アットカラム濃縮試料大量導入による環境試料の GC-MS、GC-MS/MS 分析
ジーエルサイエンス株式会社 武井 義之
Analysis of Environmental Samples by At-Column Concentration Large Volume Injection GC-MS, GC-MS/MSYoshiyuki TAKEI (GL Sciences, Inc.)
１．はじめに従来の充填剤を用いた溶媒排出大量注入法（PTV；
Programmed Temperature Vaporizing）は，充填剤へのサンプル濃縮後，加熱脱着によりサンプルをキャピラリーカラムへ導入するため，熱分解する成分のロスおよび，熱脱着の不完全さが問題となっている。そこで，「充填剤を用いない溶媒排出大量注入」の開発を行った。このアットカラム濃縮は，熱分解性の高い成分についてもキャピラリーGC へ 100μl の試料導入が可能となる。
今回，本法による GC-MS、GC-MS/MS のアプリケーションを紹介する。さらに，アットカラム濃縮注入システムを利用すれば，HPLC および SPE とキャピラリーGC のオンラインシステムが構築可能となる。
2. 実験方法
アットカラム濃縮導入システムを装備した GC-MS，GCMS/MS を使用した。
2.1 アットカラム濃縮原理
注入口をカラムヘッド圧における溶媒沸点よりも若干低く 温 度 設 定し，GC オーブンを溶媒沸点よりも１０℃程高く設定すると，溶媒の蒸気圧が平衡に達する温度のところで溶媒の静止が起こる。この現象を利用し，サンプルをインサート及びカラ
図１ アットカラム濃縮
ム中に液体のまま留めておくとサンプル溶媒は，注入口の温度により一定の蒸気圧で揮発する。このときインサートに設けた溶媒排出口から揮発してくるサンプル溶媒を排出し，大量の有機溶媒を排除していく。最終的にインサート，リテ
ンションギャップカラム，分析カラム入口部分内に目的成分が濃縮される。その後，注入口の急速昇温と GC オーブンの昇温を行うことで，不揮発性成分の分析が可能となる。
2.2 ﾀﾝﾃﾞﾑ四重極 MS/MS による高選択的検出(SRM 法)SRM(Selected Reaction Monitoring)法は，第一段目のマスアナライザーで選択されたイオン（前駆イオン）について，衝突誘起解離により生成したマスフラグメント（生成イオン）を第二段目のマスアナライザーで走査し検出するプ
ロダクトイオンスキャンの一種であり，第二段目のマスアナライザーで特定の生成イオンのみを通過させ検出する方法のことである。この手法は，前駆イオンと生成イオンの組み合わせで特定成分を検出するので，シングルＭＳによるＳＩＭ法よりも，選択性の高い分析が可能となる。
2.3 アットカラム濃縮を利用したオンライン SPE-GC/MS

図２ SRM 法による検出について

自動固相抽出装置には固相カートリッジの自動交換が可能な PROSPEKT (Spark Holland)を用いた。固相カートリッジは内径 2mm 長さ 10mm の内容積であり，様々な固相充填剤がある。SPE と GC の接続は，0.25 mm ×0.5 m の不活性キャピラリーチューブで接続した。

図３ オンライン SPE−GC／MS システム

2.４ アットカラム濃縮-GC-MS/MS によるダイオキシン類の分析条件ここでは，トルエン溶媒を使用したダイオキシン類の分析条件について示す。また，１００μl 注入に要するトルエン溶媒排気は４分程である。
表１ ダイオキシン分析のためのトルエン溶媒排出条件
アットカラム濃縮 トルエン溶媒排出条件
Purge Pressure
25kPa
Initial Pressure
50kPa
Transfer Time
2min
Final Pressure
200kPaVent Flow
100ml/min
Split Flow
20ml/minPurge Flow
3ml/min
Equilibration Time
30sec
Initial Tempereture 125℃
Vent Time
AUTO
Ramp Rate
5℃/minFinal Tempereture
300℃
GC

ColumnOven Temperetre

CP-Sil24CB, 0.25mmID X 30m, df=0.25μm
140℃(5min)-10℃/min-200℃-5℃/min-240℃-2℃/min-280℃(15min)

T4CDFs
１３C12-T4CDF
T4CDDs
１３C12-T4CDD
P5CDFs
１３C12-P5CDF
P5CDDs
１３C12-P5CDD
H6CDFs
１３C12-H6CDF
H6CDDs
１３C12-H6CDD

Q1(m/z)306
318
322334340
352356
368
374
386
390
404

SRM

3. 結果と考察

CID （V)-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20

Q3(m/z)
242
254
258
270
275
288
292
304
311
322
326
340

H7CDFs
１３C12-H7CDF
H7CDDs
１３C12-H7CDD
O8CDFs
１３C12-O8CDF
O8CDDs
１３C12-O8CDD

Q1(m/z)408
420424436442454458470

CID （V)-20-20-20-20-20-20-20-20Q3(m/z)
345356361372379390395406

3.1 アットカラム濃縮基礎実験
アットカラム濃縮開発の目的である熱分解性成分分析について検討した。オンカラム注入（図 4 左上）と同等の分析がアットカラム濃縮注入口で熱分解を起こさず分析が行われていることが確認できた。
（図 4 右下） また右上，左下のPTV 注入では，DEP，Iprodione，EPN，Phosalone が充填剤からの熱脱着時に分解を起こしているがわかる。

サンプルを 100 μ l 導 入した結果を図 7 に 示 す。
2,3,7,8-TeCDD の濃度は 0.4(pg/μl)であり，四塩素ダイオキシンからの分析が可能であった。また，飛灰サンプルについての分析では，ジベンゾフラン類についても同時分析も行い四塩素化ジベンゾフラン類からの分析が可能であった。

図 7 アットカラム濃縮によるダイオキシン類分析
図 4 注入法の比較

アットカラム濃縮の注入量と面積値の直線性について検討した。(図 5) サンプルは，アセトンでフェナントレン濃度0.1ng/μl に調整したものを使用した。

3.3 オンライン SPE-GC/MS による水中農薬成分の分析
４２成分の農薬を市販のミネラルウォーターに添加して0.05μg/ｌ〜5μg/ｌ濃度の試料を調整し検量線を作成した。
相関係数 R2＝0.992〜1.000 と良好な直線性が得られた。

y = 1726.2x
R2 = 0.9931

350000300000AREA

250000200000150000100000
50000
0050

100
注入量（μL）

150200

図 5 アットカラム濃縮の直線性について

図 8 SPE−GC／MS による水中農薬分析（濃度各 5μg/l）

210μl から 160μl まで，相関係数 R =0.9931 の良好な直線性が確認できた。また，ノナン溶媒でもアットカラム濃縮が可能であることが確認でき，ダイオキシン類の分析が期待できる。
（図 6）

図 6 ノナン溶媒での１００μｌ アットカラム濃縮について

n-C30 沸点：449℃
3.2 アットカラム濃縮によるダイオキシン類分析

4. まとめアットカラム濃縮導入は，前処理操作の簡略化と高感度化のため試料大量導入手法として有効である。さらに，前処理自動化装置とキャピラリーGC ハイフネーションのためのインターフェイスとしても有用である。今後の新規システム構築に役立つものと思われる。