技術紹介

ジーエルサイエンス株式会社

水中の PFAS 分析における前処理や測定時のポイント
髙 原玲 華，高 柳学，太 田茂 徳

1 は じ め にで 揮 発 性 の も の（4:2FTOH，6:2FTS 等 ） を は じ め，PFAS（ペルフルオロアルキル化合物およびポリフルり多くの PFAS が測定対象として議論されていくと考えオロアルキル化合物）は，耐熱性，耐水性，耐薬品性に4000 種以上の PFAS が確認されており，これからもよられる．

優れており，化学的に非常に安定した特性を持っている

PFAS は，測定濃度がほかの化合物に比べて低いことため，焦げ付き防止の調理器具，撥水剤，防水剤，消火から，固相抽出カラムを用いた分析方法が提案されてい剤など様々な用途に使われている．しかし，自然環境下る．また，PFAS は利便性が良いことから分析装置の部に放出されてしまうと，その難分解性により長期間分解材などに使用されているため，一連の分析操作時によるされず環境中に残存し，生物蓄積性も高いと推察されて汚染に注意が必要である．

いることから，POPs（残留性有機汚染物質）として認知されるようになった．

本技術紹介では，水中 PFAS 分析における固相抽出カラムを用いた前処理方法と操作時の注意点および操作ブ

近年では，国内外で規制の対象となり，大気・水・土壌・食品・汚泥肥料等，様々な分野で調査が行われていランクを低減するための手法について紹介する．

る．日本においては，水道水質分野における水質管理目

2 水中 PFAS 分析の前処理と分析例

標設定項目として PFOS（ペルフルオロオクタンスルホ2･1 PFAS 分析に用いられる固相抽出カラムン酸），PFOA（ペルフルオロオクタン酸）が 2020 年

国内外における，水中 PFAS 分析の前処理方法と分析に要検討項目から格上げされたのに加え，PFHxS（ペ方法を確認すると，固相抽出法により水中から抽出したルフルオロヘキサンスルホン酸）が 2021 年に要検討項

後，LC-MS/MS で分析する例がほとんどである．アニ目として新たに追加されている．環境水質分野においてオン性 PFAS の多くは，その構造から陰イオン交換相互も，要監視項目として PFOS，PFOA が位置付けられて作用も，疎水性相互作用も適用可能であるため，使用でいるところである．なお，PFAS は構造が多様であるこきる固相抽出カラムは，弱陰イオン交換固相抽出カラムとも特徴であり，イオン性のもの（PFOS，PFOA 等），もしくは逆相固相抽出カラムである（図 1）．

中性で半揮発性のもの（MeFOSA，MeFOSE 等），中性

図1534

水中 PFAS 分析の固相抽出操作例を『水質管理目標設

アニオン性 PFAS の構造からみた固相抽出カラムの選択
ぶんせき 2023 12

定項目の検査方法1）
目標 31』
を参考にした，弱陰イオン交換ポリマー固相抽出カラムの前処理フローと『上水分の回収率が 80～120 ％ 以内であることが確認できている．

Ⅲ．有機物編』2）を参考にした，次に，疎水性相互作用を持つミックスモード型イオン逆相ポリマー固相抽出カラムの前処理フロー（図 2，3）交換固相抽出カラムに InertSep WAX（粒子径：30 μm）

試験方法 2020 年版
を用いて説明する．

お よ び InertSep WAX FF（ 粒 子 径：70 μm） が あ る．

弱陰イオン交換固相抽出カラムには，疎水性相互作用ミックスモード型イオン交換固相抽出カラムは，EPAを持つミックスモード型イオン交換タイプと，疎水性相Method 5333）や ISO 216754）で用いられており，アニオ互作用を持たない（もしくは微弱にしか作用しない）弱陰イオン交換タイプが存在する．図 2 に示した InertSep

MA-2 は，メタクリレート母体に 3 級アミンを導入したポリマー固相抽出カラムである．メタクリレート母体

ン性 PFAS に加え中性 PFAS についての保持も可能となる．InertSep WAX FF を用いてアニオン性 PFAS と中性PFAS 40 成分の添加回収試験を行ったところ，回収率が 70～120 ％ 以内であることが確認できている．の固相は疎水性相互作用が非常に弱いため，3 級アミン

試料水中に妨害成分が多く存在する場合や，試料水のによる陰イオン交換作用を主な相互作用として保持でき塩濃度が高い場合は，純粋な弱陰イオン交換のみではる．分析時に妨害成分の影響を受けにくく，溶出効率もPFAS の保持が弱くなるため，ミックスモード型イオン高いことから，順方向溶出による操作性の良い前処理操交換固相抽出カラムを用いることを推奨する．

作法が構築できる．また，中性域の試料水であれば試料次に，図 3 で示した逆相ポリマー固相抽出カラムを水の pH 調整が不要という操作上の利点も期待できる．

用いた固相抽出法について述べる．使用した逆相ポリ本法を用いることで，少なくともイオン性 PFAS 21 成マー固相は InertSep PLS-3 で，スチレン－ジビニルベンゼン母体に N 含有官能基を導入したものである．本法を用いると，妨害成分に影響されにくい回収率が安定して得られ，かつ PFOS，PFOA 以外の PFAS 成分である， 炭 素 数 が 7 個 の PFHpA，9 個 の PFNA，10 個 のPFDA，11 個の PFUnDA の 4 成分が前処理可能であることが確認されている．なお，PFOS，PFOA のようなアニオン性 PFAS を対象成分とする場合は，試料水のpH を酸性条件にすることで対象成分の解離を抑えてから試料負荷操作を行うことが一般的であり，最適な条件を事前に確認したほうが良い．
このように操作利便性に加え，試料水の性質に合わせた固相抽出カラムの選択も PFAS 分析においては重要なファクターとなる．

図2

弱陰イオン交換ポリマー固相抽出カラム InertSep MA-2を用いた水中 PFAS 分析の前処理フロー

2･2 PFAS の固相抽出の操作における注意点
固相抽出の操作以前の問題として，使用器具などの基本的部分について述べる．使用する器具類を扱う上での最も基本的な注意点として，“標準液及び試料と触れる部分にポリテトラフルオロエチレンが使用されている容3）ことである．
器を用いない”一般的には，メタノールでつけ置き洗浄したポリエチレン製やポリプロピレン製の容器を使用することが多い．ガラス器具についても，同様に洗浄を行うことでブランクの影響を低減した上で使用できる．ただし，ガラ
ス表面へ PFAS が吸着する可能性も指摘されているため3），試料調製時，特に低濃度域での添加回収試験を実施するときには，注意が必要である．
固相抽出の操作において，コンディショニングや溶出操作を手動で実施する場合，自然落下マニホールドの材
図3

逆相ポリマー固相抽出カラム InertSep PLS-3 を用いた
水中 PFAS 分析の前処理フロー

ぶんせき 2023 12

質を確認しておくと良い．PFAS 汚染リスクを減らせるよう，金属やポリプロピレン（PP）で作製されている
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PFAS 用自然落下マニホールドを販売しているので，必要に応じて使用をお勧めする（図 4）．

次に，固相抽出カラムに試料水を流す際に，専用の自がらも，吸引方式にて通水処理を可能としたオプション品として PFAS 抽出用吸引送液キットを取り扱っている（図 5）．

動化装置を用いる場合，配管やバルブにどのような素材次に，固相抽出操作を全自動で行う場合の PFAS 分析が使われているのかを事前に確認し，使用前に十分なメのためのブランク低減対策について述べたい．まず，装タノール洗浄を実施した後，ブランク確認を行うことが置を使用する前にはメタノールを用いてサンプルライン必要である．どうしてもブランク値が低減しないブラン洗浄を行うことを推奨する．また，加圧式の全自動固相クが落としきれない，もしくはブランク値が安定しない抽出装置 ASPE899 に適する方法として，従来用いられ場合は，PFAS 分析に対応したオプション品を取り扱っているガラスシリンジのプランジャーヘッドを PTFEているか，メーカーに問い合わせると良い．ただし，オ製から超高分子量ポリエチレン（UHMWPE）製のシリプション品もブランクフリーを保証しているわけではなンジに変更，試料水ラインを PTFE 製から PEEK 製にいため，事前にメタノールで十分に洗浄し，確認する作業は必要である．

変更等の改善方法がある（図 6）．

固相抽出法による前処理は，工程数が多いため，操作固相抽出自動化装置の PFAS 分析における，ブランク時間，器具類，使用溶媒量も増え，分析操作ブランク影低減対策例を紹介する．弊社では，加圧送液装置として響のリスクも高くなる．分析機器の感度に余裕があり，固相抽出送液装置アクアローダー AL898 を販売してい妥当性も確保できるのであれば，試料量の濃縮倍率を下る．一般的な加圧送液装置は，ポリテトラフルオロエチげる手法を考えても良い．図 7 は，少充填の InertSepレン（PTFE）製プランジャーヘッドを装着したガラスMA-2 を用いて，試料量 30 mL で前処理を行った例でシリンジで試料水を固相抽出カラムまで送り出す方式がある．固相充填量を少なくしているため，全体的な溶媒多い．しかし，なるべくガラスシリンジ内に試料水を入や窒素の使用量が減り，作業時間も短縮され，分析操作れたくないという要望を想定し，加圧送液装置を使いなブランク汚染リスクも低減できる．スケールダウンをさ

図6

図4

PFAS 対応の固相抽出用自然落下マニホールド

図 5 アクアローダー AL898 を用いた吸引方式による通水方法536

試料水ラインを PEEK に変更した全自動固相抽出装置と窒素ガス精製管

図7

小充填固相カラムによる PFAS 前処理フロー
ぶんせき 2023 12

らに突き詰めると，感度の良い検出器を備えた装置ないための工夫が要求される．その工夫の一つとして，（LC-MS/MS）を用いて，試料水を直接注入する手法でDelay カラムの使用がある．Delay カラムをグラジエン測定する手法も有効であるかもしれない．ただし，試料トミキサーとオートサンプラーの間に導入することで，中に含まれる分析妨害成分（高極性から低極性まで）もミキサーより前（デガッサーなど）から溶出するシステ共に注入されてしまうため，妨害成分による測定結果へムブランクの溶出時間を遅らせることができる（図 8）．の影響や LC カラムの汚染に十分な配慮が必要である．

分析したい PFAS のピークとシステムブランクの溶出

試料中の妨害成分が一定であるとは限らないため，固相時間に時間差を設けられるため，PFAS の正確な定量が抽出法の目的をクリーンアップに切り替え，つねに安定可能となる．理論上はシステムブランクの溶出が遅くなした結果を得られるように準備したい．

るほど有効であるため，高純度アクティブカーボンのよ2･3 LC-MS/MS 分析における注意点

LC-MS/MS による分析は ODS カラムによるシンプ

うに保持力の強い充填剤を用いた Delay カラムの使用が推奨される．特に，多成分 PFAS 分析を検討する場合は，Delay カラムの保持力の強さが重要になると考えらルな手法で実施される．分析する上で悩まされるのは，れる．図 9 に高純度アクティブカーボンを充填した

LC システムや移動相バックグラウンドの影響である．

Delay Column for PFAS を用いた PFAS 21 成分の分析事

れば，ブランク防止対策として有効であることは言うま

Column for PFAS は目的成分の後にシステムブランクをでもないが，いかなる対策をしようとも，ブランクレベ溶出させるためのアイテムである．

フッ素系樹脂製の部材や配管を LC システムに使わなけ

ルをゼロにすることは現実的に困難である．

例を記す．図 9 のクロマトグラムに示すように，Delayその他，PFAS の LC 分析における注意点を述べる．

そのため，LC システムによるブランクをなるべく低移動相に用いる溶媒は，当然 PFAS 分析用を用いるべき減させた状態に環境を整えつつ，検体分析に影響を与えであるが，溶媒瓶を開封した瞬間から雰囲気由来の汚染が始まるため，開封して一定時間経過したものは使用しない方がよい．「PFOS，PFOA 分析用超純水」については，L 単位ではなく，数百 mL 単位で使い易い量で販売されている製品もあるので参考にしてほしい．また，オートサンプラーの洗浄液は気づかずに放置してしまうことが多いが，都度交換することが望ましい．最後に，オートサンプラー用バイアルついて説明する．一般的に使用されるキャップのセプタムは PTFE コートされているため，ブランクの影響を防ぐためには PTFE を使用しないセプタムレス，あるいはアルミディスクを用い

図 8 Delay Column for PFAS と接続例

たキャップを使用したい．

図 9 Delay カラムを用いた PFAS 21 成分の分析事例
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●

3 お わ り に
PFAS 分析は様々な分野において測定方法が確立され●髙原 玲華（Reika Takahara）
ジ ー エ ル サ イ エ ン ス 株 式 会 社（〒358─0032 埼玉県入間市狭山ケ原 237─2）．専てきており，世間の注目度も上がっている．しかし，定門学校卒．《現在の研究テーマ》水質・環量濃度が低く，操作ブランクの影響を受けやすいことか

境・食品分析の前処理．《趣味》子供とイら，作業者の経験や熟練度によって結果が左右されやすい．特に環境由来のブランクについては，PFAS 製品をベント巡り，Youtube 鑑賞．
E-mail : rkoh@gls.co.jp

すべて除外することが良好な定量値を得る一番の改善策
ではあると思われるが，実際に対応することは難しいと思われる．実環境に合わせた対策を行うことで，少しでもストレスを感じずに作業を行ってほしい．
本稿が水中 PFAS 分析に携わる関係者の一助になれば幸いである．

高柳 学（Manabu Takayanagi）
ジ ー エ ル サ イ エ ン ス 株 式 会 社（〒358─0032 埼玉県入間市狭山ケ原 237─2）．東京水産大学大学院博士前期課程修了．《現在の研究テーマ》食品・環境・水質分析の前処理．《趣味》岩石採取・映画鑑賞．
E-mail : takayanagi@gls.co.jp

文献1） 厚生労働省：平成 15 年 10 月 10 日付健水発第 1010001号，“水質管理目標設定項目の検査方法”．
2） 日本水道協会：上水試験方法 2020 年版 Ⅲ．有機物編．
3） EPA Method 533 : Determination of Per- and Polyfluoroalkyl
Substances in Drinking Water by Isotope Dilution Anion Exchange Solid Phase Extraction and Liquid Chromatography/Tandem Mass Spectrometry.
4） ISO 21675:2019 : Water quality ─ Determination of perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances（PFAS）in water ─ Method
using solid phase extraction and liquid chromatography-tandem
mass spectrometry（LC-MS/MS）.

太田 茂徳（Shigenori Ota）
ジ ー エ ル サ イ エ ン ス 株 式 会 社（〒358─0032 埼玉県入間市狭山ケ原 237─2）．山口大学大学院創成科学研究科修了．博士（生命科学）．《現在の研究テーマ》各種生
体 試 料 の 簡 便 前 処 理 法 の 確 立．《 趣 味 》
サッカー．
E-mail : sig-ota@gls.co.jp

会社ホームページ URL：
https://www.gls.co.jp/

関連製品ページ URL：
InertSep MA-2：

https://www.gls.co.jp/product/spe_columns/inertsep_series/01056.html

InertSep WAX FF：

https://www.gls.co.jp/product/spe_columns/inertsep_series/02699.html

PFAS 用 固相抽出自然落下ラック：

https://www.gls.co.jp/product/spe_accessories/other_manifold/02676.html

固相抽出送液装置アクアローダー AL898：

https://www.gls.co.jp/product/sp_devices/water_analysis/02512.html

全自動固相抽出装置 AquaTrace ASPE899：

https://www.gls.co.jp/product/sp_devices/water_analysis/01296.html

Delay Column for PFAS：

https://www.gls.co.jp/product/lc_columns/special_column/02667.html

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