連続スターバー抽出 と GC–MS データベースを用いた水中の化学物質のスクリーニング その２－サロゲート補正による定量精度の検討－
ゲステル(株) 落合伸夫、○笹本喜久男、神田広興
西川計測(株) 小野由紀子、山上仰北九州市立大 陣矢大助、門上希和夫
Screening of organic chemicals in water by sequential SBSE and GC–MS database Part 2
by N. Ochiai*, K. Sasamoto, H. Kanda (GERSTEL K.K.), Y. Ono, T. Yamagami (Nishikawa Keisoku), D. Jinya, K. Kadokami: (Kitakyushu Univ.)

1. はじめに
昨年、演者らは水環境中に存在する微量化学物質のスクリーニング法として｢連続スターバー抽出(Sequential SBSE)1)｣による前処理の簡易化、高感度化と｢GC-MS データベース 2)、3)｣による迅速かつ網羅的な相対定量を組み合わせ、河川水中の農薬 83 成分(log Kow: 1.7～8.35)に対する検討を報告した４)。添加河川水(100 ng/L)の測定では、5 mL の試料から 8 割以上の化合物を自動で検出し、添加濃度の 0.4～2 倍の相対定量値を得た。本研究では、モデル化合物を農薬 137 成分(log Kow: 1.11～8.35)まで拡大し、さらに定量精度の向上を目指し、①log Kow
別に選定した代表化合物の安定同位体によるサロゲート補正、②添加ミネラル水における相対定量値を用いた全操作補正の検討を行なったので報告する。
2. 実験
スターバーには、GERSTEL 社製 TwisterTM(100 % PDMS 24µL; 10 mm length, 500 μm thickness)を用い、10 mL バイアルに水試料 5 mL と TwisterTM を入れ、まず常温・1500 rpm で 1 時間の抽出を行った。その後、TwisterTM を取り出し、同試料に対して塩析(NaCl 30%)を行った後、新たな TwisterTM を入れ、再び1500 rpm で 1 時間の抽出を行った。連続的に抽出した二つのTwisterTM を同時に GERSTEL 社加熱脱着装置(MPS2-TDU)に挿入し、Agilent 社 GC-MS(7890-5975)により測定を行った(TD-GC-MS)。GC カラムは HP-5ms (30 m length, 0.25 mm i.d.,0.25 µm thickness)を使用し、GC オーブン温度は 70 ℃ (2min) – 25 ℃/min – 150 ℃ - 3 ℃/min – 200 ℃ – 8 ℃/min– 300 ℃ (5 min)とした(Agilent RTL)。MSには DFTPPチューンを用い、質量範囲を m/z 35–550 とした全イオンモニタリング(TIM)により測定した。
相対定量用の内部標準物質(ISTD)は重水素でラベルしたPAHsを用い、試料中濃度500 ng/Lの添加を行った。サロゲー
ト補正には代表化合物の d 体または 13C 体を使用し、モデル化合物の添加濃度と同一濃度を添加した。相対定量用ソフトウエ
アには NAGINATA(西川計測)を用いた。
3. 結果と考察① 相対定量; 河川水と添加河川水(農薬 137 成分(log Kow:1.11 ～ 8.35、100 ng/L))の連続スターバー抽出法と GC-MSデータベースによる相対定量法の評価を行った。添加試料における相対定量値は、添加試料の値から無添加の試料の値を引いた値とした。添加試料の NAGINATA による自動解析では
137 成分中 128 成分(93.4 %)が添加濃度の 0.4～2.0 倍の範囲の値となり、良好な結果が得られた。図 1 に相対定量値の分布を示した。

図 1 スターバー抽出法と GC – MS データベースによる相対定量結果(100 ng/L 添加試料)② サロゲート補正: 連続スターバー抽出法は、従来よりも広範囲の化合物(log Kow > 2.5)に対し高回収率(>80%)を実現した
が、水溶性の高い成分(log Kow < 2.5)においては回収率の差(39～79%)が比較的大きく、また、疎水性の高い成分(log Kow >5.0)においては河川水中のマトリックスによる回収率の低下も見られた。そこで、対象化合物範囲を網羅する代表的なサロゲートを log Kow 別に 7 種選定し(d6-Pirimicarb: log Kow 1.70 ～13
C12-p,p-DDT: log Kow 6.79)、相対定量値の補正を試みた。添加河川水(100 ng/L)におけるサロゲートの回収率は 51～104％( n=6, 平均値)となり、それぞれのサロゲートに最も近い log Kow値を持つ化合物の補正を行なった。その結果、一部の化合物の精度は向上したものの、対象化合物全体に対する効果は薄く、log Kow 値の近似のみによる一括補正は難しいことが判明した。今回使用した GC-MS データベースは｢液体試料(抽出液)を Split/Splitless 注入口により Splitless 導入する｣ことを念頭に構築されているため、｢スターバー(TwisterTM)に抽出した試料を加熱脱着/PTV により導入する｣手法では、試料前処理における回収率が化合物によって異なることに加え、試料導入システムの違いによる対象化合物と ISTD の応答比の違いが生じ、相対定量値の精度に大きな影響を与えていると考えられる。

③ 添加ミネラル水における相対定量値を用いた全操作補正:
試料前処理による回収率の差異と異なる試料導入システムによる応答比の違いを補正するため、添加ミネラル水(400 ng/L)における相対定量値からファクターを算出し、添加河川水(100ng/L)における全操作補正を行なった(相対定量補正法)。図2(a)に補正前の相対定量値、(b)に補正後の相対定量値を示した。
400(a)

350

相対定量値 (ng/L)

300

化合物名

LogK ow

標準添加法による定量値

相対定量値(補正法)

相対定量値(補正法)

ng/L

ng/L

標準添加法による定量値

ミクロブタニル

3.50

9.0

9.61.1

フェナリモル

3.62

44150.3

ダイアジノン

3.86

24160.7

テブコナゾール

3.89

25241.0

クロロベンジレート

3.99

12171.4

ビテルタノール 1,24.07

34210.6

ピリミジフェン

4.59

6.6

4.50.7

フルトラニル

4.65

2335

1.5

フルシラゾール

4.89

7.2

9.5

1.3

250
200
150
100500200

相対定量値 (ng/L)

表 1 無添加河川水における標準添加法と相対定量補正法の比較

(b)

150
100
50

9 成分中 8 成分が標準添加法による定量値の 0.5～1.5 倍以内の値を示し、全操作補正を行う相対定量補正法による定量精度の向上が確認できた。
これらの結果より、複数濃度の添加ミネラル水を Sequential
SBSE-TD-GC-MS により測定した結果に基づく GC-MS データ
ベースを作成すれば、さらなる定量精度の向上が期待できる。

02.293.044.015.086.187.19log Kow

図 2 添加河川水(100 ng/L)における(a)相対定量値と(b)全操作補正後の相対定量値の比較
補正前は116成分に対し添加濃度の0.5～1.5倍以内の値を得たものの、残りの成分に関しては1.5～17倍と値が大きくばらついた。一方、相対定量補正法によりファクターを乗じた値はAnilofos (log Kow 3.45)を除いた全成分において 0.5～1.5 倍の範囲となり、全操作補正の効果が認められた。
本法を無添加河川水中に存在する微量化学物質のスクリーニングに適用した結果、9 成分の農薬を検出することが可能であった。得られたトータルイオンクロマトグラム(TIC)、検出された農薬の特徴的なマスクロマトグラムを図 3 に示した。相対定量補正法による相対定量値の精度を確認するために、検出された９成分に対し標準添加法による定量を行い、比較を行った。
結果を表 1 に示した。

図 2 無添加河川水のトータルイオンクロマトグラムと検出された農薬の特徴的なマスクロマトグラム

4. まとめ連続スターバー抽出と GC-MS データベースを組み合わせた手法による水中の微量化学物質のスクリーニングにおいて、定量精度向上のためサロゲート補正と全操作補正の検討を行なった。その結果、サロゲート補正のみでは定量値の改善は難しかったものの、前処理操作と GC-MS データベースの応答比を補正する全操作補正においては大幅な精度の向上を確認した。
参考文献
1) N. Ochiai 、 K. Sasamoto 、 H. Kanda 、 E. Pfannkoch 、 J.
Chromatogr. A、1200 (2008) 72
2) K. Kadokami、K. Tanada、K. Taneda、K. Nakagawa、 J.
Chromatogr. A、1089 (2005) 219
3) T. Ishida、K. Kudo、S. Naka、K. Toubou、T. Noguchi、N.
Ikeda、Rapid Commun. Mass Spectrom.、21 (2007) 3129
4) 落合伸夫、笹本喜久男、石塚雄貴、神田広興、小野由紀子、中島晋也、小川義謙、山上仰、陣矢大助、門上希和夫、第 10 回日本水学会シンポジウム講演集、2007、p114–115