Lc ms
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LC/MS による環境汚染物質の分析条件の検討 - マネブ系農薬・界面活性剤の分析- ○ 米久保 淳(日本ウォーターズ)、 花田 喜文 (北九州市環境科学研究所) PowerPoint PPT Presentation


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LC/MS による環境汚染物質の分析条件の検討 - マネブ系農薬・界面活性剤の分析- ○ 米久保 淳(日本ウォーターズ)、 花田 喜文 (北九州市環境科学研究所). <目的>

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LC/MS による環境汚染物質の分析条件の検討 - マネブ系農薬・界面活性剤の分析- ○ 米久保 淳(日本ウォーターズ)、 花田 喜文 (北九州市環境科学研究所)

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- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Lc ms

LC/MSによる環境汚染物質の分析条件の検討 -マネブ系農薬・界面活性剤の分析-○ 米久保 淳(日本ウォーターズ)、 花田 喜文 (北九州市環境科学研究所)

<目的>

古くから農薬として使用されているエチレンビスジチオカーバメート系農薬(マネブ、ジネブ、マンゼブ)は、環境ホルモン物質であると共に、PRTR法の対象物質に列挙されている。これらマネブ類の環境汚染の状況を把握するため、近年環境分析への適用が提唱されている液体クロマトグラフ/質量分析計(LC/MS)を用いて、水質、底質及び大気試料を対象とした分析法を開発する。また、カチオン性界面活性剤として、繊維柔軟剤や整髪料に含有され、環境水への流出が懸念されている長鎖アルキル基を有する4級アンモニウム化合物のLC/MS法による分析について、基礎的な条件検討を行う。


Lc ms

N,N’-ethylenebis(dithiocarbamate) fungicides

生産量:ジネブ 395t,マネブ 1,682t,マンゼブ 2,556t

(’93,輸入量も全て同程度)

用 途:殺菌剤。マネブはジネブより適用範囲が広く、殺菌性、薬効、薬害もマネブが強い。マンゼブは、マネブに水溶性亜鉛を反応させて生成。殺菌性はマネブと同等で薬害が少ない。化学的には混合物ではなく亜鉛イオン配位マネブと判定されている。

溶解性:ほとんどの有機溶媒に不溶

その他:環境ホルモン(モニタリング不能物質群)

PRTR法第1種指定化学物質

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


Lc ms

MW = 240

分析法の概要

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


Lc ms

底質試料 5g

精製 200mL

大気試料(Hi-Vol ろ紙)

水質試料 200mL

← L-システィン 1g

← L-システィン 1g

← アルカリ性EDTA溶液 100mL

← アルカリ性EDTA溶液 100mL

振とう 15分

振とう 15分

← イオン対試薬* 15mL

← イオン対試薬* 5mL

中 和 ・・ 2M 塩酸

抽 出 ・・ 0.1M CH3I/CHCl3-hexane(3:1) 50mL×2

誘導体化 ・・ 室温,30分静置

濃縮・溶媒転溶 ・・ CH3CN 1mL

クリーンアップ

*) イオン対試薬 : 0.41M 硫酸水素

テトラブチルアンモニウム水溶液

LC/MS 分析

分 析 方 法

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


Dimethyl ethylenebis dithiocarbamate ebd dimethyl

Dimethyl Ethylenebis(dithiocarbamate)[EBD-dimethyl]:定量用標準品の合成

エチレンジアミン(NH2CH2CH2NH2)

96%エタノール中 ← CS2, CH3I

攪 拌

← 水

沈 殿

再結晶(クロロホルム,2回)

融点測定結果:104.5-106℃

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


Ebd dimethyl lc ms

EBD-dimethylのLC/MS測定条件

LC/MS条件

(HPLC)

カ ラ ム : Inertsil ODS-80A, 1.5mm id, 250mm, 5μm

移動相 : CH3CN/水(6:4)→ (10分) →100%CH3CN (20分)

流速 : 0.1 mL/min ,

注入量 : 1μL カラム温度: 30℃

(MS)

装 置 : プラットフォーム LCZ(Waters社)

モード : ESI,負イオンSIM測定

窒 素: 346 L/hr.

温 度 : 脱溶媒 100℃, イオン源 80℃

電 圧 : サンプルコーン 10V, キャピラリー 3.0kV,

マルチプライアー 660V

モニターイオン : m/z 239 (M-H) & 191,241 (M+H)

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


Ebd dimethyl

EBD-dimethyl標準品のマススペクトル及びマスクロマトグラム

(-)

(+)

(-)

(-)

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


Lc ms

検 量 線

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


Lc ms

S/N=7.9

装置検出限界の測定

代表的なクロマトグラム

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


Sep pak c18

[%]

100

CH3CN

20%水/CH3CN

60%水/CH3CN

50

0

Fr5

Fr1

Fr2

Fr3

Fr4

クリーンアップ条件の検討(Sep-PAK C18からの溶出パターン)

分画:各4mL

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


Lc ms

物質毎の回収率

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


Lc ms

添加後

平均回

標準偏差

濃度

収率

[%]

精製水

500mL

0.2ppb

86.3

26.3

海水

500mL

2ppb

109%

3

3

大気

250m

4ng/m

93%

添加回収試験結果

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


Lc ms

精製水添加試料の SIMクロマトグラム

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


Lc ms

カチオン性界面活性剤(4級アンモニウム化合物)の分析 I

化合物名略号示性式分子量/検出イオン

1. n - デシルトリメチルアンモニウムDTMA[CH3(CH2)9N (CH3)3]+279.16 / 200

ブロミドBr -

2. n - ドデシルトリメチルアンモニウムDDTMA[CH3(CH2)11N (CH3)3]+263.24 / 228

クロリドCl -

3. セチルトリメチルアンモニウムCTMA [CH3(CH2)15N (CH3)3]+363.25 / 284

ブロミドBr -

4. テトラデシルジメチルベンジルアンモニウムTDDMBA [CH3(CH2)13N (CH3)2 CH2C6H5]+367.30 / 332

クロリドCl -

5. ステアリルトリメチルアンモニウムSTMA [CH3(CH2)17N (CH3)3]+347.33 / 312

クロリドCl -

6. セチルジメチルベンジルアンモニウムCDMBA[CH3(CH2)15N (CH3)2 CH2C6H5]+395.33 / 360

クロリドCl -

7. ジ- n - ドデシルジメチルアンモニウムDDDDMA[[CH3(CH2)11]2N (CH3)2]]+461.36 / 382

ブロミドBr -

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


4 lc ms

4級アンモニウム化合物のLC/MS測定条件 (酢酸アンモニウム系 )

LC/MS条件

(HPLC)

カ ラ ム : MSpak GF-310 4D, 4.6 mm id, 150mm, 6μm

移動相 : CH3CN/5mM 酢酸アンモニウム+0.3% ギ酸 (25:75)→

(7分) → 35% CH3CN(18分)

流速 : 0.25 mL/min ,

注入量 : 20μL カラム温度: 40℃

(MS)

装 置 : ZQ(Waters社)

モード : ESI,正イオン Scan/SIM測定

窒 素: 595 L/hr.

温 度 : 脱溶媒 175 ℃, イオン源 70℃

電 圧 : サンプルコーン 39 V, キャピラリー 3.1kV,

マルチプライアー 650V

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


7 4 1 um tic

1.

DTMA

2. DDTMA

3. CTMA

4. TDDMBA

5. STMA

6. CDMBA

7. DDDDMA

7種 4級アンモニウム化合物 (1uM) のTIC

2

4

3

6

5

7

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


7 4 0 1 nm sim

1. DTMA

2. DDTMA

3. CTMA

4. TDDMBA

5. STMA

6. CDMBA

7. DDDDMA

7種 4級アンモニウム化合物 (0.1nM) のSIM

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


Lc ms

7種 4級アンモニウム化合物分析法の評価

化合物名検量線直線性*標準偏差 **再現性 **(σ) (%RSD)

1. DTMA0.998 0.022.30

2. DDTMA0.999 0.010.76

3. CTMA 0.999 0.011.03

4. TDDMBA 0.999 0.010.83

5. STMA 0.999 0.011.11

6. CDMBA0.999 0.010.94

7. DDDDMA0.999 0.021.52

LOD (3σ) 0.03 - 0.06 nM

LOQ (10σ) 0.10 - 0.20 nM

* 0.1nM - 1 uM

**1nM x 9回

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


Lc ms

カチオン性界面活性剤(4級アンモニウム化合物)の分析 II

化合物名略号示性式分子量/検出イオン

1. n - デシルトリメチルアンモニウムDTMA[CH3(CH2)9N (CH3)3]+279.16 / 200

ブロミドBr -

2. n - ドデシルトリメチルアンモニウムDDTMA[CH3(CH2)11N (CH3)3]+263.24 / 228

クロリドCl -

3. n - テトラデシルトリメチルアンモニウムTDTMA[CH3(CH2)13N (CH3)3]+335.22 / 256

ブロミドBr -

4. セチルトリメチルアンモニウムCTMA [CH3(CH2)15N (CH3)3]+363.25 / 284

ブロミドBr -

5. テトラデシルジメチルベンジルアンモニウムTDDMBA [CH3(CH2)13N (CH3)2 CH2C6H5]+367.30 / 332

クロリドCl -

6. ステアリルトリメチルアンモニウムSTMA [CH3(CH2)17N (CH3)3]+347.33 / 312

クロリドCl -

7. セチルジメチルベンジルアンモニウムCDMBA[CH3(CH2)15N (CH3)2 CH2C6H5]+395.33 / 360

クロリドCl -

8. ジ- n - ドデシルジメチルアンモニウムDDDDMA[[CH3(CH2)11]2N (CH3)2]]+461.36 / 382

ブロミドBr -

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


8 4 1 um tic

1

AA_std_DIW_scan1

1: Scan ES+

6.69

100

1. DTMA

2. DDTMA

3. TDTMA

4. CTMA

5. TDDMBA

6. STMA

7. CDMBA

8. DDDDMA

2

7.97

3

4

5

10.01

12.61

14.37

6

7

15.31

17.15

%

8

19.29

0

Time

2.50

5.00

7.50

10.00

12.50

15.00

17.50

20.00

22.50

8種 4級アンモニウム化合物 (1uM) のTIC

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


8 4 1 um

AA_std_DIW_scan1 338 (6.750)

1: Scan ES+

AA_std_DIW_scan1 723 (14.450)

1: Scan ES+

4.13e7

4.13e7

100

100

200

1. DTMA

5. TDDMBA

332

%

%

333

201

240

0

0

AA_std_DIW_scan1 405 (8.090)

1: Scan ES+

AA_std_DIW_scan1 768 (15.350)

1: Scan ES+

4.13e7

4.13e7

100

100

2. DDTMA

6. STMA

312

228

%

%

313

229

0

0

AA_std_DIW_scan1 504 (10.070)

1: Scan ES+

AA_std_DIW_scan1 858 (17.150)

1: Scan ES+

4.13e7

4.13e7

100

100

256

3. TDTMA

7. CDMBA

360

%

%

361

257

0

0

AA_std_DIW_scan1 630 (12.590)

1: Scan ES+

AA_std_DIW_scan1 970 (19.390)

1: Scan ES+

4.13e7

4.13e7

100

100

284

4. CTMA

8. DDDDMA

%

%

382

285

383

0

0

m/z

m/z

200

250

300

350

400

200

250

300

350

400

8種 4級アンモニウム化合物 (1uM) のマススペクトル

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


8 4 0 1 sds 1 um tic

AA_DIW_00

1: Scan ES+

1. DTMA

2. DDTMA

3. TDTMA

4. CTMA

5. TDDMBA

6. STMA

7. CDMBA

8. DDDDMA

8.04

15.85

13.07

100

10.33

14.89

228

312

284

256

332

17.72

360

19.92

%

382

6.64

200

0

2

3

4

8

AA_SDS_00

1: Scan ES+

1

6

7

10.47

15.78

13.33

19.82

100

8.10

17.64

256

312

284

382

228

360

5

7.72

14.87

10.09

228

332

256

%

12.77

4.96

284

227

0

AA_SDS_00

2: Scan ES-

14.20

14.32

100

265

265

14.72

0.1% SDS

265

%

15.08

265

18.27

15.39

293

265

0

Time

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

18.00

20.00

22.00

24.00

8種 4級アンモニウム化合物 0.1%SDS添加(1uM) のTIC

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


4 lc ms1

4級アンモニウム化合物のLC/MS測定条件 (改善系 )

LC/MS条件

(HPLC)

カ ラ ム : MSpak GF-310 4D, 4.6 mm id, 150mm, 6μm

移動相 : CH3CN/0.4mM 4,4’-Bipyridyl+0.8mM 塩酸 (35:65)→

(7分) → 45% CH3CN(25分)

流速 : 0.25 mL/min ,

注入量 : 20μL カラム温度: 40℃

(MS)

装 置 : ZQ(Waters社)

モード : ESI,正イオン Scan/SIM測定

窒 素: 595 L/hr.

温 度 : 脱溶媒 175 ℃, イオン源 70℃

電 圧 : サンプルコーン 39 V, キャピラリー 3.1kV,

マルチプライアー 650V

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


8 4 1 um tic1

2

BPY_DIW_01

1: Scan ES+

6.34

100

1. DTMA

2. DDTMA

3. TDTMA

4. CTMA

5. TDDMBA

6. STMA

7. CDMBA

8. DDDDMA

3

6

7.06

5

12.59

7

11.63

4

13.95

1

9.91

4.68

%

8

15.80

2

Time

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

18.00

20.00

22.00

8種 4級アンモニウム化合物 (1uM) のTIC (改善系 )

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


8 4 1 um1

BPY_DIW_01 581 (11.629)

1: Scan ES+

1.52e7

100

1. DTMA

5. TDDMBA

332

%

333

199

0

BPY_DIW_01 632 (12.651)

1: Scan ES+

1.52e7

100

312

2. DDTMA

6. STMA

%

313

199

0

BPY_DIW_01 700 (14.013)

1: Scan ES+

1.52e7

100

3. TDTMA

7. CDMBA

360

%

361

199

0

BPY_DIW_01 788 (15.776)

1: Scan ES+

1.52e7

100

4. CTMA

8. DDDDMA

%

382

199

383

0

m/z

200

225

250

275

300

325

350

375

400

425

8種 4級アンモニウム化合物 (1uM) のマススペクトル (改善系 )

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


8 4 0 1 sds 1 um tic1

BPY_DIW_01

1: Scan ES+

6.34

BPI

100

228

1.46e7

7.06

12.59

11.63

13.95

256

9.91

312

332

360

4.68

284

200

%

15.80

382

2

BPY_SDS_01

1: Scan ES+

6.32

BPI

100

228

1.48e7

14.09

12.77

11.81

360

312

10.23

332

15.90

4.92

7.32

284

382

200

256

%

4.54

200

3

BPY_SDS_01

2: Scan ES-

31.06

BPI

100

265

6.52e7

%

15.65

293

0

Time

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

8種 4級アンモニウム化合物 0.1%SDS添加(1uM) のTIC (改善系 )

1. DTMA

2. DDTMA

3. TDTMA

4. CTMA

5. TDDMBA

6. STMA

7. CDMBA

8. DDDDMA

2

6

5

7

4

8

1

3

0.1% SDS

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


Lc ms

化合物名SDS無添加

1: DTMAAverage1602943

StDev149582

%RSD9.33

2: DDTMAAverage1664826

StDev155690

%RSD9.35

3: TDTMAAverage1883116

StDev221193

%RSD11.75

4: CTMAAverage1944991

StDev229031

%RSD11.78

5: TDDMBAAverage2063715

StDev217990

%RSD10.56

6: STMAAverage2095608

StDev147181

%RSD7.02

7: CDMBAAverage1771813

StDev79061

%RSD4.46

8: DDDDMAAverage874417

StDev50107

%RSD5.73

0.1% SDS 添加

1698885

167361

9.85

2053784

231014

11.25

2785912

245065

8.80

2298289

158124

6.88

2490780

201878

8.11

2550431

273099

10.71

2307274

196774

8.53

1872488

221971

11.85

各成分1uM 含有の標準溶液に0.1%

SDS 添加/無添加のN=5 Scan mode

分析より算出

SDS添加による再現性の変化

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


Lc ms

LC/MSを用いた環境試料中のマネブ、ジネブ及びマンゼブの分析法開発を試みた結果、以下の知見が得られた。

1.LC/MSでのマネブ類の装置検出限界は、0.019μg/mLであった。

2.この値は、水質試料では0.038ppb、大気試料では0.076ng/m3に

相当し、十分環境分析に適用可能な濃度レベルであった。

3.物質毎の回収率は 84.8~102% であり、物質間の差はなかった。

4.精製水を用いた低濃度添加回収試験では、平均回収率が86.3%と

良好な値が得られた。

5.しかし、内標準等が用いられないため、相対標準偏差 は26.3%と

比較的大きく、測定値にばらつきが見られた。

6.マネブ類をヨウ化メチルで誘導体化することにより、高感度の環境

分析を実施することが出来る。

まとめ (1) : マネブ類の分析

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


Lc ms

まとめ (2) : カチオン性界面活性剤の分析

LC/MSを用いたカチオン性界面活性剤の一種である長鎖アルキル基を有する4級アンモニウム化合物の分析法について酢酸アンモニウムを移動相として検討し、以下の知見が得られた。

1. LC/MSでの4級アンモニウム化合物の検出限界及び定量限界は、

それぞれ 0.03-0.06, 0.1-0.2 nMであった。

2.本法による 0.1-1000 nM における検量線の直線性はいずれの化

合物も 0.99 < と良好な値が得られた。

3.しかし、実試料を想定した 0.1% SDS 添加溶液においてSDS溶出

部の成分に感度低下等の著しい影響が認められた。

4.今後の課題として、SDS添加の影響が比較的少ない改善系での分

析法の検討と実試料による評価が挙げられる。

第4回日本水環境学会MS技術研究委員会シンポジウム (2001,九州国際大学)


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