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研究報告＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

LC-MS/MS による PFOS 及び PFOA の分析法の検討
技術部 環境調査課 常深 慎

要 旨
水質試料中の低濃度の PFOS 及び PFOA の分析を行う上で問題となる PFOA のブランクの低減方法の検討、及び分析法の試料量削減による前処理操作時間の短縮化を目的として実験を行った。その結果、PFOA のブランクの低減方法として、LC-MS/MS のグラジエントミキサーとオートサンプラーの間にゴーストトラップ及びディレイカラムを接続する方法が適していることが確認された。さらに、本ブランク低減方法を用いることで、PFOS 及び PFOA が 10～200
pg/mL の範囲において、試料量を 1L から 50 mL に削減しても環境省のマニュアルに記載されている要求下限値と同程度の下限値を得ることができ、分析法の妥当性も確認できた。

１．はじめににおける水質管理を適切に行うという観点から、PFOS及び PFOA の水道水質に係る暫定目標値について、こ有機フッ素化合物であるペルフルオロオクタンスルホ

れらの合算値で 50 ng/L とする厚生労働省の「令和元年ン酸（PFOS、C8HF17O3S）及びペルフルオロオクタン酸

度第 2 回水質基準逐次改正検討会」における事務局案（PFOA、C8HF15O2 ）は、撥水・撥油性を有するという物が合意されている（2020 年 2 月）。

性から、撥水剤、表面処理剤、乳化剤、コーティング剤

PFOS 及び PFOA の分析方法は、ISO 国際規格（ISO等に用いられてきた。これら有機フッ素化合物は 197025101）3)、日本工業規格（JIS K 0450-70-10）4)及び環境年代から広く使用され、その高い安定性のため環境中省の｢要調査項目等調査マニュアル（水質、底質、水生での分解性が低く、河川水をはじめ様々な媒体から検生物）平成 19 年度版｣（以下、マニュアル）5)等で定めら出されている 1)。

れている。これらのマニュアル等の中では PFOA の汚染

環 境 省 の 水 質 環 境 基 準体 系 上 で は PFOS 及 びを防ぐことが共通した注意事項として示されている。

PFOA は要調査項目として位置づけられており、現時点

PFOA は、使用する水、溶媒、高速液体クロマトグラフ質（2020 年 4 月）では基準の設定はない。要調査項目と量分析装置の部材として使用されているフッ素樹脂には、「水環境を経由して人の健康や生態系に有害な影含まれている場合が多く、前処理操作を経てブランクと響を与えるおそれ（環境リスク）はあるものの比較的大きして検出されることが知られている。従って、環境水試

くはない、または環境リスクは不明であるが、環境中で料等の非常に低濃度試料中の PFOA の分析を行う際の検出状況等の観点からみて、環境リスクに関する知の課題の１つが、安定した PFOA のブランク低減である。

見の集積が必要な物質」と定義されている。水環境中に環境省のマニュアルに記載されている分析方法は、おける PFOS 及び PFOA は、公共用水域及び地下水か1L の水質試料に酸を添加し pH 調整した後、固相抽出、ら検出される状況が確認されており、2016 年度に環境濃縮により最終液量を 500 µL としたものを LC-MS/MS省が行った公共用水域における水質のモニタリング調で分析するものである。この方法の場合、固相カートリッ

査では、PFOS が 0.023～14 ng/L1、PFOA が 0.26～21

ジに通水する試料量が 1L と多量であり、固相カートリッ

ng/L の範囲で 48 のすべての調査地点で検出が報告さ

ジから溶出させた溶液 10 mL を 100 µL 程度まで窒素れている 2)。さらに、PFOS 及び PFOA は水道水の原水ガス吹付による濃縮が必要となることから、前処理操作及び浄水からも検出される状況が続いており、浄水場が煩雑で非常に時間を要するといった課題がある。そこ

1以下、試料中濃度を「ng/L」、試験液中濃度を「pg/mL」と濃度表記する。

－31－

で今回は、PFOA のブランク低減及び試料量削減によ

メタノール 4 mL、0.1%アンモニア/メタノール 4 mL で溶る前処理操作時間の短縮を目的とした検討を行った。

出した。溶出液を窒素ガス吹付で約 0.5 mL まで濃縮し、メタノールで 1 mL に定容した後、LC-MS/MS で測定し２．試薬、前処理及び測定方法た。図 1 に分析フローを示す。

２．１ 標準品

２．４

測定条件

PFOS および PFOA の標準品は、Wellington 社製のLC-MS/MS は、Agilent 社製 1260（高速液体クロマト

L-PFOS 及び PFOA を使用した。サロゲート内標準物質グラフ）、Sciex 社製 QT4500（質量分析装置）を用いた。

は、Wellington 社製の MPFAC-MXA をそれぞれメタノ

測定条件を表 1 に示す。

ールで規定の濃度に希釈して使用した。
表 1 LC-MS/MS 測定条件[LC条件]

２．２ 溶媒及び試薬

カラム

1 mol/L 酢酸アンモニウム溶液（富士フィルム和光純薬株式会社製 高速液体クロマトグラフ用）、25%アンモ移動相

ニア水（同社製 和光一級）、超純水、メタノール、アセトニトリル（同社製 PFOS・PFOA 分析用）を使用した。

カラム流量
カラム温度
試料注入量

ゴーストトラップ：島津GLC製 ゴーストトラップDS（4.0 mm × 20 mm）
ディレイカラム
：Imtakt製 Unison UK-C18（50 mm × 2.0 mm, 3.0 μm）
分析カラム：Imtakt製 Unison UK-C18（150 mm × 2.0 mm, 3.0 μm）：A：10 mM酢酸アンモニウム水溶液、 B：アセトニトリル
0→15 min A : 90→2、B : 10→98% linear gradient
15→25 min A : B = 2 : 98
25→25.1 min A : 2→85、B : 98→15
25.1→40 min A : 85→90、B : 15→10% linear gradient：0.2 mL/min：40°C：20 μL[MS条件]

２．３ 試料の前処理及び試験液の調製 6)

イオン化法
ターボガス温度(TEM)
カーテンガス(CUR)
イオンスプレー電圧(IS)ネブライザーガス(GS1)
ターボガス(GS2)
コリジョンガス(CAD)

試料水 50 mL にサロゲート内標準（MPFAC-MXA 1ng/mL 溶液）を 50 µL 添加後、あらかじめ 0.1%アンモニ
ア/メタノール 4 mL、メタノール 4 mL、超純水 4 mL でコ

物質名PFOS

ンディショニングを行った固相カートリッジ（Oasis WAX

13C -PFOS
4150mg（Waters 社製）、弱陰イオン交換-逆相ミックスモ

PFOA
13C -PFOA
4ード固相）に通水した。通液後、固相カートリッジを超純：ESI-negative：450°C：35 psi：-4500 V：80 psi：20 psi：11

ﾓﾆﾀｰｲｵﾝ(m/z)
499.2 > 98.9 (定量用)499.2 > 80.0 (確認用)
503.0 > 80.0 (定量用)413.0 > 369.0 (定量用)413.0 > 169.0 (確認用)
114.9 > 70.0 (定量用)ﾄﾞﾘﾌﾄ電圧(V)-85-85-70-25-25-25

ｺﾘｼﾞｮﾝ電圧(V)-92-128-100-12-22-10

水 4 mL で洗浄し、1500×g、2 分間遠心した。遠心後、３．検討事項水質試料

50 mL（マニュアル: 1L）

固相抽出

Oasis WAX 150 mg

濃縮

窒素気流下0.5 mLまで

定容

メタノール1 mL（濃縮倍率：50倍）（マニュアル: 500 μL（濃縮倍率：2000倍））

サロゲート内標準（50 pg）

LC/MS/MS-SRM

３．１

装置ブランク低減の検討

LC-MS/MS の配管等で使用されているフッ素樹脂素材に起因する PFOA ブランクを低減するため、①既存の配管、②ゴーストトラップ 7)、③ディレイカラム 8)、及びESI-negative

図 1 分析フローグラジエントミキサー①

前処理後の試料を注入
分析カラム：ゴーストトラップ：ディレイカラム②ポンプ③カラムオーブン
オートサンプラー④
移動相A 移動相B
グラジエントミキサーとオートサンプラーの間に接続

質量分析計

方法①既存の配管
方法②ゴーストトラップのみ接続
方法③ディレイカラムのみ接続
方法④ゴーストトラップ及びディレイカラムの両方を接続

図 2 装置ブランク低減の検討におけるゴーストトラップ及びディレイカラムの接続位置図－32－

④ゴーストトラップとディレイカラムの併用の 4 通りで検加試料の結果から無添加試料の結果を差引して回収討を行った。検討の詳細図を図 2 に示す。ゴーストトラッ率を算出した。

プは、グラジエントミキサーとオートサンプラーの間に接続し、配管、移動相等に存在する不純物を吸着除去できるものである。一方、ディレイカラムは、ゴーストトラップと同じ箇所に分析カラムよりも短いカラムを接続し、配管３．６

環境試料の測定

今回検討した方法を用い、九州地方の河川水及び海水試料の測定を行った。

及び移動相中の不純物成分を目的成分より遅延して溶出させるものである。今回、4 通りの方法における４．結果と考察PFOA ブランク値の比較を行い最適な手法を選択した。
次項以降の分析方法の妥当性確認は、本項で選択し４．１装置ブランク低減の検討結果

た方法を用い「化学物質環境実態調査実施の手引き」

検討結果のクロマトグラムを図 3 に示す。 既存の配（平成 27 年度版）9)（以下、手引き）に従い実施した。

管をそのまま使用した場合（方法①、図 2 参照）、装置由来の PFOA が標準液中の PFOA ピークと重なって検３．２ 検量線の作成及び装置の検出下限値（IDL、 出された（定量値：21.2 pg/mL、計算上の装置由来のInstrument Detection Limit）の算出

PFOA 濃度：16.2 pg/mL、図 3 左上）。ゴーストトラップを検量線用標準液 20 µL を LC-MS/MS に注入し、接続した場合（方法②）、標準品中の PFOA ピークと重PFOS 及び PFOA とそれぞれに対応するサロゲート内標なる装置由来の PFOA ピークが 1/6 程度低減された（定準との濃度比及びピーク面積比から検量線を作成した。

量値：7.6 pg/mL、計算上の装置由来の PFOA 濃度：2.6

IDL は検量線用標準液の最低濃度（10 pg/mL）の溶液

pg/mL、図 3 右上）。ディレイカラムを接続した場合（方を 7 回測定し、得られた結果から算出した。

法③）、標準液中の PFOA と装置由来の PFOA ピークの分離が確認された（図 3 左下）。ゴーストカラム及びデ３．３ 操作ブランク試験

ィレイ カラ ムを 併用し た場合（方法④）、標準液中の手引きに従い、水質試料と同量（50 mL）の超純水をPFOA ピークと分離した装置由来の PFOA ピークの大用いて 前処 理 操作- 試験液の 調 製を 行っ た後 、LC-幅な低減が確認された（図 3 右下）。以上の結果から、MS/MS で測定した。

PFOA の装置ブランクを低減する方法としてゴーストトラップ及びディレイカラムを併用する方法（方法④）を選択

３．４

分析方法の検出下限値（MDL、Method

した。

Detection Limit）及び定量下限値（MQL、Method
Quantitation Limit）の算出

４．２

検量線の作成、IDL の算出結果

定量下限値付近の濃度を持つ試料を MDL 測定用

検量線の作成結果を図 4、IDL の算出結果を表 2、試料とし、前処理操作-試験液の調製を 7 回繰り返してIDL 測定時のクロマトグラムを図 5 に示す。PFOA の装測定を行った。MDL 及び MQL は、それぞれ手引きに置ブランクの影響はほぼ無視でき、PFOS 及び PFOA の従い算出した。試料は、超純水、河川水、海水とした。

いずれも 10～200 pg/mL の濃度範囲で検量線の直線性が確認された。試料量を 50 mL として PFOS 及び３．５ 添加回収試験

PFOA の IDL 試料換算値を算出した結果、それぞれ河川水及び海水試料を用いて、添加回収率の検討

0.051 ng/L 及び 0.041 ng/L であった。得られた IDL のを行った。試料に PFOS 及び PFOA の標準物質を 300値から、マニュアルの目標下限値を満たすことが可能なpg 添加し、前処理操作-試験液の調製を 5 回繰り返し、試料量は 50～100 mL 程度まで減少できると考えられた。

測定を行った。同様に、無添加試料の測定を行い、添－33－

図 3 装置ブランク低減検討時のクロマトグラム
既存の配管を使用した場合（PFOA 標準液 5 pg/mL）（左上、方法①）
ゴーストトラップを接続した場合（PFOA 標準液 5 pg/mL）（右上、方法②）ディレイカラムを接続した場合（PFOA 標準液 5 pg/mL）（左下、方法③）
ゴーストトラップ及びディレイカラムを接続した場合（PFOA 標準液 5 pg/mL）（右下、方法④）

図 4 PFOS（左図）及び PFOA（右図）の検量線（サロゲート
内標準 13C4-PFOS 及び 13C4-PFOA：50 pg/mL）

表 2 IDL の算出結果

図 5 IDL 測定時のクロマトグラム（PFOS 及び PFOA 10 pg/mL)

４．３ 操作ブランク試験結果
超純水を用いて操作ブランク試験を実施した結果、PFOS は検出されなかった。PFOA は 0.016 ng/L 検出された（クロマトグラム等の図は示していない）。

４．４ MDL 及び MQL の算出結果

表 3 MDL 及び MQL の算出結果
物質名

試料

試料量(L)

最終液量(mL)

PFOS

超純水
河川水
海水
超純水
河川水
海水

0.0501.0PFOAMDL 及び MQL の算出結果を表 3 に示す。試料量－34－

MDL(ng/L)
0.061
0.062
0.058
0.071
0.070
0.082

MQL(ng/L)
0.16
0.16
0.15
0.18
0.18
0.21

を 50 mL とした場合、PFOS の MDL は超純水で 0.061ng/L、河川水で 0.062 ng/L、海水で 0.058 ng/L であった。PFOA の MDL は超純水で 0.071 ng/L、河川水で0.070 ng/L、海水で 0.082 ng/L であった。環境省のマニ
ュアルの PFOS 及び PFOA の目標検出下限値は、0.04ng/L 及び 0.07 ng/L、目標定量下限値は 0.1 ng/L 及び0.2 ng/L であることから、要求下限値とほぼ同程度の下限値が得られた。この結果より、要求下限値を満たす試料量は、約 100 mL と試算された。

４．５ 添加回収試験結果
添加回収試験結果を表 4 に示す。河川水及び海水における回収率は、PFOS が 100%及び 101%、PFOA
図 6-1 河川水測定時のクロマトグラムが 102%及び 104%であった。

表 4 添加回収試験結果
物質名

試料PFOS

河川水

試料量
(L)

海水

PFOA

0.050
河川水
海水

添加量
(pg)
0300
0300
03000300

試験数25252525

検出濃度(ng/L)
0.065
6.0
0.41
6.50.16
6.3
0.64
6.9

回収率
(%)
100101102104

検出濃度及び回収率はサロゲート補正後の値

４．６ 環境試料の測定結果
本法を用いて九州地方の河川水及び海水を測定した際のクロマトグラムを図 6-1 及び図 6-2 に示す。
河川水中の PFOS は MDL 未満、PFOA は 0.24 ng/L、
図 6-2 海水測定時のクロマトグラム

海水中の PFOS は 0.20 ng/L、PFOA は 1.2 ng/L であった。

５．まとめ

当性を確認したところ、マニュアルの要求下限値と同程度の下限値が得られた。以上の結果から、本法を用いゴーストトラップ及びディレイカラムを併用することでることで前処理操作時間の短縮が可能であると考えら

PFOA の装置ブランクによる影響をほぼ無視できるようれた。今回の検討の結果、試料量を削減できたことで、になり、PFOS 及び PFOA いずれも 10 pg/mL 程度の濃試験液に含まれるマトリックスの量が低減されることとな度から測定が可能であった。この方法を用い、分析にるため、分析装置への負荷や汚染も併せて低減できる

供する試料量は 50 mL、最終液量を 1 mL とし、濃縮倍ことが期待される。

率を環境省のマニュアルの 40 分の 1 として分析法の妥－35－６．おわりに4)

JIS K 0450-70-10：2011 工業用水・工場排水中のペルフルオロオクタンスルホン酸及びペルフルオロ

2020 年 4 月より水質管理目標設定項目に、PFOS 及び PFOA が追加され、その検査方法の質疑応答集にオクタン酸試験方法（平成 23 年 3 月 22 日制定）．
5)ペルフルオロオクタンスルホン酸（PFOS）及びペル「PFOS と PFOA はどちらも直鎖と分岐鎖の異性体のピフルオロオクタン酸（PFOA）の分析法，要調査項目

ークが分離する分析条件を設定して分析を行うこと」10)

等調査マニュアル（水質、底質、水生生物）（平成の記載がある。これは、異性体のピークが分離しない条

20 年 3 月）．

件で分析した場合、検査対象物と妨害物のピーク分離

6)

山崎絵里子他：外洋海水中ペルフルオロ化合物微が不十分になる可能性があるためとされている。このこと

量 分析 の ための 固相抽出 法の 開発， BUNSEKI

からも、妨害物とのピーク分離が重要であると言える。環KAGAKU Vol.64,No.10, pp.759-768 (2015)．

境試料では、まだ本内容は求められていないが今後は、

7)

島津製作所 HP，

上記の内容に合致した分析法の確立も行っていく必要

https://www.an.shimadzu.co.jp/hplc/others/gtrap.htがあると考えられる。

m．
8)

トリプル四重極型 LC/MS/MS を用いた環境水中の参考文献

有機フッ素化合物（PFCs）の分析，島津アプリケー

1)

ションニュース No.C81（2011）．

西野貴裕他：都内水環境における PFOS の汚染源
9)

解明調査，東京都環境科学研究所年報（2008）．
2)3)

環境省総合環境政策局 環境保健部環境安全

平成 29 年度版 化学物質と環境（平成 28 年度 化課：化学物質環境実態調査の手引き（平成 27 年度学物質環境実態調査 調査結果報告書）．

版）（平成 28 年 3 月）．

ISO 25101

Water Quality -Determination of

perfluorooctanesulfonate (PFOS) and10) 国立医薬品食品衛生研究所 生活衛生化学部：

perfluoro-

PFOS 及び PFOA 固相抽出－液体クロマトグラフ

octanoate (PFOA) -Method for unfiltered samples－質量分析法 質疑応答集（Q＆A）（令和 2 年 3using

月 30 日公開），

solid

phase

extractionandliquidchromatography / mass spectrometry (2009) ．

http://www.nihs.go.jp/dec/section3/qa/pfas.html．

－36－