水道水源を対象とした

LC/MSを用いた水道水源における
解離性有機リン系農薬とその分解物の一斉分析法の開発
国立保健医療科学院水道工学部
横浜市水道局
東ソー（株）
横河アナリティカルシステムズ（株）
○鎌田素之, 島崎大
相澤貴子
伊藤誠治
内田秀明
研究の背景
現在，使用されている有機農薬のうち解離性，イオン性の農薬は他の
有機農薬と比べ測定が困難であり，これまで十分な研究な実態調査が
行われていない
これらの農薬は水溶性が高いため，田畑等に散布された際，
水系への流出が懸念され，水道原水に於ける評価を行う必要がある
水道水源における監視農薬プライオリティーリストによる評価
→この中で４級アンモニウム系農薬（パラコート，ジクワット）及び
解離性有機リン系農薬（グリホシネート，グリホサート，ホセチル）
は監視プライオリティーが最も高い農薬群であった
水道原水，浄水を対象としたこれらの農薬群の適切な分析法は
十分に確立されているとは言い難い
水道水質基準の改正に伴い，
LC/MSによる分析法検討と迅速かつ簡便な分析法に確立の必要性
解離性有機リン系農薬
CH3
H
H2
C
O
OH
P
CH3
O
N
C
C
C
H2 NH2
H
H
C
N
H
C
O
CH3
OH
O
O
H2
C
P
CH3
C
C
Bialaphos
O
O
H
C
OH H2
O
H
N
P
HO
OH
C
OH H2
C
H2
Glyphosate
NH2
Glufosinate
O
P
CH3
O
H2
C
C
OH H2
MPPA
OH
OH
P
CH3
O
O
C
OH H2
OH
2-Methylphinicoacetic acid
OH H2
C
P
NH2
O
AMPA
OH
解離性有機リン系農薬の特性
グリホサート
（GLYP）
グルホシネート
(GLUF)
ホセチル
（FOSE）
O
O
構造式
O
P
CH3
O
H2
C
C
OH H2
OH
NH2
O
C
OH H2
C
H2
P
O
H
N
P
HO
H2
C
OH
H2
C
O
O- -O
H +3 H
Al
HO
P
O
P
O
分子式（分子量） C5H12NO4P=181
H2
C
O
C3H8NO5P=169
C6H18AlO9P3=354
1.0×106*
1.20×105
1.20×105
Log Kow
-3.96
-4.47
-3.92
ADI（mg/kg/day）
0.021
0.75
0.88
生産量（t）
333.95
113.67
152.94
水溶解度（mg/L）
解離性有機リン系農薬の特性
種別
除草剤
農薬製剤
用途
毒性
グルホシネート液剤
イマザピル，DCMU，
フラザスルフオン，
フルサフルオキサジン
除草剤
殺菌剤
グリホサートアンモニウム塩液剤
ホセチル水和剤
グリホサートイソプロピルアミン塩液剤ポリカーバメート，
グリホサートトリメシウム塩液剤
マンゼプ，有機銅
グリホサートナトリウム塩液剤
MCPAイソプロピルアミン，
MDBAイソプロピルアミン，
トリクロピル，ビアラホス
畑，水田，
果樹園，
非農耕地帯
魚毒性=A類
発ガン性：EPA；C
ラット：内分泌系への影響
人体中毒症：けいれん，
意識障害，呼吸麻痺
畑，水田，
果樹園，
非農耕地帯
畑，果樹園
魚毒性=A類
発ガン性：EPA；C
人体中毒症：眼刺激性，
皮膚刺激性，吐き気
薬剤としての非イオン系
界面活性剤の毒性
魚毒性=A類
発ガン性：EPA；C
人体中毒症：意識障害，
神経障害，精神障害
既往の研究（分析法）
HPLCによる研究
FMOC-Cl等の蛍光誘導体化試薬を用い、固相抽出後、
逆相HPLCによる分離を行い蛍光検出器で検出を行う分析法がメイン
O
O
OH O
O
OH
H2C
H 2C
NH
＋
Cl
O
H 2C
O
H2C
P
HO
N
O
P
OH
Glyphosate
HO
FMOC-Cl
O
OH
GLYP-FMOC
GC/MSによる研究
MTBSTFA，TFAA-TFE等の誘導体化試薬を用いた分析がメイン
Journal of Chromatography A, 907 (2001)
既往の研究（前処理法）
Prepare Sample: pH 6-8
Condition: 2mL methanol
4mL 0.5M NaOH, 2mL H2O
水道における日常的なモニタリン
グにはPS2，C18といった逆相系の
カートリッジを利用した固相抽出が
主流！
Rinse: 4mL 0.5M NaOH
Rinse: 2mL H2O
Load :25mL sample
Wash:2mL H2O
Elute: 4mL 0.5M HCl in acetonitrile
GLYP，GLUF，FOSEを濃縮するに
は別途濃縮操作が必要！
Paraquat, Diquatについても同様
Evaporate and Reconstitute:
adjust to pH 3 for LC analysis
Waters OASIS Environmental & Agrochemical Applications Notebook
LC/MSを用いたParaquat, Diquatの分析法
HPLC
Instrument
Column
Mobile phase
Gradient
Flow rate
Injection vol.
MS
: Agilent1100
: TSKgel SP-NPR
i.d. 2.050mm
: A=20mM HCO2NH4/20%CH3CN#
B=80mM HCO2NH4/20%CH3CN##
: min.
0
2 Linear
B%
0 100
: 0.3mL/min.
: 100μL
Instrument
Mass range
Ionization
Fragmentor
Neblizer(N2)
Drying gas(N2)
Vaporizer
Vcap
Polarity
SIM(m/z)
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
Aligent 1100LC/MSD SL
m/z=70~300
APPI
100V
60psi
2L/min,350ºC
350ºC
650V
Positive
Paraquat;186
Diquat;183
#：80mM HCO2NH4水溶液とCH3CNを8:2の割合で混合
##：20mM HCO2NH4水溶液とCH3CNを8:2の割合で混合
特別な前処理，固相抽出を必要とせず，陽イオン交換カラムを用いた
直接注入による高感度分析（0.1μg/Lレベルでの定量が可能に！）
第１２回環境化学討論会(2003)
本研究の目的
今後、水道水源等の監視においても幅広い利用が見込まれるLC/MSを用い，
蛍光誘導体化試薬等を用いず簡便な方法で分離を行うために
→陰イオン交換カラムを用いる
煩雑な前処理を必要としない分析法を確立するために
→固相抽出等の操作を行わない、直接大量注入による分析法を開発する
GLUF，GLYP，FOSE及びその分解物の簡便かつ迅速な分析法を開発
本法を適用し，環境中に於けるこれらの農薬の検出実態を明らかにする
イオン化条件の検討
100
110
(M-H)-
200000
50
100000
0
0
100
100
m/z
180
(M-H)-
600000
50
400000
150
AMPA
(m/z=110)
GLUF
(m/z=180)
200000
0
0
100
150
m/z
100
2000000
1000000
0
0
FOSE
(m/z=109)
109
(C2H6O3P)-
50
100
150
m/z
100
200000
168
(M-H)-
50
100000
0
0
100
150
GLYP
(m/z=168)
m/z
100
400000
151
(M-H)-
50
200000
0
0
10
20
Scanモード，10mg/L，100μL注入時
30
min
100
150
m/z
MPPA
(m/z=151)
イオン化条件の検討
35000
1000
35000
3500
120000
30000
30000
3000
800
100000
25000
25000
2500
80000
600
20000
20000
2000
60000
15000
15000
400
1500
40000
10000
10000
1000
200
20000
5000
0
0
0
10
AMPA
0
10
GLUF
SIMモード，100μg/L，100μL注入時
20
FOSE
500
5000
0
0
20
GLYP
30
min
MPPA
分析条件
HPLC
Instrument
Column
:
:
Mobile phase :
Gradient
:
Flow rate
:
Injection vol. :
MS
Agilent1100
Instrument
TSKgel SuperIC-AP
Mass range
i.d. 4.675mm
Ionization
A=100mM HCOONH4
Fragmentor
B:H2O
Neblizer(N2)
min.
0.0 15.0 15.1 35.0 Drying gas(N2)
B%
98
98
80
80 Vcap
1mL/min.
Polarity
100μL or 500μL
SIM(m/z)
:
:
:
:
:
:
:
:
:
Aligent 1100LC/MSD SL
80~300
ESI
60V
60psi
13L/min,350ºC
1500V
Negative
AMPA;110, GLUF;180,
FOSE;109, GLYP;168, MPPA;151
検量線～1, 10, 100μg/L×100L注入時～
Area
Area
100000
150000
Area
400000
GLUF
FOSE
GLYP
80000
120000
300000
60000
90000
200000
60000
40000
30000
20000
100000
y = 860.72x - 1484.7
y = 1315.8x + 188.17
0
0
0
50
Amount (μg/L)
100
y = 3820.6x + 966.97
0
0
50
Amount(μg/L)
100
0
50
Amount(μg/L)
100
Correlation: 1.0000
Correlation: 0.9994
Correlation: 1.0000
良好な再現性と検量線が得られ，先端濃縮による
大量注入により定量下限値1 g/Lの分析が可能となった
環境試料への適用
GLYP
120
添加濃度：1g/L
AC-2
PS-2
C18
100
300
回収率(%)
200
80
100
0
60
20
30 min
濾過のみ
40
300
20
200
100
0
GLUF
FOSE
GLYP
0
20
30min
濾過+PS2
環境試料への適用に際しては，0.45mメンブレンフィルターによる濾過と
各固相カートリッジによるクリーンナップ効果を検討
環境試料の測定結果（全国７浄水場における測定結果）
月サンプル名
８月 A浄水
上旬 B浄水
C浄水
A原水
B原水
D原水
E原水
８月 A浄水
下旬 B浄水
C浄水
D浄水
F浄水
G浄水
A原水
B原水
C原水
D原水
E原水
GLUF GLYP FOSE MPPA 月サンプル名
ｔｒ N.D. N.D. N.D. ９月 A浄水
tr N.D. N.D. N.D. 上旬 B浄水
N.D. N.D.
1.4
N.D.
C浄水
N.D. N.D.
1.6
N.D.
F浄水
N.D. N.D.
1.4
N.D.
G浄水
N.D. N.D.
1.6
N.D.
A原水
N.D. N.D.
1.6
N.D.
B原水
N.D. N.D. N.D.
5.9
C原水
N.D. N.D.
1.4
6.0
E原水
N.D. N.D. N.D. N.D.
N.D. N.D. N.D. N.D.
N.D. N.D. N.D. N.D.
N.D.
2.0
N.D. N.D.
N.D. N.D. N.D. N.D.
N.D. N.D. N.D. N.D.
N.D. N.D. N.D. N.D.
N.D. N.D.
1.2
6.7
N.D. N.D. N.D. N.D.
定量下限値：1g/L，検出下限値：0.1g/L
GLUF GLYP FOSE MPPA
N.D. N.D. N.D. N.D.
N.D. N.D.
1.2
N.D.
N.D. N.D. N.D. N.D.
N.D.
1.7
1.1
N.D.
N.D.
2.1
N.D. N.D.
N.D. N.D. N.D. N.D.
N.D.
2.1
N.D. N.D.
N.D. N.D. N.D. N.D.
N.D.
1.1
N.D. N.D.
まとめ
解離性有機リン系農薬の測定に関して
ESI法によりLC/MSによる分析が可能となった
（AMPAについて十分感度が得られなかった）
陰イオン交換カラムを用いることで，良好な分離と特別な前
処理を必要としないカラム先端濃縮による大量注入の分析が
可能となった
環境試料について
本法を適用し，浄水場原水，浄水について測定した結果
GLYP，FOSEがいくつかの試料で検出された。
今後，これらの農薬の処理性も含め更に検討を行う必要
がある。

Download Report