ループ及びトラップモードを用いたヘッドスペース-GC/MS による低濃度 VOC の分析について
北九州市環科研 ○廣瀬純子 寺師朗子 江口芳夫
Analysis of Low Concentration VOC by HS-GC/MS Using a Loop and Trap Mode, by Junko HIROSE, Akiko TERASHI, Yoshio EGUCHI(Kitakyushu City Institute of Environmental Sciences)
ﾓﾆﾀｰｲｵﾝ「トラップモード」）も可能となった。今後は、トラップモードにより高エチルベンゼン
エチルベンゼン-d10
スチレン
スチレン-d8
1,1,2,2-ﾃﾄﾗｸﾛﾛｴﾀﾝ
1,1,2,2-ﾃﾄﾗｸﾛﾛｴﾀﾝ-d2〔ヘッドスペース条件〕

感度の測定を行うことができ、かつパージ･トラップ-GC/MS と比装置較して、短時間、低コストで測定が可能なヘッドスペース-GC/MS（ループモード）

法の活用が拡がることが予想される。

サンプルループスタンバイ１ はじめに環境水中の VOC 類については、平成 24 年 5 月 23 日付けで1,4-ジオキサン及び塩化ビニルモノマーの測定方法にヘッドスペース-GC/MS 法が追加された。また、試料の自動注入法としてトラップ機能を有する装置ではトラップ管による試料の導入（以下、今回、エチルベンゼン、スチレン、1,1,2,2-テトラクロロエタンに12031HSA (JEOL)

ついて、ヘッドスペース-GC/MS 法により極低濃度領域の測定をループ及びトラップモードで検討した。その他の VOC 類（VOC23種混合標準）についても同様の検討を行い若干の知見を得たのであわせて報告する。

106 91
116 98104 78112 8483 85
84 86

サンプル加熱攪拌加圧２ 測定方法(1) 測定対象物質

1 mL
サンプルループ流量 20.0 SCCM
サンプルブロック温度 68℃
トランスファー温度 150℃
バルブブロック温度 100℃
68℃
攪拌時間 15 分 安定時間 2 分
圧力 20 kPa 加圧時間 10 秒
サンプルループ流量 20.0 SCCM
サンプリング終了時圧力 3 kPa
サンプリング後平衡時間 3 秒

エチルベンゼン、スチレン、1,1,2,2-テトラクロロエタン（トラップモード）

表 1 物理化学的性状
エチル
物質名
スチレン
ベンゼン
分子量
106.16104.14
比重0.866
0.9059(g/cm3)(25℃)(20℃)
沸点 (℃)
136.25145-146
融点 (℃)-95.01-30.6
1.28kPa
0.81 kPa
蒸気圧
(25℃)
(25℃)
0.2 g/L
0.321 g/L
水溶解度(0℃)(25℃)
3.15
3.05log Pow(2) 分析法の概要

GL トラップ 1
3回ループモードと同じ※トラップ管温度
23℃
サンプル加熱、攪拌ループモードと同じ
加圧
圧力 40 kPa 加圧時間 10 秒
トラップ管流量 20.0 SCCM
サンプリング終了時圧力 3 kPa
ドライパージ時間 2 分 30 秒
サンプリング後平衡時間 3 秒
GC ｲﾝｼﾞｪｸｼｮﾝ
トラップ管温度 220℃ 時間 3 分
トラップベイク
トラップ管温度 230℃ 時間 5 分
トラップ管流量 20.0 SCCM

1,1,2,2ﾃﾄﾗｸﾛﾛｴﾀﾝ
167.84
1.58658(25/4℃)
146.5-44
6.67-13.3 hPa(20-32℃)
1 g/350mL
(25℃)
2.39

水質試料を塩化ナトリウムの入ったバイアルに入れ、サロゲート
物質を添加し、密栓して混和した後、ヘッドスペース-GC/MS-SIM法で定量した。
(3) 測定条件〔GC/MS 測定条件〕
JMS-Q1050GC (JEOL)AQUATIC（GL Sciences 製） 60 m×0.25 mm, 1.0 μm
昇温条件
40℃ (3min) → 5℃/min → 160℃
(0min) → 20℃/min → 200℃ (5min)
ｷｬﾘﾔｰｶﾞｽ
He 30psi（定圧力）
ｲﾝﾀｰﾌｪｰｽ温度180℃
イオン源温度 200℃
イオン化法
EI
四重極温度70℃
イオン化電流100 μA イオン化電圧 70 eV
測定モード
SIM装置
カラム

トラップ管
抽出回数
スタンバイ

３ 結果と考察(1) 装置検出下限値 (IDL)
本測定に用いた GC/MS の IDL を表 2～4 に示す。ループモー
ドとトラップモードによる測定結果を比較したところ、各物質で IDLが 10 倍前後向上した。
表 2 IDL の算出結果（エチルベンゼン）
試料導入方式

ループ方式

トラップ方式

試料濃度 μg/L

0.05000.00250

平均値 μg/L

0.04791

0.002583

標準偏差 μg/L

0.00170.00017

IDL μg/L

0.00640.00066

S/N

8.8

11CV％

3.46.5

プモードにより IDL が 10 倍前後向上する結果が得られた。しかしな

表 3 IDL の算出結果（スチレン）
試料導入方式

ループ方式

トラップ方式がら、ヘッドスペース-GC/MS 法で極低濃度の VOC を測定する場

試料濃度 μg/L

0.03000.00250

合は、検量線の直線性が低下するため、標準液測定点数を増やし

平均値 μg/L

0.030110.002433て二次曲線で近似する必要があると判断された。

標準偏差 μg/L

0.000640.00010

IDL μg/L

0.00250.00038

S/N

1124

CV％

2.1

4.0

Loop1.2

ループ方式

トラップ方式

試料濃度 μg/L

0.08000.00500

平均値 μg/L

0.081540.004658

標準偏差 μg/L

0.00170.00013

IDL μg/L

0.00650.00052

S/N

9.0

6.3

CV％

2.1

2.9

y = 0.5782x + 0.8091x - 0.0215

強度比2表 4 IDL の算出結果（1,1,2,2-テトラクロロエタン）試料導入方式

Trap
2

R = 0.9995

0.90.60.32

y = 1.247x + 0.1109x - 0.0133
2R = 0.99970.0
濃度比 0.0
濃度 (μg/L)

0.5(0.1)

1.0(0.2)

図 1 0.2μg/L 以下の低濃度領域の検量線（エチルベンゼン）(2) 検量線
高濃度域では、いずれの物質においても良好な直線性が確認さLoopれた（エチルベンゼン、スチレは 0.2～5 μg/L、1,1,2,2-テトラクロロエ

Trap1.22y = 0.3584x + 0.9489x - 0.0166

タンは 0.2～10 μg/L）。

2

強度比0.2μg/L 以下の低濃度領域の検量線を図 1～図 3 に示す。物質により程度は異なるが、ループモードによる測定において検量線の直線性が低下し、二次曲線で良好に回帰された。直線からのずれ

R = 0.9999

0.90.6は、S/N50 程度の低濃度から顕著であった。一方、トラップモードに0.3よる測定結果では、ループモードと同じ濃度領域では良好な直線

2y = 0.5121x + 0.5123x - 0.0759

性が得られたが、さらに低濃度の領域では、ループモードと同様の現象（直線からのずれ）が認められた。
（3） その他 VOC について2

R = 0.9983

0.0
濃度比 0.0
濃度 (μg/L)

0.5(0.1)

1.0(0.2)

環境基準が定められているベンゼン、ジクロロメタン等を含む
図 2 0.2μg/L 以下の低濃度領域の検量線（スチレン）

VOC23 物質についても、低濃度領域で同様の傾向があるのかを確認した。
いずれの物質も 0.2～20μg/L での検量線は直線で良好に回帰さ

Loop

0.9

れたが、0.2μg/L 以下の低濃度領域をループモードで測定したとこ

2ろ、ブランクが検出されるベンゼン、トルエンを除いたすべての物質

y = 0.1642x + 0.8273x - 0.0332
2R = 0.9991
強度比で検量線が 2 次曲線で良好に回帰された。トラップモードでの測定結果は、エチルベンゼン等 3 物質と同様に、ループモードで測定可能な濃度領域では良好な直線性が得られたが、0.01μg/L 以下の極低濃度領域まで定量できる物質では、当該低濃度領域に限って0.60.3は二次曲線で回帰したほうが妥当であった。ただし、トラップモード

2y = 1.4183x - 0.5479x + 0.1194

では、ベンゼン、トルエンの他にジクロロメタン、クロロホルム、キシレン、1,2-ジクロロベンゼンでブランクが検出され、これらの物質についてはおおむね全測定範囲(0.001～0.2μg/L)で良好な直線性がTrap

2R = 0.99890.0
濃度比 0.0
濃度 (μg/L)

0.5(0.1)

1.0(0.2)

得られた。
４ まとめ
ヘッドスペース-GC/MS 法によりエチルベンゼン等 3 物質を測定し、ループモードにおいては、IDL で 0.0025～0.0065μg/L、トラップモードでは、IDL で 0.00038～0.00066μg/L の感度が得られ、トラッ

図 3 0.2μg/L 以下の低濃度領域の検量線（1,1,2,2-テトラクロロエタン）
謝辞
本研究の一部は、環境省環境安全課の平成 23 年度化学物質環境実態調査業務の委託を受けて実施したものである。