平成27年度化学物質分析法開発報告書

Size: px

Start display at page:

Download "平成27年度化学物質分析法開発報告書"

なおちかよしなが
5 years ago
Views:

1 神奈川県環境科学センター [ 対象媒体 : 水質 ] N,N- ジメチルプロパン -1,3- ジイルジアミン N,N-dimethy-1,3-diyldiamine 別名 :N,N- ジメチルトリメチレンジアミン 3- ジメチルアミノプロピルアミン対象物質の構造 CH 3 H 2 N N CH 3 CAS 番号 : 分子式 :C 5 H 14 N 2 物理化学的性状物質名分子量モノアイソトヒック質量融点 ( C) 沸点 ( C) 蒸気圧 (kpa) 水溶解度 log P ow N,N-シン-1,3-シイシアン ( ) (30 C) 混和毒性用途等毒性容濃度 TLV などの定はない各種発が性評価はデータなし水生生物に対して毒性あり用途エポキシ化面活性原料有機合成中間体など * 物理化学的性状毒性用途等は神奈川県化学物質安全情報提供システムによるデータベース際化学物質安全性カードなどを参考にした 1011

2 1 分析法 (1) 分析法の概要アンモニアを添加した水質試料の一部を固相カートリッジに通水後溶出するシリンジスパイク内標準 ( 以下内標準という ) を添加して混合し抽出液を LC/MS/MS(ESI-positive) で測定する (2) 試薬器具試薬 N,N-ジメチルプロパン-1,3-ジイル : 東化成製 >99% ジアミン ( 以下 DMPA とす ) N,N-ジメチルプロパン-1,3-ジイル :Toronto Research Chemicals 製ジアミン-d( 6 以下 DMPA-d 6 とす ) アンモニア水 : 関東化学製 ( 濃度 28~30%) メタノール : 和光純薬工業製 LC/MS 用アセトニトリル : 和光純薬工業製 LC/MS 用 1 mol/l 酢酸アンモニウム水溶液 : 和光純薬工業製高液体クロマトグラフ用酢酸 : 和光純薬工業製 LC/MS 用精製水 : 和光純薬工業製超純水 PFOS PFOA 測定用固相抽出カートリッジ :Waters 製 OASIS HLB PREMIA 6cc 工水 :Red sea 製 Salt 水等用精製水で溶解し水試料の検討に用した標準液等の調製標準液 DMPA 10.0 mgを量り取りメタノールに溶解して10 ml としたものを1000 µg/mlの標準原液を調製する ( 注 1) 標準原液をメタノールで希釈して 1.00 µg/mlの濃度としたものを標準液とする内標準液 DMPA-d mg を量り取りメタノールに溶解して 10 ml としたものを 1000 µg/ml の内標準原液とする ( 注 1) 内標準原液をメタノールで希釈し 1.00 μg/ml の濃度としたものを内標準液とする 1012

3 検量線用標準液精製水 / アセトニトリル (1:9) に1.00 µg/mlの標準液と内標準液を添加し DMP Aを0.500~40.0 ng/ml DMPA-d 6 を10.0 ng/mlとしたものを検量線用標準液とする検量線用標準液はプラスティック製の容器に保存するガラス製は避ける希釈アンモニア水 ( 精製水 / アンモニア水 (998:2)) 精製水 1 L あたりアンモニア水を 2 ml 加える試料水と同じアンモニア濃度で水試料を通させた固相抽出カートリッジの洗浄に用いる試薬の安全性毒性高濃度では中毒の性もある標準試薬を取りうときはドラフトの中で行うなど内を染させないよう注する器具サンプル(100~1000 ml PE PP PFA 製などガラス製可 ) 注射カートリッジアダプター ( 固相抽出カートリッジに取り付けて注射と続してカートリッジを加圧する ) プラスティックピペッター (3) 分析法試料の採取及び保存等環境省化学物質環境実態調査実施の手引き ( 平成 28 年 3 月 ) に従う試料はプラスティック容器 (PE PP PFA 製などガラス製可 ) に採取してアンモニア水を試料水 1 L あたり 2 ml 添加し分析まで暗所に保存する試料の前処理及び試験液の調製めメタノール 5 ml 及び精製水 5 ml で洗浄した固相抽出カートリッジに試料液 5 ml( 試料水 1 L あたりアンモニア水 2 ml 添加み ) を通させ ( 注 2) 精製水 ( 水試料の場合は希釈アンモニア水 )5 ml で ( 注 3) 洗浄する固相抽出カートリッジにアンモニア水 / アセトニトリル (1:9) 5 ml を加えて溶出したものに 1.00 μg/ml の内標準液 50.0 μl を加えてよく混和したものを試験液とする ( 注 1 4) 溶出器はプラスティック製の容器を用いるガラス製は避ける空試験液の調製試料水と同量の精製水を用い試料の前処理及び試験液の調製の項に従っ 1013

4 て操作し得られた試験液を空試験液とする測定 LC/MS/MS 条件 ( 注 5) 使用機種 : 製作所製 LC-MS 8050 使用カラム :Merck 製 philic (5 µm, mm) カラム温度 :40 C 移動相 :A:50 mmol/l 酢酸アンモニウム 0.1% 酢酸水溶液 B: アセトニトリル min A:20 90 B:80 10% linear gradient min A:B=90: min A:90 20 B:10 80% linear gradient min A:B=20:80 カラム流量 :0.2 ml/min 試料注入量 :5 μl イオン化法 :ESI-positive キャピラリー電圧 :3.0 kv コリジョンエルー :14 ev インターフイス温度 :300 C 脱溶媒ライン温度 :250 C ートブロック温度 :400 C ブライーガス流量 :3.0 L/min 乾ガス流量 :10.0 L/min 加ガス流量 :10.0 L/min コリジョンガス :Ar (270psi) モニターイオン (m/z) :DMPA 103 >58( 定量 ) 103>86( 確認 )( 注 6) DMPA-d 6 109> 92 検量線標準液 5 µl を LC/MS 装置に注入して分析する対象物質と内標準の濃度比と得られたピーク面積比から検量線を作成する定量試験液 5 µl を LC/MS 装置に注入して分析する得られた対象物質のピーク面積と内標準のピーク面積の比を検量線に照らして定量する 1014

5 濃度の算出水質試料中の濃度 C (μg/l) は次式から算出する C =(R a -R b ) Q / V R a : 検量線から求めた試料液中の内標準に対する対象物質の濃度比 R b : 検量線から求めた空試験液中の内標準に対する対象物質の濃度比 Q : 試料中に添加した内標準の量 (ng) (= 添加した内標準液の濃度 (ng/μl) 添加した内標準液の量 (μl)) V : 試料分取量 (ml) 本分析法に従った場合以下の数値を使用する Q = 50.0 (ng) (= 添加した内標準液の濃度 (1.0 ng/μl) 添加した内標準液の量 (50.0 μl)) V = 5 (ml) ち C = (R a -R b ) 10.0 (ng/ml) = 10 (R a -R b ) (μg/l) である装置検出下限値 (IDL) 本分析に用いた LC/MS の IDL を下記に示す ( 注 7) 表 1 IDL 算出の結果 IDL 試料量分取量最終液量 IDL 試料換算値物質名 (ng/ml) (ml) (ml) (ml) (μg/l) DMPA 測定方法の検出下限値 (MDL) 及び定量下限値 (MQL) 本測定方法の MDL 及び MQL を下記に示す ( 注 8) 表 2 MDL 及び MQL 算出の結果試料量分取量最終液量 MDL MQL 物質名 (ml) (ml) (ml) (μg/l) (μg/l) DMPA

6 注解 ( 注 1) 対象物質はガラスにれると濃度が低下する傾向がありそれは ppb レベルの低濃度でであった高濃度の標準液の調製にガラス製品を使用してもなかったが希釈はプラスティックピペッターや試験管などプラスティック (PE PP や PFA) の器を用いた方がよい希釈した標準液と試験液はプラスティック容器で保管する ( 注 2) 試料量は 1000 ml 試験液量は 5 ml であるが濃縮率は 200 ではなく 1 すなわち濃縮しなかったことになる ( 注 3) 水試料を負荷した固相抽出カートリッジを精製水でなく希釈したアンモニア水で洗浄するのはカートリッジに残留した無機塩類が試験液に混入するリスクを低減するためであるアンモニア水を加えない精製水で洗浄するとアンモニアを含溶出液が析出した無機塩類のためすることがある ( 注 4) 溶出した液は強いアンモニアがありそのまま測定するとピークがれて定量性が低下する場合があるその場合窒素ガスの吹きつけもしくはバブリングを行うとアンモニアがまりピーク状がよくなるアンモニアを全にする必要はなく液を大気解放の状態で数時間放置しても同様の効果が得られる試験液にはすでに内標準物質が添加されているので液量が多少化しても定量値には影響しない ( 注 5)LC/MS/MS の条件は本測定に使用した機種 ( LC/MS 8050) 有のものであるまた移動相の酢酸アンモニウム濃度が高いので使用後は精製水で置換しておいた方がよい ( 注 6) 度が高いのは確認イオンの方が m/z103>86 はペンタメチレンジアミンの干をけるれがあるので m/z103>58 を定量イオンとした D 3C N NH 2 N NH 2 CD 3 DMPA d6 DMPA PentaMetyleneDiAmine H 2N NH 2 図 1 対象物質とペンタメチレンジアミンの分離 1016

7 ペンタメチレンジアミン ( カダベリン ) は生物のがすると発生する生体アミンの一種で品化の標の一つとして古くから測定されてきたものである対象物質と同じ分子式を持ち同じ m/z 103>86 のイオンを持つので対象物質のピークに重なるおそれがある対象媒体が環境水なので対象物質よりペンタメチレンジアミンが検出される確率の方が高いとわれる 1017

8 ( 注 7)IDL は化学物質環境実態調査実施の手引き ( 平成 28 年 3 月 ) に従って表 3 のとおり算出した IDL 測定時のクロマトグラムを図 2 に示す表 3 IDL の算出結果物質名 DMPA 試料量 (ml) 1000 分取量 (ml) 5.0 最終液量 (ml) 5.0 注入液濃度 (ng/ml) 0.5 装置注入量 (μl) 5.0 結果 1 (ng/ml) 結果 2 (ng/ml) 結果 3 (ng/ml) 結果 4 (ng/ml) 結果 5 (ng/ml) 結果 6 (ng/ml) 結果 7 (ng/ml) 平均値 (ng/ml) 標準偏差 (ng/ml) IDL (ng/ml) * 0.12 IDL 試料換算値 (μg/l) ** 0.12 S/N 比 8.1 CV(%) 6.7 * IDL=t(n-1,0.05) σ n-1 2 ** 濃縮率は 1 m/z 103>58 m/z 103>86 m/z 109>92 図 2 IDL 測定時のクロマトグラム ( 対象物質 :0.50 ng/ml 内標準物質 :10.0 ng/ml) 1018

9 ( 注 8)MDL 及び MQL は化学物質環境実態調査実施の手引き ( 平成 28 年 3 月 ) により表 4 のとおり算出した MDL 測定時のクロマトグラムを図 3 に示す表 4 MDL 及び MQL の算出結果物質名 DMPA 試料河川水試料量 (ml) 1000 分取量 (ml) 5 標準添加量 (ng) 500 試料換算濃度 (μg/l) 0.50 最終液量 (ml) 5.0 注入液濃度 (ng/ml) 0.5 装置注入量 (μl) 5.0 操作ブランク平均 (μg/l) *1 ND 無添加平均 (μg/l) *2 ND 結果 1 (μg/l) 結果 2 (μg/l) 結果 3 (μg/l) 結果 4 (μg/l) 結果 5 (μg/l) 結果 6 (μg/l) 結果 7 (μg/l) 平均値 (μg/l) 標準偏差 (μg/l) MDL (μg/l) * MQL (μg/l) * S/N 7.1 CV (%) 10 *1: 試料マトリクスのない状態で他は同様の操作を行い測定した値の平均値 (n=2) *2:MDL 算出用試料に標準を添加していない状態で含まれる濃度の平均値 (n=2) *3:MDL=t(n-10.05) σ n-1 2 *4:MQL=σ n

10 m/z 103>58 m/z 103>86 m/z 109>92 図 3 MDL 測定時のクロマトグラム 2 解説分析法フローチャート分析法のフローチャートを図 4 に示す水質試料 1000 ml ph 調アンモア水 2 ml 分取 5 ml 固相抽出洗浄 OASIS HLB PREMIA 精製水 ( 水の場合は精製水 / アンモニア水 (998:2)) 5 ml 溶出 LC/MS/MS-SRM アンモア水 / アトトリ(1:9) 5 ml シリンシイク内標準 (DMPA-d ng) ESI-positive 図 4 分析法のフローチャート 1020

11 検量線検量線を図 5 に検量線作成用データを表 5 に示す応答比 ( 対象物質 / 内標準物質 ) peak area ratio y = x R² = 濃度 (ng/ml) ( concentration 3.0 ratio ) 濃度比 ( 対象物質 / 内標準物質 ) 図 5-1 検量線低濃度 ( 対象物質 :0.50~5.0 ng/ml 内標準物質 :10.0 ng/ml) 応答比 ( 対象物質 / 内標準物質 ) 濃度 (ng/ml) ( ) 濃度比 ( 対象物質 / 内標準物質 ) 図 5-2 検量線高濃度 ( 対象物質 :3.0~40 ng/ml 内標準物質 :10.0 ng/ml) 1021

12 標準液濃度 (ng/ml) (C s ) 対象物質 (A s ) [DMPA] 表 5 検量線作成用データ応答値内標準物質 (A is ) [DMPA-d 6 ] 濃度比 (C s /C is ) 応答比 (A s /A is ) * 内標準物質濃度 : 10.0 ng/ml (Cis) クロマトグラム検量線用標準液のクロマトグラムを図 6 に示す m/z 103>58 m/z 103>86 m/z 109>92 図 6 検量線用標準液のクロマトグラム ( 対象物質濃度 :10.0 ng/ml 内標準物質濃度:10.0 ng/ml) 1022

13 マススペクトル 5.0 Inten. (x1,000,000) N NH m/z 図 7-1 DMPA のスキャンスペクトル 1.5 Inten. (x1,000,000) m/z 図 7-2 m/z 103 を前イオンとした場合のプロダクトイオンスペクトル D 3 C 5.0 Inten. (x1,000,000) 2.5 N NH 2 CD m/z 図 7-3 DMPA-d 6 のスキャンスペクトル Inten. (x1,000,000) m/z 図 7-4 m/z 109 を前イオンとした場合のプロダクトイオンスペクトル 1023

14 操作ブランク操作ブランク試料測定時のクロマトグラムを図 8 に示すこのように操作ブランクは見られなかったが確認イオンでベースラインの盛り上がりがあった m/z 103>58 m/z 103>86 m/z 109>92 図 8 操作ブランク試料測定時のクロマトグラム分解性スクリーニング試験分解性スクリーニング試験結果を下に示す DMPA はガラス中ではすに濃度の低下をこしたポリエチレン (PE) やポリプロピレン (PP) 製の容器では安定であった表 6 の結果は通水質試料の採取に用いるポリエチレン容器を用いたものである ph 表 6 分解性スクリーニング試験結果 * 試験数濃度 (ng/ml) 1 時間後の残存率 (%) 7 日間後の残存率 (%) 暗所所 *: 調製濃度に対する検出濃度の割合添加回収試験神奈川県下の河川水などを用いた添加回収試験結果を表 7 に示す表 7 に示すようにらつきはやや大きいが回収できることがわかった 1024

15 試料試料量 (ml) 精製水 1000 河川水 1000 工水 1000 表 7 添加回収試験結果添加量試験検出濃度回収率動係数 (μg) 数 (μg/l) (%) (%) 0 1 <MDL <MDL <MDL m/z 103>58 m/z 103>86 m/z 109>92 図 9-1 添加回収試験試料のクロマトグラム ( 工水標準物質 10.0 μg 添加 ( 最終濃度 10.0 ng/ml)) m/z 103>58 m/z 103>86 m/z 109>92 図 9-2 無添加試料のクロマトグラム ( 工水 ) 1025

16 保存性試験 recovery,% day 図 10 保存性試験結果図 10 は 10.0 ng/ml に調製した試料水の保存日数と回収率の化を検討したものであるこのようにアンモニア水を添加しない河川水 () とアンモニア水を添加してもガラス容器に入れた河川水 () は数日で濃度低下をこしたがアンモニア水を添加し PP 容器に入れた河川水は 19 日水は 10 日後も回収率が下がらないことが確認できたなお試験液は PP バイアルに入れて 15 C に保たれた LC/MS 装置のトレイにおいてあったほとどの試料は数日たってもピークに化は見られなかったがピークがさくなる検体があったこの象は試験液でも標準液でもきた安定同位体置換物質を内部標準物質とし相対検量線法で定量するのでたちに定量性にが出てくるわけではないが測定はやかに終させた方がよいカートリッジからの溶出試験 (1:9)/mL d6 図 11 溶出試験結果図 11 は (1:9) アンモニア水 / アセトニトリルを溶出液とし対象物質をそれぞれ 10 ng 添加したカートリッジからの溶出液を 0.5 ml ずつ分取してそれぞれ 1026

17 の回収率を示したものであるこのようにほとどの対象物質は最の 3 ml までに溶出するがその後も溶出が続く本法では溶出液量を 5 ml とした数 % の残留が推定されるが測定法として容できる回収率は得られるとわれるまた対象物質と内標準物質に使用した安定同位体置換物質 ( 図 11 の d 6 体 ) は溶出パターンが大きく違ってサロゲートにならず溶出後に添加してなるシリンジスパイク内標準として使用した環境試料の測定本法を用いて神奈川県内の河川水及び水を分析したがすて検出下限値未満であった m/z 103>58 m/z 103>86 m/z 109>92 図 12 環境試料のクロマトグラム ( 河川水神奈川県 2016 年採取 ) 分析上留すきこと DMPA はガラス容器中での保存性がきわめていまた PP バイアルでも数日間 LC/MS 装置のサンプルトレーに置いてピークがさくなることがあった前処理後 24 時間以内に測定をするのがましい試料の付試料水はアンモニア水を添加してプラスティックの容器 (PE PP PFA 製など ) に入れ付するガラス製容器を用いてはならない評価本法で水中 DMPA の濃度を 0.16 μg/l のレベルで検出することができた河川水 1000 ml 添加量 10.0 μg( 試料濃度 10.0 μg/l) の場合回収率は 84.7% 動係数は 8.1% であった神奈川県内の河川水及び水試料からは検出された 1027

18 ものはない担当者連絡先所属先 : 神奈川県環境科学センター所属先住所 : 平市 TEL: FAX: 担当者名 : 調査部長谷川子 hasegawa@k-erc.pref.kanagawa.jp 1028

19 N,N-dimethylpropane-1,3-diyldiamine An analytical method has been developed for the determination of N,N-dimethylpropane-1,3-diyldiamine (DMPA) in water by liquid chromatography -tandem mass spectrometry (LC/MS/MS). Ionization mode is positive ESI (electrospray ionization). Precursor ion is [M+H]+, the mass transitions of m/z 103/58 and 109/92 are used for determination of DMPA and N,N-dimethyl-d 6 -propane-1,3-diyldiamine (DMPA-d 6 ) used as the internal standard, respectively. Five ml of sample solution is treated with solid phase extraction cartridge (waters OASIS HLB PREMIA 200 mg/6cc), DMPA is eluted with 5 ml of (1:9)ammonia water(28%): acetonitrile. After DMPA- d 6 is spiked as an internal standard into the eluate, DMPA and DMPA- d 6 are determined by LC/MS/MS-SRM analysis. The average recovery rate and its standard deviation were 84.7 and 8.1%, respectively. The method detection limit (MDL) and the method quantification limit (MQL) were estimated to be 0.16 and 0.42 μg/l, respectively. Concentrations in river water at Hiratsuka area were not determined by this method. Water sample 1000 ml ph adjutsment Ammonia water 2 ml Aliquot 5 ml Solid phase extraction Wash OASIS HLB PREMIA pure water (sea water : pure water/ammonia water(998:2)) 5 ml Elution LC/MS/MS-SRM Ammonia water/ acetonitrile (1:9) 5 ml syringe spike (DMPA-d ng) ESI-positive 1029

20 物質名分析法フローチャート備考 N,N- シン -1,3- シイシアン水質水質試料 1000 ml ph 調アンモア水 2 ml 分取 5 ml 分析原理 : LC/MS/MS-SRM ESI-positive IUPAC 名 : N,N-dimethylpropane -1,3-diyldiamine 別名 :3-( シアノ ) ヒアン固相抽出 OASIS HLB PREMIA 溶出アンモア水 / アトトリ(1:9) 5 ml シリンシイク内標準 (DMPA-d ng) 洗浄精製水 ( 水の場合は精製水 / アンモニア水 (998:2)) 5 ml LC/MS/MS-SRM ESI-positive 検出下限値 : 水質 (μg/l) 0.16 分析条件 : 機器 LC/MS: Shimadzu LC/MS 8050 カラム Merck philic (5 µm, m m) 1030

平成26年度化学物質分析法開発報告書

平成26年度化学物質分析法開発報告書 2,2-2,2 -Iminodiethanol Diethanol amine CAS 111-42-2 C 4 H 11 NO 2 105.1356-105.0790-28 C 1) 1.0881 g/cm 3 1)

平成27年度 化学物質分析法開発報告書

平成27年度化学物質分析法開発報告書