PFASの「化学的指紋」を捉える PFOA・PFOSの安定同位体比分析に成功、環境動態解明へ新たな道

2025-03-10 芝浦工業大学,産業技術総合研究所

芝浦工業大学と産業技術総合研究所の研究グループは、環境汚染が懸念されるPFAS(PFOA・PFOS)について、炭素安定同位体比(δ13C)の分析に成功した。PFASは分解されにくく「永遠の化学物質」と呼ばれる一方、発生源特定が難しいという課題がある。本研究では高分解能質量分析装置Orbitrapを用い、従来法では困難だった難揮発性PFASの同位体比を燃焼・ガス化なしで直接測定する手法を確立し、PFOSでは世界初の測定例となった。試薬メーカーやロットの違いによるPFOAの同位体比差も確認され、製造方法の識別に利用できる可能性が示された。さらに河川水を用いたスパイク試験で実環境試料でも安定した測定が可能であることを実証した。この手法はPFASの発生源推定や環境中の動態解明に役立つ「化学的指紋」として期待され、環境監視や汚染対策の新たな分析基盤となる。

PFASの「化学的指紋」を捉える PFOA・PFOSの安定同位体比分析に成功、環境動態解明へ新たな道
高分解能精密質量分析装置「Orbitrap」

<関連情報>

オービトラップ質量分析法を用いたPFOAおよびPFOSの安定炭素同位体分析 Stable Carbon Isotope Analysis of PFOA and PFOS Using Orbitrap Mass Spectrometry

Hiroto Kawashima,Tomoha Iezumi,Momoka Suto,Sachi Taniyasu
Environmental Science & Technology Letters  Published: March 3, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.estlett.6c00075

Abstract

Compound-specific isotope analysis (CSIA) is a powerful tool for pollutant source apportionment. However, conventional isotope ratio mass spectrometry (IRMS) is limited for nonvolatile compounds like perfluorooctanoic acid (PFOA) and perfluorooctanesulfonic acid (PFOS). Here, we demonstrated high-resolution Orbitrap mass spectrometry for δ13C analysis of these compounds. This technique enables direct isotopologue detection without combustion, providing nM-level sensitivity and molecular structure preservation. δ13C values for PFOA and PFOS reagents agreed well with those from elemental analyzer IRMS (EA-IRMS), with deviations within ±2.0‰ across resolution settings (17,500–140,000). Higher automatic gain control (AGC) targets improved precision; the optimal setting (5 × 106) yielded standard deviations below 1.2‰. Seven PFOA and two PFOS standards, each obtained from different commercial suppliers, were analyzed. The δ13C values measured by Orbitrap showed good agreement with EA-IRMS. In addition, spiked experiments using three different river water samples demonstrated that reliable δ13C measurements of PFOA and PFOS can be achieved in realistic aqueous environmental matrices. This approach expands the applicability of CSIA to nonvolatile PFAS and provides a new isotopic perspective for investigating their environmental sources and fate.

1902環境測定
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