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ナイロン膜を用いた新しい構成の極性有機化学物質統合サンプラーを用いて、都市の表層水に新たに出現した有機リン酸エステル汚染物質のモニタリングを行った
A new configuration of polar organic chemical integrative sampler with nylon membranes to monitor emerging organophosphate ester contaminants in urban surface water.
PMID: 32593097 DOI: 10.1016/j.ecoenv.2020.110891.
抄録
有機リン酸エステル系汚染物質である有機リン酸エステル系農薬（OPP）や有機リン酸エステル系難燃剤（OPFR）は、表層水に多く存在し、水生生物に大きなリスクをもたらすため、これらの新興物質の長期モニタリングに有効な方法を開発することが重要である。しかし、最近の研究では、一般的に使用されているポリエーテルサルホン（PES）膜が疎水性化合物を強く吸着し、POCISにおける化学物質蓄積のラグフェーズが長くなることが明らかになった。本研究では、POCIS拡散制限膜として0.45μmナイロン膜を選択し、水中の中程度疎水性のOPP及びOPFRを分析するための新しいPOCIS-ナイロン膜構成を設計した。POCIS-ナイロン膜は、OPPsやOPFRのナイロン膜への収着が少ないため、ラグフェーズが無視できる程度であった。一方、POCIS-Nylonを用いた場合には、従来のPOCISと同様の線形蓄積時間と感度が得られた。また、サンプリング速度(R)には水流速や化学物質濃度の影響はほとんどなく、POCIS-ナイロンは様々な水環境に適していることが確認された。最後に、中国広州市の都市用水路におけるOPPとOPFRの発生状況を、実験室で校正したR値を持つPOCISナイロンを用いて評価した。その結果、OPPsの平均濃度は4.97±1.35ng/L（範囲：2.64±1.28-6.54±0.18ng/L）、OPFRの平均濃度は400±88ng/L（範囲：316±24-615±36ng/L）であり、9箇所のサンプリング地点におけるOPPsの平均濃度は4.97±1.35ng/L（範囲：2.64±1.28-6.54±0.18ng/L）、OPFRの平均濃度は400±88ng/L（範囲：316±24-615±36ng/L）であった。本研究は、POCISによる疎水性物質の蓄積という固有の課題を解決する方法を提供するものである。
Organophosphate ester contaminants, including organophosphate pesticides (OPPs) and organophosphate flame retardants (OPFRs) are ubiquitous in surface water and pose a significant risk to aquatic organisms, thus it is important to develop effective methods for long-term monitoring of these emerging compounds. Polar organic chemical integrative sampler (POCIS) has become a promising monitoring tool for waterborne contaminants, yet recent studies found that the commonly used polyethersulfone (PES) membrane strongly sorbed some moderately hydrophobic compounds, resulting in long lag-phase for chemical accumulation in POCIS. In the present study, 0.45-μm nylon membranes was selected as POCIS diffusion-limiting membrane to design a new POCIS-Nylon configuration for analyzing moderately hydrophobic OPPs and OPFRs in water. The POCIS-Nylon had negligible lag-phase due to low sorption of OPPs and OPFRs to nylon membrane. Meanwhile, linear accumulation time and sensitivity for target contaminants using POCIS-Nylon retained similar to the traditional POCIS. Water velocity and chemical concentration had little impact on sampling rate (R), validating that the POCIS-Nylon was suitable for various water conditions. Finally, the occurrence of OPPs and OPFRs in urban waterways of Guangzhou, China was evaluated using the POCIS-Nylon with R values that were calibrated in the laboratory. The average concentration of OPPs was 4.97 ± 1.35 ng/L (range: 2.64 ± 1.28-6.54 ± 0.18 ng/L) and the average concentration of OPFRs was 400 ± 88 ng/L (range: 316 ± 24-615 ± 36 ng/L) across nine sampling sites. The present study provides a way to resolve the inherent challenge of accumulating hydrophobic substances by POCIS.
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