(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
珪藻土が充填されている液体クロマトグラフィー用カラムに硫酸を流し、珪藻土を硫酸で処理し、次いで、
前記液体クロマトグラフィー用カラムに液体形態のサンプルを流すことを特徴とするサンプルの前処理方法。
【請求項２】
硫酸処理された前記珪藻土を通過した液体に対して、無機酸化物を固定相とするクロマトグラフィーを行う請求項１に記載の前処理方法。
【請求項３】
サンプルと硫酸とを混合して、液状混合物を得る工程と、
前記液状混合物を珪藻土が充填されている液体クロマトグラフィー用カラムに流す工程と、
を含むことを特徴とするサンプルの前処理方法。
【請求項４】
前記サンプルにハロゲン化芳香族有機化合物が含まれている、上記請求項の何れかに記載のサンプルの前処理方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の方法で前処理されたサンプルを、更に、ＧＣ／ＭＳで分析する分析方法。
【請求項６】
請求項１〜４の何れかに記載の方法で前処理されたサンプルを、更に、ＧＣ／ＭＳ／ＭＳで分析する分析方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サンプルの前処理方法に関し、特に、ハロゲン化芳香族有機化合物を含むサンプルの前処理方法に関する。本発明の前処理方法は、特に、ＧＣ／ＭＳ、ＧＣ／ＭＳ／ＭＳ等の分析方法の前処理に適している。
【０００２】
【従来の技術】
質量分析とは、質量スペクトルに基づく分析方法をいい、質量スペクトルとは、分析対象物（analyte）が何らかの方法でイオン化されて生成する一連のイオン質量と強度を記録したものをいう。質量スペクトルは、分子がイオン化に伴って分解した生成物のイオン質量を記録するものであり、典型的には、ｘ軸がイオン質量を示し、ｙ軸が各々のイオン質量の強度を記録する。ここで、生成したフラグメントイオンは分析対象物(analyte)の分子構造に依存するので、質量スペクトルに基づいて分子構造を決定したり、分子を特定することができる。例えば、サンプル中の分析対象物がそのままイオン化したときには、その分析対象物の分子量を直接求めることができる。
【０００３】
サンプル中が混合物の場合等には、サンプル中の種々の成分をクロマトグラフィーで分離し、そして、各々のピークを更に質量分析計で分析することが知られている。例えば、ＧＣ／ＭＳでは、サンプルをガスクロマトグラフィー（ＧＣ）で分離してから、質量分析計で分析する。ＬＣ／ＭＳでは、サンプルを液体クロマトグラフィー（ＬＣ）で分離してから、質量分析計で分離する。
【０００４】
例えば、サンプル中に２以上の分析対象物が含まれている場合には、各々の分析対象物がクロマトグラフィーで別個のピークに分離され、各々のピークについて質量分析され、各々の分析対象物を同定することができる。
【０００５】
また、タンデム質量分析は、質量分析を２以上組み合わせる分析方法であり、ＭＳ／ＭＳと略記されることが多い。典型的には、第１段の質量分析で、種々のイオンを質量で分離し、第２段の質量分析で、イオンの質量により同定する。例えば、第１段の質量分析で、種々の前駆体イオンを生成させる。次に、この前駆体イオンに由来する生成物イオンを生成する。最後に、第２段の質量分析で、生成物イオンの質量スペクトルを記録する。
【０００６】
タンデム質量分析では、前駆体イオンから生成物イオンを生成させるときに、種々の方法が用いられる。例えば、種々の前駆体イオンから特定の前駆体イオンを分離し、この特定の前駆体イオンに由来する生成物イオンを第２段の質量分析で分析してもよい。この場合には、前駆体イオンとしては、磁場、軌道半径等に関する一定の条件を満たす、いわゆるメタステーブルイオンを分離してもよい。また、前駆体イオンをチャンバーの内部で活性化させて、フラグメント化し、生成物イオンを得てもよい。例えば、前駆体イオンに中性原子（He, Ar）等の他のスピーシズを衝突させて、フラグメント化してもよい。この衝突の際に、前駆体イオンとスピーシズとの衝突を促進させるために、電磁場等を規則的に変化させ、ある種の共鳴をさせてもよい。
【０００７】
タンデム質量分析では、三連四重極(triple stage quadrapole)質量分析計、イオントラップ質量分析計、イオンサイクロトロン型質量分析計などが用いられる。三連四重極(triple stage quadrapole)質量分析計では、四重極質量分析計を２以上、組み合わせている。これに対し、イオントラップ質量分析計及びイオンサイクロトロン型質量分析計は、イオンの走査方法に依存して、単独の質量分析に用いることもできるし、タンデム質量分析に用いることができる。
【０００８】
イオントラップ質量分析計では、電圧等の条件を制御することにより、特定の範囲の質量のイオンのみがトラップチャンバー内に捕捉され、その範囲外の質量のイオンはトラップチャンバーから排出される。そして、排出されたイオンは、光電子増幅管等の検出手段で検出される。所望により、トラップしているイオンの質量範囲を変化させ、特定の質量のイオンのみ、又は、特定の質量の範囲のイオンのみを排出させて、排出されたイオンについて質量スペクトルを得ることができる。即ち、電圧等の条件を変化させることにより、トラップチャンバーの内部からある質量範囲のイオンを安定化させ、それ以外のイオンを不安定化させることができる。従って、不安定化されたイオンが、検出装置で検出される。例えば、電圧等を所定の範囲で走査することにより、所定の法則に従って、イオンを不安定化させていき、これらについて、順次、質量スペクトルを検出することができる。
【０００９】
イオントラップ質量分析計については、特公昭６０−３２３１０号、特公平３−５９５４７号、特公平８−２１３６５号、特許第２７１６６９６号、特開昭６２−２７６７３９号、特公平４−４９２１９号、特許第２６０８１００号、特公平５−６９２５６号、特開平２−１０３８５６号、特許第２７２９００７号、特許第２５９８６０２号、特許第２７０３７２４号、及び、特許第２６５８０１２号に開示されており、これらの全ての文献の開示は、本願に援用される。
【００１０】
イオントラップ質量分析計では、前駆体イオンをトラップした状態で、前駆体イオンをフラグメント化させて、生成物イオンを生成させることにより、タンデム質量分析に用いることができる。ＧＣ／ＭＳと、ＭＳ／ＭＳとを更に組み合わせることも可能であり、一般的には、ＧＣ／ＭＳ／ＭＳと略記される。本発明の一側面では、イオントラップ型タンデム質量分析計により、ＧＣ／ＭＳ／ＭＳを行うことに関する。
【００１１】
ここで、サンプル中の分析対象物以外の総称をマトリックスという。例えば、イオントラップ質量分析計でＧＣ／ＭＳ／ＭＳを行うときには、サンプルと溶媒との混合物をＧＣに注入する。溶媒は、典型的には全てサンプルを溶解させるものが選ばれる。そして、サンプルは、分析対象物（例えば、ＴｅＣＤＤ）とマトリックスからなる。なお、ＧＣ／ＭＳ／ＭＳのイオン化では、サンプル及び溶媒に限られず、ＧＣでのキャリアーガスもイオン化されることになる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
サンプルについて、ＧＣ／ＭＳ、又は、ＧＣ／ＭＳ／ＭＳをするためには、サンプルを前処理することが求められていた。特に、環境から採取されたサンプル（例えば、排煙；廃水；焼却灰；土壌；肉、魚、野菜等の食品；動植物等）には、分析対象物のほかに、様々な物質が混在している。そして、ある種の物質は分析を妨害することにもなるので、分析対象物以外はできるだけ予め除去しておくことが所望される。
【００１３】
例えば、テトラクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン（ＴｅＣＤＤ）と、テトラクロロジベンゾフラン（ＴｅＣＤＦ）は、従来、ＧＣ／ＭＳで分離、定量されている。そして、クロマトグラムでノイズとなる物質を除去するために、極めて複雑な前処理を必要とし、前処理のみに１週間〜１０日間かかることが通常であった。そして、前処理及び測定を含めると、２〜３週間にもなる。
【００１４】
図８に、ＧＣ／ＭＳの前処理の従来のフローシートを示す。ここでは、排水をサンプルとしている。排水サンプルは適量をガラス繊維ろ紙（孔径 1μｍ ) でろ過し、ろ液と固形分とに分ける。ろ液 1L に対してジクロロメタン 100 ｍｌ で２回抽出を行う。固形分はアセトンで脱水後トルエンで１６時間以上ソックスレー抽出を行う。その後、硫酸処理、シリカゲルカラムによる精製、アルミナカラムによる精製を経て、抽出液を濃縮し、ＧＣ／ＭＳで分析する。
【００１５】
この硫酸処理では、通常、次の３つの手法のいずれかが用いられる。
1)  ダイオキシン類含有有機溶媒に濃硫酸を添加し、かく拌後、分液する。
2)  濃硫酸を用いてシリカゲルをコーティングする。通常はビーカー又はフラスコ内で混合する。硫酸コーティングされたシリカゲルをガラスカラムに充填し、そこにダイオキシン類含有有機溶媒を通液する。
【００１６】
3)  濃硫酸とシリカゲルをビーカー又はフラスコ内で混合し、次いで、ダイオキシン類含有有機溶媒を添加し、混合する。その後、有機溶媒層をロータリーエバポレーターで除去する。処理されたシリカゲルをカラムに詰め、有機溶媒を通液してダイオキシン類を抽出する。
【００１７】
1)は古くから行われている方法である。操作が煩雑で、1回に1サンプルしか処理できなかった。また濃硫酸を直接取り扱うため、安全面の観点から、分析作業の熟練が求められていた。
【００１８】
2)は1)を改良した方法である。作業者が硫酸と接するのは、ビーカー内で硫酸をコーティングする段階のみである。またカラムを複数並立すれば、同時に複数サンプルを処理することが可能になる。しかし、硫酸をコーティングする工程とカラムクロマトグラフィーとが別個に行われるため、作業ステップがひとつ増えた。またガラスカラムの充填には、作業の熟練が求められていた。
【００１９】
3)は1)と2)の中間的な処理方法である。シリカゲルの硫酸処理時にサンプルも同時に処理するため、作業ステップがひとつすくない。また、ロータリーエバポレータを用いて、溶媒除去と同時に硫酸をコーティングすることもできる。しかし、その後の抽出等作業工程が多く、溶媒除去の時間が必要となる問題があった。更に、1)と同様に濃硫酸を直接扱うため、分析作業の熟練が求められていた。
【００２０】
硫酸処理がされた後では、シリカゲルが液体クロマトグラフィー用カラムの固定相に用いられていた。なお、このシリカゲルカラムに硫酸を流したときには、硫酸の粘度が高いため、硫酸がカラムを通過しなかった。あるいは、硫酸がカラムを通過するとしても、１日以上かかる等、実用上、非現実的な時間がかかっていた。そこで、従来は、このようにビーカー、フラスコ等の容器で硫酸を用いる作業が必要であった。
【００２１】
なお、環境中のサンプルに含まれているテトラクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン類をイオントラップ法を用いたＧＣ／ＭＳ／ＭＳで分析することについては、Jeffry Blaise Plomley et al, Organic Mss Spectroscopy, Vol. 29, 372-381,(1994) "Rapid Screening Technique for Tetrachlorodibenzo-p-dioxins in Complex Environmental Matrices by Gas Chromatography/Tandem Mass Spectrometry with an Ion-trap Detector"  に報告されている。
【００２２】
しかし、この文献には、トラップチャンバーの内部で、所望の生成物イオンを生成させるために、補助電圧を調整することは記載されていない。また、この文献では、トラップチャンバーの内部で前駆体イオンを生成している。これでは、トラップチャンバーの内部で前駆体イオンと生成した生成物イオンが共存することになり、得られる質量スペクトルには種々のピークが現れることになる。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、珪藻土が硫酸を担持して、硫酸が液体クロマトグラフィーの固定相として作用すること、及び、珪藻土に担持された硫酸が分析妨害物質を分解することを見出して完成した。
【００２４】
本発明の第１の側面では、珪藻土が充填されている液体クロマトグラフィー用カラムに硫酸を流し、珪藻土を硫酸で処理し、次いで、前記液体クロマトグラフィー用カラムに液体形態の前記サンプルを流すことを特徴とするサンプルの前処理方法が提供される。
【００２５】
本発明において、硫酸処理された前記珪藻土を通過した液体に対して、無機酸化物を固定相とするクロマトグラフィーを行うことが好ましい。
本発明の第２の側面では、サンプルと硫酸とを混合して、液状混合物を得る工程と、前記液状混合物を珪藻土が充填されている液体クロマトグラフィー用カラムに流す工程と、を含むことを特徴とするサンプルの前処理方法が提供される。
【００２６】
本発明において、前記サンプルにハロゲン化芳香族有機化合物が含まれていることが好ましい。
本発明の他の側面では、上記方法で前処理されたサンプルを、更に、ＧＣ／ＭＳで分析する分析方法が提供される。
【００２７】
本発明の他の側面では、上記方法で前処理されたサンプルを、更に、ＧＣ／ＭＳ／ＭＳで分析する分析方法が提供される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施態様は、硫酸により実質的に変化しない分析対象物をその後の分析で検出するための前処理である。サンプル中の分析対象物は硫酸により実質的に変化せず、その後の分析で検出される。これに対して、通常の有機物等の分析妨害物質の少なくとも一部は硫酸で分解したり、スルホン化したりされるので、除去することが容易になったり、分析対象物の検出を妨害し難くなる。分析対象物が塩の場合であって、硫酸により分析対象物が硫酸塩に変化しても、その対イオンは変化していないので、実質的に変化していることにはならない。
【００２９】
例えば、ポリクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン類、ポリクロロジベンゾフラン類、ポリクロロビフェニル類、塩素化ナフタレンなどは、硫酸で分解されない。これに対して、オレフィン、アルコール、アミン等は硫酸で酸化される。
【００３０】
分析対象物にハロゲン化芳香族有機化合物が含まれていることが好ましい。ハロゲンとは、フッ素、塩素、臭素、又はヨウ素をいう。
分析対象物にポリクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン類及びポリクロロジベンゾフラン類が含まれていることが好ましく、更に、分析対象物に、ポリクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン類、ポリクロロジベンゾフラン類及びポリクロロビフェニル類が含まれていることが更に好ましい。
【００３１】
本発明の一実施態様では、珪藻土が充填されている液体クロマトグラフィー用カラムに硫酸を流し、珪藻土を硫酸で処理する。珪藻土は多数の微細な結晶粒から構成されており、その表面に水、硫酸等を吸着することができる。また、珪藻土には、硫酸、有機溶媒等が流れるための気孔が形成されている。本発明に対して特定の理論で拘束されるつもりはないけれども、硫酸を流すことにより、この気孔に面した表面が硫酸でコーティングされると思われる。また、珪藻土が硫酸を担持して、硫酸が液体クロマトグラフィーの固定相として作用することができる。
【００３２】
従来、シリカゲルが液体クロマトグラフィー用カラムの固定相に用いられていた。このシリカゲルカラムに硫酸を流したときには、硫酸の粘度が高いため、硫酸がカラムを通過しなかった。あるいは、硫酸がカラムを通過するとしても、１日以上かかる等、実用上、非現実的な時間がかかっていた。
【００３３】
これに対して、珪藻土を充填したカラムでは、濃硫酸であっても、自然滴下で濃硫酸がカラムを流れることができるので、カラム内の珪藻土をコーティングすることができる。従って、従来の方法のように、ビーカー又はフラスコ内でシリカゲルをコーティングする必要が無くなり、作業が簡素化された。即ち、所定の珪藻土カラムに所定の濃度の濃硫酸を規定の体積、添加するだけなので、作業が簡素化され、結果として全体の作業時間が短縮された。更に、作業者が硫酸と接するのはカラムに硫酸をロードするときだけなので、安全性が向上した。
【００３４】
本発明の一実施態様では、珪藻土に担持されている硫酸が液体クロマトグラフィーの固定相になる。本明細書では、液体クロマトグラフィーには、液−液分配クロマトグラフィー、液−液抽出クロマトグラフィーも含まれる。珪藻土が充填されている液体クロマトグラフィー用カラムとしては、例えば、市販されている液−液抽出用珪藻土カラムを用いることができる。液−液抽出用カラムでは、分液ロート等による液−液抽出を代替することができ、振とう、遠心分離、分取の操作が不要になる。
【００３５】
珪藻土は、従来用いられていたシリカゲルと同様に、極性物質を保持し、無極性物質は保持しないという性質を有する。珪藻土カラムとしては、例えば、バリアン社から市販されているExtubeを好適に用いることができる。
【００３６】
硫酸は、８０重量％以上の濃度であることが好ましく、９０重量％以上の濃度であることが更に好ましく、９５重量％以上の濃度であることが更になお好ましく、９８重量％以上の濃度であることが特に好ましい。硫酸の濃度が高くなるにつれて、分析妨害物を分解し易くなるからである。
【００３７】
一般的には、液体クロマトグラフィー用カラムに充填されている珪藻土は、水を保持することができる体積が一義的に定められる。市販されている珪藻土カラムでは、通常、この保持体積が取扱い説明書等に記載されている。この保持体積の５０〜１００％の体積の硫酸を前記カラムに流すことが好ましく、６０〜９５％の体積の硫酸を前記カラムに流すことが更に好ましく、７０〜９５％の体積の硫酸を前記カラムに流すことが更になお好ましく、８０〜９５％の体積の硫酸を前記カラムに流すことが特に好ましい。保持体積の１００％より大きい体積の硫酸をカラムに流したときには、過剰な硫酸がカラムから流出し、その硫酸を中和して廃棄する必要があるからである。一方、保持体積の５０％より小さい体積の硫酸をカラムに流したときには、効率が低下する。
【００３８】
硫酸を珪藻土カラムに流した後、短期間、放置することが好ましい。この期間は、温度、カラムのサイズに依存し、適宜、選択される。例えば、１分〜２４時間、放置することが好ましく、５分〜２時間、放置することが更に好ましく、１０分〜１時間放置することが更に好ましい。放置されている間に、硫酸が珪藻土により確実にコーティングされると思われる。
【００３９】
所望により、硫酸を珪藻土カラムに流す前に、珪藻土カラムを有機溶媒、特に、乾燥している有機溶媒で洗浄してもよい。
一方、硫酸を珪藻土カラムに流す前に、水を珪藻土カラムに流すことは好ましくない。硫酸の代わりに、水が珪藻土カラムの表面に保持され、硫酸が保持され難くなるからである。従って、市販されている珪藻土カラムを保存するときには、シリカゲル等の乾燥剤の存在下、水が珪藻土に吸着されないように留意することが好ましい。硫酸を珪藻土カラムに流す前に、珪藻土を乾燥してもよい。例えば、珪藻土カラムを加熱しつつ、減圧で吸引してもよい。
【００４０】
また、硫酸で処理された珪藻土カラムを必要に応じて、有機溶媒で洗浄してもよい。洗浄用の有機溶媒としては、例えば、ジクロロメタン等のハロゲン化有機化合物を用いることができる。洗浄後には、有機溶媒を除去することが好ましい。例えば、液体クロマトグラフィー用カラムの上部からプランジャー等で加圧して、除去してもよい。あるいは、加熱下、減圧で吸引してもよい。
【００４１】
なお、この洗浄のときに、有機溶媒がカラムから流れることなく、保持される体積、即ち、保持体積を求めることができる。
次いで、液体クロマトグラフィー用カラムに液体形態のサンプルを流す。典型的には、このサンプルは少量であり、カラムから流出しない量であることが好ましい。即ち、珪藻土カラムには既に硫酸が保持されているので、保持体積の１００％より少ない量が好ましい。例えば、保持体積の７０％の液体サンプルを流してもよい。これにより、硫酸処理された珪藻土にサンプルが接触することになる。従って、通常の有機物等は珪藻土に付着等している硫酸で酸化により分解されることになる。一方、サンプル中のハロゲン化芳香族化合物等の分析対象物は硫酸で分解されない。
【００４２】
サンプルが土壌等の場合には、有機溶媒で抽出し、この抽出した液体サンプルをカラムに流せばよい。サンプルが水の場合には、ＳＳと呼ばれる浮遊物(suspended solids, SS)を所定のポリマーからなるフィルターでろ過し、フィルター上の残渣を有機溶媒で溶解すればよい。
【００４３】
有機溶媒は、分析対象物を溶解させ、かつ、硫酸と反応しないものを適宜選択すればよい。例えば、ジクロロメタン等のハロゲン化有機化合物；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族有機化合物；ｎ−ヘキサン等のアルカンが好ましく、ジクロロメタン等のハロゲン化有機化合物が更に好ましい。ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族有機化合物では、サンプルを１日以上等長時間、硫酸処理珪藻土カラムに接触させたときには、何らかの反応が進行し、カラムが黒変することがあるからである。もっとも、１時間程度、室温で接触させた場合には、そのような反応は顕著に進行せず、特に、問題はない。
【００４４】
そして、サンプルが担持されている珪藻土を、短期間、放置することが好ましい。例えば、１分〜２４時間、放置することが好ましく、２分〜２時間、放置することが更に好ましく、３分〜１時間放置することが更に好ましく、３〜３０分放置することが更になお好ましい。放置されている間に、サンプル中の不純物等が硫酸で酸化分解される。また、硫酸と有機溶媒との間で、液−液分配も進行すると思われる。
【００４５】
次いで、液体クロマトグラフィー用カラムに有機溶媒を流す。珪藻土に保持されている硫酸と流れている有機溶媒との間で、液−液分配が生じ、硫酸相中に含まれていた分析対象物及び有機物等が有機溶媒相に移行する。硫酸で分解された有機物等は、硫酸相中に残存してもよいし、有機溶媒相に移行してもよい。
【００４６】
この有機溶媒は、珪藻土の保持体積の一倍以上であることが好ましく、２倍以上であることが更に好ましい。十分に液−液分配を行い、分析対象物を確実に回収するためである。
【００４７】
有機溶媒は、分析対象物を溶解させるものを適宜選択すればよい。例えば、ハロゲン化芳香族有機化合物が分析対象物の場合には、ジクロロメチレン、クロロホルム等の塩素化有機化合物が好ましく用いられる。
【００４８】
これらの一連の操作、即ち、硫酸を流す工程、サンプルを流す工程、放置する工程、有機溶媒を流す工程では、温度は０℃〜１５０℃であることが好ましく、１０℃〜４０℃が更に好ましく、１５℃〜３０℃が更になお好ましく、室温が特に好ましい。室温とは、１５〜２５℃をいい、約２０℃をいう。放置する工程では、例えば、リボンヒーター等により、１５０℃以下に、例えば、５０〜７０℃に珪藻土カラムを加熱してもよい。加熱により、不純物の分解が促進される。
【００４９】
カラムから流出した液体をエバポレータ等により、大気圧又は減圧下、室温又は加熱下、溶媒を除去し、適宜、濃縮することが好ましい。
このように濃縮された抽出液をその後の分析に用いても良い。あるいは、この抽出液を更に精製してもよい。例えば、硫酸処理された珪藻土を通過した液体に対して、無機酸化物を固定相とするクロマトグラフィーを行うことが好ましい。濃縮された抽出液には、硫酸で分解した有機物等が含まれている。このような有機物を無機酸化物に保持させることにより、除去することができる。
【００５０】
この場合には、濃縮された抽出液に対して再び無機酸化物を固定相とするクロマトグラフィーを行ってもよい。あるいは、無機酸化物を下層に充填し、珪藻土を上層に充填したカラムを用いて、このカラムを上述のように硫酸で処理してもよい。このカラムでは、珪藻土を通過したサンプルが無機酸化物も通過することになる。この場合には、無機酸化物の層が、更に２以上の層から形成されていてもよい。
【００５１】
無機酸化物としては、例えば、シリカゲル、アルミナ等が挙げられる。従来、用いられていたシリカゲル、アルミナをそのまま用いることができる。カラムクロマトグラフィーにおいて使用する充填剤や溶媒の種類及び量は標準物質等の分画試験を行って決めることが好ましい。
【００５２】
シリカゲルとしては、例えば、カラムクロマトグラフ用シリカゲル（0.063〜0.200mm、70〜230mesh）をメタノール洗浄後ビーカーに入れ、層の厚さを10mm以下にして１３０℃で約18時間乾燥した後、デシケーター内で約３０分間放冷したものを用いてもよい。調製後、密閉できる試薬ビンに入れ、デシケーター内で保存することが好ましい。
【００５３】
多層シリカゲルカラムクロマトグラフィーとしては、例えば、内径15mm、長さ300mmのカラムクロマト管にシリカゲル、2％水酸化カリウム／シリカゲル、シリカゲル0.9g、10％硝酸銀／シリカゲル3g、無水硫酸ナトリウム6gを順次充填したものを用いることができる。所望により、上述したように、珪藻土をこの上段に充填する。例えば、n-ヘキサンでカラム充填剤を洗浄し、受器をカラム下端においた後、試料濃縮液をカラムに静かに注ぎ入れ、滴下流出速度を2.5mL/minになるように調整してもよい。液面がカラム上端まで下がったとき、n-ヘキサン5mLで濃縮器を洗浄し、洗液はカラム内壁を洗いながら入れるのが好ましい。この洗浄操作をもう一度繰り返してもよい。次にn-ヘキサン3mLをカラムに流入した後、n-ヘキサン120mLの入った滴下分液ロートをクロマト管に装着し、n-ヘキサンを2.5mL/minの速度で流下させてもよい。溶出液は濃縮しアルミナカラムクロマトグラフィーの試料としてもよい。充填部の着色がひどい場合は、同様の操作を繰り返す。
【００５４】
あるいは、試料を内径10mm、長さ300mmのカラムクロマト管にシリカゲル3gをn-ヘキサンで湿式充填し、その上に無水硫酸ナトリウムを約10mm重層したものに移し入れ、n-ヘキサン150mLで溶出してもよい。溶出液は濃縮器で約5mLに濃縮し、アルミナカラムクロマトグラフィーの試料としてもよい。
【００５５】
アルミナカラムクロマトグラフィーは、例えば、下記のように行ってもよい。
内径10mm、長さ300mmのカラムクロマト管にアルミナ（塩基性、活性度１）10〜14gをn-ヘキサンで湿式充填し、その上に無水硫酸ナトリウムを約10mm重層し、これにクリンアップで得た試料を移し入れ、少量のヘキサンで洗いこんでもよい。2％ジクロロメタン含有n-ヘキサン100mLを流し第１画分を得てもよい。更にn-ヘキサン＋ジクロロメタン（１＋１）150mLを流し第2画分を得てもよい。
【００５６】
第2画分を濃縮器で約5mLに濃縮し、窒素気流により少量に濃縮しn-デカン、トルエン等の有機溶媒を加えて50〜100μLに調製したものをGC/MS分析試料としてもよい。
【００５７】
珪藻土カラムは、適宜、炭酸水素ナトリウム水溶液等の弱塩基の水溶液で洗浄し、硫酸を除去して再生してもよい。
本発明の第２の側面では、サンプルと硫酸とを混合して、液状混合物を得る。サンプルは液体であっても、固体であってもよい。例えば、サンプルが土壌、飛灰であってもよい。サンプルと硫酸との接触効率がよいので、サンプル中の不純物を分解、除去することができる。
【００５８】
もっとも、サンプルは液体であることが好ましい。サンプルが土壌等の固体である場合には、予め分析対象物を液体に抽出することが好ましい。土壌等の固体では、硫酸の必要量が増大するからである。
【００５９】
次いで、液状混合物を珪藻土が充填されている液体クロマトグラフィー用カラムに流す。これにより、硫酸は珪藻土に選択的に保持される。従来では、分液ロートを用いた液−液分配で硫酸と抽出液とを分配していた。そのため作業に手間がかかった。また、硫酸を扱うため、作業に熟練が必要とされた。これに対して、液状混合物を珪藻土カラムに流すだけで、硫酸と抽出液とを分配することが可能となった。従って、作業が簡便になり、作業時間が短縮され、かつ、作業者の安全性が向上した。
【００６０】
珪藻土が水等を保持することができる保持体積の５０〜１００％の体積の液状混合物を前記カラムに流すことが好ましく、６０〜９５％の体積の液状混合物を前記カラムに流すことが更に好ましく、７０〜９５％の体積の液状混合物を前記カラムに流すことが更になお好ましく、８０〜９５％の体積の液状混合物を前記カラムに流すことが特に好ましい。保持体積の１００％より大きい体積の液状混合物をカラムに流したときには、過剰な液状混合物がカラムから流出し、その液状混合物を中和して廃棄する必要があるからである。一方、保持体積の５０％より小さい体積の液状混合物をカラムに流したときには、効率が低下する。
【００６１】
本発明の第１の側面と同様に、無機酸化物を下層に充填し、珪藻土を上層に充填したカラムを用いても良い。無機酸化物の層が、更に２以上の層から形成されていてもよい。シリカゲルクロマトグラフィー、アルミナクロマトグラフィーについては同様である。
【００６２】
本発明の他の側面では、上記方法で前処理されたサンプルを、更に、ＧＣ／ＭＳ又はＧＣ／ＭＳ／ＭＳで分析する分析方法が提供される。
ＧＣ／ＭＳ装置は、例えば、ガスクロマトグラフィー用カラムを有するガスクロマトグラフィー部と；前記ガスクロマトグラフィー用カラムから流出した流出ガスをイオン化するイオン源部と；質量分析部と；イオンを検出するイオン検出部と；を有する。
【００６３】
ＧＣ／ＭＳ／ＭＳ方法及び装置は、三連四重極(triple stage quadrapole)質量分析計、イオントラップ質量分析計、イオンサイクロトロン型質量分析計の何れを用いてもよい。三連四重極(triple stage quadrapole)質量分析計では、四重極質量分析計を２以上、組み合わせている。これに対し、イオントラップ質量分析計及びイオンサイクロトロン型質量分析計は、イオンの走査方法に依存して、タンデム質量分析に用いることができる。もっとも、ハロゲン化芳香族化合物を簡易、迅速に分析するためなどには、イオントラップ質量分析計が好ましい。
【００６４】
イオントラップ質量分析計を用いたＧＣ／ＭＳ／ＭＳ方法は、例えば、サンプル及びキャリアガスをガスクロマトグラフィー用カラムに注入する、ガスクロマトグラフィー工程と、前記ガスクロマトグラフィー用カラムから流出した流出ガスをイオン化して、前駆体イオンを生成する前駆体イオン生成工程と；前記前駆体イオンをトラップチャンバ内に捕捉する捕捉工程と；前記トラップチャンバ内で、前記前駆体イオンに起因する生成物イオンを生成する生成物イオン生成工程と；を有する。
【００６５】
ＧＣ／ＭＳ／ＭＳ装置は、例えば、ガスクロマトグラフィー用カラムを有するガスクロマトグラフィー部と；前記ガスクロマトグラフィー用カラムから流出した流出ガスから前駆体イオンを生成するイオン源部と；前駆体イオンから生成物イオンを生成させる質量分析部と；イオンを検出するイオン検出部と；を有する。
【００６６】
以下、図１〜図３を参照しつつ、本発明の一実施態様について説明する。しかし、本発明は、下記実施態様に限定されるものではない。
図１は、イオントラップ質量分析計を用いたＧＣ／ＭＳ／ＭＳ装置の一実施態様の説明断面図である。この装置には、ガスクロマトグラフィー部１０と、前駆体イオンを生成するイオン源部２０と、前駆体イオンを分離分析する質量分析部３０と、イオンを検出するイオン検出部４０とを有する。そして、特に、質量分析部３０がイオントラップ質量分析計に固有の構造となっている。即ち、サンプルは、ガスクロマトグラフィー部１０で分離され、ガスクロマトグラフィ部１０で分離された成分毎にイオン源部２０でイオン化されて前駆体イオンが生成し、所定の質量範囲の前駆体イオンが質量分析部３０のトラップチャンバ内に捕捉され、次いで、トラップチャンバ内で解離し、生成物イオンが生成する。イオン検出部４０では、生成物イオンを電子倍増管により、検出する。そのデータを図示していない演算装置で処理し、生成物イオンの質量スペクトル、及び、生成物イオンの質量クロマトグラムを得ることができる。
【００６７】
図１で、ガスクロマトグラフィー部１０は、サンプルを注入するためのシリンジ１２と、注入されたサンプル、特に液体サンプルを気化するための注入口１４と、注入口１４に接続しているカラム１６とを有する。注入口１４は、分析対象物及び溶媒等の沸点等を考慮して、温度制御すればよい。カラム１６は、分析対象物、サンプル中の溶媒等の物理的性質、化学的性質により、適宜、選択される。例えば、シリコーン樹脂を充填剤とするカラムを用いることができる。例えば、アリーレン基を主鎖に含むポリシロキサンを固定相とするカラムを用いてもよい。キャリアガスは、一般的には、図示していないポートより、ガスクロマトグラフィー部１０の注入口１４次いでカラム１６に導入される。
【００６８】
カラム１６は、キャピラリカラムであることが好ましい。キャピラリカラムの内径は０．０５〜３ｍｍであることが好ましく、０．１〜１ｍｍであることが更に好ましい。キャピラリカラムの長さは１〜３００ｍが好ましく、１０〜１００ｍが更に好ましい。
【００６９】
カラム１６に関しては、アリーレン基を骨格に含むポリシロキサンがガスクロマトグラフィー用カラムに充填されていることが好ましい。
サンプル中の分析対象物、マトリックス、溶媒は、ガスクトマトグラフィー部１０で分離され、各々の成分が、イオン源部２０に導入される。図１では、分析対象物等のイオン化は、質量分析部３０の上流で行っている。しかし、分析対象物のイオン化は、質量分析部のトラップチャンバの内部で行ってもよい。
【００７０】
イオン源部２０は、真空（例えば、２ｘ１０-5トル）にすることができ、かつ、ガスクロマトグラフィー部１０のカラム１６の出口に接続している真空チャンバ２２と、分子をイオン化するイオン化装置２４を有する。イオン化部２４は、例えば、フィラメントを含む。
【００７１】
イオン源部２０が分子をイオン化する方法は、電子イオン化(electron ionization,ＥＩ)、化学イオン化(chemical ionization,ＣＩ)、高速原子衝撃(fast atom bombardment、ＦＡＢ)等、制限がない。
【００７２】
高速原子衝撃などの場合には、分子量が小さいガスを用いることが好ましい。例えば、ヘリウム等の不活性ガス、メタン、イソブタン等の低級炭化水素；アンモニア、アセトニトリル等の含窒素化合物等をイオン化ガスとして用いることができる。ハロゲン化芳香族有機化合物を分析対象物とする場合などには、ヘリウム等の不活性ガスが好ましく用いられる。例えば、テトラクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシンには、塩素原子の置換位置に応じて、種々の異性体が存在する。そして、ヘリウム等の不活性ガスでは、異なる異性体が同じ程度にイオン化することが好ましい。
【００７３】
例えば、ＧＣのキャリアガスがヘリウムの場合には、ヘリウムも分析対象物及びマトリックスとともに、イオン化チャンバーに導入され、分析対象物をイオン化することができる。
【００７４】
低級炭化水素、含窒素化合物等がイオン化ガスの場合には、イオン化ガスとヘリウム等のキャリアガスをＧＣに導入すればよい。例えば、イオン化ガスの流量は、ヘリウム等のキャリアガスの流量よりも大きいことが好ましい。
【００７５】
イオン源部２０は、通路２６により、質量分析部３０に接続している。イオン源部２０で生成した前駆体イオンを質量分析部３０に導入することができる。
ここで、通路２６にはレンズ２８ａ、２８ｂ、２８ｃが設けられていることが好ましい。レンズ２８ａ、２８ｂ、２８ｃは、所望により、前駆体イオンを加速又は減速させる。また、レンズ２８ａ、２８ｂ、２８ｃは、前駆体イオンを収束させることにより、前駆体イオンをトラップ内に効率的に導くことができる。これにより、前駆体イオンが通路２６の内壁に付着し難くなる。
【００７６】
図２に、質量分析部３０について記載されている。質量分析部３０は、リング形状を有するリング電極３２と、リング電極３２の一対の開口部に配置される、一対のエンドキャップ３３、３４とを有する。リング電極３２、及び、一対のエンドキャップに囲まれた空間がトラップチャンバ３７である。
【００７７】
リング電極３２はトラップ電圧発生器３５に接続しており、典型的には、リング電極３２とエンドキャップ３３、３４との間にＲＦ電圧を印加することができる。例えば、Ｖ1ｓｉｎωｔ（式中、Ｖ1は電圧、ωはｔは時間を示す）で示される電圧を印加することができる。これにより、トラップチャンバ３７に、半径ｒ０と垂直寸法ｚ0との間で、ｚ02＝ｒ02／２という関係がある空間内にイオンを捕捉する四極子電界を発生させる。
【００７８】
エンドキャップ３４には解離電圧発生器３６に接続している。解離電圧は、典型的には、例えば、Ｖ2ｓｉｎωｔ（式中、Ｖ2は電圧、ωはｔは時間を示す）で示される電圧を印加することができる。トラップチャンバ３７内に捕捉された前駆体イオンをその主軸共振周波数で共振させ、解離させ、生成物イオンを生成することができる。
【００７９】
イオントラップ型質量分析計の各パラメータは、例えば、「Ｇ．Ｃ．Ｓｔａｎｆｏｒｄ  ｅｔ  ａｌ．，Ｉｎｔ．Ｊ．Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍ．Ｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，６０，８８（１９８４）」に記載されている。
【００８０】
エンドキャップ３４に、イオン通過孔を介して、イオン検出部４０、特に、イオン検出部４０の主要部である電子増倍管が接続されている。イオントラップ電界内で不安定化されたイオンが電子増倍管で検出される。これにより、トラップチャンバ３７から排出されたイオンの質量スペクトル及び質量クロマトグラムを得ることができる。
【００８１】
図１の実施態様では、質量分析部３０とは別個のイオン源部２０で、生成物イオンが生成している。しかし、質量分析部３０のリング電極３２の電界内でイオン化してもよい。
【００８２】
図３は、トラップ電圧発生器３５及び解離電圧発生器３６の操作を示している。最初は、トラップ電圧も補助電圧も０である。次いで、時間ｔ1にて、トラップ電圧発生器３５によりトラップ電圧を印加し、前駆体イオンをトラップチャンバ３７内に捕捉する。これにより、リング電極のＲＦ電圧は、図３で、引用番号５２で示されるように上昇する。
【００８３】
次いで、時間ｔ2にて、補助電圧発生器３６により、補助電圧を印加し、前駆体イオンを解離させ、生成物イオンを生成する。これにより、リング電極３２のＲＦ電圧は、例えば、図３で引用番号５４で示されるように減少する。
【００８４】
例えば、トラップチャンバ３７内には、前駆体イオンに限られず、ガスクロマトグラフィーで用いたキャリアガスに起因するイオンも捕捉される。そして、このキャリアガスイオンが前駆体イオンに衝突する衝突イオンとして作用してもよい。即ち、補助電圧により前駆体イオンと衝突イオンとが互いに共振し、互いに衝突して、前駆体イオンが解離して、生成物イオンが生成してもよい。
【００８５】
補助電圧を印加している期間、即ち、時間ｔ2とｔ3との間では、トラップチャンバ３７内に生成物イオンが捕捉され続けても良い。あるいは、生成物イオンがトラップチャンバ３７から放出され、イオン検出部４０で検出されてもよい。
【００８６】
次いで、図３で引用番号５６に示されるように、リング電極３２のＲＦ電圧をスィープして、トラップチャンバ３７内に残存しているイオン（前駆体イオン及び生成物イオン）をトラップチャンバ３７から放出され、イオン検出部４０で検出されてもよい。
【００８７】
図４は、イオントラップ質量分析計を用いたＧＣ／ＭＳ／ＭＳ法により得られた生成物イオンの質量クロマトグラムを示す。質量クロマトグラムとは、ｘ軸が時間であり、ｙ軸が質量スペクトルの所定のイオン質量の強度又は強度を演算処理した数値を示すものである。ｙ軸には、一つの特定のイオン質量の強度を示しても良いし、二つの特定のイオン質量の強度の和を示しても良いし、三つの特定のイオン質量の強度の和を示しても良い。
【００８８】
図５は、５００ｆｇ、即ち、０．５ｐｇの２，３，７，８−テトラクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシンと、１００ｐｇの13Ｃ−２，３，７，８−テトラクロロジベンゾフランとが含まれているサンプルについて、イオントラップ質量分析計を用いたＧＣ／ＭＳ／ＭＳ方法を適用したときの質量クロマトグラムを示す。図５では、イオン質量が２５７、２５８及び２５９である生成物イオンの強度の和がｙ軸に示されている。図５では、スキャン回数約１５５回にて、13Ｃ−２，３，７，８−テトラクロロジベンゾフランのクロマトピーク６１が観測され、スキャン回数約１８０回にて２，３，７，８−テトラクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシンのクロマトピーク６２が観測されている。スキャン回数に関しては、ガスクロマトグラフィーから一定の期間に排出されたガスをまとめて、ＭＳ／ＭＳを１回測定するものであるが、この一回の測定をスキャンともいう。スキャン回数約１５５回目は、上記一定の期間の１５５倍の時間ということになる。
【００８９】
図６は、図５のクロマトピーク６１に対応する生成物イオン、２，３，７，８−テトラクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシンのイオン質量分布を示す質量スペクトルである。図７は、図５のクロマトピーク６２に対応するイオン質量分布を示す生成物イオン、即ち、13Ｃ−２，３，７，８−テトラクロロジベンゾフランの質量スペクトルである。図６及び図７は、生成物イオンのイオン質量分布の観測データであり、これらは、生成物イオンのイオン質量分布の理論値とほぼ等しい。
【００９０】
このように、生成物イオンのイオン質量分布の観測データ、例えば、イオン質量が２５７、２５８及び２５９に分布しているイオン質量分布の観測データでは、近似する物質を識別し、同定することができる。
【００９１】
図５では、２，３，７，８−テトラクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシンのクロマトピークと、13Ｃ−２，３，７，８−テトラクロロジベンゾフランのクロマトピークとを明確に識別することができる。
【００９２】
生成物イオンのイオン質量分布の観測データを、生成物イオンのイオン質量分布の理論値と比較するときには、例えば、観測されたイオン質量分布そのものを、イオン質量分布の理論値と人間の眼で比較して、質量クロマトグラム中のクロマトピークを同定してもよい。例えば、図６及び図７は、それぞれ、生成物イオンのイオン質量分布の観測データを示すものであるが、この観測データは、図面作成上の誤差の範囲で、イオン質量分布の理論値と一致している。
【００９３】
あるいは、観測データからイオン質量の強度比を計算し、また、理論値からイオン質量の強度比を計算し、双方の強度比を比較してもよい。例えば、イオン質量分布は、例えば、連続する３つのピークを有しており、この３つのピークから任意の二つのピークについて二つの比をとり、この二つの比について理論値と比べる。例えば、２，３，７，８−テトラクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシンの場合には、イオン質量が２５７のピークとイオン質量が２５８のピークとの比と、イオン質量が２５７のピークとイオン質量が２５９のピークとの比を計算し、これらの比について理論値と比べても良い。
【００９４】
本発明の一実施態様では、電子イオン化法（EI）等によって生じた前駆体イオンをリング電極内に選択的に捕捉し、前駆体イオンを解離させて、新たな質量対電荷比m/zの生成物イオンが生じる。例えば、中性原子（He）を衝突させて、前駆体イオンを解離させる（CAD; Collisionally Activated Dissociation）。前駆体イオン及び生成物イオンのm/zを選択することにより、ダイオキシン類等の分析対象物を特異的に検出することが可能になる。
【００９５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、下記の実施例に限定されるものではない。
【００９６】
サーモクェスト社製のイオントラップ型質量分析計GCQ plusを用いて、タンデム質量分析を行った。イオン化電流は５００μＡ、イオン源温度は２７０℃、加速電圧８ｋＶ、電子加速電圧４０〜７０ｅＶで行った。
【００９７】
ＧＣの条件は下記の通りである。土壌サンプルには、内部標準として、13Ｃでラベルされた、２，３，７，８-テトラクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン（ＴｅＣＤＤ）及び２，３，７，８-テトラクロロジベンゾフラン（ＴｅＣＤＦ）を添加した。
【００９８】
シリンジは、スプリットすることなく、１μｌの体積のサンプル、即ち、トルエン溶液を、２５０℃でＧＣ装置に注入した。
キャリアガスとしては、ヘリウムを用い、流速、線速度は３０ｃｍ／分であった。
【００９９】
オーブンは、１００℃で１分加熱し、次いで、３０℃／分で昇温し、２５０℃で１２分保持し、更に、５℃／分で加熱し、３１０℃又は表２に示す分離温度に保持した。
【０１００】
カラムとしては、スペルコ(Supelco)ジャパンが販売している、メリディアンーカラム、ＭＤＮ−１２を用いた。このカラムは、内径０．２５ｍｍ、長さ６０ｍ、フィルム厚０．２μｍであった。
【０１０１】
ＭＤＮ−１２には、下記式（Ｉ）で示されるポリシロキサンであって、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5及びＲ6の８８モル％がメチル基であり、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5及びＲ6の１２モル％がフェニル基であるものが充填されている。
【０１０２】
【化１】
0003670909.tif 000002
【０１０３】
これらのガスクロマトグラフ条件は、ダイオキシン類の10種類の親イオン（4-8塩素化ダイオキシン及び4-8塩素化ジベンゾフラン）が完全に分離された状態で質量分析計に導入されるように設定されている。
比較例１
スチレンジビニルベンゼンフィルタとしては、市販のディスクフィルタを用いた。桐山ロート或いは同等の器具にフィルタを保持し、下に受け器を置いた。試料をロードし、受け器側を負圧にすることにより通液する。通液後、少量のアセトンをディスクフィルタに通してダイオキシン類を溶出した。
【０１０４】
焼却場周辺から採取した土壌サンプルを高温高圧溶媒抽出装置ASE-200（ダイオネクス社製）を用いて、トルエンにより、土壌中の有機物を抽出した。試料中に残存している水分を除去するため、試料と同等量の無水硫酸ナトリウムを均一に混合した。圧力を120気圧以上，温度を120℃以上に上げ、ダイオキシン類を抽出した。抽出効率を向上させるため、2回抽出を行った。得られた有機物をエバボレーターで約１ｍｌに濃縮し、ダイオキシン類のトルエン抽出液を得た。
【０１０５】
このトルエン抽出液をＧＣ／ＭＳ／ＭＳ分析に供した。分析妨害物質が検出され、ＧＣ／ＭＳ／ＭＳ分析ができなくなった。
実施例１
スチレンジビニルベンゼンフィルタとしては、市販のディスクフィルタを用いた。桐山ロート或いは同等の器具にフィルタを保持し、下に受け器を置いた。試料をロードし、受け器側を負圧にすることにより通液する。通液後、少量のアセトンをディスクフィルタに通してダイオキシン類を溶出した。
【０１０６】
焼却場周辺から採取した土壌サンプルを高温高圧溶媒抽出装置ASE-200（ダイオネクス社製）を用いて、トルエンにより、土壌中の有機物を抽出した。試料中に残存している水分を除去するため、試料と同等量の無水硫酸ナトリウムを均一に混合した。圧力を120気圧以上，温度を120℃以上に上げ、ダイオキシン類を抽出した。抽出効率を向上させるため、2回抽出を行った。得られた有機物をエバボレーターで濃縮し、ダイオキシン類のトルエン抽出液を得た。
【０１０７】
一方、バリアン社からExtubeとして市販されている珪藻土カラム中の珪藻土の保持体積の約８０％の体積の濃度９８％の硫酸を流し、３０分間放置して、珪藻土の表面を硫酸で処理した。次いで、この硫酸処理された珪藻土カラムに、前記トルエン抽出液を添加し、１０分間放置した。そして、ジクロロメタンを用いてダイオキシン類を溶出し、次いで、シリカゲルカラムを通した。次いで、エバボレーターで濃縮し、ジクロロメタン抽出液を得た。このジクロロメタン抽出液をシリカゲルカラムに添加し、トルエンを用いて溶出した。次いで、エバポレーターで濃縮し、トルエン溶液を得た。このトルエン溶液をＧＣ／ＭＳ／ＭＳ分析に供した。
【０１０８】
トルエン溶液を２００μｌにまで濃縮した場合であっても、分析妨害物質に妨害されることなく、分析することができた。比較例１と比べて、濃縮率が５倍になり、より低感度まで分析可能になった。
実施例２
焼却場から排出される飛灰について、サンプル中のダイオキシン類の回収率を求めた。なお、飛灰は、土壌と比べて、マトリックスが少ない。
【０１０９】
飛灰について、比較例１と同様に処理して、ダイオキシン類の量を調べた。一方、飛灰について、実施例１と同様に処理して、ダイオキシン類の量を調べた。即ち、比較例１の方法では、硫酸処理珪藻土カラム、シリカゲルカラムの何れでも処理されていないのに対して、実施例１の方法では、硫酸処理珪藻土カラム及びシリカゲルカラムで処理されていることが異なる。
【０１１０】
硫酸処理珪藻土カラム及びシリカゲルカラムの処理がされなかった場合を基準として、硫酸処理珪藻土カラム及びシリカゲルカラムの処理がされた場合のダイオキシン類の回収率を求めた。２，３，７，８−テトラクロロポリクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン（Ｔ４ＣＤＤ）の回収率の平均は９７％、１，２，３，７，８−ペンタクロロポリクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン（Ｐ５ＣＤＤ）の回収率の平均は１１０％、ヘキサクロロポリクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン類（Ｈ６ＣＤＤｓ）の回収率の平均は８７％、１，２，３，４，６，７，８−ヘプタクロロポリクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン（Ｈ７ＣＤＤ）の回収率の平均は８７％、１，２，３，４，５，６，７，８−オクタクロロポリクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン（Ｏ８ＣＤＤ）の回収率の平均は９４％であった。
【０１１１】
この結果は、本発明の前処理方法の回収率は高く、感度向上に有効であることが示された。
以下の実施例３〜５では、実施例１の前処理がされたサンプルをイオントラップ質量分析計を用いたＧＣ／ＭＳ／ＭＳで分析した。
実施例３
日本国内のある焼却場周辺から土壌を採取し、次いで、アルカリ触媒処理してダイオキシン類の濃度を低減させた土壌をサンプルに用いた。この定量下限値付近の土壌に対して、ポリクロロＤＤ及びポリクロロＤＦについて定量した。
【０１１２】
その結果を表１に示す。
【０１１３】
【表１】
0003670909.tif 000003
【０１１４】
表中、ＣＤＤは、クロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン、ＣＤＦはクロロジベンゾフランを意味する。Ｔ４、Ｐ５、Ｈ６、Ｈ７、Ｏ８は、それぞれ、テトラ、ペンタ、ヘキサ、ヘプタ、オクタを意味する。以下、同様である。
【０１１５】
従来法と本発明方法の定量値は非常に良く一致していた。本発明方法では、各異性体毎に1pg/gまで定量することができた。その結果、10pg-TEQ/g程度の土壌サンプルを定量することが可能になった。
【０１１６】
なお、ＴＥＱとは下記の通りである。一つのサンプル中には、通常、ポリクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン類の種々の異性体が存在する。そして、各々の異性体でその毒性が異なる。そこで、サンプル中の種々の異性体の毒性の総量を、２，３，７，８−ＴｅＣＤＤの毒性に換算した値をTEQという。TEQが８．０ｎｇ−ＴＥＱ／ｇということは、１ｇのサンプル中に８．０ｎｇの２，３，７，８−ＴｅＣＤＤが含まれているのと同等の量のポリクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン類又はポリクロロジベンゾフラン類が含まれているということである。
実施例４
外国の化学工場跡地から高濃度のダイオキシン類を含有する土壌を採取した。この高濃度汚染土壌に対して、ポリクロロＤＤ及びポリクロロＤＦについて定量した。実験結果を表２に示す。
【０１１７】
従来法による定量は、A及びBの二つのそれぞれ独立した分析機関によって行われた。表２から分かるとおり、高濃度サンプルに対しても従来法と本発明方法の定量値は非常に良く一致していた。本発明方法では、10ng-TEQ/g程度の土壌サンプルを定量することが可能であった。
【０１１８】
【表２】
0003670909.tif 000004
【０１１９】
実施例５
内部標準物質の質量クロマトグラムを図４に示す。即ち、２，３，７，８−テトラクロロポリクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン（Ｔ４ＣＤＤ）、１，２，３，７，８−ペンタクロロポリクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン（Ｐ５ＣＤＤ）、ヘキサクロロポリクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン類（Ｈ６ＣＤＤｓ）、１，２，３，４，６，７，８−ヘプタクロロポリクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン（Ｈ７ＣＤＤ）、１，２，３，４，５，６，７，８−オクタクロロポリクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシン（Ｏ８ＣＤＤ）の混合物についてのクロマトグラムである。各々のポリクロロジベンゾ−ｐ−ダイオキシンの注入量は、30pgであった。
【０１２０】
ヘキサクロロDDsで若干のベースラインの乱れがあるものの、定量には影響の無いレベルである。またその他のピークは、不純物の影響を受けていない。これより、本発明方法では、土壌サンプル中のダイオキシン類に対して十分選択性が高いことが示唆される。
【０１２１】
【発明の効果】
珪藻土カラムを用いることにより、自然滴下で硫酸を珪藻土にコーティングすることが可能になった。これにより、分析作業ステップが減り、作業時間ひいては分析時間が短縮された。
【０１２２】
更に、作業者が硫酸と接するのはカラムに硫酸をロードするときだけなので、安全性が向上した。
【図面の簡単な説明】
【図１】イオントラップ質量分析計を用いたＧＣ／ＭＳ／ＭＳ装置の一実施態様の説明断面図である。
【図２】図１の装置の質量分析部の説明断面図である。
【図３】質量分析部の電圧制御を示す説明図である。
【図４】内部標準物質の質量クロマトグラムである。
【図５】図５は、本発明の一実施態様で得られた質量クロマトグラムを示す。
【図６】図６は、一つのクロマトピークに対応する生成物イオンのイオン質量分布を示す質量スペクトルである。
【図７】図７は、別個のクロマトピークに対応するイオン質量分布を示す生成物イオンの質量スペクトルである。
【図８】図８は、従来のＧＣ／ＭＳの前処理のフローシートを示す。
【符号の説明】
１０…ガスクロマトグラフィー部、１２…シリンジ、１４…オーブン、１６…カラム、１８…出口、２０…イオン源部、２２…真空チャンバ、２４…イオン化装置、２６…通路、２８ａ、２８ｂ、２８ｃ…レンズ、３０…質量分析部、３２…リング電極、３３…エンドキャップ、３４…エンドキャップ、３５…トラップ電圧発生器、３６…解離電圧発生器、３７…トラップチャンバ、４０…イオン検出部
【図１】
0003670909.tif 000005
【図２】
0003670909.tif 000006
【図３】
0003670909.tif 000007
【図４】
0003670909.tif 000008
【図５】
0003670909.tif 000009
【図６】
0003670909.tif 000010
【図７】
0003670909.tif 000011
【図８】
0003670909.tif 000012