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生物検定法による塩素化/臭素化ダイオキシン類測定評価法の確立と高度利用に関する研究(平成 25年度)
Establishment of measurement method for chlorinated and brominated dioxins by using in vitro bioassay for advanced use as screening tool

予算区分
BE 環境-推進費(補助金)
研究課題コード
1315BE001
開始/終了年度
2013~2015年
キーワード(日本語)
生物検定法,臭素化ダイオキシン類
キーワード(英語)
in vitro bioassay, Brominated dioxins

研究概要

PBDD/Fs(臭素化ダイオキシン類)は、臭素系難燃剤(BFR)のひとつ、PBDEs中に含まれる不純物であり、BFR含有製品のライフサイクル(製造・使用・廃棄・リサイクル)を通じて生じる非意図的分解生成物である。従って、その環境排出は、テレビやパソコン等のBFR含有製品のライフサイクルを通じて今後も継続する。臭素化ダイオキシン類に係る問題は、アジア途上国でもリサイクル・処理に起因する問題が顕在化しており、特に日本も輸出国として関わるE-wasteの不適切なリサイクルに伴う健康・環境影響は国際問題となっている。
 2012年3月、国連環境計画(UNEP)と世界保健機構(WHO)は、臭素化ダイオキシン類に毒性等価係数(TEF)を設定して、ダイオキシン類と同様に規制管理することを提言した。UNEPとWHOの見解を受けて、ストックホルム条約やダイオキシン対策特別措置法(特措法)の中で、臭素化ダイオキシン類が国内外で規制される場合、ダイオキシン類と共にTEQ(毒性等量)ベースで管理する可能性が高い。その場合、ガスクロマトグラフ高分解能質量分析計(GC-HRMS)法による分析では、ダイオキシン類と臭素化ダイオキシン類をそれぞれ分析する必要があり、これまで以上に分析費用や時間がかかると推察される。日本の震災復興期という現状を考慮すると、費用対効果の良いモニタリング調査態勢の確立は急務といえる。
 2004年11月に環境省が特措法に追加した生物検定法のうち、「Ahレセプターバインディングアッセイ法」は、測定原理を考慮するとダイオキシン類と臭素化ダイオキシン類の測定評価への応用が期待でき、管理基準を超える試料をスクリーニングできる見込みがある。しかしながら、現行の生物検定法では、管理基準を超えた試料の構成内訳(ダイオキシン類、臭素化ダイオキシン類等)を把握できない難点がある。また、臭素化ダイオキシン類に係る問題を考慮すると、小型焼却炉から排ガス、ばいじん及び燃え殻への適用に限定されている生物検定法を、その他環境試料で高度利用することが望ましい。
 よって本研究では、現行の生物検定法を応用したダイオキシン類と臭素化ダイオキシン類の評価法の確立、各種環境試料での確立手法の適用性評価、モニタリング調査での高度利用について検討する。

研究の性格

  • 主たるもの:技術開発・評価
  • 従たるもの:モニタリング・研究基盤整備

全体計画

本研究では、生物検定法をビジネスベースで国内外に展開している株式会社日吉、生物検定法の精度管理に携わる国立環境研究所、ダイオキシン類/臭素化ダイオキシン類分析に関して学際的知見を集積している愛媛大学から構成される、科学知見の社会実装のための産官学コンソーシアムで、費用対効果のある生物検定法によるダイオキシン類/臭素化ダイオキシン類測定評価手法の確立を行い、その高度利用について検討する。具体的には、以下の課題を実施して目的を達成する。

(1) ダイオキシン類と臭素化ダイオキシン類を分別評価する新規前処理法の開発
 ダイオキシン類及び臭素化ダイオキシン類の化学物質標準品を用いて、臭素化ダイオキシン類を吸着する化学修飾シリカゲル積載カートリッジ型(開発カートリッジ)の新規前処理法の最適条件等を検討する。

(2) 新規前処理法を用いたダイオキシン類/臭素化ダイオキシン類測定評価手法の標準化
ダイオキシン類及び(或いは)臭素化ダイオキシン類の濃度を把握している小型廃棄物焼却炉からの排出ガス、ばいじん、燃え殻、大気、土壌、底質、ハウスダスト試料(n=3ずつを想定)を用いて、開発カートリッジを用いた新規前処理法の適用評価を行い、結果に基づいて新規前処理法を用いたダイオキシン類/臭素化ダイオキシン類測定評価手法の標準化(標準化手法)を媒体別に行う。

(3)標準化手法の適用性評価に基づく新規生物検定法の高度利用の検討
採取場所や化学物質汚染が異なる廃棄物焼却炉からの排出ガス、ばいじん、燃え殻、大気、土壌、底質、ハウスダストの多検体試料(n=20ずつを想定)を用いて、標準化手法の適用評価を行う。由来の異なる多媒体多検体試料の評価結果に基づくダイオキシン類/臭素化ダイオキシン類モニタリング優先度表の作成を行い、費用対効果の観点からの汎用性も考慮してGC-HRMS法に替わる手法としての高度利用について検証する。終局的には、適用性評価に基づいて最適化したダイオキシン類/臭素化ダイオキシン類を測定する新規生物検定法を提示する。

今年度の研究概要

(1)ダイオキシン類と臭素化ダイオキシン類を分別評価する新規前処理法の開発
 1)ダイオキシン類及び臭素化ダイオキシン類の化学物質標準品を用いて、臭素化ダイオキシン類を吸着する化学修飾シリカゲル積載カートリッジ型(開発カートリッジ)の担体の積載量、溶出溶媒種・量、処理時温度等の条件検討を行い、個別異性体の回収率を目安として最適条件を確定することで新規前処理法の開発を達成する。
 2)開発カートリッジの時間経過に伴う品質劣化の可能性を評価する。具体的には、開発カートリッジ調製6か月後までの各月において、ダイオキシン類及び臭素化ダイオキシン類の化学物質標準品の溶出パターンや担体吸着保持率を評価する。品質劣化の評価に関しては、開発カートリッジ共同開発先である和光純薬工業と共同して実施する見込みである。

(2)新規前処理法を用いたダイオキシン類/臭素化ダイオキシン類測定評価手法の標準化
 1)国立環境研究所(国環研)、愛媛大と株式会社日吉(日吉)で使用している2種類の細胞ベースの生物検定法(Ahレセプターバインディングアッセイ法)で臭素化ダイオキシン類の活性評価を行い、検出系としての妥当性を確認する。また、ダイオキシン類及び臭素化ダイオキシン類の化学物質標準品を用いて模擬混合標準液を調製して、TEF評価のベースとなっている相加性評価の実行可能性を評価・確認する。
 2)国環研、愛媛大と日吉が保有している廃棄物焼却炉からの排出ガス、ばいじん、燃え殻、大気、土壌、底質、ハウスダストの試料リストを作成する。試料リストから(2)の検討に使用するダイオキシン類及び(或いは)臭素化ダイオキシン類の濃度を既に把握している適切な試料セット(n=3ずつを想定)を選定する。試料選定の際は、各媒体のダイオキシン類及び臭素化ダイオキシン類の濃度レベルを考慮する。濃度測定を実施していない試料については、ダイオキシン類分析を日吉で、臭素化ダイオキシン類分析を国環研で実施する。入手可能な適切な標準試料があれば、優先して使用する。
 3)(2)2)で選定した各種媒体の抽出・クリーンアップ法については、入念な議論のもと国環研・愛媛大・日吉で統一する。基本的には、抽出前処理+疎水性溶媒抽出+硫酸処理の組み合わせで、難分解性を示すダイオキシン類縁化合物(ダイオキシン類、臭素化ダイオキシン類等)の選択的抽出を行う。統一化した抽出・クリーンアップ法に基づいて開発カートリッジに供する試料抽出液を調製する。必要の際は、化学物質標準品を用いて統一化手法の妥当性評価を行う。調製抽出液を用いて、開発カートリッジにおける抽出液添加量等の検討に着手する。

外部との連携

研究分担機関:株式会社日吉、研究協力機関:愛媛大学、和光純薬工業株式会社、同 試薬研究所

関連する研究課題

課題代表者

鈴木 剛

  • 資源循環・廃棄物研究センター
    基盤技術・物質管理研究室
  • 主任研究員
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