イオン対ＨＰＬＣ法による排ガス中のフェニレンジアミンの定量
長谷川次郎 ＊ 、吉村

惠史 ＊ 、服部幸和 ＊＊Determination of phenylenediamines in exhaust gasby using ion-paired HPLC

Ｊｉｒｏｕ Ｈａｓｅｇａｗａ、Ｋｅｉｊｉ Ｙｏｓｉｍｕｒａ※※Ｙｕｋｉ
ｋａｚｕ Ｈａｔｔｏｒｉ※※

Phenylenediamines (PDs) were sampled by bubbling exhaust gas through 0.1v/v% HCl-0.1M KH２PO ４ aqueoussolution (ca. pH3.5). The trapped sample was analyzed by ion-paired HPLC using mobile phase of 0.1M
KH２PO ４/5mM octanesulfonic acid-methanol (75:25). The peaks of O-, m- and p-PD werecompletely resolved.

The PDs could be stored in methanol for 30 days without change. The recoveries and coefficient of variation in
the use of the sampling solution were 100-104% and 2.0-2.8, respectively. The detection limits with UV andfluorescence detector were 48 μ g/m 3, 3.8μ g/m 3. These were much lower than the emission standards (100μ g/m 3) .

＊大阪府公害監視センター

大気環境課

＊＊

大阪府公害監視センター

化学環境課

※

Air Analysis Section, Osaka Prefectural Environmental Pollution Control Center※※

Environmental Chemistry Section, Osaka Prefectural Environmental Pollution Control Centerはじめに「大阪府生活環境の保全等に関する条例」において、大気汚染に係る有害物質対策の一環として「大阪府化学物質適正管理指針」が策定されており、有害な１２３種類の化学物質（以下「 管理物質」という）が定められている。
フェニレンジアミンは管理物質に指定されており、ＡＣＧＩＨの許容濃度は１００μｇ／ｍ ３と非常に毒性が強く、発ガン性や肝障害などの危険性が懸念されている。このように毒性が強いにもかかわらず、排ガスにおける測定方法が確立されていないため、大阪府は平成７年度から測定方法の開発を行ってきた。当初、逆相ＨＰＬＣ法によりフェ２．装置および分析条件について本実験で使用したＨＰＬＣ装置および分析条件は次のとおりである。
装置：ｗａｔｅｒｓ社製６１６ＬＣシステム
検出器：ｗａｔｅｒｓ４８６ＵＶ出器
波長２３０ｎｍｗａｔｅｒｓ４７４蛍光検出器
励起波長 ２７６ｎｍ、蛍光波長 ３６５ｎｍ
カラム：ｗａｔｅｒｓ

Ｐｕｒｅｓｉｌｅ

Ｃ−１８（５μｍ、４．６ｍｍφ、２５０ｍｍ）

ニレンジアミンの分析方法を検討したが、フェニレンジア

カラム温度：４０℃

ミンはイオン性が強くカラムに保持されにくいため、分析流量：１．０ｍｌ／ｍｉｎ方法の改善が必要とされた。

注入量：１０μｌ

本報告は、イオン対ＨＰＬＣ法を用いて諸条件を検討し結果と考察た結果、フェニレンジアミンの異性体３物質について良好な分離と測定精度が得られたので報告するものである。

１．移動相について移動相の成分として、緩衝溶液とイオン対試薬である
メタンスルホン酸、ヘキサンスルホン酸およびオクタン

実験方法

ルホン酸について以下の条件で検討した。

１．測定法方法の原理について① 0.1 Ｍ ＫＨ ２ＰＯ４ ：メタノール＝９０：１０（１）イオン対ＨＰＬＣ法について
ＨＰＬＣの移動相中に、フェニレンジアミン由来のアミノ基に対立する非極性を持つ陰イオンを共存させてイオン対を形成させフェニレンジアミンを疎水化し、カラムへの保持を強くする。この分析方法は、イオン性物質がカラムの充填剤に殆ど保持されない場合に用いられる手法で、一般にイオン対ＨＰＬＣ法として知られている。

② 0.1 Ｍ ＫＨ ２ ＰＯ ４／５ｍＭメタンスルホン酸：メタノール＝８０：２０③ 0.1 Ｍ ＫＨ ２ＰＯ４ ／５ｍＭヘキサンルホン酸：メタノール＝８０：２０④ 0.1 Ｍ ＫＨ ２ ＰＯ ４／５ｍＭオクタンスルホン酸：メタノール＝８０：２０

イオン対形成の模式を次に示す。
①〜③の移動相については、移動相に由来するクロマト
グラム上のピークがｐ−、ｍ−フェニレンジアミンのピー

Ｒ−ＮＨ３ ＋ ＋Ｒ−ＳＯ'３−［ Ｒ−ＮＨ ３＋ −Ｏ３ Ｓ−Ｒ' ］neutral

クと重なり定量できなかった。また、メタノールの組成比を変えたり、メタノールをアセトニトリルに換えても同様の結果であった。

（２）測定方法の概要について

測定方法の概要は、図−１のように排ガス中のフェニレンジアミンを吸収液に捕集し、これをイオンペアー試薬を添加した緩衝溶液／メタノールを移動相とし、ＨＰＬＣ／ＵＶ法またはＨＰＬＣ／蛍光法により分析する。

その一例として①の移動相におけるブランクと標準物質のクロマトグラム（ＵＶ法）を図−２、図−３に示す。
検証の結果、④の移動相のみがブランクの影響を受けずに 、フェニレンジアミンの異性体３物質を良好に分離した。
さらにメタノールとの組成比を検討した結果、0.1 Ｍ
ＫＨ ２ＰＯ４ ／５ｍＭ オクタンスルホン酸：メタノール＝７５：２５が最も適切なものであった。そのＨＰＬＣ／ポンプ

流量計

ＵＶ法およびＨＰＬＣ／蛍光法のクロマトグラムを図−４ 、図−５に示す。

吸収瓶
図−１

ｶﾞｽﾒｰﾀ

試料採取装置２．吸収液の捕集率について

0.004

吸収液として水 、0.05 V/V ％ＨＣｌ（約ｐＨ3.5 ）、0.1 V/V
0.003％ＨＣｌおよび０．１Ｍ ＫＨ２ ＰＯ ４ （約ｐＨ3.5）について、フェニレンジアミンの捕集率を求めた。

0.002

マイラーバッグに各標準原液を注入し、１５５℃の恒温0.001

槽内でフェニレンジアミンを気化させ、吸収液３連に１Ｌ0.000／ｍｉｎの流量で３０Ｌ捕集した。なお、フェニレンジア
ミンの沸点は約２６０℃と高く、検証温度ではフェニレン-0.001
2.00

4.00

6.00

8.0010.00

図−２ ①の移動相におけるブランクのクロマトグラム（ＵＶ法）

ジアミンが１００％気化しているとは考えられないので、吸引量から試料ガスの想定濃度を算出した。 結果を表−１に示す。
マイラーバッグ内のフェニレンジアミンの大半は、それ0.004

ぞれの吸収液の１連に捕集されており、これら吸収液はど
0.003

p- PD
m- PD

れを選択しても、吸収液としての十分な性能があることが確認された。なお、本法の吸収液には、移動相と同じ成分とｐＨを有する0.1Ｍ ＫＨ２ ＰＯ４ 溶液を用いることにした 。

o- PD

0.0020.001

表−１

吸収液の捕集率

吸収液

捕集率％

想定濃度

ｏ‑ＰＤ

ｍ‑ＰＤ

ｐ‑ＰＤ

ｍｇ／ｍ３

１連

１００１００１００ｏ‑

１０

２連

０００ｍ‑

６．７

３連

０００ｐ‑

８．０

0.05%

１連

１００１００１００ｏ‑

２４ＨＣｌ

２連

０００ｍ‑

５．３(pH3.5) ３連

０００ｐ‑

６．２

0.000

2.00

図−３

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

水

①の移動相におけるフェニレンジアミンのクロマトグラム（ＵＶ法）

0.007
0.006

0.004

m- PD

p- PD

0.005

o- PD

0.003
0.002

0.1%

１連

１００

９８.６

９８.６

ｏ‑

４９ＨＣｌ

２連

０１.４

１.４ｍ‑

８．７

３連

０００ｐ‑

１７0.001

0.1M

１連

１００１００１００ｏ‑

２２0.000KHPO
24２連０００ｍ‑

５．７(pH3.5) ３連０００

ｐ‑１０2.00

図−４4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

④の移動相におけるフェニレンジアミンのクロマトグラム（ＵＶ法）

３．フェニレンジアミンの保存性について

m- PD

フェニレンジアミンは、常温では結晶の状態で存在し、800.00

これを水またはメタノールに溶解すると経日とともに分解し、表−２のように変色する。このためフェニレンジアミ

600.00ン溶液の保存性を検証した。
p- PD

200.00表−２o- PD

400.00常0.00
2.00

図−５4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

④の移動相におけるフェニレンジアミンのクロマトグラム（蛍光法）

フェニレンジアミンの物理的性質
温溶液中

ｏ−ﾌｪﾆﾚﾝｼﾞｱﾐﾝ

淡黄色の板状晶

淡黄色 → 黄色ｍ−ﾌｪﾆﾚﾝｼﾞｱﾐﾝ

黒色の板状晶青色 → 黒色

ｐ−ﾌｪﾆﾚﾝｼﾞｱﾐﾝ

無色透明の柱状晶

無色 → 赤茶色

フェニレンジアミンの異性体３物質をメタノールに溶解し、冷凍保存（−２０℃ ）、冷蔵保存（５℃）および室温保存（２８℃）した状態で、それぞれの初濃度を１００％とした場合の経日変化を比較した。結果を図−６〜図−８に
ＨＣｌ 冷蔵同様に、異性体３物質を０．０５ V/V ％ＨＣｌに溶解し、％示す。

冷蔵保存（５℃）および室温保存（２８℃）した状態における経日変化を図−９、図−１０に示す。

1007550250o‑PDm‑PD
p‑PD036

メタノールを溶媒とした場合は、室温では３日間、冷蔵
図−９では６日間、冷凍では３０日間は保存可能であった。

10日数172134

フェニレンジアミンの保存性（ＨＣｌ冷蔵）

希塩酸を溶媒とした場合は、冷蔵で３日後に緩やかな減少がみられ、室温では経日とともに激しく減少し、特にＨＣｌ 室温また、フェニレンジアミンの減少とともに、他の溶出時間に新たなクロマトグラムが出現した 。（図−１１）％ｏ−フェニレンジアミンは１７日目で完全に消滅した。

1007550250o‑PDm‑PD
p‑PD0

これは、経日とともにフェニレンジアミンが分解し、そ3610172134

日数の一部が別の物質に変化していると考えられる。
異性体別にみると、ｏ−＞ｐ−＞ｍ−の順で分解しやす

図−１０

フェニレンジアミンの保存性（ＨＣｌ室温）

これらの結果から、標準溶液を作成する溶媒にはメタノ0.0050ールが適しており、冷凍保存すれば３０日間は使用できる0.0045

ことが確認された。また、フェニレンジアミンを捕集する

m- PDいことが判明した。

0.00400.0035

吸収液は水溶液であるため、試料採取後は冷蔵保存し、できるだけ速やかな分析が必要である。

p- PD

0.00300.00250.00200.0015
0.00101007550250o‑PD
m‑PD
p‑PD0.0005

o- PD％

ＭｅＯＨ 冷凍

0.0000-0.00050

図−６3610
日数17212.0034

フェニレンジアミンの保存性（ＭｅＯＨ冷凍）

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

18.00

20.00

図−１１ ＨＣｌ室温保存での１７日後のクロマトグラム（ＵＶ法）

４．添加試料の再現性について％

ＭｅＯＨ 冷蔵1007550250o‑PD
m‑PD
p‑PD0

図−７3610
日数1721

各標準物質を添加した吸収液５検体に、室内空気６０Ｌを通気した後、回収率と変動係数を求めた。
結果を表−３に示す。回収率１００％、変動係数２．８34％以下という良好な再現性が得られた。

フェニレンジアミンの保存性（ＭｅＯＨ冷蔵）表−３物質名

添加回収回収率％ｎ＝５
変動係数 ％ｏ−ＰＤ

１００．５２．０ｍ−ＰＤ

１０４．１２．１ｐ−ＰＤ

１０２．２２．８

添加濃度

８．０μｇ／ｍｌ％

ＭｅＯＨ 室温

1007550250o‑PD
m‑PD
p‑PD0

図−８3610
日数172134

フェニレンジアミンの保存性（ＭｅＯＨ室温）

５．検量線についてまとめ

ＵＶ法と蛍光法により得られたフェニレンジアミンの異大阪府は、管理物質の中でも特に毒性が強く、測定方法性体３物質の検量線を図−１２、図−１３に示す。いずれの定められていない物質について、平成７年度から測定方も良好な直線性が得られた。

法の開発を行ってきた。
対象物質であるフェニレンジアミンについて、イオン対ＨＰＬＣ／ＵＶ

ＨＰＬＣ法を試みたところ、移動相として、0.1Ｍ ＫＨ ２ Ｐ

1.E+05
o‑PD
m‑PD
p‑PD

8.E+04

Ｏ ４／５ｍＭオクタンスルホン酸：メタノール＝７５：２５が最も適切なものであった。
吸収液は、水、ＨＣｌおよびＫＨ ２ ＰＯ ４ について捕集率を比較したところ、いずれの吸収液でも一連目で良好に捕4.E+04集できることがわかった。
フェニレンジアミンの保存性については、ＭｅＯＨを溶0.E+00
0510ng152025

媒として冷凍保存すれば、３０日間は保存可能であった。
吸収液への添加回収では、回収率１００％ 、変動計数２ ．
８％以下と良好であった。

図−１２検量線（ＨＰＬＣ／ＵＶ法）

定量下限値は、ＵＶ法で４８μｇ／ｍ ３ 以下、蛍光法で３．８μｇ／ｍ ３ 以下と許容濃度（１００μｇ／ｍ ３ ）をＨＰＬＣ／蛍光3.E+06下回った。

o‑PD
m‑PD
p‑PD

2.E+06

このような結果を踏まえ、本法は公定法として提示するのに十分に満足できる測定方法であることが明らかとなり 、
平成１２年３月「有害物質測定法開発検討調査報告書 」（測1.E+06

定方法マニュアル編）により、本府における排ガス中のフェニレンジアミンの測定要領となった。

0.E+00010ng2030

参考文献（１）大阪府環境保健部環境局大気課：大阪府化学物質適図−１３

検量線（ＨＰＬＣ／蛍光法）

正管理指針、(1995)（２）西村貴司、服部幸和、牧定雄：排ガス中の有害物質測定法の検討（Ⅴ）−ＨＰＬＣによるフェニレンジア

６．定量下限値について各物質の低濃度溶液を６回測定し標準状態の排ガス濃度

ミンの定量−、環境化学、 7 、483‑487、(1997)を求め 、その標準偏差の１０倍を定量下限値とした 。なお 、（３）大阪府環境農林水産部環境指導室、大阪府公害監視算出条件は排ガス３０Ｌを捕集し、試験液量を２５ｍｌとセンター：有害物質測定法開発検討調査報告書（測定した場合である。結果を表−４に示す。

方法マニュアル編 ）、(2000)

定量下限値は、最大でＵＶ法の４８μｇ／ｍ ３ であり、許容濃度の１００μｇ／ｍ３ を十分に下回るものであった。
表−４
物質名

定量下限値 μｇ／ｍ ３ｎ＝６ＵＶ法

蛍光法

ｏ−ＰＤ

２０２．６ｍ−ＰＤ

２７２．４ｐ−ＰＤ

４８３．８

許容濃度（ＡＣＧＩＨ）

１００μｇ／ｍ３（４）大阪府環境農林水産部環境指導室、大阪府公害監視センター：有害物質測定法開発検討調査報告書（クロスチェック編 ）、(2000)（５）大阪府環境農林水産部環境指導室、大阪府公害監視センター：有害物質測定法開発検討調査報告書 、(2000)