LC/MSによるハロ酢酸類の分析
上堀美知子 ＊
Determination of haroacetic acids in tap water by liquid
chromatography/Mass spectrometry

Ｍｉｃｈｉｋｏ Ｕｅｂｏｒｉ※

Eight haroacetic acids were extracted from a tap water with MTBE under pH 0.5 water and well-separately determined
without using a derivatization procedure by LC/MS-ES. The detection limits were 5-10 pg for the individual components.
Dichloroacetic acid, trichloroacetic acid and dibromoacetic acid were detected at 4-7 μｇ／L levels in tap waters.

＊

大阪府公害監視センター

水質環境課

※

Water Analysis Section, Environmental Pollution Control Center,Osaka Prefectur3.1.1.MS 条 件

１．はじめにハロ酢酸類は水道水の塩素処理により生成する消毒副生成物

イオン化モードについては、ESI 及び APCI の各々 Positiveであり、トリハロメタンと同様に水道水中に存在する。浄水試と Negative について検討した。ESI-Negative ですべての化

験法にもジクロロ酢酸及びトリクロロ酢酸が要監視項目として合物についてマススペクトルの測定が可能であった。図１に各その基準値が設定され、分析法としては溶媒抽出した後ジアゾ物質のマススペクトルを示す。モノ及びジハロ酢酸についてはメタンでメチル化し GC あるいは GC/MS を用いて分析する方すべてプロトンが脱離した(M-H)-の擬分子イオンがベースピー法が採用されている。また、 HPLC 法ではイオンペアー剤をクとして観察された。トリハロ酢酸類は、 (M-H)- の擬分子イオ用いる逆相系での分離分析法が報告されている。しかし、 GCンよりも炭酸が脱離したフラグメントイオン(M-COOH) が強あるいは GC/MS では前処理が煩雑であったり、HPLC 法は感く観察された。従って、これらのベースピークを用いて定性定度が低いあるいは他の妨害物質の影響によって定性が困難な場量した。各物質の SIM でのモニターイオンを表１に示す。

合が多い等の問題がある。
本報では、高感度分析が可能であり、かつ選択性に優れている LC/MS 法での分析法について検討したので報告する。

-cone 電圧については 5 〜 40v まで変化させて最適な条件を検討した。トリクロロ酢酸が 30v、他の 7 物質は 15 〜 20V が最適であった。代表的な物質についての結果を図 2 に示す(凡例は表１参照)。

２．実験
2-1.試 薬実験に使用した８種類のハロ酢酸（表１）標準は、林純薬工業（株）製水質試験用試薬をメタールに溶解して 1000ppm 溶液を調整し、これらをメタノールで希釈して 0.005 〜 1.0 μｇ/ml 溶液を調製して各標準液とした。メタノール及び蒸留水は和光純薬工業株製液体クロマトグラフ用を用い、その他の試( )薬は和光純薬工業株( )製の試薬特級を用いた。

図１

ハロ酢酸類マススペクトラム

cone gas 及び desolvation gas はシステム・インスツルメン
ツ（株）（SIC）社製 Model20E 窒素発生装置を使用した。

area

60000

2-2.装 置 及 び 分 析 条 件

40000

本実験で使用した LC/MS は、大気圧イオン化法であるエレクトロスプレーインターフェース（ESI）と大気圧化学イオン20000化インターフェース（ APCI）を装着した四重極型 WATERS
社製 ZMD ４０００である。LC/MS の分析条件は次のとおり

00102030

4 0 (V)である。

図２．cone電圧とピークareaMSIonization
capillary voltage
cone voltage
source block temp.
desolvation temp.
cone gas
desolvation gas
HPLCcolumnmobile phase A
mobile phase B
flow rate
injection vol.
column temp.

：Electrospray-Negative：3.0kV
：20V
：110℃
：350℃
：70L/hr：350L/hr

3.1.2.LC 条 件
ハロ酢酸類は強酸性物質であり、また水溶性でもあるため
LC 分析で一般的に使用される逆相系のカラムにはほとんど保持されず分離が難しい。この対策として、イオン対試薬を使用：ZORBAX SB-C8（5μｍ,4.6mmφ ×150mm）：5mM ammonium acetate(pH3.5)：CH3OHA/B ７５／２５：0.2ml/min
：5μｌ
：50℃

して試料イオンと対イオンとの複合分子を形成させることで分離を得る方法があるが、イオン対試薬が流路系等に吸着しバックグランドとして現われ、目的物質の測定に妨害となることがある。そこで、移動相の pH を調整することでイオン解離を抑表１に示す８物質のハロ酢酸類について LC/MS 条件の検討及び検量線の作成等について検討した。SIM でのモニターイオ制して分離する方法を検討した。
検討したカラムはシリカゲルを基材とした C4、C8 及び C18ンを表１に合わせて示す。

等であり、内径 2.1mm 及び 4.6mm のカラムについてピーク

３．結果形状や分離について試験した。その結果、内径 2.1mm、長さ3.1 分 析 条 件

150mm のカラムではほとんど保持されないか、あるいは保持されても十分な分離が得られなかった。一般に市販されている
カラムでは、内径 4.6mm 、長さ 150mm の C4 と C8 のカラム

area

monochloroacetic acidarea

dibromoacetic aicd

3 0 0 0 015000

2 0 0 0 010000

5000

1 0 0 0 000で充分な分離が得られた。分離機構としては、分配による分離よりもシリカゲル側との吸着効果がより強く働いていると考えられた。 C4 では保持容量が大きいにも関わらず分離能は C801a r e a03n g

dichloroacetic acidarea

12ng 32ng 3

bromochloroacetic acid

30000

30000

20000

20000

10000

10000とほとんど同じであったので、短時間で分離可能かつ耐酸性の000area

ZORBAX SB-C8(5 μ m,4.6 × 150mm) カラムを用いこととし

212n g30trichloroacetic acidarea

1
dichlorobromoacetic acid

6000

4000
3000

た。図３に標準のクロマトグラムを示す（図中の番号は表１の4000
2000
2000

1000

No に相当する）。

0001area2ng301area

monobromoacetic acid

10000

20007500

1500

5000

1000

2500

50002ng3

dibromochloroacetic acid

0012ng0312n g3

図4. ハロ酢酸類の検量線

表2 検量線の直線範囲及び検出限界(S/N=3)

図３. ハロ酢酸の標準クロマトグラム

直線性範 検出限界(pg)
化合物
囲(ppb)
5
モノクロロ酢酸 5〜 1000
5ジクロロ酢酸 10〜 1000
10
トリクロロ酢酸 20〜 1000
5モノブロモ酢酸 5〜 1000

3.2 検 量 線 及 び 注 入 量

直線性範 検出限界(pg)
化合物
囲 (ppb)
10 〜1000
10
ジブロモ酢酸5
ブロモクロロ酢酸 5 〜1000
10
ジクロロブロモ酢酸 20 〜1000
10
ジブロモクロロ酢酸 20 〜1000

5~1000ppb のメタノール溶液 5 μ l を注入して検量線を作成した(図４)。モノクロロ酢酸は 5~1000ppb の範囲で直線性

表１ SIMでのモニターイオンと保持時間
No物
12345678

質

モノクロロ酢酸
ジクロロ酢酸
トリクロロ酢酸
モノブロモ酢酸
ジブロモ酢酸
ブロモクロロ酢酸
ジクロロブロモ酢酸
ジブロモクロロ酢酸

分子式CH 2ClCOOH
CHCl 2COOH
CCl3 COOH
CH 2BrCOOH
CHBr2COOH
CHBrClCOOH
CCl2BrCOOH
CBr2ClCOOH

分子量
94.5
128.9
163.4
138.9
217.8
173.4
207.8
252.3

モニター
イオン
(−)
93127117
137217173163207

保持時間
(min)
10.29
11.39
18.01
10.84
12.83
12.04
18.56
19.85が得られたが、分子量が高くなるに従って感度が悪くなり，ジブロモクロロ酢酸では 20~1000ppb の範囲で直線性が得られた。直線性の範囲及び S/N=3 での検出限界を表２に示す。
0.1ppm のメタノール溶液を 5 〜 50 μ l 注入し、注入量とpeak area について検討した。トリクロロ酢酸類は 20 μ l 以

図５．注入量とピークarea
４．応用分析例
本法を水道水中のハロ酢酸類の分析に応用した。試料の前処上注入した場合ピークがブロードになり直線関係からはずれる

理は基本的に傾向が見られた。これ以外の成分は 30 μ l までは注入量とは浄水試験法

peak area で直線関係にあったが、それ以上では直線性が悪くに採用されてなり、また注入量が多くなるとカラム分離が悪くなる傾向にあいる溶媒抽出った。今回分析条件とした移動相では、水含量が多いためこの法（図６②）現象が顕著に現われた。従って、最適な注入量は 5 〜 10 μ lによったが、であった。主な物質についての結果を図５に示す。

図６の①に示注入の再現性は、10 〜 20ppb メタノール溶液 5 μ l を繰りすようにジア返し 5 回注入してそのピーク面積から計算した結果、2.9 〜ゾメタンによ9.0%であった。

る誘導体化を

検水 50ml(1+1) 硫酸:pH0.5 以下
塩化ﾅﾄﾘｳﾑ:20g
MTBE:4ml

抽出/MTBE 層硫酸ﾅﾄﾘｳﾑで脱水

LC/MS 測定

ジアゾ化反応(ｼﾞｱｿﾞﾒﾀﾝ溶液)

GC 又は GC/MS 測定することなく、試料水 50ml を

図６．試料の前処理操作フロー

硫酸酸性とし塩化ナトリウム 20g を添加して MTBE4ml で抽出し、直接 MTBE 相を 5 μ l 注入し分析した。ジクロロ酢酸 4〜 5 μ g/L 、トリクロロ酢酸 5 〜 6 μ g/L 及びジブロモ酢酸 6〜 7 μ g/L 検出された。

12345

図７．水質試料の分析例（左：標準、右：試料）

代表的なクロマトグラムを図７に示す。従来の GC-ECD あ
るいは GC/MS 法での前処理に比べて簡単であり感度よく水道水中のハロ酢酸類の分析が可能であった。

５．まとめ
8 物質のハロ酢酸類について、モノ及びジハロ酢酸についてはすべてプロトンが脱離した(M-H)- の擬分子イオン、トリハロ酢酸類は、(M-H)-の擬分子イオンよりも炭酸が脱離したフラ-グメントイオン(M-COOH) を SIM でのモニターイオンとしてLC/MS-ESI-Negative 法によって検出限界 1 〜 10pg(S/N=3)で感度良く測定することが可能であった。
水質試料を MTBE で抽出することで誘導体化することなく、従来法の GC-ECD または GC/MS 法と同程度に測定することができた。

参考文献
1. US Environmental Protection Agency, EPA552,
Environmental Monitoring System
Laboratory, Cincinnati,OH,1990
2.M.N.Sarrio, F. J. Santos and M. T. Galceran,
J.Chromatogr. A,1996,736,229
3.D.Martinez, F. Borrull, M. Ruana and A.Colom,J.Chromatogr. A,1999,859,194.R. Vichot and Furton, J.Liq. J.Chromatogr., 1994,17,4405