福岡県保健環境研究所年報第41号，101－105，2014

短報
ヘッドスペースGC/MSによる環境水中のアニリンの迅速分析法
古閑豊和・馬場義輝
ヘッドスペースGC/MS法による環境水中のアニリンの迅速な分析法の開発を目的とし、塩析剤と分析条件の検討を行った。試料 10 mLに炭酸ナトリウム 2 gを添加し、加温温度 80 ℃，20 分間保持で最大感度が得られた。最適条件を用いて、検量線の直線性、検出下限、定量下限及び実試料への添加回収率を調査したところ、本分析法の検出下限は 0.36 μg/Lで、定量下限は 0.96 μg/Lとなった。また、河川水にアニリンを添加し回収率（n=5）を求めたところ 105 %（RSD 5.4 %）であり良好であった。本法を福岡県内で採取した河川水に適用したところ、いずれの試料からもアニリンは検出されなかった。
［キーワード：アニリン、水生生物の保全に係る環境基準、ヘッドスペースGC/MS］
を、使用前に 450 度で 3 時間加熱処理しデシケータ内で１ はじめにアニリンは、染料、医薬品等に使われている芳香族アミ室温まで放冷した後に用いた。
塩化カルシウムは、和光純薬工業製の試薬特級を、水酸ン類の一種であるが、水生生物に対し毒性影響を示すことが判明した

1)2)

ため、我が国では、平成 24 年 3 月に水生化ナトリウムは、関東化学製の特級試薬を用いた。

3）

生物の保全を目的にした要監視項目に追加されている 。

ブランク水は、Millipore製Milli-Q Academic A10で精現在、環境水中のアニリンの測定法として水質試料にサ製した水を使用しクロマトグラム中にアニリンのピークロゲート物質を添加し、固相抽出カートリッジに吸着捕集が無いことを確認した。

した後に溶媒溶出してGC/MS-SIM法で定量する方法が環境

また、分析に使用するバイアルは、105 ℃で 3 時間加熱3）

省から示されている 。この方法は、前処理時に減圧状態処理し、室温まで放冷した後に用いた。に置かれることでアニリンが揮散してしまうため、試料にSSがあってもろ過操作を行わないこと等の注意事項が記

２・２ 装置
ヘッドスペースオートサンプラは、島津製作所製HS-20されており、前処理操作に一定の配慮が必要となる。
アニリンは、水中に排出されると大気中に移行すること
4)はないと推測されているが、世界保健機関（WHO）の定義

を、GC/MSは、島津製作所製QP2010-Ultraを用いた。測定条件を、表1 に示す。にあてはめると揮発性物質に分類され、高揮発性有機化合物質の分析法を適用できる可能性がある。

３ 結果と考察

そこで今回、前処理が簡便であり、揮発性有機化合物

３・１塩析剤の検討

質 の 分 析 に 広く 用 い られ てい る ヘ ッ ド スペ ー ス GC/MS

塩析剤の種類と添加量による塩析の効果を確認するた（HS-GC/MS）を用いた分析法を検討し良好な結果が得られめ、各塩析剤の添加量を飽和量近くまで変化させて検討をたので報告する。

行った。
ヘッドスペースオートサンプラの条件は、バイアル加熱温

２ 実験方法度を 70 ℃、バイアル加熱時間を 15 分とし、その他の条件２・１とGCの条件は、表1 と同様とした。実験方法として、バイア

試薬

アニリン標準溶液は、SUPELCO製（2000 mg/Lメタノール

ルにブランク水を 10 mL入れ、アニリン、アニリン-d5、内溶液）を、またサロゲート内標準物質としてCIL製のアニ標準物質を 5 μg/Lとなるように添加し、塩析剤を加えク

リン-d5を、シリンジスパイク内標準物質として和光純薬

リンプキャップにて密栓した後に塩析剤を溶解させて工業製の4-ブロモフルオロベンゼン(4-BFB)を用いた。

HS-GC/MSで測定した。塩析剤には、塩化ナトリウムとその塩化ナトリウムと硫酸ナトリウムは、和光純薬工業製の他のナトリウム塩として硫酸ナトリウムと炭酸ナトリウPCB試験用を、炭酸ナトリウムは、関東化学製の特級試薬

ム、さらにカルシウム塩として塩化カルシウムを用いた。
表2 に各塩析剤の溶解度を示す。

福岡県保健環境研究所 （〒818-0135 太宰府市大字向佐野 39）- 101 -表 1 ヘッドスペース GC/MS の分析条件
GC/MS
Headspace sampler

QP2010 Ultra (Shimadzu Co.)
HS-20 (Shimadzu Co.)
Colum
Oven temperature
Carrier gas
Interface temperature
Ion source temperature
Detector voltage
Measuring method

GC

Restek Rtx-624
40℃(2.5 min)→35℃/min→200℃(5 min)He(1.28 mL/min)
200℃
230℃
0.25 kVSIM
For quantification(m/z)
aniline93
aniline-d598
4-bromofluorobenzene
174
80℃
20 min50 kpa0.5 min
0.1 min
150℃
150℃

MS

Selected monitor ion
Oven temperature
Heating time
Head pressure
Pressuring time
Injection time
Sample line temperature
Transfer line temperature

Headspace sampler

表2 塩析剤の水への溶解度

For cofirmation(m/z)
66,6571176

各塩析剤の溶解度を参考に塩化ナトリウムは、0－3 g、硫酸ナトリウムと炭酸ナトリウムは、0－2 g、塩化カルシa)

Salting-out
reagent
NaCl
Na2SO4Solubility(g/100g, 25℃）
26.4
21.9

Na2CO3NaOH
CaCl2

22.7
45.5
45.3

ウムは、0－5 gまで変化させて添加し、測定を 3 回行った。その結果を図1 に示す。アニリンのピーク面積は、塩析剤の違いにより異なり、各塩析剤の無添加時のピーク面積と添加量ごとのピーク面積の比により塩析の効果を考察することとした。塩化ナトリウムは、無添加のときと比a) Data were obtained from "Handbook of Chemistry" of reference5)

べて 3 g添加したときに約 3 倍ピーク面積比が増加した。
炭酸ナトリウムでは、無添加のときと比べて 2 g添加した

Peak area ratio

ときに約 6.5 倍ピーク面積比が増加した。

NaClNaClNa2SO4Na2SO4

炭酸ナトリウムは、水溶液がアルカリ性を示すため、塩6.0

Na2CO3Na2CO35.0

CaCl2CaCl2

析効果が向上した原因がpHの影響を受けていることが考7.0えられた。志水ら6)は、HS-GC/MSによる1,4ジオキサンの分

4.03.0析で水酸化ナトリウムの添加により感度が著しく向上す2.0ることを報告しており、その原因がpHと塩析効果の相乗効1.0果であると考察している。

0.0012345

Additive amounts (g/10 mL)

図1 アニリンに対する各塩析剤の塩析効果

そこで、pHと塩析効果の相乗効果を確認するために水酸6化ナトリウムを塩析剤として用いて検討を行った。水酸化ナトリウムの添加量は、0－5 gまで変化させ、他の塩析剤で検討した方法と同様にHS-GC/MSにて測定を行った。結果を図2 に示す。添加量を増加させていくに従いピーク面積比が増加した。添加量が 5 gでは、無添加の時と比較して約 70 倍ピーク面積比が増加した。水酸化ナトリウム 5 g
添加では、炭酸ナトリウム 2 g添加より約 10 倍ピーク面積比が向上していたことより、pHと塩析による相乗的な効果によりアニリンの水への溶解量が減少し気相中に移行していったことが推測される。水酸化ナトリウムを塩析剤として使用することでアニリンの感度を大幅に向上させることが判明したが、水酸化ナトリウムは、強アルカリ性

図2 アニリンに対する水酸化ナトリウムの塩析効果で潮解性をもち溶解熱の発生など実際の操作に一定の配慮が必要となる。そのため、これ以降の検討では、水酸化- 102 -ナトリウムの次に感度向上が判明した炭酸ナトリウムを4.0

塩析剤として用いることとした。
Peak area ratio

3.0

３・２ バイアル加熱温度の検討
アニリンの気液平衡時の気相中濃度の加熱温度の影響

2.01.0を調査した。実験の方法は、バイアル加熱時間 15 分、そ0.0の他の条件は表１のとおりとし、塩析剤として炭酸ナトリ

5060

ウム 2 gを添加した。バイアル加熱温度は、80 ℃以上に

708090

Heating Temperature (℃)

加熱すると水分が分析カラム等に影響を与えることが考

図 3 アニリンに対するバイアル加熱温度の影響えられるため、50 ℃－80 ℃まで変化させることとした。

1.2

Peak area ratio

測定は、3 回行った。結果を図3 に示す。
アニリン,アニリン-d5ともに 80 ℃までの温度の上昇に伴ってピーク面積が増加した。4-BFBは、ピーク面積がほとんど変化しなかった。アニリンは、沸点が 184 ℃と他の揮1.00.8

発性物質と比較すると高い。そのため高温にすることで気0.6相に移行しやすくなることが推測される。以上の結果より

101520加熱温度は、80 ℃として以降の検討を行うこととした。

302535

Heating time (min)

図 4 アニリンに対するバイアル加熱時間の影響
３・３ バイアル加熱時間の検討(x1,000)
7.0

バイアル加熱温度が 80 ℃の時のアニリンの気液分配

6.05.0が平衡に達する時間の検討を行った。

93.00
66.00
65.00

Aniline, 1 µg/L

4.0

実験の方法は、バイアル加熱時間以外は表１ のとおり

3.02.0とし、塩析剤として炭酸ナトリウムを 2 g添加し、バイア1.0ルの加熱時間を 10－30 分まで変化させた。測定は、3 回(x10,000)

行った。その結果を図4 に示す。

2.5

加熱時間 10 分で平衡に達した。また加熱時間 10－252.0分ではアニリン,アニリン-d5ともにピーク面積がほとん

1.56.36.26.66.5

6.4

98.00
71.00

6.7

Aniline-d5, 5 µg/L

1.0

ど変化しなかったが、20 分のときのアニリンのピーク面0.5

積のばらつきが小さかったため、バイアル加熱時間を 20(x100,000)分として以降の検討を実施した。

6.26.36.4

6.5

174.00176.00
7.0

6.66.7

8.0

4-BFB, 5 µg/L

6.0
5.0

３・４ 検量線

4.0２・１の各標準溶液をメタノールで希釈した後、ブラン3.0

ク水に添加し、アニリンが1、2、5、10、20、50 μg/Lとな1.02.05.6るように調整した。サロゲート内標準物質は、アニリン-d5が 5 μg/L、 シリンジスパイク内標準物質は、4-BFBが 5害となるようなピークは見られなかった。また塩化ナトリ

6.06.1

ロマトグラム12.0

Peak area ratio

マトグラムを図5 に示す。クロマトグラムには、測定の妨

5.9

図 5 標準溶液中のアニリン,アニリン-d5,4-BFB の SIM ク

2 g 添加した。また比較のため一般的な塩析剤として用い炭酸ナトリウムを塩析剤として使用して得られたSIMクロ

5.8

Retention time (min)μg/Lとなるように添加し、塩析剤として炭酸ナトリウムをられる塩化ナトリウム 3 g を添加したものを測定した。

5.7

ウムを塩析剤として使うとアニリンの 1 μg/LのS/N比が10 に満たなかったため塩化ナトリウム使用時には、2y = 0.9857x + 0.0371
R² = 1.0000

10.0
8.0
6.0
4.0
2.0
0.0
0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

Concentration (µg/L)

μg/Lを検量線の下限値とした。
炭酸ナトリウムを使用した際の検量線を図6 に示す。炭- 103 -図6 検量線（塩析剤：炭酸ナトリウム）

12.0表4 分析法の検出下限値(MDL)及び定量下限値(MQL)

表3 装置の検出下限値(IDL)及び定量下限値(IQL)
対象物質名
塩析剤
試料量(mL)濃度(µg/L)
結果(µg/L)

対象物質名

アニリン
NaCl
1022.67
2.53
2.93
2.82
2.66
2.51
2.51
2.72
2.67
0.1531
5.74
0.58
1.53

12345678

平均値(µg/L)

標準偏差
RSD(%)
IDL(µg/L)
IQL(µg/L)
IQL=10×σn-1,I
IDL=t(n-1,0.05)×σn-1,I×2t(7,0.05):1.8946
σn-1,I:IDL算出のための測定値の標準偏差Na2CO31011.19
1.01
0.98
0.98
1.00
1.000.960.97
1.010.0749
7.41
0.280.75

アニリン塩析剤

NaCl

Na2CO3

試料量(mL)1010

濃度(µg/L)結果
154.6922.60(µg/L)

234.78
4.93

2.35
2.37

45.16

2.32

564.94
5.04

2.48
2.38

78

5.14
4.89

2.41
2.52

平均値(µg/L)
標準偏差

4.95
0.16412.43
0.0960

RSD(%)

3.32

3.95

MDL(µg/L)
MQL(µg/L)

0.62
1.64

0.36
0.96

MDL=t(n-1,0.05)×σn-1,M×2

MQL=10×σn-1,Mt(7,0.05):1.8946
σn-1,M:MDL算出のための測定値の標準偏差(x1,000)

表5 アニリンの添加回収試験結果
塩析剤

試料NaCl

河川水

Na 2CO 3

河川水

試料量(mL)

添加量(ng)10101010

無添加
100
無添加
100

試験数

検出濃度(µg/L)
5 不検出
510.4
5 不検出
510.5

7.5

回収率
(%)

標準偏差

RSD
(%)

－103－
105－
0.762－
0.564－
7.3
－
5.4

93.00
66.00
65.00

5.0

Aniline2.5(x10,000)
2.25

6.3

6.2

6.5

6.4

98.00
2.00 71.00

酸ナトリウムは、1－50 μg/Lで良好な直線性を示し、塩

Aniline-d5, 5 µg/L

1.75

化ナトリウムは、2－50 μg/Lの間で良好な直線性を示し

6.7

6.6

1.50
1.25た。

1.00
0.75
0.50

３・５ 検出下限値と定量下限値0.25(x100,000)

化学物質環境実態調査の手引き（平成 20 年度版）7)に基6.0

づき、装置の検出下限値（IDL）及び定量下限値（IQL）を6.3

6.26.7

4-BFB, 5 µg/L

5.04.0求めた。実験方法は、1μg/Lとなるようにアニリンを添加3.0したブランク水に塩析剤として炭酸ナトリウム 2 gを添加

2.0

しHS-GC/MS法により 8 回測定し、IDLとIQLを算出した。

1.0

また、アニリンの濃度を 2 μg/Lとし塩析剤に塩化ナトリ

5.6

5.75.85.96.0

6.1

Retention time (min)ウム 3 gを添加し同様に測定したものと比較した。その結果を表3 に示す。炭酸ナトリウムを塩析剤に使用した場合

6.66.56.4

174.00176.00図7

河川水中のアニリン､アニリン-d5,4-BFBのSIMクロマトグラムにIDLは、0.28 μg/Lであり、IQLは、0.75 μg/Lとなった。
また、塩析剤として塩化ナトリウムを使用した場合は、IDL剤に使用した場合にMDLは、0.36 μg/Lであり、MQLは、0.96は、0.58 μg/Lとなり、IQLは、1.53 μg/Lであった。
さらに分析法の検出下限値（MDL）及び定量下限値（MQL）

μg/Lとなった。また、塩析剤として塩化ナトリウムを使の検討を行った。福岡県内で採水した河川水に 2 μg/Lとな用した場合は、MDLは、0.62 μg/LとなりMQLは、1.64 μg/Lるようにアニリンを添加し炭酸ナトリウム 2 gを添加してであった。

HS-GC/MS法により 8 回測定し、MDLとMQLを算出した。また、アニリンの濃度を 5 μg/Lとし塩析剤に塩化ナトリウム 3 g

３・６ アニリンの添加回収試験を添加し同様に測定したものと比較した。なお、使用した河福岡県内で採水した河川水 10 mLに 10 μg/Lとなるよ川水は、クロマトグラム中にアニリンのピークがないこと

うにアニリンとサロゲート内標準物質としてアニリン-d5を確認した。結果を表4 に示す。炭酸ナトリウムを塩析が、5 μg/L、シリンジスパイク内標準物質として4-BFB- 104 -が、5 μg/Lとなるように添加し、HS-GC/MSにて測定し添

reproduction toxicity experiments with Daphnia magna

加回収試験（n=5）を行った。塩析剤は、塩化ナトリウム 3

and comparison of the sensitivity of Daphnia magna withg 又は炭酸ナトリウム 2 g を使用し、それぞれについて

Daphnia pulex and Daphnia cucullata in short-term測定を行った。結果を表5 に示す。いずれの試料も回収率

experiments，Hydrobiologia，59，2，135-140，1978.

がほぼ 100 %となり良好であった。

3) 環境省：環境省通知環水大発第1303272号，2014.
4) World Health Organization，Indoor air quality: organic

３・７ 福岡県内河川水中のアニリンの測定

pollutants Report on a WHO Meeting，

今回検討した方法で福岡県内の河川水（ 9 地点）を測

http://whqlibdoc.who.int/euro/r&s/EURO_R&S_111.

定したところ、どの試料からもアニリンは検出されなかった。測定したSIMクロマトグラムの一例を図7 に示す。今pdf.
5) 鈴木信夫：化学便覧 基礎編Ⅱ，改訂4版，p.165-167，

後、底質中のアニリンの存在が推測されることから底質中のアニリンの迅速分析法の開発を検討する予定である。

1993（丸善，東京）.
6) 志水信弘ら：廃棄物資源循環学会論文誌，23， 5，240-249，2012.
7) 環境省 : 化学物質実態調査の手引き（平成20年度版），

文献
1) R.Kuhn et al.: Results of the harmful effects of water2009.

pollutants to Daphnia magna in the 21 day reproduction
test，Wat.Res，23，501-510，1989.
2) J.H.Canton et al.: Reproducibility of Short-term and（英文要旨）

Rapid Analysis of Aniline in Environmental Water by Headspace GC/MS
Toyokazu KOGA and Yoshiteru BABA
Fukuoka Institute of Health and Environmental Sciences,
Mukaizano 39, Dazaifu, Fukuoka 818-0135, Japan
A rapid determination method for aniline in environmental water by Headspace GC/MS has been developed. The sensitivity ofaniline highest when 2 g sodium carbonate was added as a salting-out reagent at 80 °C during 20 min of heating. The method
detection limit (MDL) and the method quantification limit (MQL) were 0.36 µg/L and 0.96 µg/L, respectively. The average
recovery was 105% (n=5, RSD5.3 %). Aniline was not detected in river water sampled in Fukuoka Prefecture.
[Key words ; Aniline, Environmental quality standards for the conservation aquatic life, Headspace GC/MS]- 105 -