環境水中2,4-ジクロロフェノールの GC/MS 法及びLC/MS/MS 法による比較検討

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1 Dechlorane Plus の磁場型及び 四重極型 MS による検討 松本幸一郎 1, 小田嶋優子 1, 鹿島勇治 1, 先山孝則 2, 中野武 3 ( 1 日本環境衛生センター, 2 大阪市立環境科学研究所, 3 大阪大学大学院工学研究科 )

2 はじめに 本研究の目的 Dechlorane Plus(DP) は過去 4 年間にわたり製造されてきた塩素系難燃剤である US-EPA では高生産量化学物質 (HPV) に指定されており 年間 45 t 以上が製造されている 海外では湖沼底質 魚類や貝類 大気等様々な環境媒体から検出されている事例が報告されている 国内では都市域周辺の底質 土壌 屋内のダストおよび屋外沈着物を調査した結果 屋外沈着物は 74~27 ng/g-dry といった比較的濃度であることがわかってきている しかしながら 環境中の濃度や挙動については未だ不明な点が多い 今回 我々は環境大気中の DP を測定することを目的として GC/MS の測定方法について検討を行った MS は磁場型 (HRMS:EI モード 分解能 1, 以下 ) 及び四重極型 (LRMS:NCI モード 以下 ) の 2 機種で検討した 測定の結果 環境大気から DP が検出され 知る限り環境大気では国内初検出の報告である

3 物理化学的性状 Chemical Name Dechlorane Plus CAS Number Mol Formula C 18 H 12 Cl 12 Mol Weight Melt Pt >325 Water Solubility 7.51e -1 mg/l (25 ) Log P (octanol-water) Vapor Pressure 7.6e -1 mm Hg (25 ) Henry's Law Constant 7.44e -6 atm-m 3 /mole (25 ) syn-dp anti-dp

4 試料と方法 サンプリング 採取方法 PS-Air 3L/min 24 時間 サロゲート Dechlorane Plus- 13 C 1 (syn 体 anti 体 ) 採取場所 日本環境衛生センター屋上 採取日 212 年 4 月 18~19 日 19~2 日 23~24 日 24~25 日 全日程において二重測定を実施 前処理 溶出方法 1 ジクロロメタン / ヘキサン 8 ml シリンジスパイク Mirex- 13 C 1 最終液量 μl 測定 GC/MS Agilent 689 / AutoSpec Ultima NT (EI mode, Re > 1,) Agilent 789 / 5975C (NCI mode, CH 4 )

5 GC/MS 測定条件 GC/MS 689 / AutoSpec () 789 / 5975 () Column DB-17HT (3 m,.25 mm,.32 μm) Oven Temp. Injector Temp. 28 (1min) 2 /min 16 (min) 3 /min 22 (m in) 1 /min 33 (3min) Injection Port Type Injection Vol. Splitless 1 μl Interface Temp. 32 Source Temp Ionization Mode EI NCI (RG : Methane) Monitor Ion (DP) m/z , m/z 651.8, Monitor Ion (DP- 13 C 1 ) m/z , m/z 663.8, Monitor Ion (Mirex- 13 C 1 ) m/z , m/z 413.8, 411.8

6 標準液のクロマトグラム B126-7CV_1246_DechloranePuls_CS Voltage SIR 6 Channels EI e6 syn-dp anti-dp Voltage SIR 6 Channels EI e Time イオン (653.5 ~ 654.5): D\data.ms syn-dp anti-dp 4 2 時間 --> イオン (651.5 ~ 652.5): D\data.ms 時間 -->

7 マススペクトル () SR118XX_CTL1189XX_Dechlorane Plus syn 1ng_nonane SR118XX_CTL1187XX_Dechlorane Plus anti 1ng_nonane _SCAN 173 (33.835) Cm (1729: :1724) Magnet EI _SCAN 1759 (34.319) Cm (1759: :1752) e Magnet EI+ 8.31e syn-dp 276 anti-dp m/z m/z SR118XX_CTL1197XX_[13C]Dechlorane Plus syn 1ng_nonane _SCAN 173 (33.835) Cm (173: :1744) Magnet EI+ 7.87e4 SR118XX_CTL1195XX_[13C]Dechlorane Plus anti 1ng_nonane _SCAN 1759 (34.319) Cm (1757: :1754) 279 Magnet EI+ 5.45e syn- DP- 13 C anti- DP- 13 C m/z m/z

8 マススペクトル () m/z--> 35.1 スキャン 1995 ( min): D\data.ms (-1925) (-) syn- DP m/z--> スキャン 228 ( min): D\data.ms (-1953) (-) anti- DP m/z--> 35.1 スキャン 1994 ( min): D\data.ms (-1821) (-) syn- DP- 13 C m/z--> スキャン 228 ( min): D\data.ms (-1889) (-) anti- DP- 13 C

9 As/Ass As/Ass As/Ass As/Ass 検量線 syn-dp :.1-1 pg/μl anti-dp :.1-1 pg/μl y =.9497x + 6E-6 R² =.9999 y =.9229x +.3 R² = Qs/Qss syn-dp : 1-5 pg/μl y =.9557x -.32 R² =.9993 y =.8429x R² = Qs/Qss y = x +.5 R² =.9999 y = x R² = Qs/Qss anti-dp : 1-5 pg/μl y = x R² =.9928 y = x R² = Qs/Qss As/Ass: 標準物質とサロゲートの面積比 Qs/Qss: 標準物質とサロゲートの濃度比サロゲート濃度 :5 pg/μl anti-dp の では R 2 =.9928 となり 他に比べて直線性は劣ったが これ以外では直線性の高い検量線が得られた と の面積比 (As/Ass) には極めて強い相関関係 (Fisher の r の z 変換による検定 有意水準 5) syn-dp, anti-dp :.1-1 pg/μl(r=1., P<.1) syn-dp : 1-5 pg/μl(r=1., P<.1) anti-dp : 1-5 pg/μl(r=.997, P<.1) と の検量線には違いはない

10 装置検出下限値 (IDL) (syn-dp) (syn-dp) (anti-dp) (anti-dp) 注入液濃度 (pg/μl) 注入液量 (μl) 結果 1 (pg/μl) 結果 2 (pg/μl) 結果 3 (pg/μl) 結果 4 (pg/μl) 結果 5 (pg/μl) 結果 6 (pg/μl) 結果 7 (pg/μl) 平均値 (pg/μl) 標準偏差 (pg/μl) IDL 換算値 (pg/m 3 ) IQL 換算値 (pg/m 3 ) CV () 試料量及び最終液量はそれぞれ 4.2 m 3 及び μl IDL = t(n-1,.5) σ n-1 2 IQL = σ n-1 1 と の各測定値の t 検定 ( 有意水準 5) の結果 syn-dp: 有意差なし (P=.14) anti-dp: 有意差あり (P=.42) IDL は のほうが高感度

11 IDL 算出時のクロマトグラム B126-7CV_1246_DechloranePuls_CS-1_ Voltage SIR 6 Channels EI e syn-dp (S/N = 11) anti-dp (S/N = 14) Voltage SIR 6 Channels EI e Time イオン (653.5 ~ 654.5): D\data.ms の S/N 比は に対して syn-dp:4.7 倍 anti-dp:4.3 倍高感度 syn-dp (S/N = 52) anti-dp (S/N = 6) 6 時間 --> イオン (651.5 ~ 652.5): D\data.ms 時間 -->

12 サンプリング条件 18-19, April, , April, , April, , April, 212 Pump SP28-1L (GL Science) SP28-1L (GL Science) SP28-1L (GL Science) SP28-1L (GL Science) Flow Rate 3 L/min 3 L/min 3 L/min 3 L/min Sampling Time 24h 24h 24h 24h Air Temp Humidity Atmospheric Press hpa hpa 8.7 hpa hpa Sampling Vol. (A) L L L L Sampling Vol. (B) L L L L Weather Fine / Cloudy Fine / Cloudy Rainy / Fine Slight Rain / Fine

13 環境大気の測定 ( 試料のクロマトグラム ) B1211AA_DP_ENV125AA_Center _No Voltage SIR 6 Channels EI e4 syn-dp (S/N = 7.5) anti-dp (S/N = 42) Voltage SIR 6 Channels EI e の S/N 比は syn-dp では とほぼ同等であったが anti-dp では 2.8 倍高感度 Time イオン (653.5 ~ 654.5): D\data.ms 12 8 syn-dp (S/N = 6.2) anti-dp (S/N = 15) 時間 --> イオン (651.5 ~ 652.5): D\data.ms では試料によってはクリーンアップが必要となる場合がある 時間 -->

14 各測定による環境大気中の DP 濃度 18-19, April, , April, 212 Method Compound Sample A Sample B Mean Duplicate Sample A Sample B Mean Duplicate pg/m 3 pg/m 3 pg/m 3 ± pg/m 3 pg/m 3 pg/m 3 ± syn-dp anti-dp Total DP syn-dp anti-dp Total DP , April, , April, 212 Method Compound Sample A Sample B Mean Duplicate Sample A Sample B Mean Duplicate pg/m 3 pg/m 3 pg/m 3 ± pg/m 3 pg/m 3 pg/m 3 ± syn-dp anti-dp Total DP syn-dp anti-dp Total DP 二重測定は 日の試料を除くと では syn-dp:2.~7.7 anti-dp:.88~8.1 Total DP:2.6~6.7 LRMS- NCI では syn-dp:.47~15 anti-dp:.17~6.3 Total DP:.57~8.9 のずれであり 良好な結果が得られた 23~24 日の試料が比較的高濃度であったことや測定値に差が生じたことは雨天による影響を受けたことが考えられる

15 各測定法による濃度と組成比較 18-19, April, , April, , April, , April, 212 Sample Compound Method Method Method Method pg/m 3 pg/m 3 ± pg/m 3 pg/m 3 ± pg/m 3 pg/m 3 ± pg/m 3 pg/m 3 ± DP (syn ) Sample A DP (anti ) Total DP DP (syn ) Sample B DP (anti ) Total DP DP (syn ) Mean DP (anti ) Total DP 二つの測定方法による測定値 (Sample A, Sample B, Mean) には極めて強い相関関係 (Fisher の r の z 変換による検定 有意水準 5) syn-dp : r=.994~.999, P=.2~.36 anti-dp : r=.999~1., P<.1 syn + anti : r=.999, P<.1 測定法による測定値に違いはない 18-19, April, , April, , April, , April, 212 f anti ± ± ± ± Sample A Sample B Mean f anti = concentration of anti-isomer divided by total of syn + anti concentrations for each sample. f anti は平均.7~.83 であった これは Commercial DP と同様な比率 (.75~.8)* であり 製剤由来による汚染が示唆された * Hoh E. et al.,environ. Sci. Technol. 4, , 26.

16 サロゲート回収率 18-19, April, , April, 212 Method Compound Sample A Sample B Mean Sample A Sample B Mean syn-dp- 13 C 1 syn-dp- 13 C anti-dp- 13 C 1 anti-dp- 13 C , April, , April, 212 Method Compound Sample A Sample B Mean Sample A Sample B Mean syn-dp- 13 C 1 syn-dp- 13 C anti-dp- 13 C 1 anti-dp- 13 C Mean ± 1SD Method Compound Sample A Sample B syn-dp- 13 C ± ± 7.7 anti-dp- 13 C ± ± 1.8 syn-dp- 13 C ± ± 6.3 anti-dp- 13 C ± ± 4.5 DP- 13 C 1 と同じ m/z を使用できたため シリンジスパイクには Mirex- 13 C 1 を使用した しかし DP のリテンションタイムと 9 分以上離れており それぞれの検出時間帯に同時に溶出してくるマトリックスに影響を受けることが考えられるため 試料によっては クリーンアップを行うか シリンジスパイクを変更する必要がある場合も考えられる また POPs を同時に採取 分析する場合には Mirex- 13 C 1 は使用できない

17 大気中 DP の文献報告値との比較 Location Media Concentration Reference Lake Erie Air 34 ± 24 pg/m 3 (mean ± one standard error) Hoh E. et al.,environ. Sci. Technol. 4, , 26. Great Lakes Air Urban : 7.2 and 2.4 pg/m 3 (two sites) Rural : 2,.8 and.8 pg/m 3 (three sites) Venier M. et al., Environ. Sci. Technol. 42, , 28 China Air <.8 66 pg/m 3 f syn =.32 (Urban Air) Ren N. et al., Environ. Sci. Technol. 42, , 28. East China Air Urban : 6.9 pg/m 3 (mean) Rural : 3.5 pg/m 3 (mean) Qiu X. et al., Chemosphere. 8, , 21 DP Manufacturer, China Air pg/m 3 Wang B. et al., Chemosphere. 8, , 21 European Arctic Air pg /m 3 f syn = Möller A et al., Environ Sci Technol. 44, , 21 Kawasaki, Japan Air : pg /m 3 (Mean 7.4 pg /m 3 ) : pg /m 3 (Mean 7.4 pg /m 3 ) This study 本研究で検出された DP 濃度は文献報告されている都市部大気濃度と同レベルであった

18 POPs 濃度との比較 pg/m pg/m 平成 22 年度モニタリング調査 ( 環境省 ) より温暖期の大気濃度を引用 ( ドリン類 マイレックス トキサフェン類は平成 21 年度の結果 ) DP は臭素系難燃剤である PBDEs や HBBs よりも濃度が高いが モニタリング調査が行われている塩素系 POPs 濃度と比較すると特段に濃度が高いものではなかった 雨天時には濃度が高くなったデータが得られたこともあり 更なる調査が望まれる

19 結論 及び の二つの測定法で作成した検量線の直線性はいずれも良好であり 二つの測定法には統計学的に有意差はなかった IDL 試料換算値は のほうが下限値が低く S/N 比は syn-dp は約 5 倍 anti-dp で約 4 倍高感度であった 一方 大気試料では二つの測定法における S/N 比は anti-dp ではほぼ同等であったが syn-dp は のほうが約 3 倍高感度であり を使用する場合はクリーンアップを行うことで改善が期待できる 環境大気中の DP を分析した結果 syn-dp:.46 ~7.7 pg/m 3 anti-dp:1.5~16 pg/m 3 Total DP:2.~24 pg/m 3 が検出された 二重測定は雨天時の試料を除くと では syn-dp:2.~7.7 anti-dp:.88~ 8.1 Total DP:2.6~6.7 では syn-dp:.47~15 anti-dp:.17~6.3 Total DP:.57~8.9 のずれであり 良好な結果が得られた 二つの測定法によるそれぞれの二重測定値及び平均値に相関関係があり 二つの測定法による測定値の違いはなかった 異性体組成については f anti =.7~.83 であり Commercial DP(.75~.8) に組成が類似していたことから 製剤由来の汚染が示唆された シリンジスパイクに Mirex- 13 C 1 を用いて 算出したサロゲート回収率は 9~12 の範囲であり 良好な回収が得られた 本研究で検出された DP 濃度は文献報告されている都市部大気濃度と同レベルであった 環境省のモニタリング調査で報告されている POPs 等の濃度と比較すると特段高い値ではなかったが 臭素系難燃剤よりも高濃度で検出された

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