第30回 環境化学討論会 (2022/6/14～16, 富山国際会議場)

演題番号 P-141

オンラインSPE-LC/MSシステムを用いた河川水中のPFOA分析法の開発○佐々野 僚一1,3，浅井 智紀1，渡辺 淳2，伊藤 里恵3，穐山 浩3（1株式会社アイスティサイエンス，2株式会社島津製作所，3星薬科大学 ）【はじめに】※ E-mail: sasano@aisti.co.jp

PFOA PerFluoroOctanoic Acid

ペルフルオロオクタン酸（PFOA）はフッ素樹脂の加工助剤、塗料、撥水剤、乳化剤などに使用されていた。この物質は不揮発性で難分解性のため環境に長く残留することが懸念されている。そのため、環境汚染や人体暴露リスク評価として調査されており、環境省では水環境に係る暫定的な目標値として低濃度の50 ng/Lを設定している。そのため、従来の河川水中のPFOAの分析方法では試料採取量が多く、前処理が煩雑で長時間を要していた。また、前処理に使用する器具などからの汚染にも注意を払う必要がある。本研究では、自動で固相抽出からLC注入し測定までを密閉系で行うオンラインSPE-LC/MSシステムを使用して、試料の少量化／窒素ガスパージ濃縮の省略／前処理の短時間化かつ自動化を目的とした、河川水中のPFOAの分析法の開発を検討したので報告する。

MW: 414.1
沸点：189℃
Logpow = 6.3
水溶解度：3400 mg/L

【実験方法】

Table 2 LC/MS条件(1) オンラインSPE-LC/MSシステム
本研究ではオンライン用固相抽出装置 SPL-W100（アイスティサイエンス社製）と液体クロマトグラフ-トリプル四重極質量分析計LCMS-8045（島津製作所社製）を組み合わせたオンラインSPE-LC/MSシステム（Fig.1）を使用した。
固相カラムはシリカゲル系C18を充填したオンライン専用固相カートリッジ（Flash-SPE C18, 5mg）を使用した。河川
水をバイアルに入れ、本システムにセットし、分析した。

【LC条件】
分析カラム： Inertsil ODS-3, 3 µm, 2.1 mmID × 75 mm
移動相A液：10mM 酢酸アンモニウム-水
B液：アセトニトリル

流速：0.3 mL/min

グラジエント：B.Conc. 20 ％(0-1 min)→98 ％(9-12 min)
カラム温度： 40 ℃
【MS条件】
イオン化モード：ESI Negative

Fig. １ オンラインSPE-LC/MSシステム

MRM：

412.9 > 169.1(2) 前処理方法
自動前処理では、バイアル中の試料0.5 mLを採取し、固相に負荷して、目的成分を固相に保持させた。そのままメタノール-水（1/4）250µLで洗浄して、固相を溶出配管へ接続し、水-MeOH（1/9）60 µLで溶出しながら、水を混合し、溶出ループに溜めた。そして、バルブを切り替えて、溶出した目的成分を全量LCへ導入し、MS（MRM）で測定した。
従来法

試料負荷従来法

水分除去

洗浄

前処理時間：120 分

溶出濃縮/転溶

定容

窒素ガス吹き付け0.1mL

1 mL

LC/MS測定

試料１L

本法

精製水
10 mL

10-20 mL/min

メタノール
5 mL

注入量 1～10 µL

前処理から測定まで全自動
試料採取

試料負荷前処理時間：6 分

溶出洗浄

LC/MS測定

導入

水本法
試料

固相 C185mg

0.5 mL
Fig. ２ 前処理フロー

精製水
250 µL

メタノール-水60 µL

バルブを切り替えて溶出した目的成分をLCへ全量導入

Fig. ３ 従来法と本法の比較【結果と考察】1．負荷量について
精製水にPFOAを添加して、負荷量を250, 500, 750µLとして得られたピーク面積値との関係をFig. 4に示した。良好な直線関係が得られ、固相C18 5mgにおいて十分な保持能力があることが確認できた。
2．洗浄について精製水にPFOAを添加して、固相に負荷した後の洗浄について検討した。洗浄液
はPFOAを固相に保持しながら、できるだけ親水性の夾雑成分を洗浄できるようにMeOH-水（1/4）とした。その洗浄液の量を100, 250, 400 μLとして得られたピー
ク面積値との関係をFig. 5に示した。その結果から洗浄によるPFOAの損失は見受けられなかったことから、洗浄量は250 µLとした。

80,000(2) 検量線について

y = 111.48x + 1340
R² = 0.999

精製水に標品を添加し、試料中濃度が1 – 50 ng/Lになるように調製した試料を本システムで測定し作成したPFOAの検量線をFig. 7に示した。
相関係数=0.9993で、良好な直線性を得ることができた。

60,00040,00020,000

4.E+04
3.E+04
2.E+04
1.E+0400.E+00

0250500750

01020304050

Concentration, ng/L

負荷量, μL

Fig. ７ 本システムによる検量線

Fig. ４ 負荷量とピーク面積値の関係

濃度: 1, 2, 5, 10, 20, 50 ng/L

(3) 河川水での添加回収試験

60,000Peak Area

50,00040,00030,00020,00010,000
0100

250

400

洗浄量, μL
Fig. ５ 洗浄量とピーク面積値の関係

60,00050,000Peak Area

3．溶出について精製水にPFOAを添加して、固相に負荷した後の溶出について検討した。溶出液はできるだけ疎水性の夾雑成分は固相に保持されたまま、PFOAが固相から溶出できるようにMeOH-水（9/1）とした。その溶出量を40, 50, 60, 70 μLとして得られたピーク面積値との関係をFig. 6に示した。
その結果から溶出量60 μLで十分に溶出していることが分かった。

y = 1051.3x + 609.7
R² = 0.9993

5.E+04

Peak Area

100,000Peak Area

(1) 前処理の検討

6.E+0440,00030,000

採取した河川水に試料中濃度が5Table 2 添加回収試験結果と再現性ng/L増加するように標準溶液を添加
SampleNo.
Peak Area
S-1
6,700
して本システムで得られたピーク面
STD, 500 ng/L
S-2
6,643
直接LC注入5 µL
積値と、河川水をそのまま本システ
試料中濃度
S-3
6,674
ムで得られたピーク面積値と、STD：5 ng/L 相当
Ave.
6,672
を直接LCへ注入して得られたピーク
U-1
6,523
河川水面積値（基準）と、それらの面積値
U-2
6,465
SPE-LC, 0.5 mLから得られた回収率と連続測定
Ave.
6,494
A-1
12,709（n=6）の再現性をTable 2に示した。
A-2
11,361
回収率81 %、連続測定RSD =3.9 %のA-311,964
良好な結果が得られた。本試験で河河川水添加
A-411,994
濃度：5 ng/L
川 水 か ら 検 出 さ れ た PFOA （ 直 鎖A-511,545
SPE-LC, 0.5 mL体）の濃度はFig.7の検量線から算出
A-611,988
Ave.
11,927し た 結 果 5.6 ng/L だ っ た 。 ま た 、RSD, %
3.9
PFOA（分岐異性体）も検出された(A-U) /S×100 REC.,%
81（Fig. 8-D）。

20,0001750 1:412.9000>169.1000(-)

10,0004．LCへの導入について溶出液をそのままLCへ全量導入すると、PFOAのピーク形状がブロードになってしまうことが懸念された。そこで、溶出液に水を混合させて、MeOHの濃度比を下げてからLCへ全量導入することできれいなピーク形状をえることができた。

添加5 ng/L

1500

040506070

溶出量, μL
Fig. ６ 溶出量とピーク面積値の関係

添加
1 ng/L

1500

1750 1:412.9000>169.1000(-)

検出0.25 ng/L

1500

1250

1250

1250

1000

1000

1000

1000

750

750

750

750

500

500

500

500

250

250

250

250

0007.58.0Time, min

A: 精製水添加

7.07.58.0Time, min

B: 精製水添加

7.0

7.58.0Time, min

C: 操作 Blank

検出
5.6 ng/L

1500

1250

7.0

従来法では前処理後の抽出液1 mLに対して数µLしかLCに注入しないた
め、過剰な前処理を行っていたが、本システムでは固相からの溶出液を無駄なくLCへ全量導入可能なことから試料採取量を0.5 mLとすることが可能となり、固相の量を5 mgに、溶出量を60 µLに少量化することで、窒素ガスによる濃縮操作を省き、前処理時間を6分に短縮することができた。LCカラムと同じ材質の固相を用いて、溶出する溶媒をMeOH-水（9/1）にすることで、LCからの溶出が遅い疎水性の夾雑成分を予め固相で取り除くことによりLCカラムの洗浄時間を省略することができ、迅速な測定を可能とした。また、LC/MSで測定している間に次の検体の前処理（固相抽出）を並行して行うことで、LC/MSのサイクルタイム（15分間隔）で検体を分析することができハイスループットな分析を達成した。

1750 1:412.9000>169.1000(-)

1750 1:412.9000>169.1000(-)

07.0

直鎖体

分岐
異性体

7.5

8.0

Time, min

D: 河川水Fig. ８ 本システムで得られた各MRMイオンクロマトグラム

暫定的な目標値である50 ng/Lの1/10の5 ng/L（A）とさらにその1/5の1 ng/L（B）をFig. 8に示した。いずれも良好なピーク形状を得ており、1 ng/Lにおいても十分な感度を得ていることが分かった。一方、操作ブランク（C）では0.25 ng/Lを検出した。

【まとめ】
本研究により、河川水をバイアルに入れ、セットするだけで、河川水中PFOAの前処理から測定までの完全な自動かつ迅速な分析が可能となった。今後、PFOSも含めて検討していく予定である。