Technical Report
Elution Orders of All 209 PCB Congeners on Capillary Columns, DB-17ms and VF-17ms
2025 Volume 35 Pages 16-23
Details
2025 Volume 35 Pages 16-23
2種類のキャピラリーカラム，DB-17msおよびVF-17msについて，PCB全209異性体の溶出順序を明らかにした。さらに，DL-PCBsに干渉するPCDDs成分を確認した。
The elution order of all 209 polychlorinated biphenyls (PCBs) on two capillary columns, DB-17ms and VF-17ms, is presented. In addition, the interference on dioxin-like PCBs by polychlorinated dibenzo-p-dioxins was clarified.
ポリクロロビフェニル（polychlorinated biphenyls, PCBs）は，環境への残留性や生物蓄積性が高く，1973年に制定された「化学物質の審査及び製造等の規制に関する法律」（昭和48年法律第117号）で特定化学物質に指定され，製造，輸入，使用が禁止されている。PCBsは塩素の数や置換位置によって異なる209の異性体が存在する。そのうちの12の異性体は，ポリクロロジベンゾパラジオキシン（polychlorinated dibenzo-p-dioxins, PCDDs）やポリクロロジベンゾフラン（polychlorinated dibenzofurans, PCDFs）と同様の毒性を有することから，ダイオキシン様PCBs（dioxin-like PCBs, DL-PCBs）と呼ばれ，4～8塩素化PCDDs/DFsとともにダイオキシン類と称されている1,2,3,4,5）。
ダイオキシン類は強毒性・難分解性の環境汚染物質であることから，「ダイオキシン類対策特別措置法」に基づき，特定施設からの排出監視や環境モニタリングが実施されている。ダイオキシン類はキャピラリーカラムを用いたガスクロマトグラフ質量分析装置（GC/MS）で測定される。ダイオキシン類の測定マニュアル1,2,3,4,5）によると，使用できるキャピラリーカラムの条件として，PCDDsおよびPCDFsの測定では，2,3,7,8-位塩素置換異性体が可能な限り単離でき，すべての化合物について溶出順位が判明しているもの，DL-PCBsの測定では，12種類のDL-PCBsが他のPCB化合物と可能な限り単離でき，4～10塩素化体のPCBs化合物すべての溶出順位が判明しているものとある。
筆者らは，キャピラリーカラムDB-17msおよびVF-17msについて，4～8塩素化PCDDs/DFs全136異性体の溶出順序を報告している6）。本稿では，これら2種のキャピラリーカラムについて，ダイオキシン類分析におけるDL-PCBsの測定を念頭に，PCBs全209異性体の溶出順序を明らかにしたので報告する。これまでに様々なキャピラリーカラムでPCBsの溶出順序が確認されているが7,8,9,10），我々が知る限り，DB-17msおよびVF-17msについて報告例はない。
塩素数の略号は，モノ：Mo，ジ：Di，トリ：Tr，テトラ：Te，ペンタ：Pe，ヘキサ：Hx，ヘプタ：Hp，オクタ：Oc，ノナ：No，デカ：Deとする。PCBsに関しては，異性体名は国際純正・応用化学連合（International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC）が定める番号を用いて「同族体の略号と#番号」で表記する（例えば2,3′,4,4′-TeCB（#77）はTeCB-#77と表す）。PCDDsおよびPCDFsの同族体名と各異性体名の略号は分析マニュアル1,2,3,4,5）に準ずる。
PCBsの保持時間（Retention time, RT）の確認には異性体単体の標準溶液C-35-SET（AccuStandard）を用いた。同族体が重複しないように各異性体を混合し，Table 1 に示すような標準液を調製した。既報6）と同様に，各標準液にはRTの基準とするために，13C12でラベル化した1,2,7,8-TeCDF（Wellington Laboratories）を添加した。PCBsの各異性体の濃度は，標準液No. 1～88ではおよそ 100 ng/mL，No. 89ではおよそ 25 ng/mL，No. 90ではおよそ 40 ng/mLに調製した。13C12-1,2,7,8-TeCDFの濃度はいずれの標準液でもおよそ 5 ng/mLに調製した。
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分離カラムには，既報6）でPCDDsおよびPCDFsの溶出順序を確認したDB-17msおよびVF-17ms（いずれもAgilent Technologies；長さ 60 m，内径 0.25 mm，膜厚 0.25 μm）を用いた。
2．2 測定PCBsの測定には，高分解能GC/MS（Agilent 7890A GC（Agilent Technologies）＋JMS-800D（日本電子））を用いた。GCの条件は，両カラムともに，既報6）でPCDDs/DFsの溶出順序を確認した際と同じである。すなわち，GCオーブンの温度プログラムは130°C（2 min）―210°C（15°C/min）―310°C（3°C/min）―320°C（5°C/min，17 min）で，注入口温度は280°C，キャリアガスはヘリウム（1.5 mL/min）とした。
モニターイオン（m/z）にはMoCBs：188.0393，DiCBs：222.0003，TrCBs：257.9584，TeCBs：291.9194，PeCBs：325.8804，HxCBs：359.8415，HpCBs：393.8025，OcCBs：429.7606，NoCBs：463.7216，DeCB：497.6826，13C12-1,2,7,8-TeCDF：317.9389を用い，質量分解能は＞10,000とした。機器がモニターできる質量範囲の制限から，1～5塩素化PCBsと6～10塩素化PCBsに分けて測定した。
各化合物の帰属にはDioK ver. 4.02（日本電子）を用い，ピーク重心の時間をRTとした。
Table 2 および3に，それぞれDB-17msおよびVF-17msにおける各PCB異性体の溶出順序と13C12-1,2,7,8-TeCDFに対する相対保持時間（Relative retention time, RRT）を示す。併せて，Fig. 1 および2に，それぞれDB-17msおよびVF-17msで測定した各同族体のクロマトグラムを示す。
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a RRT, relative retention time. The RT reference standard was 13C12-1,2,7,8-TeCDF. The RT of 13C12-1,2,7,8-TeCDF in standard mixtures nos. 1 to 88 averaged 27.239 min（range: 27.210 to 27.268 min）on DB-17ms. Bold letters denote DL-PCBs.
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a RRT, relative retention time. The RT reference standard was 13C12-1,2,7,8-TeCDF. The RT of 13C12-1,2,7,8-TeCDF in standard mixtures nos. 1 to 88 averaged 25.613 min（range: 25.591 to 25.632 min）on VF-17ms. Bold letters denote DL-PCBs.
DB-17msにおいては，PeCB-#118のピークにPeCB-#106のピークが近接していた。その他のDL-PCBsは，同族体の中で他の異性体による影響は見られなかった。VF-17msにおいては，HxCB-#167のピークにHxCB-#129とHxCB-#166のピークが近接していた。その他のDL-PCBsは，同族体の中で他の異性体による影響は見られなかった。
3．2 PCDDsによるDL-PCBsへの干渉の確認ダイオキシン類の測定において，PeCBsの検出に使われるm/z：325.8804がTeCDDsのm/z：325.8877によって，HxCBsの検出に使われるm/z：359.8415がPeCDDsのm/z：359.8487によってそれぞれ干渉を受けることが知られている11）。そこで，岩切らの報告10）にならい，廃棄物焼却炉のばいじん試料を用いてTeCDDsによるPeCBsへの干渉，およびPeCDDsによるHxCBsへの干渉を確認したのでFig. 3 および4に示す。Fig. 3 および4では，TeCDDsのm/z：325.8877とPeCDDsのm/z：359.8487の測定結果でなく，より存在比が高く，通常モニターイオンとして用いられているTeCDDsのm/z：321.8936とPeCDDsのm/z：355.8546の測定結果を示している。
DB-17msにおけるTeCDDsによるPeCBsへの影響（Fig. 3a）では，1,3,6,8-TeCDDによるピークがPeCB-#118のピークに近接していた。また，1,2,6,8-/1,2,4,9-/1,2,4,6-/1,4,7,8-TeCDDがPeCB-#105に，1,2,6,9-/1,2,3,9-TeCDDがPeCB-#126に干渉することが確認された。PeCDDsによるHxCBsへの影響（Fig. 3b）では，1,2,3,6,8-PeCDDがHxCB-#157に，1,2,3,6,9-PeCDDがHxCB-#169に干渉することが確認された。
VF-17msにおけるTeCDDsによるPeCBsへの影響（Fig. 4a）では，1,3,6,8-TeCDDがPeCB-#123に，1,4,7,8-/1,2,4,9-/1,2,4,6-TeCDDがPeCB-#105に，1,2,6,9-/1,2,3,9-TeCDDがPeCB-#126に干渉することが確認された。PeCDDsによるHxCBsへの影響（Fig. 4b）では，1,2,3,6,9-PeCDDがHxCB-#169に干渉することが確認された。
DL-PCBsへの干渉が確認されたPCDDsのうち，1,3,6,8-TeCDDはクロルニトロフェン製剤に由来する特徴的な異性体12,13）で，河川底質などに高濃度で含まれることがある。また，ばいじんなどの焼却過程で生じた試料では，DL-PCBsに比べてPCDDsの濃度が非常に高い場合がある14,15,16,17,18）。Fig. 3 および4は，まさにそのような試料の測定結果の例である。いずれも強い干渉を受ける可能性があるので，これらのDL-PCBsの測定に使用する場合は，干渉を受けにくい質量チャンネルを選択する，PCDDsとのピーク重なりを回避できるGC条件を検討する，DL-PCBsとPCDDs/DFsを分画して検液を調製するなどの工夫が必要である。
HpCBsもHxCDDsによって同様の影響を受けうるが，13C12-1,2,7,8-TeCDFに対するHpCBsのRRTはDB-17msで0.931～1.264（Table 2），VF-17msで0.934～1.274（Table 3）であるのに対し，HxCDDsのRRT6）はDB-17msで1.298～1.412，VF-17msで1.291～1.404である。両者の溶出時間はどちらのカラムでも重なっていないので，HpCB-＃189はHxCDDsの干渉を受けない。
3．3 簡易測定への応用筆者らは，国内におけるダイオキシン類の主要汚染源が燃焼（廃棄物焼却），PCB製品，ペンタクロロフェノール製剤，クロルニトロフェン製剤の4つであることに着目し，5つの指標異性体（1,2,3,7,8-PeCDD，1,2,3,4,6,7,8-HpCDD，2,3,4,7,8-PeCDF，PeCB-#126，PeCB-#105）の濃度から，各汚染源に由来する毒性等量（TEQ）の推算方法を提案している19,20）。また，DB-5msとDB-17msを継いだキャピラリーカラムを用いてこれら5つの指標異性体のみを定量し，TEQを推算する簡易測定法も提案している21）。本稿ならびに既報6）の結果から，VF-17msがこれら5つの指標異性体を分離できることが明らかとなり，VF-17msを用いて5つの指標異性体のみを測定しTEQを推算する簡易測定法の可能性が示された。この方法であれば，既報21）のように2種のカラムを継ぐ必要はない。ただし，上述のようにPeCB-#126，PeCB-#105がTeCDDsによって干渉を受ける点には注意が必要である。
本研究にあたり，埼玉県環境科学国際センター元職員，安藤真由美，只野綾の両氏には，標準液の調製，ピークの帰属において多大なご協力を頂きました。ここに深く感謝の意を表します。
