北九州市立大学国際環境工学部門上希和夫

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1 北九州市立大学国際環境工学部門上希和夫

2 無機物質 有機物質 その他 NVOC 前処理 測定 解析 抽出 精製 濃縮 装置性能評価標準 (SCAN) 試料 (SIM/SCAN) AIQS-DB 第 20 回環境化学討論会 2

3 調査計画作成 発生源情報, 地域情報など サンプリング 物質リスト 前処理 分析法 測定 データ解析 データベース 情報発信 評価 毒性データ 3

4 ニーズ対応 多数物質の分析未知物質の検出迅速性 簡便性毒性検出 包括分析法 ( 前処理法 ) 全イオン検出法 (TIM) 前処理 測定 データ解析 バイオアッセイ 第 20 回環境化学討論会 4

5 標準品を 使用しない 保持時間を固定, 予測 物質を 追加可能 TIM 測定 測定物質数は無限 確実な同定 未知物質の検索 内標準検量線 濃度情報も得られる AIQS-DB 5 第 20 回環境化学討論会

6 100.0 % 既存データベース ( 例 NIST) マススペクトル AIQS-DB 保持時間 ( 相対保持時間 ) 検量線 ( 内標準法 ) ) 分析値 濃度比 第 20 回環境化学討論会 6

7 START 試料の前処理 性能評価標準の測定 試料の測定 新データベース ( マススペクトル, 保持時間情報, 検量線 ) 次の物質 NO 分析データ 保持時間及びマススペクトルが登録データと一致するかを判定 存在? YES 検出量の計算 測定時の対象物質の保持時間を計算 NO 最後 END YES 第 2 論会 7

8 物質分類 1 物質数 物質分類 2 物質数 多環芳香族 79 CH 構成物質 195 PCBs 62 その他 53 含酸素化合物 150 フェノール類 50 その他 103 芳香族アミン 43 含窒素化合物 113 ニトロ化合物 42 その他 28 含硫黄化合物 含リン化合物 8 8 PPCPs 殺虫剤 157 除草剤 107 農薬 451 殺菌剤 98 その他 32 計 943 第 20 回環境化学討論会 8

9 * The Automated Mass Spectral Deconvolution and Identification System 試料 添加物質検出物質数誤不検出数誤検出数数 ( 量, g) AIQS-DB AMDIS AIQS-DB AMDIS AIQS-DB AMDIS 河川水 13 (1) 土壌 56 (1) ホウレン草 150(0.1) オレンジ 150(0.1) 底質 A 88 ** 底質 B 68 ** ** 底質 : 化学物質添加の代わりにマニュアルで同定した物質数 AIQS-DB と AMDIS の Target Database の登録物質は同一同定用パラメータは, 共にデフォルト値を使用 第 20 回環境化学討論会 9

10 装置検出限界 (pg) 物質数 (%) (86) 10< (14) 第 20 回環境化学討論会 10

11 実験 評価物質 : 114 物質 (AIQS-DB 登録物質の中から選択 ) 測定装置 : 4 機関 4 台の GC-MS 測定 : 2.0mg/L の標準液 結果 室間精度 (RSD%) 割合 ( 物質数 ) 原因 10% 未満 41% (47) - 10~20% 37% (42) 吸着, ディスクリミ 20% 以上 22% (25) ネーション, マスパターン, マスずれ

12 PCB や有機塩素系農薬など残留性有機汚染物質を SIM で同時高感度測定 TIC PCB pg 第 20 回環境化学討論会 12

13 n-alkanes Alcohols Ethers Benzenes Biphenyls Nitrobenzenes Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) Nitro-PAHs Heterocyclics Phenols Nitrophenols Amines Aromatic amines Sulfonate Aliphatic acid esters Phthalates Phosphate esters Organochlorine pesticides Organophosphorus pesticides Carbamate pesticides Carbamide pesticides Acid aminde pesticide Triazine pesticide Dinitroaniline pesticide Diphenylether pesticide Pyrethroid type pesticide Other pesticides y, 0 回環境化学討論会 57 物質群,202 物質 bp: 145~536, logpow: -0.65~

14 回収率,% Log 水溶解度 第 20 回環境化学討論会 14

15 底質試料 (20g, wet) アセトン, 30ml x 3 抽出濃縮 10ml 食塩水, 200ml ジクロロメタン, 20ml x 2 抽出脱水ヘキサン, 20ml 濃縮, 1-5ml * * シリカゲルカラムクリーンアップ 1st Fr*: ヘキサン, 15ml 2nd Fr: 5% アセトン - ヘキサン, 15ml 3rd Fr*: 30% アセトン - ヘキサン, 20ml 濃縮, 1ml each GC-MS 測定 AIQS-DB による同定 定量 *1 st Fr は 銅チップにより脱硫黄処理 *3rdFr は, 活性炭カラムにより脱色素処理 第 20 回環境化学討論会 15

16 Frorisil Silica-gel Compound Recovery (%) RSD (%) Recovery (%) RSD (%) Evaluation A B n=7 A B n=6 Evaluation 2,4-Dichloroaniline β-hch 91 (97) 97 (104) (94) 90 (97) 9 Bis(2-ethylhexyl)sebacate Phenanthrene Pyrene 84 (92) 92 (96) (99) 80 (92) 18 Thiobencarb 88 (99) 95 (98) (92) 85 (85) 11 Fluorene 81 (99) 87 (101) (100) 77 (96) 12 Aldrin m-terphenyl 87 (102) 96 (107) (100) 85 (97) 10 p,p'-ddd Benzo(a)pyrene 74 (97) 79 (100) (96) 77 (100) 12 Nitrobenzene 61 (88) 70 (91) (84) 67 (89) 7 2,6-Dimethylaniline 78 (108) 77 (105) (101) 66 (86) 13 Dimethyl phthalate 84 (99) 93 (103) (104) 81 (100) 11 p,p'-ddt 90 (101) 99 (104) (113) 61 (98) 12 Acenaphthylene 70 (89) 80 (96) (100) 75 (96) 10 Tris(2-ethylhexyl)phosphate n-triacontane Biphenyl Trifluralin Bis(2-chloroethyl)ether 70 (108) 55 (75) (106) 56 (114) 8 2,6-Dimethylphenol Simetryn Benzothiazole n-hexadecane 62 (60) 66 (61) (114) 109 (110) 14 3-&4-Chlorophenol 66 (89) 86 (121) (154) 87 (155) 8 Benzyl alcohol Nonanol Bisphenol A 51 (84) 52 (83) (84) 78 (86) 32 4-Methyl-3-nitrophenol Nitrophenol 3 (60) 1 (50) (85) 69 (91) 8 4-Nitrophenol 24 (126) 3 (16) 79 2 (12) 15 (300) 19 Pentachlorophenol 1 (0) 0 (0) (87) 25 (96) 64 Log Pow が 1 以下の物質は液 - 液抽出時に, アミン類, フェノール類など一部高極性物質はカートリッジからの溶出が困難 第 20 回環境化学討論会 16

17 ゴルフ場周辺水からThifluzamide 殺菌剤 を検出 工場排水からPCB#209を検出 TICには ピーク無し 第20回環境化学討論会 17

18 野菜から Thenychlor を検出 保持時間の比較 マススペクトルの比較 試料 データベース 濃度 =0.03ppm 同定及び定量結果 TIC Ju 18

19 悪臭苦情の側溝水から 2- クロロフェノールを検出 第 20 回環境化学討論会 19

20 第 20 回環境化学討論会 20

21 単位 :μg/kg 乾泥 物質名検出頻度検出範囲 TNT 8/15 ND~120 2-アミノー 4,6- シ ニトロトルエン 4-アミノー 2,6- シ ニトロトルエン 2/15 ND~48 4/15 ND~39 July 16, 2011 第 20 回環境化学討論会 21

22 2005 年夏に 11 河川から 150 試料を採取 A B K I J H F G D E C 第 20 回環境化学討論会 22

23 Samples were taken on Aug 21-22, 2008 for Yellow River and Sep 23, 2008 for Yangtze River. 第 20 回環境化学討論会 23

24 項目 結果 検出物質数 0 77 (15)* 総検出物質数 187 検出頻度 10% 以上の物質数 合計濃度 (3.1) * g/l * 中央値 第 20 回環境化学討論会 24

25 Bromobutide Pyroquilon Molinate Iprobenfos (IBP) Fenobucarb Flutolanil Isoprothiolane Metominostrobin E Thiobencarb Isoprocarb H 53% F 38% H 37% F 35% I 31% F 24% Concentration, ug/l 第 20 回環境化学討論会 F 18% Avg Min-Max F, 16% H 16% I 6% 25

26 No. Compound Avg. detected concentration Detection frequency, % PNEC, g/l Ratio of avg. concentration to PNEC Reference 1 Fenitrothion (MEP) MOE 2 Dichlorvos (DDVP) YNU 3 Diazinon MOE 4 Anthracene MOE 5 Fenobucarb (BPMC) MOE 6 Bis(2-ethylhexyl)phthalate MOE 7 Biphenyl MOE 8 Benzo(a)pyrene MOE 9 Diphenylamine MOE 10 Nonylphenol MOE 11 Malathion YNU 12 Pretilachlor YNU 13 Methidathion YNU 14 Dicyclohexyl phthalate MOE PNEC, predicted no observed effect concentration; MOE, Ministry of the Environment, Japan; YNU, Yokohama National University 第 20 回環境化学討論会 26

27 項目長江黄河 検出物質数 総検出濃度 g/l) 検出農薬数 農薬濃度 g/l) July 16, 2011 第 20 回環境化学討論会 27

28 農薬 用途 長江 黄河 g/l Acetamiprid I nd nd nd nd nd Fipronil I nd nd nd nd nd Thiamethoxam deg. I nd nd nd Isoprocarb I nd nd nd Buprofezin I nd nd nd Triazophos I nd nd nd Fenobucarb I Methomyl oxime I nd nd nd nd nd Chlorpyrifos I nd nd nd nd Metalaxyl F nd nd nd Triadimenol 1 F nd nd nd Triadimenol 2 F nd nd nd Mefenoxam F nd nd nd Isoprothiolane F nd nd nd Iprobenfos (IBP) F Prometryn H nd nd nd Butachlor H Atrazine H Acetochlor H Propham H nd nd nd nd nd Paclobutrazol H nd nd nd July 16, 2011 Metolachlor H nd nd nd nd 第 20 回環境化学討論会 nd 28

29 C 4 Cl 4 F 6 bp=133 第 20 回環境化学討論会 29

30 項目日本長江黄河 検出物質数 0 77 (15) * 総検出物質数 % 以上の頻度の検出物質数 総濃度 (3.1) * July 16, 2011 * 括弧内は, 中央値第 20 回環境化学討論会 30

31 北九州市 東京 洞 海 湾 北九州市 試料採取 化学物質 表層5cm 31

32 Compound Number Compound Number 194 Aliphatic compounds 31 (25) (98) Benzenes 14 (10) Compounds consisting of CH Polycyclic compounds 79 (35) PCBs 62 (21) Others 8 (7) 153 Ethers 11 (2) (54) Ketones 6 (4) Compounds consisting of CHO Phenols 50 (16) Phthalates 11 (6) Esters 36 (7) Others 39 (19) 113 Aromatic amines 43 (12) (19) Quinoline 3 (2) Compounds consisting of CHN (O) Nitro compounds 42 (1) Nitrosoamines 5 (0) Others 20 (4) Compounds consisting of CHS (NO) 12 (5) 12 (5) Compounds consisting of CHP (NOS) 8 (3) Phosphoric esters 8 (3) Pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) 14 (2) 14 (2) 394 Insecticides 157 (5) Pesticides (11) Herbicides 107 (4) Fungicides 98 (1) Others 32 (1) Total 888 (192) 括弧 : 検出物質数第 20 回環境化学討論会 32

33 888 物質中 192 物質を検出 検出物質数及び検出濃度は 共に湾奥に行くほど上昇 Stn 6 で湾口の 28 倍の最高濃度 (247 mg/kg dry) を検出 PAHs 濃度が非常に高い 化学合成中間体のニトロ芳香族化合物 塩素化ベンゼン類や塩素化フェノール類が検出 Concentration, g/kg dry 250, , , ,000 50,000 0 Others PAHs Stn 1 Stn 2 Stn 3 Stn 4 Stn 5 Stn 6 Stn 7 図調査地点毎の検出濃度と検出物質数 第 20 回環境化学討論会 33

34 400 HCB Concentration, g/g dry Fungicides 0 Stn 1 Stn 2 Stn 3 Stn 4 Stn 5 Stn 6 Stn 7 Insecticides Herbicides Other pesticides 第 20 回環境化学討論会 34

35 高分解能 高感度な LC-TOF-MS を利用 LC-MS 測定条件 装置 :Agilent1200/Agilent6220 MSD カラム :GL Science ODS-4 HP 2.1mm 150mm, 3μm 溶離液 :A; 5mmol CH 3 COONH 4 in H 2 O, B; 5mmol CH 3 COONH 4 in CH 3 OH,Gradient conditions: 0~ 30min A; 95% 5%, B; 5% 95% linear gradient, 30~ 50min A:B=5:95, Flow rate: 0.3ml/min イオン化法 :ESI-Positive, Fragmentor Voltage: 100V, Scan range: 第 20 回環境化学討論会 35

36 項目検討物質結果 保持時間予測 定量再現性 保持指標物質 : ポリエチレングリコール, アルキルフェノン計 18 物質検討物質 : 農薬 156 種 農薬 156 種 ( 保持指標物質を内標準とした ) 同一機種 : 予測値と実測値の差は最大 0.4 分他機種 : 予測値と実測値の差が 0.5 分を超えたのは 1 物質 検量線のR 2 は0.9906~1.000で良好な直線性 6ヶ月間のピーク面積比の経時変化は,RSD として平均 4.7%( 最大 19.1 %, 最小 1.4%) 検出感度農薬 136 種 136 物質中 117 物質で 0.005μg/ml 実試料への添加測定 5 種の抽出液 ( ピーマン, 枝豆, 露地みかん, かぼちゃ, さといも 実保持時間と予測保持時間の差は最大 0.27 分 同一装置同一機種他機種 36

37 短時間で数百 ~ 数千物質のスクリーニングが可能 事故や緊急時での環境安全性評価環境汚染事故の原因究明未知汚染物質の発見環境や食品試料の分析その他 : 短時間に多数の化学物質を測定する必要がある時 測定において標準物質が不要 コスト, 労力, 時間, 廃棄物発生量の削減 May. 25, 2011 機器分析ワークショップ 37

表 1. HPLC/MS/MS MRM パラメータ 表 2. GC/MS/MS MRM パラメータ 表 1 に HPLC/MS/MS 法による MRM パラメータを示します 1 化合物に対し 定量用のトランジション 確認用のトランジションとコーン電圧を設定しています 表 2 には GC/MS/MS

表 1. HPLC/MS/MS MRM パラメータ 表 2. GC/MS/MS MRM パラメータ 表 1 に HPLC/MS/MS 法による MRM パラメータを示します 1 化合物に対し 定量用のトランジション 確認用のトランジションとコーン電圧を設定しています 表 2 には GC/MS/MS ACQUITY UPLC TM /MS/MS と GC/MS/MS によるベビーフード中の残留農薬の分析 No. 720007 20001436J 概要 EU の Baby Food Directive 2003/13/EC 1) では ベビーフード中の使用が禁止されている残留農薬について明示しています その濃度が 0.003mg/kg を超えているのか あるいは 0.004-0.008mg/kg

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