ＧＣ/ＭＳ一斉データベースを用いた土壌中の化学物質包括分析
日 鉄 環 境 エンジニアリング株 式 会 社 ○中 原 世 志 樹，宮 崎 照 美 ，園 田 裕 一
北九州市立大学

門 上 希 和 夫 ，陣 矢 大 助

Comprehensive analysis of chemicals in soil using a simultaneous analysisdatabase for GC/MS，Y.NAKAHARA，T.MIYAZAKI，Y.SONODA，(Nippon Steel Kankyo Engineering Corporation)，K.KADOKAMI，D.JINYA(The University of Kitakyushu)
１．はじめにSoil (5g-dry)

2003 年 2 月土壌汚染対策法施工後、工場跡地等の再開発にAcetone, 10 mL

際して土壌調査が行われると共に土壌汚染が判明する事例が増加している。土対法における調査対象物質は、揮発性有機化合Supersonic wave extraction, 10 min

2 times

物、重金属類、農薬、ＰＣＢ等に限られるが、企業の自主的な管理や過去の土地使用履歴によりこれら規制対象物質以外の物質

Centrifugation, 3000 rpm×10 min

での汚染状況を把握しようとする事例も多い。しかしながら、既存

Extract

資料のない土壌では汚染物質とその濃度レベルが不明であり、Concentration by R.E.

それらを把握するには多くの時間と労力を要する。また、汚染状

5% NaCl, 100 mL

況がある程度把握できている場合においても、数種類の対象物質に限定した測定方法では他の汚染物質情報を得ることはでき

Extractない。このような背景から、我々は多成分物質による土壌汚染状
況を簡易かつ迅速に把握するための包括的分析手法を開発し、DCM，2 times (15 mL, 10 mL)
5% NaCl, 100 mL

Dehydration

有効性を検討した。

Hexane, 10 mL

２．実験方法

Concentration by R.E. & N2 stream(1)モデル化合物

Clean up

Fr.1,Fr.2,Fr.3

対象物質は一斉分析に用いた GC/MS データベースに登録されている物質の中から n-アルカン、ベンゼン類、ニトロ化合物、アミConcentration

ン類、フェノール類、農薬及び多環芳香族等、物質種毎に広範囲Internal standardsの物理化学的性質から構成される 130 物質をモデル化合物として選定し、検討を行った。

GC/MS (SCAN)

図１

分析フロー

(2)分析法−前処理
土壌(5g-dry)を遠心分離管に取り、モデル化合物を各 2.5 mg 添

３．結果Ⅰ

加後、アセトン 10ml で超音波抽出と遠心分離を各３回繰り返し、(1)ジクロロメタンでの抽出率の検討得られた抽出液に 5%食塩水 100ml を加え、ジクロロメタンで 2 回

ジクロロメタンによる液々抽出では、モデル化合物の内 Log（15ml，10ml）抽出した。抽出液を 5%食塩水 100ml で洗浄後、脱水

Pow が１以下の水溶性 11 物質の抽出率が 10%以下であった。こしてヘキサンに転溶し、5ml まで濃縮した。濃縮液を 1ml 分取後、れから Log Pow が１以下の物質の測定は困難であることが確認

固相カートリッジに負荷し、第１フラクションは 100%ヘキサン 15mlされた。

で、第 2 フラクションは 5%アセトン含有ヘキサン 15ml で、第３フラクションは 30%アセトン含有ヘキサン 20ml で溶出した。また、第３(2)クリーンアップの検討

フラクションは着色成分除去のためさらに活性炭に通した。各フラ

シリカゲル、フロリジル、アルミナＮの３種の固相(充填量 2g,クションを 1ml に濃縮した後、内標準を添加して GC/MS 測定用試

Waters 製)とヘキサン−アセトン系，ヘキサン−ジクロロメタン系，料液とした。

ヘキサン−メタノール系の３種の溶離液を用い，次のような溶媒組成と溶媒量でモデル化合物の溶出を検討した。

(3)分析法−測定
GC/MS 測定は，データベースに指定された条件で行った１）。対象物質の定性は、データベース登録保持時間を試料測定時の nアルカンで補正した補正保持時間とマススペクトルの一致度から行い、定量はデータベースに登録されている検量線を用いて行った。

①第 1Fr.ヘキサン 100%：15ml, 第 2Fr.3%極性溶媒含有
ヘキサン：15ml, 第 3Fr.15%極性溶媒含有ヘキサン：20ml②第 1Fr.ヘキサン 100%：15ml, 第 2Fr.5%極性溶媒含有
ヘキサン：15ml, 第 3Fr.30%極性溶媒含有ヘキサン：20ml

最も回収率が良好であったヘキサン−アセトン系②の溶媒組成と 3 種の固相の分画結果を表１示す。 シリカゲルで 9 物質、フロリジルで 12 物質のアミン類、フェノール類の回収率が 5%以下で

表 1 ３種類の固相とヘキサンアセトン系溶離溶媒を用いた分画結果
固相

第１Fr.

あった。

回収率5%以下

第３Fr.

Alkanes

さらにアルミナＮではシリカゲル、フロリジルの第 3 フラクション

Benzenes

で溶出したニトロフェノール類や農薬も加わり 20 物質の回収率がBiphenyl
Naphthalenes

5%以下であった。
以上から，一部高極性物質が回収できないものの，シリカゲル

Silicagelとヘキサン−アセトン系溶媒の組み合わせが，広範囲な性質のFlorisil

化学物質を対象とする包括分析に最適であることが確認された。

第２Fr.

PAHs
Nitrobenzenes
Ethers

AluminaN

Phthalates
Phosphates
Amines

４．結果Ⅱ

Phenols

包括分析法の同定・定量能力の検討

Pesticides

従来法(SIM 法)で塩素系農薬６物質による汚染が確認されている汚染土壌を用いて開発した包括分析法の同定・定量能力を検討した。 ここでは、汚染土壌 5g にモデル化合物を 0.5mg 添加し、20100とクリーンアップ時に回収できなかった物質である。また、本法と従来法(SIM 法)との測定値の比較を表２に示すが、両者は低濃度レベルまでほぼ一致し、良好な結果が得られた。
５．まとめ
検討結果では Log Pow が１以下である水溶性物質は液々抽出時に、また一部の高極性物質はクリーンアップ時に回収できず本法ではこれらの物質群は分析不能であった。
しかしながら、弱極性から POPs や PAHs などの疎水性物質につ801560104052000010 1020 2 0-330 040 4 0-550 0-660 07 0 70
8 0 8090 9 010 100- 0
1111 00-

回収率 0-10％が全体の 16％を占めたが、これらは液々抽出時全成 分に対す る割合 (%)

媒の組み合わせでクリーンアップした結果を図２に示す。

回収率（％）

いては良好な同定・定量結果が得られた。本包括分析法は，広図2 各物質の回収率とその割合範囲の性質の物質を対象とするため，特定物質を対象とした個別分析法に比べて簡単なクリーンアップ法を採用している。その為，多量のマトリックスを含む土壌では，一部の物質が GC/MS測定時に妨害物質の影響を受け，正の誤差を含む可能性も考えられる。しかし，この場合もマススペクトルやマスクロマトグラムを確認することで影響の有無を判断でき，必要に応じて対応が可能

表２ 包括分析法と従来法の測定値の比較
物質名

包括分析法

従来法

（mg/kg）（mg/kg）

である。

α-HCH

0.010.01

本包括分析法の開発に当たっては、できる限り多数の物質を対β-HCH

0.130.10

象とした土壌汚染を簡易かつ迅速に把握するために、一度に 5

γ-HCH

0.020.03

検体程度の土壌を分析者 1 人で前処理から定量までを 1 日で行

δ-HCH

0.030.03

うことを目標としたが、ほぼ達成できた。さらに、本法は検量線をAldrin

0.004

0.007作成しないため、有害物質を使用せず安全性が向上すると共に、Dieldrin

0.050.03

低コストかつ迅速である等の付加価値も大きく，広範囲の化学物質を対象とした土壌汚染の調査手法として有効である。

Reference
1) K.Kadokami，K.Tanada，K.Taneda，K.Nakagawa,
J.Chromatogr.A.,1089(2005)

全成分 数に 対す る割合の合計(%)

フロリジルカラム・ヘキサン−アセトン系②の溶媒組成の溶離溶