第27回 廃棄物資源循環学会研究発表会 特別セッション２

平成28年9月28日

生物検定法によるダイオキシン類測定～ばいじん及び焼却灰を対象として～鈴木 剛

国立研究開発法人 国立環境研究所
資源循環・廃棄物研究センター

日本におけるダイオキシン類の排出実態

1

日本におけるダイオキシン類の排出インベントリー
10000

H26年 排出割合

6000
40002000

大気への排出 99.6%
水への排出 0.4%

0H9H10H11H12H13H14H15H16H17H18H19H20H21H22H23H24H25
H26g WHO-TEQ/year

8000

H11年3月 ダイオキシン対策推進基本指針
7月 ダイオキシン類対策特別措置法
環境省 ダイオキシン類の排出量の目録（2016）2

大気基準適用施設からの排出について
H26年 排出源別寄与率①②③ ④①一般廃棄物焼却施設

21.9%②製鋼用電気炉

18.0%③産業廃棄物焼却施設

15.4%④小型廃棄物焼却炉等

10.6%

廃棄物焼却炉がダイオキシン類の主要な発生源
環境省（2016）

3ダイオキシン類の排出基準（排ガス・焼却灰・排出水）
１．大気排出基準：
大気排出基準(ng WHO-TEQ/m3N)

特定施設種類
4トン／時間以上

廃棄物焼却炉2トン／時間未満～2トン／時間未満

焼結鉱製造用焼結炉
製鋼用電気炉
亜鉛回収用焙焼炉等
アルミニウム合金製造用焙焼炉等

２．水質排出基準：

新設施設

既存施設

燃え殻等の処理基準(ng WHO-TEQ/g)

0.11153350.1
0.510153-

1
1

105-

10 pg WHO-TEQ/L
ダイオキシン類対策特別措置法（1999）4生物検定法とは5ダイオキシン類の測定義務
第二十八条 大気基準適用施設又は水質基準適用事業場の設置者は、毎年一回以上で政令で定める回数、政令で定めるところにより、大気基準適用施設にあっては当該大気基準適用施設から排出される排出ガス、水質基準適用事業場にあっては当該水質基準適用事業場から排出される排出水につき、そのダイオキシン類による汚染の状況について測定を行わなければならない。
２ 廃棄物焼却炉である特定施設に係る前項の測定を行う場合においては、併せて、その排出する集じん機によって集められたばいじん及び焼却灰その他の燃え殻につき、法令で定めるところにより、そのダイオキシン類による汚染の状況について、測定を行わなければならない。

ダイオキシン類対策特別措置法（1999）6ダイオキシン類の測定
ガスクロマトグラフ高分解能質量分析装置（GC-HRMS）
個別異性体を分析可能、内標法による精確性
ただし、多大な分析時間と費用が必要¥100,000～¥150,000 / 1試料
生物検定法（H17年 特措法に簡易測定公定法として追加）
費用対効果が高い、ハイスループット分析
ただし、個別異性体情報が得られない¥20,000～40,000/ 1試料

7

生物検定法について
1. AhRバインディングアッセイ法
レポータージーンアッセイ法
抗AhR複合体を用いたイムノアッセイ法

2. 抗ダイオキシン類抗体を用いたイムノアッセイ法

排出ガス、ばいじん及び燃え殻のダイオキシン類に係る簡易測定法マニュアル（生物検定法）（2009）8ダイオキシン類特措法で告示された生物検定法
1. AhRバインディングアッセイ法
告示
番号

前処理法

検出系

1-1

硫酸シリカゲルカラム＋
活性炭カラムマウスH1L6.1c2細胞を用いる
ケイラックスアッセイ

1-2

硫酸シリカゲルカラム＋
活性炭カラムヒト101L細胞を用いる
P450 HRGS アッセイ

多層シリカゲルカラム

マウスHeB5細胞を用いる
Ah-ルシフェラーゼアッセイ

1-4

硫酸シリカゲル加熱還流

ラットH4IIE-luc細胞を用いる
DR-CALUXアッセイ

1-5

多層シリカゲルカラム＋
アルミナカラム

マウス肝がん細胞を用いる
DR-EcoScreenアッセイ

硫酸酸処理＋
多層シリカゲルカラム

抗AhR複合体を検出する
Ahイムノアッセイ

1-3

1-6

分類

レポータージーン
アッセイ法

イムノアッセイ法9ダイオキシン類特措法で告示された生物検定法
2. 抗ダイオキシン類抗体を用いたイムノアッセイ法
告示
番号

分類

前処理法

検出系

2-1

多層シリカゲルカラム＋活性炭カラム

抗ダイオキシン類抗体を使用(PeCDFs)
ダイオクイッカー

2-2多層シリカゲルカラム＋活性炭カラム

抗ダイオキシン類抗体を使用(Pe&HxCDD/Fs)
EA-テスト ダイオキシン類

2-3

多層シリカゲルカラム＋アルミナカラム

抗ダイオキシン類抗体を使用(PeCDFs)
ダイオキシンエライザキットTK

2-4

多層シリカゲルカラム＋アルミナカラム

抗ダイオキシン類抗体を使用(2,3,4,7,8-PeCDF)
KinExA

イムノアッセイ法

10

特措法における生物検定法の測定対象試料

小型廃棄物焼却炉排出ガス（2トン/h未満）

ばいじん

燃え殻

11

生物検定法によるダイオキシン類測定～ばいじん及び焼却灰を対象として～12

生物検定法とGC-HRMS法のダイオキシン測定フロー
ばいじん及び燃え殻抽出

生物検定法（告示1の1）

硫酸シリカゲル／活性炭
カラムクロマトグラフ操作

抽出液

GC-HRMS法（JIS K0311）

硫酸処理－シリカゲルカラムクロマトグラフ操作
又は多層シリカゲルカラムクロマトグラフアルミナカラムクロマトグラフ操作
高速液体クロマトグラフ操作など

測定用試料

測定用試料
PCDD/Fs及びCo-PCBsの定量

2,3,7,8-TCDD EQ

WHO-TEQ

13

生物検定法の特徴：迅速性と低廉性
生物検定法（告示1の1）

硫酸シリカゲル／活性炭
カラムクロマトグラフ操作

抽出液

GC-HRMS法（JIS K0311）

硫酸処理－シリカゲルカラムクロマトグラフ操作
又は多層シリカゲルカラムクロマトグラフ
アルミナカラムクロマトグラフ操作
高速液体クロマトグラフ操作など

測定用試料

測定用試料
PCDD/Fs及びCo-PCBsの定量

前処理法の簡略化→前処理時間の短縮→同時多検体処理へ
2,3,7,8-TCDD EQ

WHO-TEQ

1検体あたりの人件費や前処理資材費を下げることに繋がる14

生物検定法の特徴：迅速性と低廉性
生物検定法（告示1の1）

GC-HRMS法（JIS K0311）

測定用試料

測定用試料
PCDD/Fs及びCo-PCBsの定量

2,3,7,8-TCDD EQ

WHO-TEQ

包括定量

29異性体 個別定量
PCDD/Fs及びCo-PCBsの定量

2,3,7,8-TCDD EQ

WHO-TEQ

シンプルな定量法→データ解析時間の短縮→同時多検体処理へ
1検体あたりの人件費を下げることに繋がる15

生物検定法の特徴：TCDD等量をWHO-TEQに換算
ばいじん及び燃え殻（n=94）
50

TCDD等量×換算係数 (0.318)＝WHO-TEQ

ng WHO-TEQ/g

GC-HRMS法

4030

換算係数の適用は、小型焼却炉の排出ガス、ばいじん及び燃え殻のダイオキシン類の異性体組成が、一般的に施設に寄らず類似する傾向であり、TCDD等量とWHO-TEQが良く相関することに基づく。

20y = 0.318x
R2 = 0.899

1000306090120150

ng 2,3,7,8-TCDD EQ/g

生物検定法（告示番号1の1）
排出ガス、ばいじん及び燃え殻のダイオキシン類に係る簡易測定法マニュアル（生物検定法）（2009）16生物検定法の特徴：TCDD等量＞WHO-TEQ
ばいじん及び燃え殻（n=94）
WHO-TEQが高い異性体（寄与率）

WHO-TEF*

応答性 (REP)**

REP/TEF

1,2,3,7,8-PeCDD

(24%)

10.73

0.73

2,3,4,7,8-PeCDF

(17%)

0.3

0.58

1.9

1,2,3,6,7,8-HxCDD(7.3%)

0.1

0.098

0.98

2,3,4,6,7,8-HxCDF(6.7%)

0.1

0.31

3.1

2,3,7,8-TCDD(6.3%)

11

1

1,2,3,4,7,8-HxCDF(5.9%)

0.1

0.13

1.3

1,2,3,4,6,7,8-HpCDD(5.5%)

0.01

0.031

3.1

1,2,3,6,7,8-HxCDF(5.5%)

0.10.14

1.4

2,3,7,8-TCDF(5.3%)

0.1

0.067

0.67

1,2,3,7,8,9-HxCDD(5.2%)

0.1

0.061

0.61

* Van den Berg et al. Toxicol Sci (2006), ** Brown et al. Organohalogen Comp (2001)17生物検定法の特徴：TCDD等量＞WHO-TEQ
臭素化ダイオキシン類

臭素化塩素化ダイオキシン類

塩素化ナフタレン

ダイオキシン類以外のダイオキシン類縁化合物
Van den Berg et al. Toxicol Sci (2013)18

生物検定法のQA/QC項目
1) LOD及びLOQの確認
2) 操作ブランク
3) 二重測定
4) 既知濃度試料の測定
5) 前処理を通じたダイオキシン類の回収率の確認
6) 換算係数の確認
7) 検量線の精度評価
8) 管理図における検出感度の確認

排出ガス、ばいじん及び燃え殻のダイオキシン類に係る簡易測定法マニュアル（生物検定法）（2009）

19

まとめ
現状の生物検定法は、GC-HRMS代替法としての意味合いが強い。
生物検定法で得られる2,3,7,8-TCDD等量が法規制上の意味を持つ指標となるため、内標準物質による補正ができない中での測定精度の管理や適切な換算係数の設定が重要となる。
一方、生物検定法は、ダイオキシン類以外のダイオキシン類縁化合物が検出できる手法であり、スクリーニング法としてダイオキシン類縁化合物の包括的なリスク管理にも適用可能と考えられる。

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