＜報
文＞
環境水中の農薬類等分析のための迅速前処理法の開発
＊
木 村 淳 子
＊＊・大 原 俊 彦
＊＊・槇 本 佳 泰
＊＊キーワード
①疎水性膜，②有機化学物質，③前処理，④迅速化，⑤簡易化
要
旨
有機化学物質の分析における溶媒抽出法に疎水性膜処理を組み合わせた簡易・迅速な前
処理方法を開発し，それに用いる器具を製作した。本方法は疎水性膜で液液分離し，検水
量の1/25程度の少量の溶媒で簡易に抽出することができる。また，抽出後の溶媒の SS 成
分除去，脱水，濃縮の操作を要しないため，分析時間が時間以上かかっていた従来の溶
媒抽出法や固相抽出法と比べて10分程度に大幅短縮できた。今回，上水の水質管理目標値
および公共用水域の指針値に定められている農薬のうち66物質を対象に検討を行ったとこ
ろ，従来法と同等の回収率と変動係数が得られた。
そのため，本方法は迅速かつ網羅的分析法として，事故や災害といった緊急時における
スクリーニングに有効な手法と考える。
1. は じ め に
環境中の有機化学物質の測定においては，近
年，分析機器の自動化，高速化，高感度化が急速
に進んでいる。一方，試料からの抽出や溶媒の濃
縮など前処理操作には依然として多くの時間およ
び技術力が必要であり，迅速に分析結果を得るに
は前処理の迅速化，簡易化が鍵となる。㈳日本機
械工業連合会，㈳日本分析機器工業会の調査研究
によると，分析業界全体において前処理の迅速
化，簡易化の要望が高いことが示されている
1)。
広島県内では毎年およそ200件の水質汚染事故
が発生している
2)。そこで，このような緊急に分
析が必要になるような事態を想定し，有機化学物
質の分析における前処理の迅速化と簡易化をめざ
し，疎水性膜を用いる溶媒抽出・分離手法を開発
し，その有用性を確認したので報告する。
2. 本前処理法に用いる器具
2.1 構造と材質
試料水を少量の溶媒で抽出後，溶媒のみを分離
回収してそのまま分析検体とできるように図 1 の
構造の器具を考案した。
器具の本体は，水，塩，有機溶媒を混合可能な
内容量を持つシリンジ筒と膜ろ過時に加圧するた
めのピストン部から成る。シリンジ筒には疎水性
膜ユニットを装着するノズル付きのフタまたは振
とう時に密封するフタを装着可能なねじ口を付け
た。疎水性膜ユニットは抽出溶媒の比重により溶
媒を分離する方向が異なるため，ろ過した溶媒を
膜上に一時的に貯留するタイプと分析用バイアル
へ直接注ぐタイプの2種類とした。
材質は溶媒に耐性があるポリプロピレン(シリ
ンジ筒(ネジ口部を除く)，疎水性膜ユニット)お
＊New Rapid Pretreatment Method and Tools for Analyzing Pesticides in Environmental Water
＊＊Junko KIMURA, Toshihiko OOHARA, Yoshiyasu MAKIMOTO(広島県立総合技術研究所 保健環境センター) Health and
よびポリエチレン(シリンジ筒のネジ口部，ピス
トン，フタ種)とした。
2.2 疎水性膜
疎水性膜としてはメルク社製のテフロン製メン
ブレンフィルター FLUOROPORE MEMBRANE
FILTERS (孔径0.45μm)を使用した。
3. 開発した器具を用いた農薬の添加回収試験
3.1 抽出用溶媒の液量
分析用として0.5〜1.5mL の溶媒を回収する必
要があるため，水への溶解量と器具内の残留を考
慮して水50mL に対して有機溶媒をmL 添加し
た。
3.2 使用した農薬
上水の水質管理目標値および公共用水域の指針
値が定められている農薬のうち，表 2 に示すジク
ロルボスなど66物質(関東化学農薬混合標準液59)
を使用した。
3.3 河 川 水
河川水は図 2 に示した地点Ａ(上流)，地点Ｂ
(中流)，地点Ｃ(下流，汽水域)の地点で採水し
た。
3.4 操
作
製作した器具を用いて以下の手順で添加回収試
験を実施した(図 3)。
手順：①農薬をμg/L となるよう添加した精
製水または河川水50mL をシリンジ筒にとり，
NaCl をg 加えフタをしてよく混合した。②さ
らに内部標準物質として-ブロモアントラセン
(関東化学製)を25ng/mL 含む有機溶媒(ジクロロ
メタン，ヘキサン，あるいはヘキサン/トルエン
(：))mL を加え分間振とうした。③分
間静置した後，フタを疎水性膜ユニットを装着し
たノズル付きフタに取替え，ピストンで軽く加圧
することにより溶媒層を分取した。④分取した溶
膜ユニットは水より比重が小さい溶媒用(上段)と大き い溶媒用(下段)の種類 図 1 迅速前処理器具の構造 キャリアガス 注入量 装置 30m，0.25mm，0.25μm 走査範囲 MS：JMS Q1000GC 表 1 GC/MS の分析条件 Agilent J&W HP-5MS GC：Agilent7890A カラム 昇温条件 μl(スプリットレス) He mL/min 60℃(1.5min)−20℃/min −160℃−℃/min − 250℃−20℃/min −310℃( min) Scan 50〜400m/z ←⇹᳓ᕈ⤑ ←⇹᳓ᕈ⤑ 䉲䊥䊮䉳╴ → 䊏䉴䊃䊮ㇱ → 䊐䉺 䊉䉵䊦ઃ䊐䉺 ⇹᳓ᕈ⤑ 䊡䊆䉾䊃 ᧄ 䋨60mLኈ㊂䋩 䋨ട↪䋩 図 2 河川水の採水地点 図 3 迅速前処理器具の使用方法 ὐA ὐB ὐC ⹜ᢱ 50mL ኈེ ⤑ಽ㔌 GC/MS ᷹ቯ ←ᯏṁᇦ 2mL ᯏṁᇦጀ ←ᝄ䈫䈉 1ಽ ←㕒⟎ 1ಽ ←ᝄ䈫䈉 1ಽ ←㕒⟎ 1ಽ ←⤑ಽ㔌 1ಽ Ყ㊀䈏᳓䉋䉍ᄢ䈐䈇ṁᇦ↪ Ყ㊀䈏᳓䉋䉍ዊ䈘䈇ṁᇦ↪ ←㕒⟎ 1ಽ ←ᝄ䈫䈉 1ಽ ←⤑ಽ㔌 1ಽ ←⇹᳓ᕈ⤑ ←⇹᳓ᕈ⤑1.16 0.14 0.89 0.12 0.49 0.88 0.45 0.57 0.53 1.91 0.35 1.20 1.08 0.95 0.26 1.01 0.92 0.35 0.97 0.49 0.67 1.43 0.87 0.67 0.69 1.16 0.48 1.28 1.15 0.51 0.81 0.86 0.30 1.19 0.57 0.99 0.55 0.72 0.76 0.67 0.41 0.48 0.62 0.77 1.10 0.86 0.78 0.77 0.46 0.37 1.23 0.57 0.63 0.51 0.36 0.51 0.77 0.28 0.66 0.50 0.49 0.70 1.23 0.76 0.56 1.29 CV ％ 11 2 9 2 5 8 6 6 8 13 5 11 10 10 3 10 11 5 9 5 6 11 10 6 6 12 6 13 11 6 10 10 4 10 9 9 5 9 8 7 5 5 6 10 9 8 8 7 4 4 10 7 7 7 3 6 7 3 9 6 6 9 9 6 6 9 回収率 ％ 99 72 104 76 95 104 72 97 66 140 67 111 111 97 96 104 81 72 99 96 106 125 88 103 118 102 82 102 103 87 84 92 80 114 66 116 110 85 97 88 89 93 110 75 120 110 102 111 89 98 121 88 95 73 121 89 119 89 75 78 88 81 131 135 100 142 農薬の種類 ジクロルボス ジクロベニル エトリジアゾール クロロネブ イソプロカルブ モリネート トリフラレン フェノブカルブ ベンフラレン ペンシクロン ジメトエート シマジン アトラジン プロピザミド ピロキロン ダイアジノン ジスルフォトン クロロタロニル イプロベンホス ブロモブチド テルブカ−ブ シメトリン トリクロホスメチル アラクロール メタラキシル ジチオピル フェニトロチオン エスプロカルブ チオベンカーブ マラチオン フェンチオン クロルピリホス フサライド ジメタメトリン ペンディメタリン メチルダイムロン キャプタン イソフェンホス ジメピペレート フェントエート メチダチオン α-エンドスルファン(Ⅰ) ナプロパミド ブタミホス フルトラニル イソプロチオラン プレチラクロール ブプロフェジン イソキサチオン β-エンドスルファン(Ⅱ) メプロニル クロルニトロフェン エディフェンホス エンドスルファン サルファネート テニルクロール ピリブチカーブ イプロジオン ピリダフェンチオン EPN ピペロフォス ビフェノクス アニロフォス ピリプロキシフェン メフェナセット カフェンストロール エトフェンプロックス ジクロロメタン (測定回数，n＝) 表 2 抽出溶媒による回収率の違いと変動係数(CV)および定量下限値 CV ％ 53 77 101 79 73 96 72 85 69 99 7 44 73 84 46 86 77 73 104 89 94 83 79 85 73 85 93 91 86 88 77 83 78 91 69 113 102 82 87 97 91 85 101 77 89 86 88 86 93 86 93 88 86 68 91 78 110 86 78 78 67 83 102 109 91 111 18 73 93 81 35 85 94 63 97 109 8 12 30 64 12 86 72 73 89 84 90 40 80 79 51 108 81 90 82 85 73 90 77 83 92 99 84 85 87 83 75 90 89 93 75 84 88 104 63 92 82 80 80 77 84 101 82 78 86 87 88 80 116 87 73 177 回収率 ％ 回収率 ％ ヘキサン/トルエン(：) ヘキサン 定量下限値 μg/L 0.25 0.13 0.47 0.18 0.31 0.90 2.06 0.43 2.51 1.06 0.05 0.22 0.14 0.17 0.08 0.75 0.49 0.17 0.16 0.29 0.62 0.27 0.25 0.55 0.71 1.96 0.43 0.15 0.25 0.12 0.29 0.55 0.13 0.46 1.69 0.45 0.37 0.66 0.17 0.72 0.14 0.34 0.50 1.26 0.31 0.32 0.48 1.05 1.09 1.24 0.46 0.42 0.79 0.49 0.29 2.41 0.54 0.47 0.54 0.66 0.70 0.22 1.61 0.30 0.20 6.25 定量下限値 μg/L 0.32 0.27 0.57 0.33 0.34 0.65 0.22 0.35 0.27 1.07 0.04 0.24 0.47 0.37 0.22 0.51 0.82 0.29 1.22 0.38 0.36 0.35 0.17 0.42 0.28 0.57 1.23 0.43 0.34 0.50 0.34 0.42 0.25 0.31 0.41 0.45 0.45 0.48 0.77 1.13 0.39 0.57 0.48 0.58 0.33 0.49 0.41 0.29 0.84 0.92 0.29 0.91 0.37 0.88 0.20 0.24 0.73 0.35 0.55 0.57 1.20 1.56 0.49 0.23 0.21 0.78 定量下限値 μg/L 6 3 6 4 5 7 3 4 4 11 4 5 6 4 5 6 10 4 11 4 4 4 2 5 4 7 13 5 4 6 4 5 3 3 6 4 4 6 9 10 4 7 5 7 4 6 5 3 7 11 3 10 4 13 2 3 7 4 7 7 16 19 5 2 2 7 12 2 5 2 9 10 22 7 26 9 4 17 4 3 6 9 7 2 2 3 7 6 3 7 13 19 5 2 3 1 4 6 2 5 19 5 4 8 2 8 2 4 6 14 4 4 6 10 10 13 6 5 10 7 3 24 7 6 6 7 8 3 14 3 3 35 CV ％
媒をそのまま分析用 GC バイアルに移し，シリン
ジスパイクとしてフェナンスレン-d
10(関東化学
製)を50ng 添加した。⑤作成した分析用試料は表
1 の条件で GC/MS により分析を行った。
検量線用の標準液についてもmL に対して内
部標準物質およびシリンジスパイクを各50ng 添
加した。
3.5 濃度と回収率の計算方法
水温による溶媒の溶解度の変動や器具内への残
留等による溶媒回収量のバラツキは，内部標準物
質により補正した。
内部標準法により検量線を作成し，目的の物質
の濃度を求め，ブランク値を差し引いて分析値と
した。添加回収試験の繰り返し分析回数は回と
し，回収率および変動係数を求めた。定量下限値
は分析値の標準偏差の10倍とし，試験水中の濃度
に換算した。
4. 結果と考察
溶媒と水を分離可能な疎水性膜の孔径を調査す
る た め に，孔 径 0.45，0.5，1.0，2.0，5.0，10
μm のテフロン製メンブレンフィルターを用いジ
クロロメタンと水を：10の比率で混合し，層
に分離した液を通液すると，いずれの孔径のフィ
ルターでもほとんど圧力をかけることなくジクロ
ロメタン層のみがフィルターを通過した。そこ
で，SS の除去を考慮して孔径0.45μm の膜を使
用した。
ジクロロメタン抽出では，農薬66物質中60物質
の回収率が70〜130％，変動係数は66物質すべて
が15％以内であり，簡易な抽出操作でありながら
良好な結果が得られた(表 2)。次に，ヘキサン抽
出では66物質中54物質の回収率が70〜130％であ
り，ジクロルボス等物質で回収率30％未満と
なった。これはヘキサンがジクロロメタンと比較
して極性が低く極性物質の抽出に劣るためである
と考えられる。そこで，ヘキサンにトルエンを添
加して極性を調整したところ，ヘキサン/トルエ
ン(：)による抽出では66物質中58物質の回収
率が70〜130％，回収率30％未満は1物質となり，
極性物質の回収率がヘキサンのみによる抽出より
向上した。抽出溶媒としてヘキサンを用いる場合
は必要に応じてトルエンを混合することが回収率
の向上に有効であることが示唆された。
早川ら
3)，笠井ら
4)によれば，固相抽出での回
収率は，ジクロルボスが52.5％，シマジンが83.6
および89.5％，マラチオンが95.8％，ペンディメ
タリンが61.6％となっている。本方法におけるジ
クロロメタン抽出の回収率はそれぞれ99，111，
87，66％であり，固相抽出と同等またはそれ以上
の結果であった。一方，エトフェンプロックスお
よびフルトラニルの回収率はそれぞれ，固相抽出
で58.7％，91.4％
3)，本方法で142％，120％であ
り，一部の農薬において高く算出される傾向が
あった。
定量下限値が目標値または指針値より高い農薬
は，66物質のうちクロロニトロフェンの0.57
μg/L(ジクロロメタン)，0.42μg/L(ヘキサン)，
0.91μg/L(ヘキサン/トルエン(：))のみで
あった(上水の水質管理目標値0.1μg/L)。
広島市内の河川地点で採水した検水を用いて
66物質の添加回収試験を行ったところ，回収率
70〜130％の物質が，ジクロロメタン抽出では地
点 A が64物質，地点 B が62物質，地点 C が59物
質で精製水での試験と同等の結果が得られた(表
3)。ヘキサン抽出でも地点 A が52物質，地点 B
が53物質，地点 C が51物質で精製水の結果と同
等の回収率となった(表 4)。以上のことから，開
発した前処理法は実際の検体でも精製水と同等の
結果が得られることがわかった。
本方法は液液抽出法の応用であり多種多様な有
機 化 合 物 が 同 時 に 抽 出 さ れ る。そ の た め，
Calibration Curve Locking Database 法
5)や GC×
GC-HRTOFMS 等を用いた一斉分析技術と組み
合わせることにより短時間で網羅的な分析が可能
となる。水質汚染事故等緊急時には有害化学物質
の緊急モニタリング実施指針(第一版)
6)に示され
るように最初に簡易分析等で短時間で分析対象物
質を探索することが必要と考えられるが，本方法
はその手段としても有効である。また，緊急時だ
けでなく通常の工場排水等のモニタリングへも活
用が期待できる。
開発した方法と器具は「分析試料作成方法，分
析試料作成装置および分析試料作成装置の使用方
法」(特願2013-007300)として特許出願中である。
CV 15 4 8 3 12 18 6 10 5 20 2 17 17 8 6 16 4 4 8 11 14 12 9 13 16 15 13 12 11 8 7 6 4 11 9 15 9 3 6 7 8 13 14 7 13 11 5 7 16 12 11 13 9 8 9 5 7 7 11 11 17 7 10 11 6 20 回収率 106 82 107 86 102 115 86 106 87 125 72 106 110 90 104 105 78 88 97 100 114 112 90 98 131 111 83 103 98 95 82 100 89 105 84 115 105 91 92 97 89 103 108 93 108 109 101 118 93 106 106 91 107 93 116 99 118 99 85 91 86 90 109 99 103 137 農薬の種類 ジクロルボス ジクロベニル エトリジアゾール クロロネブ イソプロカルブ モリネート トリフラレン フェノブカルブ ベンフラレン ペンシクロン ジメトエート シマジン アトラジン プロピザミド ピロキロン ダイアジノン ジスルフォトン クロロタロニル イプロベンホス ブロモブチド テルブカ−ブ シメトリン トリクロホスメチル アラクロール メタラキシル ジチオピル フェニトロチオン エスプロカルブ チオベンカーブ マラチオン フェンチオン クロルピリホス フサライド ジメタメトリン ペンディメタリン メチルダイムロン キャプタン イソフェンホス ジメピペレート フェントエート メチダチオン α-エンドスルファン(Ⅰ) ナプロパミド ブタミホス フルトラニル イソプロチオラン プレチラクロール ブプロフェジン イソキサチオン β-エンドスルファン(Ⅱ) メプロニル クロルニトロフェン エディフェンホス エンドスルファン サルファネート テニルクロール ピリブチカーブ イプロジオン ピリダフェンチオン EPN ピペロフォス ビフェノクス アニロフォス ピリプロキシフェン メフェナセット カフェンストロール エトフェンプロックス 地点 A (測定回数，n＝) 表 3 ジクロロメタンを抽出溶媒として用いた河川水 での添加回収試験 (単位：％) CV 115 75 112 80 110 135 94 113 94 121 70 124 128 101 101 122 98 84 107 117 124 130 110 122 151 136 88 119 115 96 108 112 88 121 91 131 117 98 100 105 90 113 119 91 125 127 120 130 81 109 121 80 98 96 134 101 140 99 75 92 92 87 126 107 108 142 110 74 111 79 107 128 90 110 88 132 70 118 121 96 102 112 86 84 100 109 122 120 95 111 140 128 78 110 106 91 92 104 88 112 81 126 113 88 95 101 88 106 118 87 119 121 112 126 95 100 115 84 94 91 122 98 134 89 74 87 71 88 118 104 107 149 回収率 回収率地点 B 地点 C 7 2 6 3 5 5 6 3 9 7 6 4 5 3 4 5 5 4 3 3 2 5 4 6 4 5 7 2 3 5 2 4 2 3 9 4 5 2 2 5 2 8 3 9 3 5 3 4 6 6 3 1 10 7 5 7 4 7 6 8 9 5 6 5 5 15 8 4 8 4 4 6 6 4 5 7 7 7 6 4 5 5 5 3 4 2 1 7 3 6 6 3 8 3 4 6 7 5 3 5 9 6 5 5 2 8 2 6 3 9 4 5 3 2 6 7 5 5 8 8 5 4 5 9 10 5 7 6 6 4 3 13 CV CV 12 6 7 6 5 6 10 6 11 7 17 48 4 4 19 8 12 6 5 6 5 8 7 8 9 8 8 4 4 6 8 14 5 2 11 4 6 11 8 8 6 15 6 13 3 6 7 9 11 13 5 13 5 5 4 11 11 13 13 10 18 9 9 9 9 19 回収率 18 82 93 91 30 99 90 62 90 69 2 9 30 76 11 93 82 80 83 91 97 41 88 89 51 102 83 89 87 91 80 90 82 88 92 86 65 89 89 84 68 97 91 85 79 90 91 95 79 98 76 91 80 78 88 89 70 81 80 87 61 77 85 73 62 96 農薬の種類 ジクロルボス ジクロベニル エトリジアゾール クロロネブ イソプロカルブ モリネート トリフラレン フェノブカルブ ベンフラレン ペンシクロン ジメトエート シマジン アトラジン プロピザミド ピロキロン ダイアジノン ジスルフォトン クロロタロニル イプロベンホス ブロモブチド テルブカ−ブ シメトリン トリクロホスメチル アラクロール メタラキシル ジチオピル フェニトロチオン エスプロカルブ チオベンカーブ マラチオン フェンチオン クロルピリホス フサライド ジメタメトリン ペンディメタリン メチルダイムロン キャプタン イソフェンホス ジメピペレート フェントエート メチダチオン α-エンドスルファン(Ⅰ) ナプロパミド ブタミホス フルトラニル イソプロチオラン プレチラクロール ブプロフェジン イソキサチオン β-エンドスルファン(Ⅱ) メプロニル クロルニトロフェン エディフェンホス エンドスルファン サルファネート テニルクロール ピリブチカーブ イプロジオン ピリダフェンチオン EPN ピペロフォス ビフェノクス アニロフォス ピリプロキシフェン メフェナセット カフェンストロール エトフェンプロックス 地点 A (測定回数，n＝) 表 4 ヘキサンを抽出溶媒として用いた河川水での添 加回収試験 (単位：％) CV 22 74 93 82 40 100 87 70 82 70 3 13 42 77 13 95 79 70 85 90 101 53 80 91 62 104 79 85 84 87 76 86 77 91 79 93 66 84 85 80 66 95 91 83 82 86 94 100 68 103 79 86 76 79 88 86 62 88 73 79 98 71 84 73 62 105 19 80 97 91 32 100 92 63 92 75 2 9 29 75 11 93 84 80 82 92 101 48 84 94 49 106 83 88 89 91 80 92 80 94 92 91 64 89 89 89 72 94 93 89 82 87 101 102 53 103 79 93 84 83 89 90 71 81 80 92 82 80 88 69 64 100 回収率 回収率地点 B 地点 C 8 6 2 2 8 5 14 4 14 21 12 15 10 9 17 7 13 6 4 3 3 6 4 5 14 10 15 7 6 5 10 12 6 2 19 3 6 9 4 9 8 12 3 11 2 6 8 8 9 13 2 7 6 8 5 11 9 10 10 16 6 21 8 12 7 14 9 6 5 4 5 4 6 3 7 10 23 21 13 9 9 11 11 4 4 5 4 6 5 5 11 1 13 2 3 6 10 5 8 3 10 2 4 10 4 8 2 8 1 9 4 7 6 5 7 2 2 11 3 3 1 7 11 16 7 6 8 9 4 8 3 4 CV
