JP7379862B2 - 短鎖塩素化パラフィンの同族体の検出方法 - Google Patents
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Description
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
検量線の作成方法は以下のとおりである。
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(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。
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。
(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。
(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)
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)
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)
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)
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。
C10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。
C11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。
C12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。
C13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。
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)。
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。
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。
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。
C10-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。
C10-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。
C10-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。
C14-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。
C14-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。
C14-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。
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。
Claims (13)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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1~9のいずれか1項に記載の検出方法。
- n個(n≧10)の被検試料に対して、請求項1~10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。 - 請求項11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。 - 試料に対して請求項1~10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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