Dechlorane Plusの磁場型及び
四重極型MSによる検討
○松本幸一郎
1
,小田嶋優子
1
,鹿島勇治
1
,先山孝則
2
,中野武
3
(
1
日本環境衛生センター,
2
大阪市立環境科学研究所,
3
大阪大学大学院工学研究科)
はじめに
Dechlorane Plus(DP)は過去40年間にわたり製造されてきた塩素系難燃剤である。
US-EPAでは高生産量化学物質(HPV)に指定されており、年間450 t以上が製造されて
いる。海外では湖沼底質、魚類や貝類、大気等様々な環境媒体から検出されている事
例が報告されている。国内では都市域周辺の底質、土壌、屋内のダストおよび屋外沈着
物を調査した結果、屋外沈着物は74~270 ng/g-dryといった比較的濃度であることがわ
かってきている。しかしながら、環境中の濃度や挙動については未だ不明な点が多い。
今回、我々は環境大気中のDPを測定することを目的として、GC/MSの測定方法につ
いて検討を行った。MSは磁場型(HRMS:EIモード、分解能10,000、以下HRMS-EI)及
び四重極型(LRMS:NCIモード、以下LRMS-NCI)の2機種で検討した。測定の結果、環
境大気からDPが検出され、知る限り環境大気では国内初検出の報告である。
本研究の目的
物理化学的性状
• Chemical Name
Dechlorane Plus
• CAS Number
13560-89-9
• Mol Formula
C
18
H
12
Cl
12
• Mol Weight
653.73
• Melt Pt
>325℃
• Water Solubility
7.51e
-10
mg/L (25℃)
• Log P (octanol-water)
11.27
• Vapor Pressure
7.06e
-10
mm Hg (25℃)
• Henry's Law Constant
7.44e
-6
atm-m
3
/mole (25℃)
試料と方法
サンプリング
採取方法
PS-Air、3L/min、24時間
サロゲート
Dechlorane Plus-
13
C
10
(syn体、anti体)
採取場所
日本環境衛生センター屋上
採取日
2012年4月18~19日、19~20日、23~24日、24~25日
※ 全日程において二重測定を実施
GC/MS
Agilent 6890 / AutoSpec Ultima NT (EI mode, Re > 10,000)
Agilent 7890 / 5975C (NCI mode, CH
4
)
測定
前処理
溶出方法
10%ジクロロメタン / ヘキサン 8 mL
シリンジスパイク Mirex-
13
C
GC/MS測定条件
GC/MS
6890 / AutoSpec (HRMS-EI)
7890 / 5975 (LRMS-NCI)
Column
DB-17HT (30 m, 0.25 mm, 0.32 μm)
Oven Temp.
100℃(1min)→20℃/min→160℃(0min)→3℃/min→220℃(0m
in)→10℃/min→330℃(3min)
Injector Temp.
280℃
Injection Port Type
Splitless
Injection Vol.
1 μL
Interface Temp.
320℃
Source Temp.
280℃
150℃
Ionization Mode
EI
NCI (RG : Methane)
Monitor Ion (DP)
m/z 271.8102, 273.8072
m/z 651.8, 653.8
Monitor Ion (DP-
13
C
10
)
m/z 276.8270, 278.8240
m/z 663.8, 665.8
Monitor Ion (Mirex-
13
C
標準液のクロマトグラム
LRMS-NCI
HRMS-EI
B12006-7CV_120406_DechloranePuls_CS-6 33.00 33.20 33.40 33.60 33.80 34.00 34.20 34.40 34.60 34.80 35.00 35.20 35.40 35.60 35.80 36.00 Time 0 100 % 0 100 %120528-08 Voltage SIR 6 Channels EI+
271.8102 3.97e6
34.82 34.32
120528-08 Voltage SIR 6 Channels EI+
273.8072 3.14e6 34.82 34.32
32.50
33.00
33.50
34.00
34.50
35.00
2000
4000
6000
8000
10000
12000
時間-->
アバンダンス
イオン 653.80 (653.50 ~ 654.50): 120409-21.D\data.ms
33.486
33.983
32.50
33.00
33.50
34.00
34.50
35.00
2000
4000
6000
8000
10000
時間-->
アバンダンス
イオン 651.80 (651.50 ~ 652.50): 120409-21.D\data.ms
33.486
33.983
syn-DP
anti-DP
syn-DP
anti-DP
マススペクトル (HRMS-EI)
SR11080XX_CTL11089XX_Dechlorane Plus syn 10ng_nonane100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700m/z 0
100
%
120106-08_SCAN 1730 (33.835) Cm (1729:1732-1722:1724) Magnet EI+ 8.32e4 270 237 236 229 107 143 141 108 117 119 129 216 201 195 193 145 165 149 167 175 238 240 255 253 264 274 297 276 278 279 293 299 345 309 343 311 329 347 569 567 533 349 531 497 495 377 351 379 493 439 499 529 501 509 535 565 537 545 547 571 573 654 652 575 583617619 650 656658 698 697 699
SR11080XX_CTL11087XX_Dechlorane Plus anti 10ng_nonane
100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700m/z 0
100
%
120106-07_SCAN 1759 (34.319) Cm (1759:1760-1751:1752) Magnet EI+ 8.31e4 270 238 236 229 227 107 143 141 108 117 216 214 201 195 145 183 165 240 255 264 274 276 297 295 278 279 345 299 343 309 311 331 329 327 347 377 349 367 365 569 533 531 379 497 495 439 405 392 435 455470 499529 567 535 537 565 571 654 652 573 617 585 619 656660698699 SR11080XX_CTL11097XX_[13C]Dechlorane Plus syn 10ng_nonane
100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700m/z 0
100
%
120106-13_SCAN 1730 (33.835) Cm (1730:1732-1742:1744) Magnet EI+ 7.87e4 279 277 245 244 243 236 234 109 224 145 143 110 117 129 222 209 203 201 173 147 247 250 262 271 281 303 301 283 285 300 286 298 305 352 316 350 318 320348 322 354 578 576 543 541 356 507 505 503 386 358 388 471 509 539 511 520 545 574 547 555 557 580 582 663 584 661 593 627 625 597 629659 665 694 666 695 699
SR11080XX_CTL11095XX_[13C]Dechlorane Plus anti 10ng_nonane
100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700m/z 0
100
%
120106-12_SCAN 1759 (34.319) Cm (1757:1761-1751:1754) Magnet EI+ 5.45e4 275 243 241 233 231 107 221 143 141 108 135 219 206 198 170 145 164172 245 247269 259 279 281 301 299 283 284 350 303 348 314 316 335 333 352 377 354 372 578 542 540 384 386 451455470472504506508529 576 544 555 557 580 591593625627629661663665693696
syn-DP
syn- DP-
13
C
10
anti-DP
anti- DP-
13
C
10
272
274
272
274
277
279
277
279
マススペクトル (LRMS-NCI)
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000 1600000 1800000 2000000 2200000 2400000 2600000 2800000 3000000 3200000 3400000 3600000 3800000 4000000 4200000 4400000 4600000 4800000 5000000 5200000 5400000 5600000 5800000 6000000 6200000 6400000 6600000 m/z--> アバンダンス スキャン 1995 (32.486 min): 120329-08.D\data.ms (-1925) (-) 653.8 583.8 236.8 437.9 511.8 35.1 367.9 309.9 168.8 98.0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000 1600000 1800000 2000000 2200000 2400000 2600000 2800000 3000000 3200000 3400000 3600000 3800000 4000000 4200000 4400000 4600000 4800000 5000000 5200000 m/z--> アバンダンス スキャン 2028 (32.972 min): 120329-07.D\data.ms (-1953) (-) 653.8 583.8 236.8 509.8 437.9 35.1 367.9 309.9 166.8 110.0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000 1600000 1800000 2000000 2200000 2400000 2600000 2800000 3000000 3200000 3400000 3600000 3800000 4000000 4200000 4400000 4600000 4800000 5000000 5200000 5400000 5600000 5800000 6000000 6200000 6400000 6600000 6800000 m/z--> アバンダンス スキャン 1994 (32.471 min): 120329-04.D\data.ms (-1821) (-) 663.8 593.8 241.8 447.9 521.9 35.1 377.9 312.9 138.6 89.0 193.7 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000 1600000 1800000 2000000 2200000 2400000 2600000 2800000 3000000 3200000 3400000 3600000 3800000 4000000 4200000 4400000 4600000 4800000 5000000 m/z--> アバンダンス スキャン 2028 (32.972 min): 120329-03.D\data.ms (-1889) (-) 663.8 593.8 241.8 521.9 447.9 35.1 377.9 312.9 173.9 85.6syn- DP
syn- DP-
13
C
10
anti- DP
anti- DP-
13
C
10
651.8
653.8
651.8
653.8
663.8
665.8
663.8
665.8
検量線
As/Ass:標準物質とサロゲートの面積比
Qs/Qss:標準物質とサロゲートの濃度比
サロゲート濃度:
5 pg/μL
HRMS-EI
y = 0.9497x + 6E-06
R² = 0.9999
LRMS-NCI
y = 0.9229x + 0.003
R² = 0.9999
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
0
0.5
1
1.5
2
A
s/A
ss
Qs/Qss
syn-DP : 0.1-10 pg/μL
HRMS-EI
y = 3.9676x + 0.0005
R² = 0.9999
LRMS-NCI
y = 3.5647x + 0.0134
R² = 0.9999
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
0
0.5
1
1.5
2
A
s/A
ss
Qs/Qss
anti-DP : 0.1-10 pg/μL
HRMS-EI
y = 0.9557x - 0.0302
R² = 0.9993
LRMS-NCI
y = 0.8429x + 0.1807
R² = 0.9997
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0
2
4
6
8
10
A
s/A
ss
Qs/Qss
syn-DP : 10-50 pg/μL
HRMS-EI
y = 3.6342x + 0.9108
R² = 0.9928
LRMS-NCI
y = 2.8155x + 1.7501
R² = 0.9995
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
2
4
6
8
10
A
s/A
ss
Qs/Qss
anti-DP : 10-50 pg/μL
HRMS-EIとLRMS-NCIの面積比(As/Ass)には極めて強い相関関係
(Fisherのrのz変換による検定、有意水準5%)
syn-DP, anti-DP : 0.1-10 pg/
μL(r=1.000, P<0.0001)
syn-DP : 10-50 pg/
μL(r=1.000, P<0.0001)
anti-DP : 10-50 pg/
μL(r=0.997, P<0.0001)
anti-DPのHRMS-EIではR
2
=0.9928となり、
他に比べて直線性は劣ったが、これ以外では
直線性の高い検量線が得られた
HRMS-EIとLRMS-NCIの検量線には違いはない
装置検出下限値(IDL)
HRMS-EI (syn-DP)
LRMS-NCI (syn-DP)
HRMS-EI (anti-DP)
LRMS-NCI (anti-DP)
注入液濃度
(pg/μL)
0.10
0.10
0.10
0.10
注入液量
(μL)
1.0
1.0
1.0
1.0
結果
1 (pg/μL)
0.0984
0.107
0.105
0.102
結果
2 (pg/μL)
0.0980
0.103
0.101
0.108
結果
3 (pg/μL)
0.108
0.101
0.101
0.106
結果
4 (pg/μL)
0.102
0.104
0.105
0.104
結果
5 (pg/μL)
0.0948
0.100
0.098
0.102
結果
6 (pg/μL)
0.101
0.105
0.101
0.108
結果
7 (pg/μL)
0.102
0.102
0.093
0.104
平均値
(pg/μL)
0.1005
0.1032
0.1006
0.1049
標準偏差
(pg/μL)
0.004034
0.002297
0.004176
0.002701
IDL換算値 (pg/m
3
)
0.37
0.21
0.39
0.25
IQL換算値 (pg/m
3
)
0.96
0.55
0.99
0.64
CV (%)
4.0
2.2
4.2
2.6
試料量及び最終液量は
それぞれ4.2 m
3
及び100 μL
IDL = t(n-1,0.05)×σ
n-1
×2
IQL = σ
n-1
×10
HRMS-EIとLRMS-NCIの各測定値のt検定(有意水準5%)の結果
syn-DP:有意差なし(P=0.14)
anti-DP:有意差あり(P=0.042)
IDLはLRMS-NCIのほうが高感度
LRMS-NCI
HRMS-EI
IDL算出時のクロマトグラム
B12006-7CV_120406_DechloranePuls_CS-1_6 33.40 33.60 33.80 34.00 34.20 34.40 34.60 34.80 35.00 35.20 35.40 35.60 35.80 36.00 36.20 36.40 Time 0 100 % 0 100 %120411-13 Voltage SIR 6 Channels EI+
271.8102 2.64e4 35.09 34.58 33.40 33.5433.66 34.04 34.31 34.42 34.66 34.99 34.82 34.72 36.17 35.2535.29 35.51 35.66 36.11 35.82 36.04 36.24
120411-13 Voltage SIR 6 Channels EI+
273.8072 2.64e4 35.08 34.58 33.78 33.32 33.45 33.60 33.93 34.16 34.37 34.64 34.84 35.00 35.19 35.48 35.36 35.5535.7035.80 36.00 36.24
32.50
33.00
33.50
34.00
34.50
35.00
60
80
100
120
140
160
時間-->
アバンダンス
イオン 653.80 (653.50 ~ 654.50): 120409-14.D\data.ms
33.486
33.988
32.50
33.00
33.50
34.00
34.50
35.00
60
80
100
120
140
160
時間-->
アバンダンス
イオン 651.80 (651.50 ~ 652.50): 120409-14.D\data.ms
33.486
33.988
syn-DP
(S/N = 52)
anti-DP
(S/N = 60)
syn-DP
(S/N = 11)
anti-DP
(S/N = 14)
LRMS-NCI のS/N比はHRMS-EIに
対して
syn-DP:4.7倍
anti-DP:4.3倍
高感度
サンプリング条件
18-19, April, 2012
19-20, April, 2012
23-24, April, 2012
24-25, April, 2012
Pump
SP208-10L
(GL Science)
SP208-10L
(GL Science)
SP208-10L
(GL Science)
SP208-10L
(GL Science)
Flow Rate
3 L/min
3 L/min
3 L/min
3 L/min
Sampling Time
24h
24h
24h
24h
Air Temp.
18.4℃
17.7℃
19.0℃
20.8℃
Humidity
60.0%
59.7%
82.6%
73.5%
Atmospheric Press.
1019.2 hPa
1022.5 hPa
1008.7 hPa
1011.2 hPa
Sampling Vol. (A)
4268.6 L
4271.9 L
4271.7 L
4270.2 L
Sampling Vol. (B)
4269.0 L
4268.5 L
4268.9 L
4269.3 L
LRMS-NCI
HRMS-EI
環境大気の測定 (試料のクロマトグラム)
B12011AA_DP_ENV12005AA_Center120418-19_No27 33.00 33.20 33.40 33.60 33.80 34.00 34.20 34.40 34.60 34.80 35.00 35.20 35.40 35.60 35.80 36.00 Time 0 100 % 0 100 %120528-15 Voltage SIR 6 Channels EI+
271.8102 8.48e4 34.82 34.32 33.85 33.82 33.60 33.11 33.98 34.43 34.49 34.57 34.70 35.34 35.12 35.40 35.68 35.83 35.9836.03
120528-15 Voltage SIR 6 Channels EI+
273.8072 7.06e4 34.81 34.32 33.75 33.29 33.09 33.66 33.94 33.98 34.25 34.44 34.71 34.96 35.09 35.87