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活性炭に残るPFASをどう測る？

－ソックスレー抽出法の可能性－

ANALYTICAL METHODS FOR PFAS IN ACTIVATED CARBON

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  3. 活性炭に残るPFASをどう測る？

近年、環境や健康への影響が懸念されている PFAS（有機フッ素化合物）の処理は、大きな社会的課題となっています。特に、除去技術として広く利用されている活性炭において、使用後に残留するPFASの量を正確に評価する方法は、いまだ十分に確立されていません。
本事例では、当社が実施した「使用済み活性炭中のPFAS分析方法の検討と成果」を紹介します。

活性炭の有効性と
環境リスク
分析方法の
検討内容
分析方法の
検討結果
今後の展開

活性炭の有効性と環境リスク

活性炭はさまざまな物質を吸着する性質があり、安価で入手しやすいことから水道水処理など幅広い分野で利用されています。

一方で、ある浄水場において高濃度のPFOSおよびPFOAが検出され、その原因は水源近くで長期保管されていたPFOS等を含む使用済活性炭からの溶出と考えられています。

この事態を受け、環境省は2025年3月26日付で 「PFOS等を含む水の処理に用いた使用済活性炭の適切な保管等」に関する通知を出すなど、管理の重要性が高まっています。

浄水場と使用済活性炭

分析方法の検討内容

分析の目的と参考にしたガイドライン

本検討では、活性炭中のPFAS分析方法の有効性を確認することを目的に、以下のガイドラインに基づいて試験を行いました。

  • 環境省：「PFOS及びPFOA含有廃棄物の処理に関する技術的留意事項」
  • 米国EPA Method 1633 「Analysis of Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) in Aqueous, Solid, Biosolids, and Tissue Samples by LC-MS/MS」
  • ISO 21675 「Water quality — Determination of perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances (PFAS) in water — Method using solid phase extraction and liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS)」

振とう・超音波抽出法での課題

抽出溶媒に 0.1%ギ酸-MeOH、0.3%アンモニア-MeOH を用いて、振とう-超音波抽出法により、活性炭に吸着させたPFOS, PFOA, PFHxSの分析を試みました。

しかし、これらの手法ではPFOSなどを十分に回収できないことが分かりました。

振とう-超音波抽出による測定結果

※１：サロゲート物質とは、本来調べたい物質の代わりに使われる「代理の物質（安定同位元素標識体）」のことです。
例えば、炭素元素を13Cに置換されたPFASは自然界に存在しないが、分析したい物質とほぼ同じ物理化学的性質であるため、抽出や精製において同じ挙動を示します。この特性によって分析操作に伴う回収率の補正や、測定値の精度・正確性の向上が可能となります。

新たなアプローチ ： ソックスレー抽出法の検討

この課題を解決するために、ソックスレー抽出を用いた分析方法を検討しました。
あわせて以下の点についても評価を行いました。

  • 活性炭の種類による抽出挙動の違い
    5種類の粒状活性炭に33成分のPFASを吸着させ、ソックスレー抽出によってPFASが回収できるかどうかを確認
  • 振とう-超音波抽出との比較
    抽出溶媒を 0.3%アンモニア-MeOHとして、振とう-超音波抽出とソックスレー抽出を比較
ソックスレー抽出

測定対象物質はISO 21675の対象30成分に加え、炭素数1～3のTFMS, PFEtS, PFPrSを含む計33成分としました。
またサロゲート物質は、ISO 21675に準拠した24成分を用いて補正を行いました。

測定対象物質

分析方法の検討結果

PFASと活性炭の種類による抽出挙動の違い

振とう-超音波抽出によって、5種類の粒状活性炭を対象に24成分のPFASサロゲート物質の挙動を確認したところ、PFASと活性炭の種類が抽出効率に影響することが明らかになりました。

  • PFSAs,長鎖PFCAsなどのPFASは、抽出が困難
  • ヤシ殻を原料とする活性炭Cは、PFSAs,長鎖PFCAsなどが比較的抽出可能
  • 活性炭Aは、石炭を原料とする活性炭の中でも抽出が困難
PFASと活性炭の種類による抽出挙動の違い

0.3%アンモニア-MeOHを用いたソックスレー抽出法

以下の点から、ソックスレー抽出法が活性炭中のPFAS分析に有効であることを確認しました。

  • 振とう-超音波抽出では困難であったPFSAsや長鎖PFCAsの抽出が可能
  • 活性炭の種類に依存せず、安定した抽出結果を得られることを確認（32成分について70～120%の範囲で良好な回収率が得られた）
  • 実際に下水処理場で使用された活性炭を対象とした分析でも、PFASを安定的に検出（PFBS、PFOS、炭素数5～10のPFCAなどが検出された）
ソックスレー抽出結果
使用済み活性炭の分析結果

振とう-超音波抽出とソックスレー抽出の比較

0.3%アンモニア-MeOHを用いたソックスレー抽出によって、振とう-超音波抽出では抽出が困難であった、PFSAsや長鎖PFCAsなども抽出可能であることが確認できました。

振とう-超音波抽出とソックスレー抽出の比較

今後の展開

本検討を通じて、ソックスレー抽出法は活性炭中のPFAS分析に有効であり、信頼性の高い測定結果が得られることを確認しました。

当社では、この成果を今後のPFAS分析サービスに活用し、使用済み活性炭に含まれるPFASの分析依頼に対して、より正確で信頼性の高い分析結果を提供してまいります。

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