JP7379862B2 - 短鎖塩素化パラフィンの同族体の検出方法 - Google Patents

短鎖塩素化パラフィンの同族体の検出方法 Download PDF

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Description

特許法第30条第2項適用 THE ’42nd INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON CAPILLARY CHROMATOGRAPHY’ and THE ’15th GC×GC SYMPOSIUM’、平成30年5月14日
本発明は短鎖塩素化パラフィンの同族体(congener)の検出方法に関し、具体的には、包括的2次元ガスクロマトグラフ-低分解能質量分析計を用いて短鎖塩素化パラフィンの同族体を検出する方法に関する。
塩素化パラフィン(Chlorinated paraffins、略称CPs)は、金属切削液、シーリング剤、接着剤、ゴムなどの工業製品に広く使用されている既知の合成n-アルカン塩素化誘導体である。炭素鎖の長さに応じて、塩素化パラフィンは短鎖塩素化パラフィン(Short-chain chlorinated paraffins、略称SCCPs、C10-C13)、中鎖塩素化パラフィン(Medium-chain chlorinated paraffins、略称MCCPs、C14-C17)、長鎖塩素化パラフィン(Long-chain chlorinated paraffins、略称LCCPs、C18-C30)に分類できる。
短鎖塩素化パラフィンSCCPsは、環境中で比較的安定であり、容易に分解されず、そして残留性、毒性、生体内蓄積および長距離移動などの特性を示し、製造、使用および排出が厳密に管理されている。2017年に、SCCPsは国連環境庁によって、「残留性有機汚染物質に関するストックホルム条約」の附属書に正式にリストされた。
SCCPsの分析方法については、分離法として1次元ガスクロマトグラフィーを用いることが知られている。
G. T. Tomy, "Analysis of Chlorinated Paraffins in Environmental Matrices:The Ultimate Challenge for the Analytical Chemist,10, 2009, pp. 83-106
例えば選択イオン検出(SIM)モードの低分解能質量分析を検出法として、ガスクロマトグラフィーと併用することがある。これにより、低分解能質量分析が操作しやすく、コストも低くなる利点がある。しかしながら、SCCPsは非常に複雑で、保持期間が重なる定性イオンまたは定量イオンを共有する様々な同族体、異性体、エナンチオマー、ジアステレオマーがあるため、従来の低分解能質量分析とガスクロマトグラフィーとの併用では、SCCPsを正確に検出することは困難であった。
従来の技術に存在していた上述の問題を解決すべく、本発明は、分離効果が良好で、定性分析及び定量的測定が正確である短鎖塩素化パラフィンの同族体の検出方法を提供する。
本発明の第1の態様は、
被検試料に内部標準物質を加える工程と、
無極性又は弱極性カラムと、中極性カラムとをモジュレータを介して直列に接続して形成された包括的2次元ガスクロマトグラフを用いて、被検試料の分離を行う工程と、
負の化学イオン源を用いる質量分析計により、分離後の試料の検出を行う工程と、
を含む短鎖塩素化パラフィンの同族体の検出方法を提供する。
本発明の第1の態様に係る検出方法において、前記無極性又は弱極性カラムの固定相は95%又は100%メチルポリシロキサンであってよく、前記無極性又は弱極性カラムの固定相の厚みは0.1~0.25μmであってよい。
本発明の第1の態様に係る検出方法において、前記無極性又は弱極性カラムの長さは15~30mであってよく、前記無極性又は弱極性カラムの直径は0.22~0.32mmであってよい。
本発明の第1の態様に係る検出方法において、前記中極性カラムの固定相は50%フェニルポリシルフェニレン-シロキサンであってよく、前記中極性カラムの固定相の厚みは0.1μmであってよい。本発明の第1の態様に係る検出方法において、前記中極性カラムの長さは2.5~3mであってよく、前記中極性カラムの直径は0.1~0.18mmであってよい。
本発明の第1の態様に係る検出方法において、前記無極性又は弱極性カラムの昇温手順は、初期温度を80~100℃とし、1min保持した後、30℃/minの昇温速度で160℃まで昇温させ、5min保持した後、1.5℃/minの昇温速度で300℃まで昇温させ、2min保持するように構成されていてよい。
本発明の第1の態様に係る検出方法において、前記中極性カラムの昇温手順と前記無極性又は弱極性カラムの昇温手順は同じであってよい。
本発明の第1の態様に係る検出方法において、前記負の化学イオン源の温度は120~200℃であってよい。本発明の第1の態様に係る検出方法において、前記モジュレータのモジュレーションタイムは8~10sであってよい。
本発明の第1の態様に係る検出方法において、前記質量分析計は、四重極型質量分析計であってよい。
本発明の第2の態様は、
n個(n≧10)の被検試料に対して第1の態様に係る検出方法により検出を行い、各被検試料中の同族体のピーク体積及び内部標準物質のピーク体積を求める工程1と、
下記の式(S1)~式(S3)により各被検試料の総応答因子及びCl含有量を算出する工程2と、
式(S1):
相対的総SCCPsピーク体積=Σi相対的ピーク体積(同族体i)
上記式(S1)において、相対的ピーク体積(同族体i)=ピーク体積(同族体i)/ピーク体積(内部標準物質)
式(S2):
総応答因子(SCCPs)=相対的総SCCPsピーク体積/SCCPs濃度
式(S3):
Cl含有量=Σi[相対的ピーク体積(同族体i)×塩素含有量(同族体i、分子量により算出)/相対的総SCCPsピーク値]
総応答因子とCl含有量との間で、下記の短鎖塩素化パラフィンの検量線(S4)を作成する工程3と、
検量線(S4):総応答因子=a×(Cl含有量)+b
を含むことを特徴とする短鎖塩素化パラフィンの検量線の作成方法を提供する。
本発明の第3の態様は、
第2の態様に係る作成方法により、下記の短鎖塩素化パラフィンの検量線(S4)を作成する工程1と、
被検試料に対して第1の態様に係る検出方法により検出を行い、下記の式(S1)、(S3)により該被検試料中のCl含有量を算出する工程2と、
前記被検試料中のCl含有量を前記検量線(S4)に入れて該被検試料の総応答因子を算出する工程3と、
下記の式(S2)により前記被検試料中のSCCPs濃度を算出する工程4と、
を含むことを特徴とする試料中のSCCPs濃度の定量計算方法を提供する。
式(S1):
相対的総SCCPsピーク体積=Σi相対的ピーク体積(同族体i)
上記式(S1)において、相対的ピーク体積(同族体i)=ピーク体積(同族体i)/ピーク体積(内部標準物質)
式(S2):
総応答因子(SCCPs)=相対的総SCCPsピーク体積/SCCPs濃度
式(S3):
Cl含有量=Σi[相対的ピーク体積(同族体i)×塩素含有量(同族体i、分子量により算出)/相対的総SCCPsピーク値]
検量線(S4):総応答因子=a×(Cl含有量)+b
本発明の第4の態様は、
被検試料に対して第1の態様に係る検出方法により検出を行い、下記の式(S5)により相対的フィードバックを求める工程1と、
式(S5):
相対的フィードバック(同族体i)=ピーク値(同族体i)/ピーク値(24種の同族体における最高ピーク)
下記の式(S6)により、相対的チェックのイオン信号(同族体i)を求める工程2と、
式(S6):
相対的チェックのイオン信号(同族体i)=相対的フィードバック(同族体i)/存在量(同族体i定量イオン)
下記の式(S7)により、相対的濃度係数(同族体i)を求める工程3と、
式(S7):
相対的濃度係数(同族体i)=相対的チェックのイオン信号(同族体i)/Cl原子数(同族体i)
下記の式(S8)により、相対的濃度(同族体i)を求める工程4と、
式(S8):
相対的濃度(同族体i[%])=相対的濃度係数(同族体i)/Σi相対的濃度係数(同族体i)
を含むことを特徴とする試料中のSCCPs同族体の相対的濃度の計算方法を提供する。
本発明によれば、低分解能質量分析とガスクロマトグラフィーとの併用によるSCCPsの正確な定性分析及び定量的測定が可能になり、検出の正確性が高く、しかも操作が簡単で実施しやすい。
SCCPsのC10同族体群(a)、C11同族体群(b)、C12同族体群(c)及びC13同族体群(d)の2Dクロマトグラムであり、x軸は1次元(1D)目クロマトグラフのリテンションタイム、y軸は2次元(2D)目クロマトグラフのリテンションタイムである。 SCCPs混合物(a)とMCCPs混合物(b)の48個の同族体群を2Dクロマトグラムで示す図であり、SCCPs由来のC1014Cl同族体群とMCCPs由来のC1526Clとの間で質量干渉が発生していることを示している(c)。 都市で採取した大気試料(気相)3-1~3-9でのSCCPs同族パターン分布を示す。 SCCPsにおけるRF-Cl含有量の検量線を示す。
本発明の実施形態は、被検試料に内部標準物質を加える工程と、前記被検試料を、無極性又は弱極性カラムと、中極性カラムとをモジュレータを介して直列に接続することにより形成された包括的2次元ガスクロマトグラフに注入し、該被検試料の分離を行う工程と、包括的2次元ガスクロマトグラフからの流出物を、負の化学イオン源を用いる質量分析計に導入し、質量分析計により分離後の試料の検出を行う工程と、を含む短鎖塩素化パラフィンの同族体の検出方法を提供する。
まず被検試料に内部標準物質を加え、続いて被検試料を、無極性又は弱極性カラムと、中極性カラムとをモジュレータを介して直列に接続することにより形成された包括的2次元ガスクロマトグラフに注入して分析を行う。
被検試料の調製
被検試料の調製方法は特に限定されず、機器による分析のための基本要件さえ満たせばよい。
例えば、市販のCPs工業品試料は、溶媒で希釈すれば、機器に注入して測定できる。
大気採取試料の場合、被検試料を得るための前処理が必要になる。例えば、気相SCCPsについては、ポリウレタンフォームで収集し、収集が完了した後、収集した気相SCCPsに内部標準物質を加える。その後、加速溶媒抽出を行い、次に液液抽出を行う。そして、有機塩素系農薬やポリ塩化ビフェニルなどの妨害物質のクリーンアップを行う。最後に、SCCPsの溶出収集を行うことで、被検試料を得る。
粒子相SCCPsについては、石英ファイバーフィルターにより收集し、収集が完了した後、収集した粒子相SCCPsに内部標準物質を加える。その後、加速溶媒抽出を行い、次に液液抽出を行う。そして、有機塩素系農薬やポリ塩化ビフェニルなどの妨害物質のクリーンアップを行う。最後に、SCCPsの溶出収集を行うことで、被検試料を得る。
被検試料に加える内部標準物質は特に限定されず、好ましくは1,5,5,6,6,10-ヘキサクロロデカンである。
注入方法
注入方法は特に限定されない。例えば、スプリットレスモードで、オートサンプラーを用いて注入し、注入体積を1μLとすることができ、注入温度を280℃とする。より好ましくは、Heガスをキャリアガスとして使用し、一定の線速度で注入する。合計流速は50mL/minで、カラム内の流速は1.2mL/minであり、圧力は269.8kPaである。
無極性又は弱極性カラム(又は微極性カラム)
無極性又は弱極性カラムを1次元目のカラムとして用いて、被検試料の分離を行う。本方法において、被検試料中のSCCPsの極性が低いので、1次元目のカラムとして無極性又は弱極性カラムを用いることにより、SCCPs中の同族体群を沸点(つまり炭素鎖の長さ)によって分離することができる。
ここで、前記無極性又は弱極性カラムの固定相として、95%又は100%メチルポリシロキサンのカラムを使用できる。例えば、固定相は(5%フェニル)-95%メチルポリシロキサンである。
ここで、前記無極性又は弱極性カラムの固定相の厚みは0.1~0.25μmであり、好ましくは0.1μmである。1次元目のカラムの固定相の厚みが0.1μmであると、分析時間を効果的に短縮できるため、好ましい。
ここで、前記無極性又は弱極性カラムの柱長は15~30mであり、好ましくは15mである。1次元目のカラムのカラム長さが15mであると、分析時間を効果的に短縮できるため、好ましい。
ここで、前記無極性又は弱極性カラムの直径は0.22~0.32mmであり、好ましくは0.25mmである。
無極性又は弱極性カラムの昇温手順
無極性又は弱極性カラムの昇温手順は特に限定されず、カラムのピークが確実に分離できればよい。好ましくは、1次元目のカラムのカラムオーブンの初期温度を80~100℃とし、1min保持した後、30℃/minの昇温速度で160℃まで昇温させ、5min保持した後、1.5℃/minの昇温速度で300℃まで昇温させ、2min保持する。
モジュレータ
モジュレータの条件は特に限定されず、1次元目のカラムの溶出物が1回のモジュレーションタイム内にすべて2次元目のカラムへ流れることを確保できればよい。
モジュレーションタイムは好ましくは8~10sである。モジュレーションタイムが8s未満であると、すべての溶出物が1回のモジュレーションタイム内に2次元目のカラムに入ることが確保できず、例えば、高い沸点又は高い極性の化合物の一部が次のモジュレーションタイムに2次元目のカラムに入ることがある。一方、モジュレーションタイムが8~10sであれば、すべての溶出物が2次元目のカラムに入るので、10sを超えるような長すぎるモジュレーションタイムは分析効率に影響を与える。
モジュレーション温度は好ましくは250℃~400℃である。カラムの温度耐性及び捕捉された化合物のモジュレーションループから2次元目のカラムへの完全な解放を考えると、モジュレーション温度は好ましくは300~350℃であり、例えば350℃である。
ホットパージ時間は好ましくは300msであり、コールドパージガスの流速は好ましくは5L/minである。
中極性カラム
中極性カラムは2次元目のカラムとして、被検試料をさらに分離する。前記中極性カラムは市販品を使用することができ、弱極性カラムより高く、強極性カラム(又は高極性カラム;ポリエチレングリコールなど)より低い極性を有するものである。
ここで、前記中極性カラムの固定相は好ましくは50%フェニルポリシルフェニレン-シロキサンである。
ここで、前記中極性カラムの固定相の厚みは好ましくは0.1μmである。この厚みを用いる場合、超高速の分離及び集中の効果が得られる。
ここで、前記中極性カラムのカラム長さは2.5~3mである。ここで、2次元目のカラムにモジュレータ回路としての1mと、1次元カラムと接続するための長さ0.5mと、分離作用を発生させるための1~1.5mとが含まれる。2次元目のカラムは、モジュレーションタイム内に分離を完了させる必要があるため、例えば2.5mの、カラム長さが非常に短い2次元カラムを使用する。
ここで、前記中極性カラムの直径は0.1~0.18mmであり、より良い分離効果を図る観点から、好ましくは0.1mmである。
中極性カラムの昇温手順
2次元目のカラムの昇温手順は特に限定されず、好ましくは1次元目のカラムと同じ手順とする。すなわち、カラムオーブンの初期温度を80~100℃とし、1min保持した後、30℃/minの昇温速度で160℃まで昇温させ、5min保持してから、1.5℃/minの昇温速度で300℃まで昇温させ、2min保持する。上記昇温手順は、カラムピークの分離に役立つ。
上記包括的2次元ガスクロマトグラフの流出物を、負の化学イオン源及び選択イオンモニタリングを用いる低分解能質量分析計に導入する。前記低分解能とは、質量分析計によって検出された質量の分解能が小数点以下1桁から2桁であることを意味する。低分解能質量分析計は、四重極型質量分析計であってよく、例えばトリプル四重極型質量分析計であってよい。
負の化学イオン源
負の化学イオン源は、SCCPsのイオン化が弱く、フラグメントイオンの生成が少ないため、良好な選択性及び感度を有する。
負の化学イオン源の反応ガスは好ましくはCH4であり、負の化学イオン源の温度は120~200℃である。イオン源の汚染速度の低減とイオン化効率の向上を両立させるために、負の化学イオン源の温度は200℃であることがより好ましい。
トリプル四重極
トリプル四重極の直流電圧及びRF電圧は、定量イオン及び定性イオンの選択に応じて自動的に調整される。
定量イオンと定性イオン
本発明の実施形態に係る、短鎖塩素化パラフィンの同族体の検出方法を用いて、SCCPs標準物質に対する検出を行った。ただし、低分解能質量分析計はフルスキャン(Scan)モードで検出を行い、各種同族体の検出されたイオンのうち、最も存在量の多いイオンを定量イオンとし、存在量が次に多いイオンを定性イオンとした。結果を表1に示す。
Figure 0007379862000001
検量線の作成
検量線の作成方法は以下のとおりである。
(1) 下記表2中の番号1~13の試料に対して、本発明の実施形態に係る検出方法で検出を行った。検出した結果、各試料中の同族体のピーク体積及び内部標準物質のピーク体積が得られた。ここで、番号1~13の試料中のSCCPs含有量は750ppmであった。
Figure 0007379862000002
(2) 式(S1)~式(S3)により各試料の総応答因子(番号1~13)及びCl含有量(番号1~13)を算出した。
式(S1):
相対的総SCCPsピーク体積=Σi相対的ピーク体積(同族体i)
上記式(S1)において、相対的ピーク体積(同族体i)=ピーク体積(同族体i)/ピーク体積(内部標準物質)
式(S2):
総応答因子(SCCPs)=相対的総SCCPsピーク体積/SCCPs濃度
式(S3):
Cl含有量(calculated by chromatogram)=Σi[(相対的ピーク体積(同族体i)×塩素含有量(同族体i、分子量により算出))/相対的総SCCPsピーク値]
番号1~13の試料の、計算により得られたCl含有量を表3に示す。
Figure 0007379862000003
(3) 総応答因子とCl含有量との間で下記の検量線(S4)を作成した。
検量線(S4):総応答因子=a×(Cl含有量)+b
作成した検量線(S4)は図4に示すとおりである。
実際試料のSCCPs含有量の定量計算方法
(1) 実際試料に対して、本発明の実施形態に係る検出方法で検出を行い、式(S1)、(S3)によりCl含有量(実際試料)を算出した。
(2) Cl含有量(実際試料)を検量線(S4)に入れて総応答因子(実際試料)を算出した。
(3) 式(S2)により実際試料中の総SCCPs濃度(実際試料)を算出した。
同族体の相対的濃度の定量計算方法
(1) 実際試料に対して、本発明の実施形態に係る検出方法で検出を行い、下記の式(S5)により相対的フィードバックを求めた。
式(S5):
相対的フィードバック(同族体i)=ピーク値(同族体i)/ピーク値(24種の同族体における最高ピーク)
(2) 下記の式(S6)により、相対的チェックのイオン信号(同族体i)を求めた。同族体の定量イオンの存在量を表4に示す。
式(S6):
相対的チェックのイオン信号(同族体i)=相対的フィードバック(同族体i)/存在量(同族体i定量イオン)
Figure 0007379862000004
(3) 下記の式(S7)により、相対的濃度係数(同族体i)を求めた。
式(S7):
相対的濃度係数(同族体i)=相対的チェックのイオン信号(同族体i)/Cl原子数(同族体i)
(4) 下記の式(S8)により、相対的濃度(同族体i)を求めた。
式(S8):
相対的濃度(同族体i[%])=相対的濃度係数(同族体i)/Σi相対的濃度係数(同族体i)
被検試料
市販のC10混合物、C11混合物、C12混合物、C13混合物(ドイツDr.Ehrenstorfer GmbH社製)を被検試料1-1とし、13C-1,5,5,6,6,10-ヘキサクロロ-n-デカンを内部標準物質として用いた。
10混合物:溶媒はシクロヘキサンで、溶解度は10ng/μLであり、塩素含有量は65.02wt%であった。
11混合物:溶媒はシクロヘキサンで、溶解度は10ng/μLであり、塩素含有量は45.5wt%、65.25wt%で、体積比1:1で混合した。
12混合物:溶媒はシクロヘキサンで、溶解度は10ng/μLであり、塩素含有量は55wt%、69.98wt%で、体積比1:1で混合した。
13混合物:溶媒はシクロヘキサンで、溶解度は10ng/μLであり、塩素含有量は55.03wt%、65.18wt%で、体積比1:1で混合した。
機器の構成
包括的2次元ガスクロマトグラフ:包括的2次元ガスクロマトグラフは、GC×GCキャピラリーカラムを熱モジュレータ(米国Zoex製)により接続したものを使用する。
ここで、1次元目のカラムは無極性カラムであり、固定相が5%フェニル及び95%メチルポリシロキサンで、固定相の膜厚が0.1μmであり、カラムの直径が0.25mmで、長さが15mである(InertCap 5MS/Silキャピラリーカラム、日本GL SCIENCE株式会社製)。
ここで、2次元目のカラムは中極性カラムであり、固定相が50%フェニルポリシルフェニレン-シロキサンで、固定相の膜厚が0.1μmであり、カラムの直径が0.1mmで、長さが2.5mである(オーストラリアSGE analytical science製)。
1次元目のカラムの昇温手順は、カラムオーブンの初期温度を80~100℃とし、1min保持した後、30℃/minの昇温速度で160℃まで昇温させ、5min保持した後、1.5℃/minの昇温速度で300℃まで昇温させ、2min保持するように構成される。
2次元目のカラムの昇温手順は1次元目のカラムの昇温手順と同じである。
Heガスをキャリアガスとして使用し、一定の線速度で注入した。
モジュレータのモジュレーションタイムは10sであり、350℃でのホットパージは300msで、コールドパージの流速は5L/minであった。
低分解能質量分析計:トリプル四重極低分解能質量分析計を使用し、負の化学イオン源(NCI)を採用した。イオン源の温度を200℃とし、メタンを反応ガスとして用いて、選択イオンモニタリングモードで分析を行った。
結果を図1に示す。SCCPsにおける24種の同族体の分離効果が良好であった。
[比較例1]
比較例1において、被検試料及び機器の構成は以下に示す相違点以外は実施例1と同様である。
1次元目のカラムは中極性カラムであり、固定相が50%フェニル-50%メチルポリシロキサンで、固定相の膜厚が0.25μmであり、カラムの直径が0.25mmで、長さが15mである(InertCap 17MSキャピラリーカラム、日本GL SCIENCE株式会社製)。
2次元目のカラムは無極性カラムであり、固定相が100%ジメチルポリシロキサンで、固定相の膜厚が0.1μmであり、カラムの直径が0.1mmで、長さが2.5mである(BPX-1、オーストラリアSGE analytical science製)。
比較例では、SCCPsにおける24種の同族体の分離効果が悪く、同族体の一部が欠落した。
被検試料
3種類の市販のC10-C13混合物(番号1~3)を体積比1:1:1で混合して被検試料2-1とし、13C-1,5,5,6,6,10-ヘキサクロロ-n-デカンを内部標準物質として採用した。
10-C13混合物(番号1):溶媒はシクロヘキサンで、溶解度は100ng/μLであり、塩素含有量は51.5wt%であった。
10-C13混合物(番号2):溶媒はシクロヘキサンで、溶解度は100ng/μLであり、塩素含有量は55.5wt%であった。
10-C13混合物(番号3):溶媒はシクロヘキサンで、溶解度は100ng/μLであり、塩素含有量は63wt%であった。
3種類の市販のC14-C17混合物(番号4~6)を体積比1:1:1で混合して被検試料2-2とし、13C-1,5,5,6,6,10-ヘキサクロロ-n-デカンを内部標準物質として採用した。
14-C17混合物(番号4):溶媒はシクロヘキサンで、溶解度は100ng/μLであり、塩素含有量は42wt%であった。
14-C17混合物(番号5):溶媒はシクロヘキサンで、溶解度は100ng/μLであり、塩素含有量は52wt%であった。
14-C17混合物(番号6):溶媒はシクロヘキサンで、溶解度は100ng/μLであり、塩素含有量は57wt%であった。
機器の構成は実施例1と同様である。結果を図2に示す。
1次元ガスクロマトグラフィー低分解能質量分析のみ用いる場合、SCCPs同族体の[M-Cl]イオン群と、これに比較して炭素原子が5個多く、塩素原子が2個少ないMCCPs同族体の[M-Cl]イオン群との間に質量干渉が発生する。例えば、C1014ClとC1526Clがともに存在する場合、質量干渉が発生するため、区別が困難である。一方、図2に示すように、本実施例の検出方法はこのような干渉を解決できる。SCCPs混合物とMCCPs混合物は完全に分離することができる。
被検試料の調製
建物の屋根(地上から約30メートル)に配置されたハイボリウムエアサンプラー(HV-1000 F、日本柴田科学株式会社製)により大気試料を採取した。ハイボリウムエアサンプラーを700L・min-1の流速で稼働させ、サンプリング時間を24hとした。9日間それぞれ採取したものを試料3-1~3-9とする。
気相SCCPsについては、ポリウレタンフォームで収集し、収集が完了した後、収集した気相SCCPsに内部標準物質(13C-1,5,5,6,6,10-ヘキサクロロ-n-デカン)を加えた。その後、1:1のn-ヘキサン/ジクロロメタンを用いてポリウレタンフォームに対して加速溶媒抽出を行った。次に、液液抽出を行い、硫酸でほとんどの有機物を除去した。そして、多層シリカゲルカラムにより、有機塩素系農薬やポリ塩化ビフェニルなどの妨害物質のクリーンアップを行った。最後に、多層シリカゲルカラムを80mLのn-ヘキサンですすぎ、次いで8:2のn-ヘキサン/ジクロロメタンでSCCPsを溶出して集め、流出液を200μLまで濃縮させることで、被検試料を得た。
粒子相SCCPsについては、石英ファイバーフィルターにより收集し、収集が完了した後、収集した粒子相SCCPsに内部標準物質(13C-1,5,5,6,6,10-ヘキサクロロ-n-デカン)を加えた。その後、1:1のn-ヘキサン/ジクロロメタンを用いて石英ファイバーフィルターに対して加速溶媒抽出を行った。次に、液液抽出を行い、硫酸でほとんどの有機物を除去した。そして、多層シリカゲルカラムにより、有機塩素系農薬やポリ塩化ビフェニルなどの妨害物質のクリーンアップを行った。最後に、多層シリカゲルカラムを80mLのn-ヘキサンですすぎ、次いで8:2のn-ヘキサン/ジクロロメタンでSCCPsを溶出して集め、流出液を200μLまで濃縮させることで、被検試料を得た。
実施例1と同様の機器の構成で分析を行い、当業界の公知の計算方法(例えば非特許文献1に記載の計算方法)により算出した結果を図3に示す。
図3に示すように、本発明の実施形態に係る検出方法は、大気中のSCCPsの同族体24種を検出でき、検出精度が高く、定量測定が可能である。

Claims (13)

  1. 被検試料に内部標準物質を加える工程と、
    1次元目のカラムとしての無極性又は弱極性カラムと、2次元目のカラムとしての中極性カラムとをモジュレータを介して直列に接続して形成された包括的2次元ガスクロマトグラフを用いて、被検試料の分離を行う工程と、
    負の化学イオン源を用いるトリプル四重極型質量分析計により、選択イオンモニタリングモードで分離後の試料の検出を行う工程と、
    を含むことを特徴とする短鎖塩素化パラフィンの同族体の検出方法。
  2. 前記無極性又は弱極性カラムの固定相が95%又は100%メチルポリシロキサンであり、前記無極性又は弱極性カラムの固定相の厚みが0.1~0.25μmであることを特徴とする請求項1に記載の検出方法。
  3. 前記無極性又は弱極性カラムの長さが15~30mであり、前記無極性又は弱極性カラムの直径が0.22~0.32mmであることを特徴とする請求項1又は2に記載の検出方法。
  4. 前記中極性カラムの固定相が50%フェニルポリシルフェニレン-シロキサンであり、前記中極性カラムの固定相の厚みが0.1μmであることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の検出方法。
  5. 前記中極性カラムの長さが2.5~3mであり、前記中極性カラムの直径が0.1~0.18mmであることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の検出方法。
  6. 前記無極性又は弱極性カラムの昇温手順は、初期温度を80~100℃とし、1min保持した後、30℃/minの昇温速度で160℃まで昇温させ、5min保持した後、1.5℃/minの昇温速度で300℃まで昇温させ、2min保持するよう構成されていることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の検出方法。
  7. 前記中極性カラムの昇温手順が、前記無極性又は弱極性カラムの昇温手順と同じであることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の検出方法。
  8. 前記負の化学イオン源の温度が120~200℃であることを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載の検出方法。
  9. 前記モジュレータのモジュレーションタイムが8~10sであることを特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載の検出方法。
  10. 前記短鎖塩素化パラフィンの同族体が、炭素数が10から13までのものであることを特徴とする請求項1~のいずれか1項に記載の検出方法。
  11. n個(n≧10)の被検試料に対して、請求項1~1のいずれか1項に記載の検出方法により検出を行い、各被検試料中の同族体のピーク体積及び内部標準物質のピーク体積を求める工程1と、
    下記の式(S1)~(S3)により各被検試料の総応答因子及びCl含有量を算出する工程2と、
    式(S1):
    相対的総SCCPsピーク体積=Σi相対的ピーク体積(同族体i)
    上記式(S1)において、相対的ピーク体積(同族体i)=ピーク体積(同族体i)/ピーク体積(内部標準物質)
    式(S2):
    総応答因子(SCCPs)=相対的総SCCPsピーク体積/SCCPs濃度
    式(S3):
    Cl含有量=Σi[相対的ピーク体積(同族体i)×塩素含有量(同族体i、分子量により算出)/相対的総SCCPsピーク値]
    総応答因子とCl含有量との間で、下記の短鎖塩素化パラフィンの検量線(S4)を作成する工程3と、
    検量線(S4):総応答因子=a×(Cl含有量)+b
    を含むことを特徴とする短鎖塩素化パラフィンの検量線の作成方法。
  12. 請求項1に記載の作成方法により、下記の短鎖塩素化パラフィンの検量線(S4)を作成する工程1と、
    検量線(S4):総応答因子=a×(Cl含有量)+b
    被検試料に対して請求項1に記載の検出方法により検出を行い、下記の式(S1)、(S3)により該被検試料中のCl含有量を算出する工程2と、
    式(S1):
    相対的総SCCPsピーク体積=Σi相対的ピーク体積(同族体i)
    上記式(S1)において、相対的ピーク体積(同族体i)=ピーク体積(同族体i)/ピーク体積(内部標準物質)
    式(S3):
    Cl含有量=Σi[相対的ピーク体積(同族体i)×塩素含有量(同族体i、分子量により算出)/相対的総SCCPsピーク値]
    前記被検試料中のCl含有量を検量線(S4)に入れて該被検試料の総応答因子を算出する工程3と、
    下記の式(S2)により試料中のSCCPs濃度を算出する工程4と、
    式(S2):
    総応答因子(SCCPs)=相対的総SCCPsピーク体積/SCCPs濃度
    を含むことを特徴とする試料中のSCCPs濃度の定量計算方法。
  13. 試料に対して請求項1~1のいずれか1項に記載の検出方法により検出を行い、下記の式(S5)により相対的フィードバックを求める工程1と、
    式(S5):
    相対的フィードバック(同族体i)=ピーク値(同族体i)/ピーク値(24種の同族体における最高ピーク)
    下記の式(S6)により、相対的チェックのイオン信号(同族体i)を求める工程2と、
    式(S6):
    相対的チェックのイオン信号(同族体i)=相対的フィードバック(同族体i)/存在量(同族体i定量イオン)
    下記の式(S7)により、相対的濃度係数(同族体i)を求める工程3と、
    式(S7):
    相対的濃度係数(同族体i)=相対的チェックのイオン信号(同族体i)/Cl原子数(同族体i)
    下記の式(S8)により、相対的濃度(同族体i)を求める工程4と、
    式(S8):
    相対的濃度(同族体i[%])=相対的濃度係数(同族体i)/Σi相対的濃度係数(同族体i)
    を含むことを特徴とする試料中のSCCPs同族体の相対的濃度の計算方法。
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