ソルベントカット大量注入法(SCLV)を用いたダイオキシン類測定の効率化に関する検討○亀田 洋 1)、松本幸一郎 1)、江﨑達哉 2)、藤井大将 2)、大橋 眞 2)、塩崎卓哉 1)
1) 日本環境衛生センター、 2) エス・ジー・イージャパン
Study on Separation Behaviors of PCDDs/DFs and Dioxin-like PCBs by BPX-DioxinⅠandⅡ Capillary
Column GC/MS with Solvent Cut Large Volume Injection,by Hiroshi KAMEDA 1), Kouichiro MATSUMOTO 1),
Tatsuya EZAKI 2), Hiromasa FUJII 2), Makoto OHASHI 2) and Takuya SHIOZAKI 1) ( 1) Japan Environmental
Sanitation Center, 2) SGE Japan Inc. )１．はじめにダイオキシン類の分析は、従来から異性体の分離が比較的良好な SP-2331、DB-17 及び HT-8 等の 2〜3種類のキャピラリーカラムを用いたガスクロマトグ
ラフ／高分解能質量分析計(HRGC/HRMS)によって行われ、同一の試料について通常 3 種類以上の分析条件で測定されてきた。さらに、キャピラリーカラムの交換及びコンディショニングにも時間を要し、測定分析の効率を低下させる要因となるばかりでなく、イオン源の汚れや消耗品寿命の短縮にもつながっている。
一方、日本工業規格 K0311 及び K0312 では、検出下限の設定が「評価すべき値の 1／30」と定められているため、例えば公共用水域水質の場合は環境基準が1pg-TEQ/L であることから、HEGC/HRMS による検出感度を考慮しても 70L 程度の試料を採取する必要があり、試料採取から測定に至るまで、多くの時間と労力を費やすことになる。
そこで、近年実用化されたソルベントカット大量注入法（SCLV：Solvent Cut Large Volume Injection）
1)を用いて、試料量の削減を図るとともに、溶媒カット及びコールドトラップによるピーク形状・分離の向上に着目して、ダイオキシン類の各異性体の分離挙動を調べた結果、２種類のキャピラリーカラムによって効果的かつ高感度にダイオキシン類を定量できる条件を見い出したので報告する。
２．方法
表 1 に装置と分析条件についてまとめた。測定には
飛灰抽出液を精製した検液を用い、試料注入量は 5〜10μL とした。
図 1 に SCLV の模式図を示した。あらかじめソルベ
ントカットバルブを開放した状態で GC 注入口に試料を注入した後、カラム恒温槽の昇温を開始し、プレカラムに分析目的成分を保持させたまま溶媒をパージラインから排出させる。その後、ソルベントカットバ
ルブを閉止し、分析目的成分をコールドトラップへ導入する。分析目的成分のプレカラムからの溶出が終了した時点で再びソルベントカットバルブを開くと同時に、追加ガスを導入し、プレカラムとの流路を圧力調整により切り離し、カラム恒温槽を所定の温度まで下げ、コールドトラップを解除してカラム恒温槽の昇温を開始し、分析目的成分を分析カラムへ導入する。
３．結果(1)ピークの分離
ダイオキシン類をできるだけ単独分離しうるカラム恒温槽の温度条件について検討を行った。ここでは、コールドトラップを解除したときの初期温度を 180℃

表 1 分析条件
ガスクロマトグラフ
質量分析計
プレカラム
分析カラム

HP6890N (Agilent) with SCLV system (SGE)AutoSpecUltima (Micromass)
BPX 5 (0.25mm×7m×0.25µm)① BPX DioxinⅠ(0.15mm×30m)② BPX DioxinⅡ(0.15mm×30m)

インジェクション温度 300℃
オーブン温度① 160℃ (2.75min) → 20℃/min → 300℃ (10min)→ 100℃/min→ 200℃ (2min) → 3℃/min → 265℃→ 10℃/min → 300℃ (5min)② 160℃ (2.75min) → 20℃/min → 300℃ (8min)→ 40℃/min → 260℃ (2min) → 2℃/min → 300℃(5min)

インレット圧力①469kPa(2.75min)→(418kPa)→678kPa(16.5min)→(355kPa)→323kPa(2min)→(4.7kPa/min)→442kPa(5min)②469kPa(2.75min)→(418kPa)→678kPa(14.5min)→(355kPa)→323kPa(2min)→(6.4kPa/min)→451kPa(5min)

Auxiliary#3圧力①445kPa(2.75min)→(434kPa)→662kPa(16.5min)→(362kPa)→300kPa(2min)→(4kPa/min)→401kPa(5min)②445kPa(2.75min)→(434kPa)→662kPa(14.5min)→(362kPa)→300kPa(2min)→(5.3kPa/min)→406kPa(5min)

Auxiliary#5圧力①411kPa(2.75min)→(538kPa)→142kPa(16.5min)→(155kPa)→297kPa(2min)→(3.5kPa/min)→385kPa(5min)②411kPa(2.75min)→(538kPa)→142kPa(14.5min)→(155kPa)→297kPa(2min)→(5kPa/min)→398kPa(5min)

溶媒カット時間
0min〜2.75min及び①19.75min②17.75min〜分析終了時
コールドトラップ時間 2.25min〜①22.75min②20.75min

ソルベントカットバルブ
追加ガス:He注入口
液化炭酸ガス
追加ガス:He

コールドトラップto HRMS

プレカラム
分析カラム

図2SCLV の概念図

2 37 8

12 8 91 23 934 67 /2 36 7

200℃→3℃/min→300℃

12 6 912 3 4/ 12 38 /2 36 8/ 16 78
12 36 /1 46 9
1 27 8
1 34 9
12 67
23 46
12 49
12 79 / 23 47
23 48
23 78

12 37 /1 36 9
24 67

12 68
1 4 671 4 78

13 48
1 24 8/ 13 67 /1 37 9

13 46

1 46 8

1 3 682 46 8

1 24 6/ 12 47 /13 47 /1 37 8

23 78

220℃→3℃/min→300℃

図 2 温度条件の違いによる分離状況（TetraCDF）

123789234678123678123478260℃→2℃/min→300℃

123489123789123679123469234678123689123479220℃→2℃/min→300℃

1 2 3 4 6 7 8 - H pC D F

123789234678123678124689 123478
123467123678124679134679123478240℃→2℃/min→300℃

134678/124678

４．まとめ
SCLVと2種類のキャピラリーカラム（BPX-DioxinⅠ及びⅡ）を用いることにより、効率的にダイオキシン類の測定・定量が可能な条件を見いだした。すなわ
ち、BPX DioxinⅠにより1,3,4,6,8-／1,2,4,6,8-Penta
CDF、2,3,4,7,8-PentaCDF、2,3,4,6,7,8-及び1,2,3,7,8,9-HexaCDFを除くTetra〜Octa体の異性体及び同族体を定量することが可能であり、BPX DioxinⅡを併用して前述の異性体及びコプラナ-PCBsの定量を補完することにより、毒性等価係数が設定されているすべての異性体について分離定量しうることが確認された。
SCLVの効果により、ピーク幅が狭くなるため、従来の方法では分離することが困難であったいくつかの成分についての分離が可能となった。SP-2331では分離が不十分であった1,2,3,7,8-PentaCDF、1,2,3,4,7,8-HexaCDF及び1,2,3,7,8,9-HexaCDFについても良好な分離が得られた。
半値幅が狭くなるためピーク高さが相対的に高くなり、S/N比が改善された。2,3,7,8-TetraCDDを10pg注入したときのS/Nは1500以上であった。

240℃→3℃/min→300℃

123468から 260℃までの間で適宜設定して検討を行った。
BPX DioxinⅠでは、200℃のときに最も良い分離が得られたが、220℃及び 240℃のときには分離が悪化した（図 2）。ただし、いずれの温度条件においても2,3,4,7,8-PentaCDF 、 2,3,4,6,7,8-HexaCDF 及 び
1,2,3,7,8,9-HexaCDF の分離は不十分であった。
一方、BPX DioxinⅡでは、これらの異性体について良好な分離が得られることが確認された。特に、
2,3,4,7,8-PentaCDF 及び 1,2,3,7,8,9-HexaCDF につ
いては、いずれの温度条件においても単独ピークとし分離された。また、2,3,4,6,7,8-HexaCDF については
1,2,3,6,8,9-HxCDF の ピ ー ク と 近 接 し て い る が 、260℃のときに最も良い分離が得られることが確認された（図 3）。
(2) SCLV による効果
SCLV を用いると、注入した試料中の溶媒がほとんど除去され、分液目的成分がコールドトラップに濃縮されるため、通常のスプリットレス方式と比較して、分析カラム内における初期の試料バンドを狭くすることが可能となった。そのため、ピークの半値幅が狭くなり、ピーク高さが向上した。混合標準溶液（2,3,7,8-TeCDD：10pg 相当、OCDD：20pg 相当）を注入して測定したところ、SP-2331 及び DB-17 を用いた測定と比較して、2,3,7,8-TeCDD で約 2 倍、OCDD で約 4 倍のピーク強度が得られた（図 4）。
なお、本検討によって得られた条件を用いて測定したときのピーク幅は６〜７秒程度であり、従来のSP-2331 を用いた測定と比較して短くなっているが、SIM 法におけるデータのサンプリング周期は 630〜710msec であることから、ピークを構成するデータのサンプリングポイントの数は 10 程度となり、定量性は十分に確保されていると考えられる。

図 3 温度条件の違いによる分離状況（HexaCDF）
SP-2331

DB-17

BPX-Dioxin-I

BPX-Dioxin-I

2,3,7,8-TeCDD
10pg/μL × 1μL

５．参考文献1) 松村徹,江﨑達哉,増崎優子,森田昌敏,第9回環境化学討論会講演要旨集,174-175(2000)
図 4 ピーク半値幅の比較

OCDD
20pg/μL × 1μL