環境計量士（濃度関係）国家試験問題の解説（環濃） 第７１回（令和２年）問６

📁第71回（令和２年）

昨年、はじめて出題された JIS K0450-70-10 が今年も出題されました。環境計量士の試験の特徴として、同じテーマを２年連続で出題することが多いですから、前年の過去問演習には大きな意味があります。

さて、某環境計量証明事業所で営業担当として勤務する私の友人曰く、ペルフルオロオクタンスルホン酸（PFOS）やペルフルオロオクタン酸（PFOA）といった有機フッ素化合物の分析は、いま最も注目されているようです。

昨年の問題は、この規格を知らなくても対処できる内容でしたが、今年は知らないでは済まされないようで、下線部(a)の正誤判定は、この規格を確認する必要があります。

（a）
規格の「１．適用範囲」を見てみますと『この規格は工業用水及び工場排水中のPFOS及びPFOAの直鎖異性体を、固相カラム及び高速液体クロマトグラフタンデム質量分析計（LC/MS/MS計）で定量する試験方法について規定する』ことが書かれているので、下線部(a)は正しい内容です。

（b）
下線部(b)は質量分析計のイオン化の方法ついての基礎知識が問われていて、JIS K0450-70-10 は関係ありません。
質量分析計は分析したい試料を必ずイオン化する必要があり、前処理装置によってイオン化の方法は異なります。
たとえば、ICP-MSではイオン化法としてプラズマ（ICP）が用いられるし、GC-MSでは電子イオン化（EI）法や化学イオン化（CI）法が、LC-MS ではエレクトロスプレーイオン化（ESI）法や大気圧化学イオン化（APCI）法が主に用いられています。

以上より、下線部(b)の電子イオン化（EI）法はGC-MSのイオン化法なので誤りです。
これで選択肢は３と５に絞られました。

（c）
選択肢の(c)は検出方法について問われていますが、これを解説する前にMSとMS/MSについて解説する必要がありそうです。

１つのMS（質量分離部）を持つ装置

LCやGCといった前処理部を通過した試料は、イオン化部でイオン化されたのち、質量分離部に導入されます。ここでは通過できるイオンを質量数ごとに選別することができます。

その選別方法は２つに分類され、１つはイオンの質量数を連続的に変化させ、マススペクトルを得ます。これをスキャンモード（全イオン検出法）と言い、定性分析に用いられます。

もう１つは通過できるイオンの質量数を指定することで、感度の良い定量分析が可能となります。これをSIMモード（選択イオン検出法）と言います。

SIM：selected ion monitoring

２つのMS（質量分離部）をもつ装置

この装置は２台のMSを直列に結合し、その間に衝突活性化室を挟んだ構造になっています。

原理としては、イオン化された試料を1つ目のMSで任意の質量数を指定し、特定のイオンのみを通過させます。１つ目のMSを通過したイオン（プリカーサーイオン）は衝突活性化室に導かれ、希ガスや窒素などの不活性ガスと衝突し開裂します。つまり、プリカーサーイオン由来の別のイオンが生成することになります。この生成したイオン群をプロダクトイオンとよびます。

新たに生成したプロダクトイオンは2つ目のMSでさらに質量分離されたのち、検出器へと導かれます。

このように２つのMSを通過することで2重にフィルタリングされる検出方法をSRMモード（選択反応検出）と言います。

SRM: selected reaction monitoring

まとめ

MSでは「スキャンモード」と「SIMモード」での分析が可能。

MS/MSでは「スキャンモード」、「SIMモード」、「SRMモード」での分析が可能。

有機フッ素化合物の分析でLC/MS/MSを指定している理由は、「SRMモード」で分析する必要があるからです。したがって、下線部(c)は正しい内容ですから、選択肢３が正解となります。

最後にMS/MSが必要とされる理由を簡単に話しておきましょう。

一般的にLC/MSやLC/MS/MSで採用されているイオン化方法は試料分子の分解が起こらないソフトイオン化法に分類されます。この場合、LC/MSでは異性体の判別ができず、分子量情報を示すイオンしか観察できません。

同じm/zでありながら異なる構造を持つイオンをどのように区別するのか？

不活性ガスと衝突した分子イオンは、化学結合の弱い部位で開裂します。同じm/zのプリカーサイオンであっても、構造が異なれば異なるm/zのプロダクトイオンを生成する可能性があります。もし、異なるm/zのプロダクトイオンが生成するのであれば、両者は明確に区別することができます。これがMS/MSが必要とされる最大の理由です。
また、一般的なノイズも2つのMSを簡単に通過することができないので、ノイズを大幅にカットすることもできます。

第70回環境計量士国家試験（環濃）問24の解説

問24（第70回 環濃）

第62回の過去問まで遡って探してみましたが、JIS K0450-70-10 から出題された問題はありませんでした。

おそらく、受験生のほとんどがこの規格について知らないと思います。

そもそも、ペルフルオロオクタンスルホン酸（PFOS）およびペルフルオロオクタン酸（PFOA）とは何でしょうか？

どうやら、有機フッ素化合物のことのようで、フライパンの表面加工とか、衣類の撥水加工なんかに使用されているらしい。

また、安定な構造をしているため、環境中で分解されにくく、環境残留性や生態蓄積性による生態系への影響が懸念されているようです。

それでは、設問を見てみましょう。

多くの受験生と同じように、私もこの規格についての知見がありません。

知識がなければ、時間をかけて考えても無駄ですから解答を諦めて、この問題をパスするのが賢い選択です。

ただ、無回答にするのはもったいないので、ひと通り選択肢に目を通して、どれかを回答しておきたいものです。

「誤っているものを1つ選べ」という設問ですが、選択肢の４が気になります。

この規格のことも、PFOSやPFOAのことも知りませんけど、選択肢４の「一度乾固させてから」という記述が気になります。

一般的に前処理操作において、試料を乾固させるようなことはしません。

それは、目的の成分が揮発してしまったり、容器に焼き付いたりしてしまうからです。

はっきりとした根拠はないけど、選択肢の４の記述内容に私は違和感を感じます。

実際に規格を確認してみると、5.4に次のような記載がありました。

この溶出液を、40 ℃以下で加熱しながら、窒素を緩やかに吹き付け、約1 mLになるまで濃縮し測定用溶液とする。

やはり、乾固は間違いでした。正解は４