCBs
HexaCBs
HeptaCBs
PentaCBs
HexaCBs
HCB
40
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
結果と考察(クロマトグラム③)
Mass chromatogram of chlorinated organic pesticides (mass window: 0.1Da)
DDD,DDT
Chlordane
Drins
HCH
-HCH-HCH
-HCH
-HCHAldrin
Dieldrin Endrin
trans-Chlordane
cis-Chlordane
2,4’-DDD
4,4’-DDD
2,4’-DDT 4,4’-DDT
41
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
結果と考察(検量線の評価①)13C Monitor ion: 289.8303
y = 0.7432xR2 = 0.9896
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
0 1 2 3 4 5 6
Native conc/ IS conc
Nat
ive
area
/IS
area
Calibration curve of HCB [Internal standard(13C-HCB) monitor ion: 289.8303]
42
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
結果と考察(検量線の評価②)
Mass spectrum of 1000ppb HCB(C635Cl237Cl4)
and 100ppb 13C-HCB(13C635Cl537Cl)
JMS-700D
㩷MS[1];4.188; / EI+ / POPs-st1000 㩷
289.5
㩷
290.0
㩷
質量電荷比(m/ z)
㩷
0
㩷
20
㩷
40
㩷
強度 (46430)
㩷
x10
㩷
3
㩷
289.82550
JMS-T100GC
13C635Cl537Cl
C635Cl237Cl4
C635Cl2
37Cl 4と13C6
35Cl537Cl
が分離されずに、1つの合成されたピークとなる。
43
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
結果と考察(検量線の評価③)13C Monitor ion: 293.8244
y = 2.9738xR2 = 0.9999
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 1 2 3 4 5 6
Native conc/ IS conc
Nat
ive
area
/IS
area
Calibration curve of HCB [Internal standard(13C-HCB) monitor ion: 293.8244]
44
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
結果と考察(検出下限値)Isomer Retension
time(min)IDL(pg)n=7
RSD(%) Isomer Retensiontime(min)
IDL(pg)n=7
RSD(%)
#1 3.45 0.2 7.0 -HCH# 4.09 0.4 5.1#3 3.74 0.3 7.9 -HCH# 4.23 0.8 11#10 3.85 0.2 6.8 -HCH# 4.28 0.7 9.3#15 4.39 0.7 16 d-HCH 4.43 0.9 12#19 4.22 0.3 9.8 Aldrin# 4.88 1.7 7.4#37 4.93 0.2 5.6 Dieldrin# 5.39 5.5 16#54 4.53 0.2 6.2 Endrin# 5.50 8.7 7.4#77 5.41 0.2 5.9 trans-Chlordane# 5.19 0.1 3.6#104 4.87 0.3 7.8 cis-Chlordane 5.25 0.3 9.0#126 5.80 0.3 6.8 Oxychlordane# 5.09 5.8 17#155 5.17 0.2 6.7 trans-Nonachlor# 5.27 0.6 16#169 6.16 0.3 7.7 cis-Nonachlor 5.56 0.3 7.4#188 5.58 0.3 9.1 Heptachlor# 4.69 1.6 8.8#189 6.32 0.1 3.3 Heptachlor-exo-epoxide# 5.07 0.7 7.7#202 5.96 0.1 3.1 2,4'-DDT 5.57 0.4 13#205 6.50 0.3 8.3 4,4'-DDT# 5.73 0.4 12#208 6.37 0.5 12 2,4'-DDE 5.19 0.3 7.1#206 6.66 0.4 13 4,4'-DDE# 5.34 0.3 4.8#209 6.84 0.4 12 2,4'-DDD 5.38 0.3 7.3HCB# 4.12 0.2 5.0 4,4'-DDD# 5.55 0.4 11
Retension time and IDL of POPs
45
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
結果と考察(実試料測定①)
3CBs chromatogram of river sediment
Mass window: 255.91~256.01
Mass window: 255.7~256.7
夾雑物(油分?)の影響
3 CB sのピーク
46
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
結果と考察(実試料測定②)
DDD chromatogram of river sediment
Mass window: 234.95~235.05
Mass window: 234.7~235.7
2,4’-DDD
4,4’-DDD
47
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
結果と考察( HRMS法との比較 )
y = 1.0231x - 0.0048R2 = 0.9835
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20 25
HRMS(ng/ g)
TO
FM
S(n
g/g)
Relativity of TOFMS method and HRMS method(Concentrations of POPs in river sediment)
y = 0.9918x - 0.0171R2 = 0.9471
0
1
2
3
4
5
6
0 1 2 3 4 5 6HRMS(ng/ g)
TO
FM
S(n
g/g)
48
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
まとめ GC/TOFMSを用いることで、 POPsを簡便かつ迅速に分析を行うことが可能である。
検量線作成時には、内部標準物質のモニターイオンの設定に注意を払う必要がある。
GC/HRMSと比較して、検出感度は劣るが同程度の前処理で分析が可能である。
実試料の定量結果は、GC/HRMSとの結果とほぼ良好な相関を示しており、信頼性のあるものであった。
49
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
最後に‥‥TOFMSを用いることで‥‥
高速でのスペクトル記録による精度の高いFastGCが可能である。高分解能の特徴を生かした分析(前処理の省略など)簡単に高分解能でのスキャン測定が行えることにより、より精度の高い定性分析が可能である。今後の TOFMSに必要と思われるもの
ダイナミックレンジの向上TOFMSの性能を存分に活かせる解析ソフトの開発
50
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
ご清聴ありがとうございました。
51
2010年 12月 11日 第 10回 e-シンポ「環境及び食品の分析技術の現状」
なお、本研究の一部は環境省受託事業である、循環型社会形成推進科学研究費( K 22037)の助成を受けて実施したものである。