平成27年度 化学物質分析法開発報告書

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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 [email protected] 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