JP2005214816A

JP2005214816A - ダイオキシン類の簡易分析方法および簡易分析装置

Info

Publication number: JP2005214816A
Application number: JP2004022304A
Authority: JP
Inventors: Makiko Kanai; 麻希子金井; Yutaka Hayashibe; 豊林部
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2004-01-29
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2024-01-29
Also published as: JP4207787B2

Abstract

【課題】ダイオキシン類を迅速かつ簡便に抽出し、精製して短時間に測定するダイオキシン類の簡易分析法および装置を提供する。
【解決手段】分析対象試料からダイオキシン類を高圧高温下で溶媒抽出し、抽出したダイオキシン類を多層シリカゲルカラムに通じて夾雑物を除去し、吸着力の異なる活性炭を積層したカラムに通じてダイオキシン類を吸着させ、これらを溶出して分析計に導入し、ダイオキシン類の濃度を測定する簡易分析方法において、吸着溶出用のカラムと分析計との間に、プレカラムとコールドトラップおよび分析カラムを有する導入工程を設け、活性炭から溶出した複数のダイオキシン類を含む試料液をプレカラムに導いて夾雑物を分離し、これをコールドトラップに導いて溶媒を低減し、分析カラムで複数のダイオキシン類を分離して分析計に導き、各ダイオキシン類の濃度を測定するダイオキシン類の簡易分析方法と装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、分析対象物質に含まれるダイオキシン類を迅速かつ簡便に抽出し、精製して短時間に測定することができるダイオキシン類の簡易分析法および装置に関する。本発明の分析技術は、廃棄物焼却場などダイオキシン発生源を有する場所におけるダイオキシン類の排出管理分析、焼却炉解体工事の工程管理、土壌汚染のスクリーニング分析、作業環境の管理など広い分野で用いることができる。

ダイオキシン類は微量でも毒性が強いので深刻な環境汚染等を生じることから、正確で信頼性の高い分析方法が必要とされている。このダイオキシン類には、ポリ塩化ジベンゾダイオキシン（ＰＣＤＤ）、ポリ塩化ジベンゾフラン（ＰＣＤＦ）などや、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）の一部で毒性の強いもの（コブラナＰＣＢ）などが含まれる。一般にダイオキシン類の濃度を表すには、最も毒性の強い2,3,7,8−ＴｅＣＤＤの毒性に換算した等価毒性濃度（ＴＥＱ）によって示される。以下、ポリ塩化ジベンゾジオキシン、ポリ塩化ジベンゾフラン、およびコプラナーＰＣＢを総称してダイオキシン類と云う。

ダイオキシン類の濃度を測定する方法として、試料を塩酸処理して風乾した後に、トルエンを用いたソックスレー抽出および溶媒抽出によってダイオキシン類の抽出を行い、抽出したダイオキシン類を含む試料液を硫酸処理し、これをシリカゲルカラムやアルミナカラムまたは多層シリカゲルカラムに通じて夾雑物を除いた後、活性炭に通じてコプラナＰＣＢ中のモノオルトＰＣＢとノンオルトＰＣＢ、および４−８塩素化ダイオキシン／フランの２つに液を分画し、各液を濃縮後、高分解能ＧＣ/ＭＳを用いて測定する公定法（JIS KO311,0312「土壌中のダイオキシン類の測定，底質中のダイオキシン類の測定等」）が知られている。

しかし、従来の上記測定方法には次のような問題点がある。
(ａ)ソックスレー抽出に約１６時間を要し、短時間に測定できない。
(ｂ)抽出には複数の溶媒を使用することができず、トルエンによる抽出では抽出前に水分を除去するため、風乾作業を行わなければならない。水分の除去を行わないとダイオキシン類の回収率が低下する。このような前処理作業に時間がかかる。
(ｃ)夾雑物を除くため最低でも多層シリカゲルカラム処理と活性炭カラム処理の２工程を行わなければならなず、各々の処理に時間がかかる。
(ｄ)高分解能ＧＣ/ＭＳの測定では、試料中のモノオルトＰＣＢがダイオキシン/フラン測定時の妨害となるため、予めこれらを分画する操作が必要である。また、高分解能ＧＣ/ＭＳの操作には経験と高度な技術を要するので、簡単に実施することができない。
(ｅ)同族体についても測定を行うためには各々に吸着カラムを必要とし、カラムの交換作業が必要であり、作業が繁雑になる。

上記公定法の他に以下のダイオキシン類の簡易分析法が知られている。
（イ）分析対象試料を高速溶媒抽出し、多層シリカゲルまたはアルミナカラムにて前処理を行った後、免疫化学測定法にて測定を行うダイオキシン測定法（特許文献１）。
（ロ）試料を真空凍結乾燥した後に高速溶媒法抽出し、次いでシリカゲル、アルミナを用いたカラムにて精製した後、高分解能ＧＣ/ＭＳを用いて測定し、高毒性を有する１２化合物の含有量を用い、予め作成済みの重回帰式にて毒性等量の合計値を算出するダイオキシン分析法（特許文献２）。
（ハ）硫酸を添加した珪藻土を用いたカラムに通じて試料を精製する前処理法と、ＧＣ/ＭＳまたはＧＣ/ＭＳ/ＭＳによって濃度を測定するダイオキシン分析法（特許文献３）。
（ニ）固相に水中ダイオキシン類を吸着させ、これを抽出後、抽出物をＧＣ/ＭＳ/ＭＳ法によって測定を行う方法（特許文献４）。
（ホ）シリカゲル系カラムと活性炭を用いたカラムを連結して前処理を行う方法（特許文献５）。
（ヘ）自動で測定試料から吸着材を用いて抽出する工程と、採取物からダイオキシン類を選択的に抽出する工程、多層シリカゲルカラムで前処理する工程、ＧＣ/ＭＳ/ＭＳによる測定工程を有する方法（特許文献６）。
（ト）分析対象物を高圧抽出し、多層カラムクロマトグラフィーにて夾雑物を除いた後、低分解能ＧＣ/ＭＳによって測定を行う装置および方法（特許文献７）

特許文献１の方法は、活性炭カラムによる前処理を行っていないために夾雑物の除去が不完全であり、夾雑物によって交差反応が起きる可能性がある。また、測定には免疫化学測定法を使用しているため、異性体の毒性等量の合計値でしか評価できず、しかも精度の管理がむずかしい。さらに、相関係数は良いが公定法との傾きが０.２０であるため得られた値を補正する必要がある。また、特許文献２の方法はダイオキシン類をヘキサンで抽出をしているために活性炭に取りこまれたダイオキシン類の抽出が難しく、また、活性炭カラムを使用していないので夾雑物が多く、解析が難しい。またコプラナＰＣＢの測定は行われていない。

特許文献３および特許文献４の方法は、活性炭カラムによる前処理を行っていないために夾雑物の除去が不完全であり、また分析計はイオントラップＧＣ/ＭＳ/ＭＳを使用しているが、試料導入部に大量注入法を用いていないため、低濃度の試料を分析するのが難しい。またコプラナＰＣＢの測定は行われていない。特許文献５の方法は、１種類の活性炭を用いているので、ＰＣＢについては回収率が悪く、従って、ＰＣＢの測定は行われていない。特許文献６の方法も活性炭カラムによる前処理を行っていないために夾雑物の除去が不完全である。特許文献７の方法も活性炭カラムによる前処理を行っていないために夾雑物の除去が不完全であり、またコプラナＰＣＢの測定は行われていない。
特開２００１−３３０６０９特開２０００−３４６８３２特開２００１−１２４７５３特開２００３−５７２２０特開２００２−４０００７特開２００２−１２２５７７特開２０００−６５８１４

本発明はダイオキシン類の簡易分析方法について、従来の方法における上記問題を解決したものであり、ダイオキシン類を迅速かつ簡便に抽出し、精製して短時間に測定することができるダイオキシン類の簡易分析法および装置を提供する。

本発明によれば、以下の構成を有するダイオキシン類の簡易分析法および簡易分析装置が提供される。
（１）分析対象試料からダイオキシン類を高圧高温下で溶媒抽出する工程、抽出したダイオキシン類を多層シリカゲルカラムに通じて夾雑物を除去し、さらに吸着力の異なる活性炭を積層したカラムに通じて複数のダイオキシン類を吸着させる工程、これらを溶出して分析計に導入し、ダイオキシン類の濃度を測定する工程を有する簡易分析方法において、吸着溶出用のカラムと分析計との間に、プレカラムとコールドトラップおよび分析カラムを有する導入工程を設け、活性炭から溶出した複数のダイオキシン類を含む試料液をプレカラムに導いて夾雑物を分離し、これをコールドトラップに導いて溶媒を低減し、分析カラムで複数のダイオキシン類を分離して分析計に導き、各ダイオキシン類の濃度を測定することを特徴とするダイオキシン類の簡易分析方法。
（２）上記(1)の分析方法において、濃度測定対象のダイオキシン類が、２,３,７,８位が塩素置換されたポリ塩化ジベンゾジオキシン、同様の部位が塩素置換されたポリ塩化ジベンゾフラン、およびコプラナーＰＣＢである簡易分析方法。
（３）ダイオキシン類を溶媒抽出する工程において、含水分の多い試料については抽出容器内に吸水材料を充填して水分を除去し、または抽出容器内に吸水材料を充填すると共に予め吸引濾過して粗水分を除いた後に極性有機溶媒で抽出する上記(1)または(2)の簡易分析方法。
（４）多層シリカゲルカラムと活性炭積層カラムとの間に溶出液維持用カラムを設けて連結した連結カラムを用いる上記(1)〜(3)の何れかに記載する簡易分析方法。
（５）吸着力の弱い活性炭Ｗと吸着力の強い活性炭Ｓとを積層した活性炭積層カラムを用い、吸着工程では活性炭Ｗの側から活性炭Ｓの側に液を流し、溶出工程では活性炭Ｓの側から活性炭Ｗの側に液を流して、８塩素化ダイオキシン/フランとモノオルトＰＣＢとをおのおの吸着して溶出させる上記(1)〜(4)の何れかに記載する分析方法。
（６）分析計として、イオントラップ型のＧＣ/ＭＳまたはＧＣ/ＭＳ/ＭＳ、あるいはイオントラップ型質量分析計を用いる上記(1)〜(5)の何れかに記載する分析方法。
（７）分析対象試料からダイオキシン類を高圧高温下で溶媒抽出する手段、抽出したダイオキシン類を含む試料液を通じるカラムであって多層シリカゲルカラムと活性炭積層カラムとの間に溶出液維持用カラムを設けて連結した連結カラム、連結カラムから溶出した試料液を通じるプレカラムとコールドトラップおよび分析カラムを有する導入手段、ダイオキシン類の濃度を測定する分析計を有することを特徴とするダイオキシン類の簡易分析装置。

〔発明の具体的な説明〕
本発明の分析方法は、分析対象試料からダイオキシン類を高圧高温下で溶媒抽出する工程、抽出したダイオキシン類を多層シリカゲルカラムに通じて夾雑物を除去し、さらに吸着力の異なる活性炭を積層したカラムに通じて複数のダイオキシン類を吸着させる工程、これらを溶出して分析計に導入し、ダイオキシン類の濃度を測定する工程を有する簡易分析方法において、吸着溶出用のカラムと分析計との間に、プレカラムとコールドトラップおよび分析カラムを有する導入工程を設け、活性炭から溶出した複数のダイオキシン類を含む試料液をプレカラムに導いて夾雑物を分離し、これをコールドトラップに導いて溶媒を低減し、分析カラムで複数のダイオキシン類を分離して分析計に導き、各ダイオキシン類の濃度を測定することを特徴とするダイオキシン類の簡易分析方法である。
なお、本発明の分析方法は特に２,３,７,８位が塩素置換されたポリ塩化ジベンゾジオキシン、同様の部位が塩素置換されたポリ塩化ジベンゾフラン、およびコプラナーＰＣＢの濃度測定に有用である。

本発明に係る分析方法の前処理工程から、抽出工程、夾雑物除去工程、吸着工程、溶出工程から分析計に至る処理工程を図１に示す。
前処理工程
分析試料において、灰試料については１〜３mol/L濃度の塩酸で処理した後に吸引濾過して水洗し、残査を抽出に用いる。また、含水の多いその他の試料については吸引濾過して粗水分を除き、残査を抽出に用いる。具体的には、例えば、アセトン等の極性有機溶媒にて抽出を行った後、トルエンにて再度抽出を行う。

抽出工程
分析対象試料からダイオキシン類を高圧高温下で溶媒抽出する。抽出に用いる溶媒としてはダイオキシン類は脂溶性であるので有機溶媒を用いることが望ましい。例としてはアセトン、トルエン等が挙げられる。具体的には、例えば、試料を１０００〜２０００psiの圧力下、１５０〜２００℃の温度に加温し、トルエンにって抽出を行う。１０００psiより低い圧力ではダイオキシン類の抽出率が低下する。一方、２０００psiよりも圧力が高いと装置への負荷が大きく、常用に適さない。また、１５０℃より温度が低いと加温した効果が乏しく、２００℃より高いとダイオキシン類が分解する場合があるので好ましくない。

また、抽出容器内に吸水材料を充填して水分を除去するのが好ましい。含水分が多い試料をそのままトルエンによる抽出を行うと回収率の低下が見られるため、水分を吸着する材料を抽出容器内に充填すると良い。この吸水材料によって試料中の水分および抽出液中の水分を除く。吸水材料としては、無水硫酸ナトリウム粉末、珪藻土、ハイドロマトリックス、シリカゲルなどを用いることができる。

抽出回数は１〜３回程度でよい。このような抽出方法によって１試料当たり３０分程度で抽出することができ、また、風乾等の抽出前準備が簡易で迅速であり、抽出時間を短縮することができる。

抽出後は抽出したダイオキシン類を含む試料液から再度水分を除去し、１３Ｃラベル化されたコプラナーＰＣＢおよび４−８塩素化ダイオキシン／フランのクリーンアップスパイクを添加後、エバポレーターにて濃縮する。この際、クリーンアップスパイクの添加と共にノナンを添加してもよい。ノナンを添加することによってエバポレーター処理時の液の乾固が防止され、試料液中からのダイオキシン類の飛散等が防止される。なお、試料液中の夾雑物が多いなどの理由によって液の分取を行う際は、クリーンアップスパイクを添加する前に行う。また、試料液の分取では試料液を一定量に定容した後に分取を行っても良いが、抽出液の重量を基に液を分取してもよい。

連結カラム
抽出したダイオキシン類を含む試料液から夾雑物を除去し、吸着溶出工程を経て試料の状態を整えて導入工程に導く。この夾雑物の除去から吸着溶出に至る工程は多層シリカゲルカラムと活性炭積層カラムとを連結したカラムを用いて行うことができる。連結カラムの一例を図２に示す。図中、２０は無水硫酸ナトリウム、２１はシリカゲル、２２は硝酸銀シリカゲル、２３は硫酸シリカゲル、２４は水酸化シリカゲル、２５は活性炭Ｗ、２６はガラス繊維濾紙、２７は活性炭Ｓ、２８は空の溶出液維持用カラムである。

上記連結カラムを用いることによって夾雑物の除去とダイオキシン類の吸着を連続的に短時間で行うことができる。因みに、多層シリカゲルカラム単独の処理では灰、排ガスなどの夾雑物を多く含む試料について、これらの夾雑物を十分に除去することできず、夾雑物が分析計（ＧＣ/ＭＳ/ＭＳ等）に混入してメンテナンス頻度を多くし、また測定値が不正確となる。活性炭についても同様のことが云える。

さらに、連結カラムは多層シリカゲルカラムと活性炭積層カラムとの間に空の溶出液維持用カラムを設けたものが好ましい。連結カラムの間に空間を設けることによって、この空間に試料液を溜め、多層シリカゲルでの溶出速度が活性炭カラムのそれよりも遅い場合に、活性炭カラムが乾燥してダイオキシン類の吸着能の低下が起こるのを防ぐことができる。この連結カラムは多層シリカゲルカラムが上側になるように設置して用いる。

夾雑物の除去工程
抽出したダイオキシン類を含む試料液を連結カラムの多層シリカゲルカラムに通じて夾雑物を除去する。多層シリカゲルカラムは、例えば、無水硫酸ナトリウム−シリカゲル−１０％硝酸銀シリカゲル−シリカゲル−４４％硫酸シリカゲル−シリカゲル−２％水酸化カリウムシリカゲル−シリカゲルを積層したものなどを用いると良い。多層シリカゲルカラムで不飽和炭化水素、極性物質、有機塩素系農薬などの化合物が除去される。

吸着工程
多層シリカゲルカラムを通過した試料液は活性炭カラムに導かれる。活性炭カラムは吸着力の異なる活性炭を積層したカラムであり、例えば、吸着力の弱い活性炭Ｗと吸着力の強い活性炭Ｓとを積層した活性炭積層カラムが用いられる。８塩素化ダイオキシン／フランとモノオルトＰＣＢは活性炭への吸着能が異なるため、１種の活性炭によって両者を良好に回収することが難しい。吸着能の強いものを用いればモノオルトＰＣＢの回収は良好になるが、８塩素化ダイオキシン／フランの溶出が難しく良好な回収を得るのが困難である。一方、吸着能の弱い活性炭を用いると８塩素化ダイオキシン／フランの回収は良くなるが、多層シリカゲル−活性炭カラム連結時の処理過程でモノオルトＰＣＢの溶出がみられ、実際の試料への回収率が低下する。以上のことから吸着能の異なる２種類の活性炭を用いるのが好ましい。

この活性炭カラムによる吸着工程では、活性炭Ｗが活性炭Ｓよりも上側になるように多層シリカゲルカラム連結して、活性炭Ｗの側から活性炭Ｓの側に液を流し、次の溶出工程ではカラムの連結を解除して活性炭Ｓが活性炭Ｗよりも上側になるように取り付け直し、活性炭Ｓの側から活性炭Ｗの側に試料液が流れるようにする。

夾雑物の除去と吸着を行う場合には、多層シリカゲルカラムの次に活性炭Ｗが位置し、その下側に活性炭Ｓが位置するようにカラムを連結し、ヘキサンを溶媒に用い、ダイオキシン類が多層シリカゲルカラムから溶出するだけの量を流し、ダイオキシン類を活性炭に吸着させる。すなわち、この活性炭には分析目的物質（２,３,７,８位が塩素置換されたポリ塩化ジベンゾジオキシン、同様の部位が塩素置換されたポリ塩化ジベンゾフラン、およびコプラナーＰＣＢなど）が吸着捕捉され、平面構造を有しない物質やコプラナーＰＣＢ以外のＰＣＢ等が吸着されずに除去される。

活性炭への吸着処理終了後に、多層シリカゲルカラムを外して活性炭カラムのみとし、３.３％ジクロロメタン−ヘキサン混合溶媒を流す。この混合溶媒を流すことによって、コプラナーＰＣＢ以外のＰＣＢ（１〜３塩素化ＰＣＢ、８〜１０塩素化ＰＣＢ等）が取り除かれ、コプラナーＰＣＢの測定において夾雑ピークが除去され、測定精度を高めることができる。

溶出工程
次に、活性炭カラムを逆向きに多層シリカゲルカラムに取り付け、吸着能の強い活性炭が吸着力の弱い活性炭の上側になるよう配置し、ダイオキシン類を溶出する。この溶出にはトルエンを溶媒として用い、活性炭カラム内からダイオキシン類が溶出する量を導入する。因みに、例えば、吸着時に導入するヘキサンの量が１５０ml、活性炭カラムを取り外して導入するジクロロメタン−ヘキサン混合溶媒の量が３０ml、溶出に用いたトルエンの量が５０mlであればよい。

このように、二種類の活性炭を用いることによって、８塩素化ダイオキシン/フランとモノオルトＰＣＢとをおのおの吸着して溶出させることができる。また、多層シリカゲルカラムと活性炭積層カラムを連結した連結カラムによる処理を行うことが可能になり、前処理工程と時間を短縮することができる。さらに、コプラナＰＣＢおよび４−８塩素化ダイオキシン／フランともに良好な回収が得られる。この他、本発明の分析方法ではＰＣＢがＰＣＤＤ／Ｆ測定の妨害とならないため、試料分画の必要がなく、処理時間と手間を大幅に短縮することができる。なお、カラムによる精製処理において一部または全ての工程を加圧下で行ってもよい。

導入工程
本発明の分析方法には、吸着溶出用のカラムと分析計との間に、プレカラムとコールドトラップおよび分析カラムを有する導入工程が設けられており、活性炭から溶出した複数のダイオキシン類を含む試料液をプレカラムに導いて夾雑物を分離し、これをコールドトラップに導いて溶媒を低減し、分析カラムで複数のダイオキシン類を分離して分析計に導き、各ダイオキシン類の濃度を測定する。

導入工程の一例を図３に示す。図中、Ａはインジェクター、Ｂはプレカラム、Ｃは排出バルブ、Ｄはコールドトラップ、Ｅは分析カラム、Ｆは検出器（分析計）である。連結カラムを経た試料液はインジェクターＡに導入される。インジェクターＡにはヒータが設けられており、ここで試料液が１００℃〜３５０℃に加熱されて気化され、ガス化した試料がＨｅガスによってプレカラムＢに導入される。

プレカラムＢでは導入された物質がプレカラム内の固定相との親和性の差によってダイオキシン類とその他の化合物に粗分離される。この際、ダイオキシン類よりも保持時間が短いもしくは長い化合物はプレカラムの後に設けた排出バルブＣを通じて外部に排気される。具体的には、分析対象物質（２,３,７,８位が塩素置換されたポリ塩化ジベンゾジオキシン、同様の部位が塩素置換されたポリ塩化ジベンゾフラン、およびコプラナーＰＣＢなど）よりも先にプレカラムＢから溶出される化合物（溶媒など)をプレカラムＢの後に設けたバルブＣを通じて外部に排出する。

一方、分析対象物質がバルブＣを通過する前にコールドトラップＤを液化炭酸ガスにて冷却しておき、分析対象物質が通過する直前にバルブＣを閉じて、分析対象物質を事前に冷却しておいたコールドトラップＤに送る。分析対象物質が全てプレカラムＢから排出されるまで液化炭酸ガスにてコールドトラップＤを冷却し、物質を濃縮し保持する。コールドトラップＤの冷却温度は概ね−５０℃〜室温程度であれば良い。分析対象物質が全てプレカラムＢから排出されたらコールドトラップＤの冷却を止め、分析対象物質を分析カラムＥに送る。同時にバルブＣを開いて、プレカラムＢに残っている化合物類を外部に排出する。

分析カラムＥに導入された分析対象物質（上記ダイオキシン類）は各々に分離され、検出器Ｆに送られる。この分析カラムＥと検出器（分析計）Ｆは、検出器Ｆの種類に応じて兼用した構造を有するものでも良い。

このような導入工程を設けることによって、溶媒量が低減され、試料液の量を増やすことができるので試料の大量注入が可能である。従って、従来の導入工程と比較して約１０倍の感度を上昇させることが可能であり、高分解能ＧＣ／ＭＳとほぼ同等の評価が可能である。更に従来の低分解能ＧＣ／ＭＳでは困難であった低濃度の試料（例えば排水、作業環境試料等）への適応も可能である。また、分析カラムや質量分析部への負荷を低減することができる。

因みに、大量の試料液を注入する通常の方法ではインサートの容量に注入量が依存するために大量の試料を注入することが難しい。また溶媒の除去をインサートにおいて行うために温度変化を調整できるインジェクター装置を使用することが必要となる。更に、インサートに夾雑物が付着し易くなり、目的物質がそれに吸着する懸念がある。一方、本発明の大量注入法では溶媒の除去をカラム内で行うため、インジェクターは通常の一定温度を保つ装置を使用することができ、例えば最大２０μLまで試料液を注入することが可能である。更に温度だけでなく、カラム固定相との吸着能の差で粗分離を行うため、通常の大量注入法に比べて夾雑物とダイオキシン類の分離が可能である。

このように上記導入工程では粗分離を行うプレカラムと実際の測定に連結している分析カラムの２本のカラムを用いることによって、ポリ塩化ジベンゾフラン、ポリ塩化ジベンゾジオキシン、およびコプラナーＰＣＢの両者を同じ測定系によって測定することができる。さらに試料が濃縮されるので測定結果のピークがシャープになり測定精度が向上し、また夾雑物との分離が良くなる。

なお、以上のようなプレカラムとコールドトラップおよび分析カラムを有する導入システムとして、ＳＣＬＶ法がダイオキシン類、Ｐｏｐｓ、残留農薬などの測定に現在用いられている。しかし、ダイオキシン類の分析において連結カラムと併用された例は知られていない。

分析計
分析計はイオントラップ型のＧＣ/ＭＳまたはＧＣ/ＭＳ/ＭＳ、イオントラップ型質量分析計などを用いることができる。また、イオントラップ型のＭＳは質量分離を行う電極部がリング状になっており、その上下をキャップした構造になっているため、電極部に電圧をかけた時にある一定の質量数の物質のみを空間内に一時的に保持することができ、他の四重極型の質量分析計に比べて少量で同等の感度が得られる。イオントラップ型の質量分析計は１つの質量分析計によってＭＳⁿを行うことが可能であり、選択性の高い測定を行うことができる。

イオントラップ型質量分析計を用いれば四重極型質量分析計よりも感度が良好である。また、イオントラップＧＣ/ＭＳを用いれば、高分解能ＧＣ/ＭＳよりも機器の取り扱いが容易である。さらにイオントラップＧＣ/ＭＳ/ＭＳを用いることによって、目的成分の選択性の高い測定が可能であり、夾雑物が多少あっても測定することができる。さらにイオントラップＧＣ/ＭＳ/ＭＳを用いることによって、同一カラムを用いてコプラナＰＣＢおよび２,３,７,８位が塩素置換されたポリ塩化ジベンゾジオキシン、同様の部位が塩素置換されたポリ塩化ジベンゾフランを分析することができ、前処理にて分画操作が不用であり、測定工程数を減少することができる。

本発明の分析方法は、公定法と比べて測定工程（カラムの交換、測定回数）を低減することができるので容易かつ迅速にダイオキシン類の濃度を測定することができる。因みに従来の通常の方法ではカラムの交換が必要であり、測定に手間がかかる。また、公定法では３回の測定を行うが、本発明の簡易分析方法によれば概ね２回の測定で足り、測定の手間が大幅に軽減される。また、サンプリング、クリーンアップスパイクの回収率および標準試料の相対感度係数（ＲＲＦ）を評価することにより抽出、前処理、測定の精度を評価することが可能であり、信頼性の高い結果を得ることができる。具体的には、例えば公定法では５試料の測定に最短で７日間必要であるが、本発明の分析方法によれば、５試料を約２日間で測定することができ、１０試料の測定でも約３日間で足りる。

以下、本発明を実施例によって具体的に示す。
(１)溶媒抽出工程
灰試料約５ｇに２mol/L塩酸を加え、ガラス棒にて攪拌した。泡立ちがおさまった後、吸引濾過して水洗した。得られた残査を抽出用のセルに詰め、余った隙間に吸水素材として無水硫酸ナトリウムを満遍なく詰めた。抽出装置（日本ダイオネクス社製品：ASE-300)を用い、アセトンおよびトルエンを用いてダイオキシン類を抽出した。アセトンでの抽出時には２００℃、１５００psiで１分間静置するのを１サイクル行い、トルエンの抽出では２００℃、１５００psiで５分間静置するのを２サイクル行った。得られた両粗抽出液を混合して水分を除いた後、全粗抽出液の半分量を分取した。その後、分析用粗抽出液にクリーンアップスパイクを添加してエバポレーターにて濃縮した。

(２)精製工程(吸着溶出工程)
上下がねじ式になっているクロマト管にガラス繊維を詰め、下からシリカゲル１ｇ、２％水酸化カルシウムシリカゲル３ｇ、シリカゲル１ｇ、４４％硫酸シリカゲル８ｇ、シリカゲル１ｇ、１０％硝酸銀シリカゲル３ｇ、シリカゲル１ｇ、無水硫酸ナトリウム５ｇを積層した図２に示す構造の多層シリカゲルカラムを作成した。へキサン１００mLにて洗浄し、コンディショニングを行った。同時に２種類の活性炭を用いた活性炭カラムの上部に上記と同じ空のクロマト管を取り付けた。この際、活性炭カラムは活性炭Ｓが上部になり活性炭Ｗが下部になるように装着し、トルエン５０mLとへキサン５０mLにて洗浄してコンディショニングを行った。活性炭カラムの洗浄時にはカラム上部から加圧した状態で行った。両カラムの洗浄が終了した後、多層シリカゲル下部に溶出液維持用カラムと活性炭カラムを装着した。この際、活性炭カラムは活性炭Ｗが上部になり活性炭Ｓが下部になるように装着した。カラム連結後、へキサン５０mLにて再度コンディショニングを行った。

カラムコンディショニング終了後、クリーンアップスパイクを添加し、濃縮した粗抽出液を連結カラムに添加し、へキサン１５０mLにて試料の精製および活性炭への吸着を行った。次に多層シリカゲルカラムを取り外し、空のクロマト管を装着した後、３.３％ジクロロメタンとへキサンの混合溶液３０mLを流して更に精製を行った。最後に活性炭カラムを活性炭Ｓが上部になり活性炭Ｗが下部になるように空のクロマト管に取り付け、トルエン５０mLにて溶出した液をナスフラスコに採取し、エバポレーターにて濃縮した。次にシリンジスパイクを加えた特殊濃縮試験管内に濃縮した溶出液を添加し、窒素ガスにて更に全量が１００μLになるよう濃縮したものを分析用試料溶液とした。

(３)分析工程
プレカラムおよびコールドトラップを備えた大量注入法による導入工程を経てイオントラップＧＣ／ＭＳ／ＭＳを用いて試料溶液の測定を行った。プレカラム（商品名BPX-5）と分析カラム（商品名Dioxin-I）は市販品を用いた。試料液は１０μLを用いた。本分析方法によって得られた結果と従来法による結果を表１に示す。

表１に示すように、従来法と本発明の分析方法の定量値と毒性等量は非常に良く一致しており、本発明の分析法は信頼性が高いことが確認された。また、本発明の分析法ではクリーンアップスパイクの回収率は全てにおいて約８０％以上であり、良好な回収率であった。また、ＲＲＦも約±２０％以内であった。さらに、保持時間も標準物質との相対保持比は±２％以内であり、従来法と同等の精度管理が可能である。

本発明に係る分析方法の処理工程図連結カラムの構造を示す模式断面図導入工程の構成を示す概念図

符号の説明

２０−無水硫酸ナトリウム、２１−シリカゲル、２２−硝酸銀シリカゲル、２３−硫酸シリカゲル、２４−水酸化シリカゲル、２５−活性炭Ｗ、２６−ガラス繊維濾紙、２７−活性炭Ｓ、２８−溶出液維持用カラム、Ａ−インジェクター、Ｂ−プレカラム、Ｃ−排出バルブ、Ｄ−コールドトラップ、Ｅ−分析カラム、Ｆ−検出器（分析計）。

Claims

分析対象試料からダイオキシン類を高圧高温下で溶媒抽出する工程、抽出したダイオキシン類を多層シリカゲルカラムに通じて夾雑物を除去し、さらに吸着力の異なる活性炭を積層したカラムに通じて複数のダイオキシン類を吸着させる工程、これらを溶出して分析計に導入し、ダイオキシン類の濃度を測定する工程を有する簡易分析方法において、吸着溶出用のカラムと分析計との間に、プレカラムとコールドトラップおよび分析カラムを有する導入工程を設け、活性炭から溶出した複数のダイオキシン類を含む試料液をプレカラムに導いて夾雑物を分離し、これをコールドトラップに導いて溶媒を低減し、分析カラムで複数のダイオキシン類を分離して分析計に導き、各ダイオキシン類の濃度を測定することを特徴とするダイオキシン類の簡易分析方法。
請求項１の分析方法において、濃度測定対象のダイオキシン類が、２,３,７,８位が塩素置換されたポリ塩化ジベンゾジオキシン、同様の部位が塩素置換されたポリ塩化ジベンゾフラン、およびコプラナーＰＣＢである簡易分析方法。
ダイオキシン類を溶媒抽出する工程において、含水分の多い試料については抽出容器内に吸水材料を充填して水分を除去し、または抽出容器内に吸水材料を充填すると共に予め吸引濾過して粗水分を除いた後に極性有機溶媒で抽出する請求項１または２の簡易分析方法。
多層シリカゲルカラムと活性炭積層カラムとの間に溶出液維持用カラムを設けて連結した連結カラムを用いる請求項１〜３の何れかに記載する簡易分析方法。
吸着力の弱い活性炭Ｗと吸着力の強い活性炭Ｓとを積層した活性炭積層カラムを用い、吸着工程では活性炭Ｗの側から活性炭Ｓの側に液を流し、溶出工程では活性炭Ｓの側から活性炭Ｗの側に液を流して、８塩素化ダイオキシン/フランとモノオルトＰＣＢとをおのおの吸着して溶出させる請求項１〜４の何れかに記載する分析方法。
分析計として、イオントラップ型のＧＣ/ＭＳまたはＧＣ/ＭＳ/ＭＳ、あるいはイオントラップ型質量分析計を用いる請求項１〜５の何れかに記載する分析方法。
分析対象試料からダイオキシン類を高圧高温下で溶媒抽出する手段、抽出したダイオキシン類を含む試料液を通じるカラムであって多層シリカゲルカラムと活性炭積層カラムとの間に溶出液維持用カラムを設けて連結した連結カラム、連結カラムから溶出した試料液を通じるプレカラムとコールドトラップおよび分析カラムを有する導入手段、ダイオキシン類の濃度を測定する分析計を有することを特徴とするダイオキシン類の簡易分析装置。