環境水中の 抗てんかん薬の分析 岩手県環境保健研究センター 環境科学部 鎌田憲光 佐々木和明 嶋弘一 齋藤憲光

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1 環境水中の 抗てんかん薬の分析 岩手県環境保健研究センター 環境科学部 鎌田憲光 佐々木和明 嶋弘一 齋藤憲光
岩手県環境保健研究センター　環境科学部 鎌田憲光　佐々木和明　嶋弘一　齋藤憲光 ○○と題して、○○が発表します。よろしくお願いします。

2 発表内容 ① 分析法開発 検討結果 環境省委託業務 （化学物質環境エコ調査） ② 岩手県内のﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞ結果
①　分析法開発　検討結果 　環境省委託業務 　（化学物質環境エコ調査） ②　岩手県内のﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞ結果 本日お話しする内容ですが、まず、環境省の委託業務として実施した、分析法の開発の検討結果について説明し、今回開発した分析法を用いて、岩手県内をﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞした結果について説明します。

3 背景 ・医薬品の廃棄規制なし ・国内外において、環境水からの 検出事例が報告されている ・世界的に、規制の必要性が 議論されている
　　　　　　　検出事例が報告されている ・世界的に、規制の必要性が 　　　　　　　　　　　　　　 議論されている ・環境省、環境調査実施を決定 はじめに、抗てんかん薬を含む医薬品全般に関する背景を説明します。 これらの医薬品は・・・読み上げ

4 分析法開発 対象物質 構造 用途 法規制 ﾌｪﾉﾊﾞﾙﾋﾞﾀｰﾙ ﾌｪﾆﾄｲﾝ 抗てんかん薬 睡眠薬、鎮静剤 抗てんかん薬
分析法開発　対象物質 H C N O 3 2 N H O 構造 ﾌｪﾉﾊﾞﾙﾋﾞﾀｰﾙ ﾌｪﾆﾄｲﾝ C12H12N2O3 = 232.2　ｍｐ ℃ C15H12N2O2 = 252.3　ｍｐ 296℃ 用途 分析法開発の対象物質は、フェノバルビタール・フェニトインで、構造式、分子量、融点はごらんのとおりです。2物質とも、抗てんかん剤として服用されているもので、化審法及び化管法で規制されています。　これらの物質は、ともに、水に溶解しやすく、難分解性という性質を持っています。これらは、一部未代謝のまま下水等を通じて環境水中に放出されていると考えられておりますが、これまで、環境モニタリングが実施されてきませんでした。 抗てんかん薬 睡眠薬、鎮静剤 抗てんかん薬 化審法　第2種監視化学物質 化管法　第2種指定化学物質 法規制

5 固相による回収率の比較 3 種 類 の 固 相 で 、 回 収 率 が 良 好 回収率 ( % ) 固 相
まず、固相による回収率を比較について説明します。 このｸﾞﾗﾌは横軸に固相を、縦軸に回収率を示したものです。 合計９種類の固相について、回収率を比較した結果、ｸﾘｯｸ　両物質の回収率がよかったのは、C18、PS2,Agriでした。 固 相 3 種 類 の 固 相 で 、 回 収 率 が 良 好

6 固相から溶出する溶媒濃度 50%アセトニトリルで回収が可能 ﾌｪﾉﾊﾞﾙﾋﾞﾀｰﾙ ﾌｪﾆﾄｲﾝ 回収率（％） 回収率（％）
ｱｾﾄﾆﾄﾘﾙ濃度 （％） 回収率（％） 続いて、固相から溶出する際のアセトニトリルの濃度について検討した結果について説明します。 このグラフは、横軸に溶出する際のアセトニトリル濃度、縦軸に回収率を示したもので、上がﾌｪﾉﾊﾞﾙﾋﾞﾀｰﾙ、下がﾌｪﾆﾄｲﾝです。 クリック　この結果から、50％のアセトニトリルで回収されることがわかります。50％で溶出した場合、100％アセトニトリルで溶出するよりも、妨害物質が混入するのを防ぐことができ、有効であると考えられます。 ﾌｪﾆﾄｲﾝ ｱｾﾄﾆﾄﾘﾙ濃度 （％） 50%アセトニトリルで回収が可能

7 標準物質の測定結果 マススペクトル と クロマトグラム ﾌｪﾆﾄｲﾝ ﾌｪﾉﾊﾞﾙﾋﾞﾀｰﾙ Negative 251.1 231.1
マススペクトル　と　クロマトグラム 251.1 231.1 232.1 252.1 m/z m/z ﾌｪﾆﾄｲﾝ つづいて、標準物質をスキャンした際のクロマトグラムとマススペクトルを示します。 これは、ﾈｶﾞﾃｨﾌﾞﾓｰﾄﾞでｽｷｬﾝしたものです。ﾌｪﾉﾊﾞﾙﾋﾞﾀｰﾙは、231のｲｵﾝを、ﾌｪﾆﾄｲﾝは251のｲｵﾝを定量用として使えることがわかります。 9.7 min. ﾌｪﾉﾊﾞﾙﾋﾞﾀｰﾙ 4.8 min. Negative

8 フェニトインはPositiveモードで検出可能
C15H12N2O2 = 252.3 m/z 253.0 ドリフト電圧140V ③ 274.9 ① 182.0 ② 225.0 NH HN O 254.0 ①　182　 ( ) ②　225 　( ) ① ② ③　275　 ( ) ③　Na付加

9 検討結果1 分析手順（前処理から測定までのフロー） 500ml 10ml/min PS2 2ml 50%ｱｾﾄﾆﾄﾘﾙ N2 1ｍｌ
① 固相抽出 ② 溶出 ③ 濃縮 ④ LC/MSで分析 500ml 10ml/min PS2 　検討を行った結果、まとめた分析手順はご覧のとおりとなります。 　まず、500mlの環境水からPS2の固相を用いて、毎分10mlのスピードで対象物質を抽出します。 次に、固相から、2mlの50％アセトニトリル溶液で、溶出します。(また、ﾌｪﾆﾄｲﾝのみを分析対象とする場合、必要に応じて20%程度のアセトニトリルで洗浄可能です。) 次に、窒素パージで、1mlに濃縮して、最後に、LC/MSで分析を行うという方法になります。 2ml 50%ｱｾﾄﾆﾄﾘﾙ N2 1ｍｌ

10 検討結果2 LC/MSの分析条件 分離条件（LC） 測定条件（MS） HPLC MS Instrument : Agilent 1100
Agilent 1100 LC/MSD Column : ZORBAX XDB C-18 Ionization : Electrospray 2.1ｘ150mm, 3.5μm Neblizer : N2 (50 psi) Mobile phase : A : B = 70 : 30 Drying gas : N2 (10 l/min.)　340℃ A =2mM CH3COONH4 Polarity : Negative B = CH3ＣＮ Fragmentor : 120 V 　Vcap：3500V Flow rate : 0.2 ml/min. SIM(m/z) 　 ﾌｪﾆﾄｲﾝ 　 ﾌｪﾉﾊﾞﾙﾋﾞﾀｰﾙ つづいて、ＬＣ／ＭＳの分析条件の検討結果を示します。クリック　カラムはODSカラムを用いて、クリック　移動相は、70％酢酸アンモニウム、30％アセトニトリルです。クリック　測定は、Agilent社のMSで、ESI-SIMモードで行い、クリック　ドリフト電圧は120Vで、定量にはネガティブモードでそれぞれ、m/z251、231のイオンをモニターします。 また、ﾌｪﾆﾄｲﾝについては、抄録にも書いたとおり、ﾎﾟｼﾞﾃｨﾌﾞﾓｰﾄﾞでも検出でき、確認用のイオンとして有効です。 Oven temp. : 40℃ 定量用 : 251 (M - H)- 　231 (M - H)- Injection vol. : 5 μｌ 確認用 : 252 (M - H) (M - H)- 分離条件（LC） 測定条件（MS）

11 検量線 5～100 ppb で直線性あり 相関係数 > 0.99 フェノバルビタール フェニトイン MDL : 2.4 ppt
Area Area 80000 120000 60000 80000 40000 40000 20000 MDL : 2.4 ppt MDL : 2.2 ppt 検量線を示します。5～100ppbで直線性があり、相関係数は0.99でした。 また、本法でのMDLはﾌｪﾉﾊﾞﾙﾋﾞﾀｰﾙが2.4ppt、ﾌｪﾆﾄｲﾝが2.2pptでした。 20 40 20 40 Amount[ppb] Amount[ppb] 5～100 ppb　で直線性あり 相関係数 > 0.99

12 試料中の濃度が60 ppt (ng/L) になるように添加 (n=7)
添加回収 試料中の濃度が60 ppt (ng/L) になるように添加 (n=7) 単位　％ 河川水 海水 回収率 CV値 ﾌｪﾉﾊﾞﾙﾋﾞﾀｰﾙ 87.1 2.1 77.9 5.0 ﾌｪﾆﾄｲﾝ 83.7 2.7 86.5 3.6 クロマトグラム　（岩手県　大船渡湾　海水） 添加回収実験を行った結果について説明します。 この表は、河川水・海水への添加回収率及び変動係数を示したものです。 試料中の標準物質の濃度がを60pptになるように添加したところ、ごらんのとおり、良好な結果を示しました。 ｸﾘｯｸ　ここに、海水で行った添加回収のｸﾛﾏﾄｸﾞﾗﾑを示します。右が添加したもので、ﾋﾟｰｸが確認されます。クリック　特にﾌｪﾆﾄｲﾝについては、夾雑ピークが確認されたにもかかわらず、ﾌｪﾆﾄｲﾝのイオン化が阻害されることはありませんでした。 また、この夾雑ﾋﾟｰｸは、固相抽出時に20％程度のｱｾﾄﾆﾄﾘﾙ溶液で洗浄すると、除去することができます。 ﾌｪﾆﾄｲﾝ ﾌｪﾉﾊﾞﾙﾋﾞﾀｰﾙ

13 岩手県内モニタリング A C B 岩手県 １．分析対象物質 ﾌｪﾆﾄｲﾝ (PHT) ﾌｪﾉﾊﾞﾙﾋﾞﾀｰﾙ (PB)
　ｶﾙﾊﾞﾏｾﾞﾋﾟﾝ (CBZ) 岩手県 盛岡市 ２．ﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞ箇所 河川水 　A　盛岡市南部 　　下水処理場周辺　9箇所 　B　北上市以南 　　下水処理場周辺　12箇所 海水 　C　三陸海岸 　　主要港湾　6箇所 A 三陸海岸 北上市 つづいて、岩手県内のﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞ結果について説明します。 ﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞは、ﾌｪﾆﾄｲﾝ・ﾌｪﾉﾊﾞﾙﾋﾞﾀｰﾙに加え、これまで、環境水から検出事例のあるｶﾙﾊﾞﾏｾﾞﾋﾟﾝも加えて実施しました。 ﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞ箇所ですが、 河川水は、Aの盛岡市南部の下水処理場周辺9箇所、Bの北上市以南の下水処理場周辺12箇所、海水は、Cの岩手県三陸海岸の主要港湾6箇所について実施しました。 Aから順に説明していきますが、結果については、各物質、ここに示した略称を用いて説明します。 C B

14 地区A 下水処理施設の概要 Ⅰ Ⅱ ﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞ地点 北上川 見前川 2km a b c Ⅰ Ⅱ d e f h i
処理人口 （人） 約2万 約25万 処理水量 （㎥/日） 約10万 処理方法 散水ろ床法 標準活性 汚泥法 放流先 北上川 見前川 d e f まず、地区Aについて説明します。 盛岡市南部には、2つの下水処理施設があり、それぞれの処理人口・水量等は表のとおりで、Ⅰの処理方法は散水ろ床法で、Ⅱは岩手県で一番大きい規模の約10万ﾘｭｰﾍﾞｰ処理しています。 この周辺の北上川7箇所、見前川2箇所をﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞしました。 h i ﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞ地点 盛岡市南部 北上川 7、見前川 2 箇所 2km g

15 結果 Ⅰ Ⅱ 北上川 c 見前川 i 2km g a b d e f h ｎ.d：検出下限未満 結果です。
表に、それぞれの物質の濃度を示しましたが、注目していただきたいのが、赤で示したc,g,iです。 見前川においては、放流水合流後のi地点で、それぞれ、20から140pptという高濃度で検出されています。 北上川においては、上流のa,b地点では、検出下限未満であったものが、c地点で濃度が高くなり、約10km下流のg地点でも検出されました。 h i 2km g ｎ.d：検出下限未満

16 地区B 下水処理施設の概要 Ⅰ Ⅱ Ⅲ ﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞ地点 北上川 磐井川 吸川 4km a Ⅰ Ⅱ Ⅲ b c d e f g j l k
処理人口 （人） 約10万 約5万 約2万 処理水量 （㎥/日） 約1万 約0.5万 処理方法 標準活性汚泥法 放流先 北上川 吸川 b c Ⅱ d 磐井川 e f g j 続いて、地区Bについて説明します。 ここには、3つの広域下水処理施設があり、それぞれの処理人口・水量等は表のとおりで、Ⅰが一番規模が大きく、約2万ﾘｭｰﾍﾞｰの処理水量です。 この周辺の北上川9箇所、磐井川2箇所、吸川1箇所をﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞしました。 a – i : 3,40km Ⅲ l k h ﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞ地点 i 吸川 北上市 以南 北上川 9、磐井川 2、吸川 1 箇所 4km

17 結果 Ⅰ Ⅱ Ⅲ k 北上川 磐井川 吸川 4km a b c d e f g j l h i ｎ.d：検出下限未満 結果です。
注目していただきたいのが、赤で示したk,lです。 下水処理場の排水が合流した直後のk地点では、数10ppt検出されており、磐井川のj地点では検出下限未満だったものが、l地点では、数ppt検出されております。 北上川においては、a地点で、検出下限未満だったものが、b地点ではﾌｪﾉﾊﾞﾙﾋﾞﾀｰﾙ・ｶﾙﾊﾞﾏｾﾞﾋﾟﾝが検出され、約30km下流のi地点でも同程度の濃度で検出されています。 Ⅲ k l h i 吸川 4km ｎ.d：検出下限未満

18 地区C 結果 三陸海岸 A B C D E F ｎ.d：検出下限未満
地区Cですが、三陸海岸の宮古湾から広田湾を分析した結果、Dの釜石湾においてのみ、ｶﾙﾊﾞﾏｾﾞﾋﾟﾝが、検出下限値の0.2pptで検出されました。 E F ｎ.d：検出下限未満

19 まとめ １．環境水中のﾌｪﾆﾄｲﾝ、ﾌｪﾉﾊﾞﾙﾋﾞﾀｰﾙ、ｶﾙﾊﾞﾏｾﾞﾋﾟﾝの同時分析が可能。
　（検出下限値 2.2、2.4、0.2 ppt）　 ２．岩手県内の河川水・海水から、pptレベルで検出された。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　北上川から広範囲で検出された。 　下水処理場の放流水由来と考えられる。 ３．環境モニタリング方法として有用。 まとめです。 読み上げ。

20

21 固相抽出時の洗浄効果 例：添加回収・大船渡湾海水測定時 そのまま溶出 夾雑ピーク 2ｍｌの20%アセトニトリルで 洗浄後、溶出
夾雑ピークを取り除くために、様々な方法が考えられますが、手順を煩雑にしないよう、固相抽出時に洗浄する方法について検討しました。そのまま溶出するとごらんのとおりの夾雑ピークが見られますが、クリック　検討した結果、（50％アセトニトリルで溶出する前に、）2mlの20％アセトニトリルで洗浄することにより夾雑ピークを除去できることがわかりました。クリック　この例の場合、S/N比は3から29へと約10倍に改善されたことから、この洗浄は有効であると考えられます。 夾雑ピークを除去できた。（S/N比　3.3　→　29） 20%アセトニトリル溶液での洗浄は有効

22 環境試料分析例 操作ブランク ﾌｪﾉﾊﾞﾙﾋﾞﾀｰﾙ (34ppb) ﾌｪﾆﾄｲﾝ (4.2ppb) ｶﾙﾊﾞﾏｾﾞﾋﾟﾝ (1.0ppb)
min 4 6 8 10 12 14 2000 操作ブランク min 4 6 8 10 12 14 2000 4000 6000 8000 ﾌｪﾉﾊﾞﾙﾋﾞﾀｰﾙ (34ppb) ﾌｪﾆﾄｲﾝ (4.2ppb) min 4 6 8 10 12 14 5000 ｶﾙﾊﾞﾏｾﾞﾋﾟﾝ (1.0ppb) N O NH2 4000 3000 2000

23 北上川の概要 延長 195 km 流域面積 7,861 km2 流域人口 90万人 下水普及率 約6割 流量 2 ～ 100㎥/sec
農地面積 12万ha (田85万ha、畑35ha） 以上で、研究の意味については説明を終わりますが、ここで、先ほどから、何回か登場している、二つの法律、化審法及び化管法について簡単に説明いたします。化審法は　読み上げ　を行う法律で、両物質は第2種監視化学物質に指定されております。これに指定されるのは　読み上げ　という物質で、　読み上げ　義務があります。化管法は、　読み上げ　を行う法律で、両物質ともに第2種指定化学物質に指定されており、ＭＳＤＳの交付が義務付けられております。

24 化審法 化学物質の審査及び製造等の規制に関する法律 ＜第2種監視化学物質＞ ｸﾛﾛﾎﾙﾑ等 739物質
　・新規化学物質の審査 　・化学物質の製造・輸入・使用等の規制 　＜第2種監視化学物質＞　ｸﾛﾛﾎﾙﾑ等　739物質 　　難分解性・高濃縮性でない・長期毒性の疑いあり 　　　　　　　　　　→　製造数量等の届出義務 　＜第1種特定化学物質＞　PCB等　13物質 　　難分解性・高濃縮性・長期毒性　→　製造・輸入許可、使用制限、輸入制限 　＜第2種特定化学物質＞　ﾄﾘｸﾛﾛｴﾁﾚﾝ等　23物質 　　難分解性・長期毒性・広範囲で存在する恐れ　　→　製造・輸入数量把握、変更 以上で、研究の意味については説明を終わりますが、ここで、先ほどから、何回か登場している、二つの法律、化審法及び化管法について簡単に説明いたします。化審法は　読み上げ　を行う法律で、両物質は第2種監視化学物質に指定されております。これに指定されるのは　読み上げ　という物質で、　読み上げ　義務があります。化管法は、　読み上げ　を行う法律で、両物質ともに第2種指定化学物質に指定されており、ＭＳＤＳの交付が義務付けられております。 　＜第1種監視化学物質＞　法改正　新設 　　難分解性・高濃縮性　→　製造量把握、1ｔ以上：物質名・製造・輸入数量公表 　＜第3種監視化学物質＞　法改正　新設 　　難分解性・生態毒性　→　製造量把握、100ｔ以上：物質名・製造・輸入数量公表

25 化管法 ・環境への排出量を把握 ・事業者の自主的な管理の改善を促進 ・環境汚染を未然に防止 ＜第1種指定化学物質＞ 354種類
特定化学物質の環境への排出量の把握等及び管理の改善の促進に関する法律 　・環境への排出量を把握 　・事業者の自主的な管理の改善を促進 　・環境汚染を未然に防止 　＜第1種指定化学物質＞　 354種類 　有害性 or ｵｿﾞﾝ層破壊物質　広範囲で存在する 　PRTR対象物質 　＜第2種指定化学物質＞　 81種類 　有害性 or ｵｿﾞﾝ層破壊物質　広範囲で存在する恐れ 　化学物質等安全データシート（ＭＳＤＳ）を交付 以上で、研究の意味については説明を終わりますが、ここで、先ほどから、何回か登場している、二つの法律、化審法及び化管法について簡単に説明いたします。化審法は　読み上げ　を行う法律で、両物質は第2種監視化学物質に指定されております。これに指定されるのは　読み上げ　という物質で、　読み上げ　義務があります。化管法は、　読み上げ　を行う法律で、両物質ともに第2種指定化学物質に指定されており、ＭＳＤＳの交付が義務付けられております。

26 化学物質環境エコ調査 技術開発（分析法開発） 残留実態の把握 化審法、化管法のため 環境リスク初期評価のため ↓
　技術開発（分析法開発） 残留実態の把握 化審法、化管法のため 　環境リスク初期評価のため ↓ 化学物質対策の立案及び評価等 環境保全上の支障を未然防止 続いて、化学物質環境エコ調査について説明します。 これは、未規制化学物質の分析法開発をし、環境中の化学物質の残留実態の把握をして、化審法、化管法等での対策に必要なデータの取得、環境リスク初期評価に用いられる暴露データの取得を目的としており、その結果を、環境中の化学物質対策の立案及び評価等に活用し、環境保全上の支障を未然に防止するために行っているものです。 わかりにくいので、　クリック　簡単にまとめると、環境中どれだけあるかを調査して、法規制のためのデータにするという流れになります。本研究の成果が皆様のところに届くのは、法律を通してということになるので、皆様には理解しにくいかとは思いますが、法規制のためのデータを得るための基礎研究と思っていただければと思います。 環境中にどれだけあるかを調査して 法規制のためのデータとする

27 物性 分子量 融点 水溶解度 LogPow 物性 法規制 用途 ﾌｪﾉﾊﾞﾙﾋﾞﾀｰﾙ 232.24 174 1g/L 1.47
難分解・低濃縮性 発がん性の恐れ 化審法2監 化管法2 抗てんかん薬 睡眠・鎮静薬 ﾌｪﾆﾄｲﾝ 252.27 295(分解) 32mg/L 2.47 ｶﾙﾊﾞﾏｾﾞﾋﾟﾝ 236.27 2.25 なし ﾌｪﾅｾﾁﾝ 179.22 134 760mg/L 1.58 化管法1-52 解熱鎮痛 消炎剤