KR101421224B1

KR101421224B1 - 동위원소 희석법 및 기체 크로마토그래피-이중 질량분석기를 이용한 산성제초제의 분석방법

Info

Publication number: KR101421224B1
Application number: KR1020120103203A
Authority: KR
Inventors: 표희수; 이정애; 김승기; 정선아
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2012-09-18
Filing date: 2012-09-18
Publication date: 2014-07-22
Also published as: KR20140036734A

Abstract

본 발명은 분석대상 물질의 원소가 동위원소로 치환된 동위원소 물질을 내부 표준물질로 하여 분석대상 물질을 정량하는 단계; 상기 분석대상 물질 및 동위원소 물질을 할로겐알킬화하는 단계; 및 상기 할로겐알킬화된 분석대상 물질 및 동위원소 물질을 기체 크로마토그래피-이중 질량분석기에 주입하여 분석하는 단계;를 포함하는 산성제초제의 분석방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 동위원소 희석법을 통한 정량으로 인해 우수한 정밀도 및 정확도를 나타내고, 할로겐알킬화 단계를 통해 검출 감도를 향상시켜 산성제초제의 극미량 분석을 가능하게 하며, 이중질량분석기를 사용해 정량 분석함으로써 매질효과로 인한 바탕시료의 방해를 감소시켜 다양한 시료에 적용할 수 있다.

Description

동위원소 희석법 및 기체 크로마토그래피-이중 질량분석기를 이용한 산성제초제의 분석방법{METHOD FOR ANALYZING ACIDIC HERBICIDES USING ISOTOPE DILUTION AND GAS CHROMATOGRAPHY/TANDEM MASS SPECTROMETRY}

본 발명은 동위원소 희석법 및 기체 크로마토그래피-이중 질량분석기를 이용한 산성제초제의 분석방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 분석대상 물질의 동위원소 물질을 내부 표준물질로 사용하는 동위원소 희석법 및 기체 크로마토그래피-이중 질량분석기를 이용하여 정확도 및 감도를 증진시킨 산성제초제의 분석방법에 관한 것이다.

산성제초제는 값이 저렴하고 적은 양으로도 큰 효과를 볼 수 있어 세계적으로 폭넓게 사용되는 농약으로 주로 호흡과 피부 접촉, 음식물을 통하여 체내 유입되어 인체 내에서 다양한 질병을 야기시키는 내분비계 장애물질이다. 그 중 클로로페녹시계의 2,4-디클로로페녹시아세트산 (2,4-dichlorophenoxy acetic acid, 2,4-D) 및 2,4,5-트리클로로페녹시아세트산 (2,4,5-trichlorophenoxy acetic acid, 2,4,5-T)은 산성제초제의 주성분이 되는 물질로 국내에서는 일일 섭취허용량 (Acceptable daily intake, ADI)이 0.01 mg/kg으로 제한되어 있으며, 캐나다의 음용수 가이드라인에 따르면 2,4-디클로로페녹시아세트산은 0.1 mg/mL로, 2,4,5-트리클로로페녹시아세트산은 0.05 mg/mL으로 기준되어 있고, EPA에서 발암그룹 D 로 구별되어 있다.

일반적으로 산성제초제 분석 방법으로는 고성능액체크로마토그래피 (High Performance Liquid Chromatography, HPLC)를 이용한 분석법이나 기체 크로마토그래피/전자포획검출기 (Gas chromatography-Electron Capture Detector, GC-ECD)를 이용한 분석법이 이용되어지나 상기 방법은 실제 시료 내 존재하는 제초제의 미량분석이 불가능하고, 매질이 지저분한 시료의 경우 정성 및 정량 분석하기 어렵다는 한계가 있었다. 또한 기존 환경 시료의 분석 방법은 바탕시료의 영향을 많이 받아 다양한 매질에 적용하기 어렵다는 문제가 있었다.

공개특허 제10-2001-0075500호

Sanjay M., Kashyap, Journal of chromatographic science, vol.43, Feb, 2005

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 동위원소 희석법 및 기체 크로마토그래피(Gas chromatography)/이중 질량분석기(Tandem mass Spectrometer)를 이용한 산성제초제의 분석을 통해 바탕시료의 영향을 적게 받는 고감도의 분석방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 해결하기 위하여 본 발명은 분석대상 물질의 원소가 동위원소로 치환된 동위원소 물질을 내부 표준물질로 하여 분석대상 물질을 정량하는 단계; 상기 분석대상 물질 및 동위원소 물질을 할로겐알킬화하는 단계; 및 상기 할로겐알킬화된 분석대상 물질 및 동위원소 물질을 기체 크로마토그래피-이중 질량분석기에 주입하여 분석하는 단계;를 포함하는 산성제초제의 분석방법을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 분석대상 물질은 카복실산기를 갖는 물질일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 분석대상 물질은 2,4-디클로로페녹시아세트산 (2,4-dichlorophenoxy aceic acid, 2,4-D), 2,4,5-트리클로로페녹시아세트산 (2,4,5-trichlorophenoxy acetic aicd, 2,4,5-T), 디캄바 (Dicamba), 메코프로프 (Mecoprop), 2-메틸-4-클로로페녹시아세트산 (2-mehtyl-4-chlorophenoxy acetic acid, MCPA), 디클로로프로프 (dichloroprop), 페노프로프 (fenoprop), 4-(4-클로로-2-메틸페녹시)부탄산 (4-(4-chloro-2-methylphenoxy)butanoic acid, MCPB), 4-(2,4-디클로로페녹시)부티르산 (4-(2,4-dichlorophenoxy)butyric acid, 2,4-DB), 피클로람 (Picloram) 및 엑시플루올판 (acifluorfen)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 동위원소는 탄소일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 할로겐알킬화는 트리플루오로에틸(trifluoroethyl)화일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 트리플루오로에틸(trifluoroethyl)화는 트리플루오로무수초산 및 트리플루오로에탄올을 사용하는 것일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 기체 크로마토그래피-이중 질량분석기에 주입하여 분석하는 단계는 상기 할로겐알킬화된 분석대상 물질 및 동위원소 물질을 기체 크로마토그래피에 통과시켜 분리시킨 후, 상기 기체 크로마토그래피를 통과한 분석대상 물질 및 동위원소 물질을 이중 질량분석기를 이용하여 분석하는 것으로, 다중 반응 모니터링(Multiple Reaction Monitoring) 모드에서 정량하는 것일 수 있다.

본 발명의 동위원소 희석법 및 기체 크로마토그래피-이중 질량분석기를 이용한 산성제초제의 분석방법에 따르면, 동위원소 희석법을 통한 정량으로 인해 우수한 정밀도 및 정확도를 나타내고, 할로겐알킬화 단계를 통해 검출 감도를 향상시켜 산성제초제의 극미량 분석을 가능하게 하며, 이중질량분석기를 사용해 정량 분석함으로써 매질효과로 인한 바탕시료의 방해를 감소시켜 다양한 시료에 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산성제초제의 분석방법으로 얻은 스캔 모드 (scan mode) 및 생성이온 모드 (Product ion mode, PRD mode)를 통한 질량 스펙트럼 (mass spectrum)이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산성제초제의 분석방법으로 얻은 산성제초제 및 이의 동위원소 물질에 대한 전체 이온 크로마토그램 (Total Ion Chromatogram, TIC)이다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 분석대상 물질의 원소가 동위원소로 치환된 동위원소 물질을 내부 표준물질로 하여 분석대상 물질을 정량하는 단계; 상기 분석대상 물질 및 동위원소 물질을 할로겐알킬화하는 단계; 및 상기 할로겐알킬화된 분석대상 물질 및 동위원소 물질을 기체 크로마토그래피-이중 질량분석기에 주입하여 분석하는 단계;를 포함하는 산성제초제의 분석방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 산성제초제의 분석방법을 보다 자세히 상술한다.

먼저, 분석대상 물질의 원소가 동위원소로 치환된 동위원소 물질을 내부 표준물질로 하여 분석대상 물질을 정량한다.

본 발명에서 분석대상 물질은 당업계에서 농약으로 사용되는 산성제초제로서 카복실산기를 갖는 물질이면 특별히 제한되지 않는다.

구체적으로, 본 발명의 분석대상 물질은 2,4-디클로로페녹시아세트산 (2,4-dichlorophenoxy aceic acid, 2,4-D), 2,4,5-트리클로로페녹시아세트산 (2,4,5-trichlorophenoxy acetic aicd, 2,4,5-T), 디캄바 (Dicamba), 메코프로프 (Mecoprop), 2-메틸-4-클로로페녹시아세트산 (2-mehtyl-4-chlorophenoxy acetic acid, MCPA), 디클로로프로프 (dichloroprop), 페노프로프 (fenoprop), 4-(4-클로로-2-메틸페녹시)부탄산 (4-(4-chloro-2-methylphenoxy)butanoic acid, MCPB), 4-(2,4-디클로로페녹시)부티르산 (4-(2,4-dichlorophenoxy)butyric acid, 2,4-DB), 피클로람 (Picloram) 및 엑시플루올판 (acifluorfen)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 바람직하게는 2,4-디클로로페녹시아세트산(2,4-dichlorophenoxy acetic acid, 2,4-D), 2,4,5-트리클로로페녹시아세트산(2,4,5-trichlorophenoxy acetic acid, 2,4,5-T)일 수 있고, 각각을 하기 화학식 1 및 2로 나타낼 수 있다.

[화학식 1]

[화학식 2]

상기 분석대상 물질의 원소 중 일부가 동위원소로 치환된 동위원소 물질을 준비한다. 이때 치환되는 분석대상 물질의 원소는 특별히 제한되는 것은 아니나, 탄소일 수 있고, 기타 질량수를 갖는 탄소 동위원소로 치환되는 것일 수 있다. 바람직하게는 분석대상 물질의 ¹²C가 ¹³C으로 치환된 동위원소 물질일 수 있다. 예를 들어, 2,4-디클로로페녹시아세트산, 2,4,5-트리클로로페녹시아세트산의 동위원소 물질은 각각 2,4-디클로로페녹시아세트산-¹³C₆(2,4-dichlorophenoxy acetic acid-¹³C₆, 화학식 3), 2,4,5-트리클로로페녹시아세트산- ¹³C₆(2,4,5-trichlorophenoxy acetic acid-¹³C₆, 화학식 4)일 수 있다.

[화학식 3]

[화학식 4]

상기 분석대상 물질의 원소 중 일부가 동위원소로 치환된 동위원소 물질을 희석하여 내부 표준물질로 사용한다. 동위원소 물질을 내부 표준물질로 사용하는 경우, 환경 시료 및 생체 시료 처리시 매질 및 기기의 감도 변화에 의한 영향을 감소시킬 수 있다.

여러 농도 범위의 분석대상 물질(표준 물질) 및 모두 같은 농도의 내부 표준물질(동위원소 물질)을 첨가하여 실험을 진행 한 후, 내부 표준물질에 대한 분석대상 물질의 피크 면적비 및 농도비를 이용하여 검정곡선을 작성할 수 있다. 실제 시료에서 내부 표준물질과 시료 내 분석대상 물질이 나타내는 피크 면적 비를 측정하여 검정곡선에 적용시켜 하기 수학식 1에 따라 시료 내 산성제초제의 농도를 계산할 수 있다. 또한 하기 수학식 2 및 3에 따라 각각의 농도에 해당하는 상대반응계수 (Relative Reference Factor, RRF)를 계산하여 정량에 이용할 수 있다.

[수학식 1]

(a: 검정곡선의 기울기, b: 검정곡선의 y 절편 값)

[수학식 2]

[수학식 3]

그 다음, 상기 분석대상 물질 및 동위원소 물질을 할로겐알킬화한다.

본 단계에서 본 발명의 분석대상 물질 및 동위원소 물질이 포함하는 수소가 할로겐알킬기로 치환된다.

상기 할로겐알킬화는 특별히 한정되는 것은 아니나, 바람직하게 트리플루오로에틸(trifluoroethyl)화일 수 있다.

상기 트리플루오로에틸(trifluoroethyl)화는 분석대상 물질 및 동위원소 물질에 트리플루오로무수초산 및 트리플루오로에탄올을 사용하여 반응시키는 것일 수 있다. 이를 하기 반응식 1로 나타냈다.

[반응식 1]

상기 반응식 1에서 트리플루오로무수초산에서 나온 수소 양이온 및 트리플루오로에탄올에서 나온 RO^-기가 분석대상 물질 또는 동위원소 물질과 반응하여 할로겐알킬화 화합물을 생성한다.

예를 들어, 환경 시료 및 생체 시료에서 추출용매를 이용하여 추출한 후 농축 과정을 통하여 분석대상 물질만을 잔사시킨 시험관에 트리플루오로무수초산을 약 100 ㎕, 트리플루오로에탄올을 약 50㎕ 첨가하고 약 80 ℃에서 약 1시간 반응을 진행할 수 있으나, 첨가하는 시약의 양, 반응 온도 및 반응 시간이 이에 제한되는 것은 아니다.

마지막으로, 상기 할로겐알킬화된 분석대상 물질 및 동위원소 물질을 기체 크로마토그래피-이중 질량분석기(GC-MS/MS)에 주입하여 분석한다.

본 단계는 구체적으로 할로겐알킬화된 분석대상 물질 및 동위원소 물질을 기체 크로마토그래피에 통과시켜 분리시킨 후, 상기 기체 크로마토그래피를 통과한 분석대상 물질 및 동위원소 물질을 이중 질량분석기를 이용하여 분석하는 것이다.

기존의 단일 질량분석기는 1 차 이온화를 통해서 생성된 이온을 전하대 질량비로 검출하는 데 반하여, 이중 질량분석기는 1차 이온화로 생성된 이온을 CID(collision cell)에서 또 다시 이온화한다. 즉, 분석하고자 하는 특정한 이온종을 질량 분석하여 특정 m/z를 선구이온(precursor ion)으로 선택한 후 충돌유발 토막화를 통해 생성된 생성이온(product ion)을 질량 분석하는 방법으로, 단일 질량분석기보다 더욱 정확하고 우수한 감도로 분석을 수행할 수 있다.

기체 크로마토그래피-이중 질량분석기 분석기기를 사용할 수 있으며, 기체 크로마토그래피-이중 질량분석기는 분리도가 우수하고 검출한계가 낮으며, 전자 충격 이온화법 (Electron Impact Ionization, EI)으로 생성된 토막이온으로부터 분자량과 분자 구조를 비교적 정확하게 확인 할 수 있어 보다 신뢰 높은 결과를 얻을 수 있다. 예를 들어, 에질런트 (Agilnet)사의 7890-7000 트리플 쿼드러플 기체크로마토그래피-이중질량분석기 (7890-7000 triple quadruple GC-MS/MS)를 사용할 수 있다.

기체 크로마토그래피-이중 질량분석기를 이용한 정량분석은 다중반응 모니터링 (Multiple Reaction Monitoring, MRM) 모드에서 정량하는 것일 수 있다. 다중반응 모니터링 (MRM) 모드는 특성 이온을 두번 이온화하여 검출되는 토막이온을 선택하여 정량분석함으로써 매질 효과로 인한 방해를 줄이고 보다 정밀하고 정확한 분석을 가능하게 한다.

즉, 본 발명은 동위원소 희석 단계; 산성제초제를 트리플루오로에틸 (trifluoroethyl)화 단계; GC-MS/MS 최적화 단계;를 포함하는 산성제초제의 분석방법에 의하여 물 또는 토양 시료와 같은 환경 시료에서 바탕시료의 영향을 적게 받으면서 감도, 정확도, 정밀도가 우수한 분석방법을 제공할 수 있다.

이하의 실시를 통하여 본 발명이 더욱 상세하게 설명된다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 이들만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

공 시험관에 2,4-디클로로페녹시아세트산과 2,4,5-트리클로로페녹시아세트산 및 그 내부 표준물질인 2,4-디클로페녹시아세트산-¹³C₆ 과 2,4,5-트리클로로페녹시아세트산-¹³C₆을 1 mg/L 농도 용액 100㎕ 첨가하였다. 질소 농축기를 사용하여 분석 대상 물질 및 내부 표준물질만을 잔사시킨 후, 트리플루오로무수초산 100 ㎕와 트리플루오로에탄올 50 ㎕를 첨가하여 80℃에서 1시간 가열하였다. 이후 상온에서 냉각시킨 후 질소 농축기를 이용하여 건조시키고, 에틸아세테이트 100 ㎕로 다시 용해시킨 후, 기체 크로마토그래피-이중 질량분석기에 2 ㎕ 주입하여 스캔 모드 (scan mode) 및 생성이온 모드 (Product ion mode, PRD mode)를 순차적으로 진행, 다중반응모니터링 모드(Multiple Reaction Monitoring mode, MRM mode) 조건을 확립하였다. 하기 표 1과 같이, 에질런트 (Agilnet)사의 7890-7000 트리플 쿼드러플 기체 크로마토그래피-이중 질량분석기 (7890-7000 triple quadruple GC-MS/MS)를 사용하였으며, 씨티씨 아날리틱스 (CTC ANALYTICS)의 팔 시스템 (PAL system)을 이용하여 시료를 주입하였다. 분리관으로는 울트라-2 (크로스-연결된 5 % 페닐 메틸 실리콘, 길이 25 m, 내경 0.2 mm, 필름 두께 0.33 μm)을 사용하였으며, 운반 기체로는 유속 1 ml/분의 초고순도 헬륨을 사용하였다. 주입부의 온도는 280℃이었으며, 1:10 의 분할주입방식 (split injection mode)을 사용하였다. 오븐의 온도 조건은 100℃를 시작온도로 분당 10℃씩 230℃까지 가온시켜 분석 대상 물질을 분리하였으며, 이후 분당 30℃씩 300℃까지 승온시켜 10 분간 유지시켰다. 이중 질량분석기의 첫번째 이온화 에너지는 -70 eV이며, 두번째 이온화는 1.5 ml/분의 질소기체와 2.25 ml/분의 헬륨기체로 이루어진 충돌 칸 (collision cell)에서 진행되었다.

		조건
분리관		울트라-2 (크로스 연결된 5 % 페닐메틸실리콘, 25 m×0.2 mm I.D., 0.33 ㎛ 필름 두께)
운반 기체		유속 1.0 mL/분의 헬륨
주입부 모드		스플릿 모드 (10 : 1)
주입량		2 ㎕
획득 모드		GC-MS/MS에서 MRM 모드
이온화		EI at 70 eV
충돌 칸 (collision cell)		N₂ : 1.5 ml/분 He : 2.25 ml/분
용매 지연 시간		4.5 분
총 시간		25.33 분
온도 프로그래밍		초기 100 ℃
#	승온 속도(℃/분)		온도(℃)	시간(분)
1	10		230	0
2	30		300	10

모든 분석대상물질은 풀-스캔 모드 (full scan mode)를 통해 얻어진 질량스펙트럼에서 전구이온 (precursor ion)을 선택하고 각 물질에 10 eV - 40 eV 범위의 충돌 에너지 (collision energy)를 적용하여 최적의 감도를 보이는 충돌 에너지를 선택하였으며 그 때의 생성이온 (product ion)을 정량 이온으로 선택하였다. 각 물질마다 정량이온과 정성이온을 각각 선택하였고 특성이온만을 두 번 이온화하는 다중반응모니터링 모드 (Multiple Reaction Monitoring mode, MRM mode)로 분석하였다.

그 결과를 하기 표 2 및 도 1에 나타내었다. 하기 표 2 및 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 2,4-디클로로페녹시아세트산 (2,4-D)는 수소가 이탈되고 트리플루오로에틸화된 m/z 302에 충돌 에너지 20을 가해 COOCH₂CF₃가 떨어진 m/z 175에서 가장 좋은 피크 면적을 나타내었고, 2,4,5-트리클로로페녹시아세트산 (2,4,5-T)의 경우 역시 트리플루오르에틸이 결합한 m/z 336에서 충돌 에너지에 의해 COOCH₂CF₃가 이탈한 m/z 209 일 때 가장 좋은 감도를 나타내었다. 하지만 아무것도 첨가하지 않은 바탕시료에서 m/z 336 → 209 이온의 값이 검출되어 감도는 낮지만 바탕시료에서 검출되지 않는 m/z 301 [M-Cl] → 189 [M-COOCH₂CF₃]을 정량 이온으로 선택하였다.

화합물		전구이온 (precursor ion)	생성이온 (product ion)	충돌 에너지
2,4-D(¹³C₆)	정량 이온	308	181	20
2,4-D(¹³C₆)	정성 이온	310	183	15
2,4-D	정량 이온	302	175	20
2,4-D	정성 이온	304	177	15
2,4,5-T(¹³C₆)	정량 이온	307	195	30
2,4,5-T(¹³C₆)	정성 이온	309	197	40
2,4,5-T	정량 이온	301	189	30
2,4,5-T	정성 이온	303	191	40

[실시예 2] 검정곡선 작성 및 상대반응계수 계산

본 실시예는 환경 시료 중 물 시료와 토양 시료에서의 정량을 위한 검정곡선 작성 및 상대반응계수 계산법을 나타낸 것이다. 공 시험관에 2,4-디클로로페녹시아세트산과 2,4,5-트리클로로페녹시아세트산을 다양한 농도범위로 첨가한 후, 그 내부 표준물질인 2,4-디클로페녹시아세트산-¹³C₆ 과 2,4,5-트리클로로페녹시아세트산-¹³C₆을 일정량 첨가하였다. 질소 농축기를 사용하여 분석 대상 물질 및 내부 표준물질만을 잔사시킨 후 트리플루오로무수초산 100 ㎕ 및 트리플루오로에탄올 50 ㎕을 첨가하여 80 ℃에서 1시간 동안 가열한다. 이후 상온에서 냉각시킨 후 질소 농축기를 이용하여 건조시키고 에틸아세테이트 100 ㎕로 다시 용해시켜 기체 크로마토그래피-이중 질량분석기에 2 ㎕ 주입하여 분석하였다. 분석 대상 산성제초체 2 종에 대해 1:1 동위원소 희석법을 사용하므로, 추출 과정 없이 용매 증발 및 트리플루오로에틸화 과정만을 수행하여 검정곡선을 작성 및 상대반응계수 (Relative Reference Factor, RRF) 계산을 진행하였다. 각 산성제초제의 검정 범위와 직선성 상관계수를 통한 정량은 표 3에 정리하였고, 반응계수를 통한 정량은 표 4에 정리하였다. 그 결과 검정곡선은 모두 0.999 이상의 직선성을 보였으며, 상대반응계수의 상대표준편차 (Relative Standard Deviation, RSD)가 15 % 이내의 값을 가지므로 반응계수를 통한 정량이 가능함을 확인하였다.

시료	화합물	내부표준물질 농도	표준물질 농도 범위	y = ax + b
시료	화합물	내부표준물질 농도	표준물질 농도 범위	a	b	r²
물	2,4-D	30.0 pg/ml	0.5 pg/ml - 50.0 pg/ml	1.039	-0.015	0.999
물	2,4,5-T	30.0 pg/ml	1.0 pg/ml - 50.0 pg/ml	1.137	0.020	0.999
토양	2,4-D	5.0 ng/g	0.2 ng/g - 50.0 ng/g	0.992	-0.039	0.999
토양	2,4,5-T	5.0 ng/g	0.2 ng/g - 50.0 ng/g	0.967	-0.066	0.998

시료	화합물	내부표준물질 농도	표준물질 농도 범위	상대반응계수
시료	화합물	내부표준물질 농도	표준물질 농도 범위	평균	표준 편차	상대표준편차(%)
물	2,4-D	30.0 pg/ml	0.5 pg/ml - 50.0 pg/ml	1.02	0.08	7.89
물	2,4,5-T	30.0 pg/ml	1.0 pg/ml - 50.0 pg/ml	1.21	0.12	10.18
토양	2,4-D	5.0 ng/g	0.2 ng/g - 50.0 ng/g	0.96	0.05	5.29
토양	2,4,5-T	5.0 ng/g	0.2 ng/g - 50.0 ng/g	0.94	0.07	7.06

[실시예 3] 물에 대한 검출한계

환경 시료 중 물에 대한 검출한계를 계산하기 위하여, 증류수 200 ml을 취하여 표준 물질 2종 (2,4-디클로로페녹시아세트산, 2,4,5-트리클로로페녹시아세트산)을 시료 내 농도가 1 pg/ml 되도록 첨가하고 내부 표준물질 2종 (2,4-디클로페녹시아세트산-¹³C₆, 2,4,5-트리클로로페녹시아세트산-¹³C₆)은 30 pg/ml가 되도록 첨가하였다. 황산 5 ml을 가하여 시료의 pH를 1 이하로 조절하고 염석 효과를 위해 무수황산나트륨을 50 g 첨가한 후 디에틸에테르로 추출하였다. 이를 질소 농축기를 이용하여 건조시키고 추출된 잔사물에 트리플루오로무수초산 100 ㎕와 트리플루오로에탄올 50 ㎕을 첨가하여 80 ℃에서 1시간 동안 가열하여 반응을 진행하였다. 반응이 끝난 후 상온에서 냉각시킨 유도체 화합물을 질소 농축기를 이용하여 완전 건조시키고 에틸아세테이트 용액 100 ㎕을 첨가하여 충분히 용해시킨 후 2 ㎕를 취하여 기체 크로마토그래피-이중 질량분석기를 이용하여 정량 분석하였다. 상기 과정을 7회 반복하였고 정량한 결과의 표준편차, 검출 한계, 정밀도 및 정확도를 하기 표 5 및 6에 나타내었다.

시료	실험횟수	화합물	단위	환산농도	표준편차 (SD)	검출한계 (MDL)	정량한계 (PQL)
물	7	2,4-D	pg/ml	10.00	0.43	1.36	4.32
물	7	2,4,5-T	pg/ml	10.00	0.55	1.72	5.47

시료	실험횟수	화합물	단위	측정농도	표준편차 (SD)	정밀도 (RSD, %)	정확도 (%)
물	7	2,4-D	pg/ml	10.18	0.44	4.32	101.82
물	7	2,4,5-T	pg/ml	10.73	0.59	5.47	107.27

[실시예 4] 토양에 대한 검출한계

환경시료 중 토양에 대한 검출한계를 계산하기 위해, 토양시료를 10g 취하여 표준 물질 2 종 (2,4-디클로로페녹시아세트산, 2,4,5-트리클로로페녹시아세트산)을 시료 내 농도가 1 ng/g 되도록 첨가하고 내부 표준물질 2 종 (2,4-디클로페녹시아세트산-¹³C₆, 2,4,5-트리클로로페녹시아세트산-¹³C₆)은 5 ng/g이 되도록 첨가하였다. 6 N 염산을 100 ㎕ 가하여 산성화시킨 후 아세톤과 디클로로메탄을 1:1로 혼합한 용액으로 초음파를 이용하여 추출하였다. 추출된 용매를 질소 농축기를 이용하여 1 ml으로 농축시킨 후 1 N 수산화나트륨을 가하여 60 ℃에서 15 분 가수분해하고, 상온에서 냉각시킨 후에 디에틸에테르를 이용하여 추출하여 버리는 정제과정 이후에 다시 6 N 염산을 이용하여 용액을 산성화하였다. 디에틸에테르를 이용하여 추출한 유기용매층을 질소농축기를 사용하여 건조시킨 잔사물에 트리플루오로무수초산 100 ㎕ 및 트리플루오로에탄올 50 ㎕을 첨가하여 80 ℃에서 1시간 동안 가열하여 반응시켰다. 반응이 끝난 후 상온에서 냉각시킨 유도체 화합물을 질소 농축기를 이용하여 완전 건조시키고 에틸아세테이트 용액 100 ㎕을 첨가하여 충분히 용해시킨 후 2 ㎕를 취하여 기체 크로마토그래피-이중 질량분석기를 이용하여 정량 분석하였다. 상기 과정을 7 회 반복하였고 정량한 결과의 표준편차, 검출 한계, 정밀도 및 정확도를 하기 표 7 및 8에 나타내었다.

시료	실험횟수	화합물	단위	환산농도	표준편차 (SD)	검출한계 (MDL)	정량한계 (PQL)
토양	7	2,4-D	ng/g	1.00	0.04	0.13	0.43
토양	7	2,4,5-T	ng/g	1.00	0.07	0.24	0.75

시료	실험횟수	화합물	단위	측정농도	표준편차 (SD)	정밀도 (RSD, %)	정확도 (%)
토양	7	2,4-D	ng/g	1.04	0.04	4.27	104.42
토양	7	2,4,5-T	ng/g	0.96	0.07	7.50	96.41

[실시예 5] 물 및 토양 시료에서의 회수율

본 실시예는 환경시료 중 물 시료와 토양 시료에서의 회수율을 계산하기 위하여 시료 내 일정 농도로 첨가한 내부 표준물질의 회수율을 계산하는 내부 표준물질 시료 첨가 회수율 (Internal Standard Matrix Spike Recovery, ISTD MSR)을 나타낸 것이다. 회수율은 추출과정을 거치지 않은 결과를 기준으로 하여 추출과정을 거쳐 얻은 결과의 비율을 측정하여 회수 정도를 평가하는 것으로 실제 물 시료에 내부 표준물질 30 pg/ml 첨가하고, 토양 시료의 경우 내부 표준물질을 5 ng/g 첨가한 후 추출과정을 거치지 않은 결과와 비교하였다. 실제 물 시료 17 개와 토양시료 22 개에 첨가한 내부 표준물질의 회수율을 계산한 결과를 하기 표 9에 나타내었다. 하기 표 9에서 볼 수 있듯이 그 평균값이 79.0 내지 96.2% 범위로 나타났다.

시료	개수	화합물	내부표준물질 농도	회수율 (%)	표준편차 (SD)	상대 표준편차 (RSD, %)
물	17	2,4-D(¹³C₆)	30 pg/ml	90.8	7.0	7.7
물	17	2,4,5-T(¹³C₆)	30 pg/ml	96.2	8.1	8.4
토양	22	2,4-D(¹³C₆)	5 ng/g	79.0	18.4	23.3
토양	22	2,4,5-T(¹³C₆)	5 ng/g	84.1	17.2	20.5

Claims

분석대상 물질의 원소가 동위원소로 치환된 동위원소 물질을 내부 표준물질로 하여 분석대상 물질을 정량하는 단계;
상기 분석대상 물질 및 동위원소 물질을 할로겐알킬화하는 단계; 및
상기 할로겐알킬화된 분석대상 물질 및 동위원소 물질을 기체 크로마토그래피-이중 질량분석기에 주입하여 분석하는 단계;를 포함하고,
상기 분석대상 물질은 하기 화학식 1로 표시되는 2,4-디클로로페녹시아세트산 (2,4-dichlorophenoxy aceic acid, 2,4-D) 또는 하기 화학식 2로 표시되는 2,4,5-트리클로로페녹시아세트산 (2,4,5-trichlorophenoxy acetic aicd, 2,4,5-T)이고,
상기 내부 표준물질은 하기 화학식 3으로 표시되는 2,4-디클로로페녹시아세트산-¹³C₆(2,4-dichlorophenoxy acetic acid-¹³C₆) 또는 하기 화학식 4로 표시되는 2,4,5-트리클로로페녹시아세트산-¹³C₆(2,4,5-trichlorophenoxy acetic acid-¹³C₆)인 산성제초제의 분석방법.
[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]
삭제
삭제
삭제
제 1항에 있어서,
상기 할로겐알킬화는 트리플루오로에틸(trifluoroethyl)화인 산성제초제의 분석방법.
제 5항에 있어서,
상기 트리플루오로에틸(trifluoroethyl)화는 트리플루오로무수초산 및 트리플루오로에탄올을 사용하는 것인 산성제초제의 분석방법.
제 1항에 있어서,
상기 기체 크로마토그래피-이중 질량분석기에 주입하여 분석하는 단계는 상기 할로겐알킬화된 분석대상 물질 및 동위원소 물질을 기체 크로마토그래피에 통과시켜 분리시킨 후, 상기 기체 크로마토그래피를 통과한 분석대상 물질 및 동위원소 물질을 이중 질량분석기를 이용하여 분석하는 것으로, 다중 반응 모니터링(Multiple Reaction Monitoring) 모드에서 정량하는 것인 산성제초제의 분석방법.