Greeting of Welcome to the 4th International Symposium of the Kanazawa University 21st-Century COE Program

Project Leader金沢大学大学院自然科学研究科Promoting Environmental Pesearch in Pan-Japan Sea Area : Young Researchers\u27 Network, Schedule: March 8-10,2006,Kanazawa Excel Hotel Tokyu, Japan, Organized by: Kanazawa University 21st-Century COE Program, Environmental Monitoring and Prediction of Long- & Short- Term Dynamics of Pan-Japan Sea Area ; IICRC(Ishikawa International Cooperation Research Centre), Sponsors : Japan Sea Research ; UNU-IAS(United Nations University Institute of Advanced Studies)+Ishikawa Prefecture Government ; City of Kanazaw

Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and Nitropolycyclic Aromatic Hydrocarbons in Airborne Particulates

金沢大学大学院自然科学研究科Scedule:17-18 March 2003, Vemue: Kanazawa, Japan, Kanazawa Citymonde Hotel, Project Leader : Hayakawa, Kazuichi, Symposium Secretariat: XO kamata, Naoto, Edited by:Kamata, Naoto

Carcinogenesis of benzo[a]pyrene and its relation to cell sycle regulation

金沢大学大学院自然科学研究科Proceeding : International Symposium of Kanazawa University 21st-Century COE Program Vol.2(2004),Schedule: February 29(SUN)-March 3(WED), Venue: 29 FEB, Ishikawa Life-Long Learning Center(Former Prefectural Government Building) / 1-3 MAR Kanazawa Art Hall, Organized by: Kanazawa University 21st-Century COE Program / Ishikawa International Cooperation Research Centre / United Nations University-Institute of Advanced Studies, Supported by: Ishikawa Prefectural Government / City of Kanazawa, Eds : Hayakawa, Kazuichi / Kizu, Ryoichi / Kamata, Naok

新しい吸光度検出方式高速液体クロマトグラフィーの応用研究: 環境汚染分析法の開発

1.イオンクロマトグラフィ-(IC)の保持・溶出機構解析:溶離剤成分と試料成分の挙動解析から選択的ピ-ク増感・抑制の理論を提案し、微量リン酸の分析に応用した。Hooverモデルに基づく関係式に新しく溶離剤間分離係数を導入し、二塩基酸溶離液系でも試料成分と溶離静成分の挙動が理論的に推定できるようにした。2.自動前処理IC:カラムスイッチング法の導入により、陰イオン分析を妨害するアルカリ土類金属のオンライン除去ICを開発した。このシステムは、生活雑排水中のリン酸分析を妨害する成分のオンライン除去にも有効であった。また、電気伝導度検出ICで報告されている自動濃縮分析システムを吸光度検出ICについて考案した。このシステムは、極地氷床コアや雨水等の希薄環境試料の分析に有効であった。3.吸光度検出IC用機能性溶離剤:配位子交換吸光度検出IC理論に基づく光学異性有機酸の分析法を開発した。本法で前処理なしに清涼飲水中の添加リンゴ酸の分析ができた。4.炭酸のIC:大気中の二酸化炭素の妨害を除去して微量炭酸が分析できる窒素通気ーイオン排除クロマトグラフィ-を開発した。これにより雨水中の炭酸が数種の低級有機酸と同時分析できた。5.偏光吸光度検出法:吸光度検出セルの前後に二枚の偏光子を設置すると、吸光度変化量はセル内に存在する光学活性物質の濃度に比例するという偏光吸光度検出理論を提案した。本法は紫外・可視吸収がなく光学活性がある糖などの分析に適用でき、その検出感度も優れていた。6.化学発光検出HPLCによるニトロピレン類の超高感度分析法:オンライン電気化学還元ー化学発光検出HPLC及びオフライン化学還元ー化学発光検出HPLCによるニトロピレン類の超高感度分析法を開発した。これらの方法で、ニトロピレン類の主要排出源の一つと言われているディ-ゼル及びガソリン自動車排ガス中のジニトロピレンが分析できた。(1) Theoretical studies on the retention and peak formation mechanism in ion chromatography (IC) : Following on from our previous work, a new theory "selective peak enhancement and suppression of conductivity detection IC" was evaluated. This theory was effectively used in the determination of trace level orthophosphate in sewage samples. Ion exchange chromatographic behavior of polyvalent eluent systems was evaluated theoretically by introducing a new parameter "the intereluent separation factor" in equations for Hoover\u27s model.(2) Functional eluents for photometric detection IC : Both[Cu(en)_2SO_4 and[Cu(trien)]SO_4 were effective eluents for the sensitive determination of cations. Using a Na_2[Cu(edta)]- Na_2H_2 edta eluent, not only anions but also metal ions were deterifined as metal-edta anion chelates by photometric detection IC. These methods were effectively used in the determination of cations and anions in environmental water samples. Malic acid enantiomers were separately d etermined by photometric detection IC using a copper - tartaric acid complex eluent, based on a ligand-exchange formation mechanism. Malic acid, an apple juice additive, was determined by this method.(3) Determination of carbonate-carbon : Interfering atmospheric carbon dioxide dissolved in eluents was removed effectively by nitrogen purging. Using this equipment, trace level carbonate carbon as low as 10^ M could be determined by photomeric detection IC as well as ion exclusion chromatography (conductivity detection). Carbonate-carbon in rain water was determined by this method.(4) Polarized photometric detection : When two polarizers were set on both sides of the flow sell of an absorbance detector, the intensity of natural light transmitted through the polarizers and the flow cell was changed according to the optically active compounds if passed through. The change in absorbance was in proportion to the concentration of the compound. Nonchromophoric optically active compounds such as sugars were sensitively determined using photometric detection HPLC without any derivatization.(5) Automatic pretreatment/HPLC system : The combination of column-switching system and a heart-cutting technique effectively removed interfering compounds in IC. This system was used to determine anions in river and rain water samples by photometric detection IC and orthophosphate in sewage samples by conductivity detection IC.(6) Determination of nitopyrenes by HPLC with chemiluminescence detection : A method of determining nitro-, nitroso- and aminopyrenes has been developed using HPLC with chemiluminescence detection after on-line electrochemical reduction. Determination method of 1, 3-, 1, 6-, 1, 8-dinitropyrenes and 1-nitropyrene has also been developed using HPLC with chemiluminescence detection after off-line chemical reduction. Utilizing these methods, dinitropyrenes and nitropyrene were determined in diesel- and gasoline-engine exhaust particulates.研究課題/領域番号:02670975, 研究期間(年度):1990–1991出典：「新しい吸光度検出方式高速液体クロマトグラフィーの応用研究: 環境汚染分析法の開発」研究成果報告書　課題番号02670975(KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）)　　　本文データは著者版報告書より作

未規制大気汚染物質ニトロアレーンの動態解析とその軽減に関する基礎研究

1.ニトロアレーン分析法の改良:既報の化学発光検出HPLCによるトロアレーン分析システムにニトロアレーン分離用ODSカラム,亜鉛還元カラム,高圧流路切り替えバルブ等を導入することにより,極微量ニトロアレーンの分析システムを完成した.これにより,数mg以下の大気粉じん中の2-ニトロフルオランテン(2-NF),2-ニトロピレン(2-NP),4-NP,6-ニトロクリセン(6-NC)等を定量可能とした.2.ディーゼル粉塵抽出物の直接変異原性におけるニトロアレーンの寄与:ディーゼル粉塵のbenzen-ethanol(3:1)抽出物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(n-hexane,dichloromethane,methanolの混合溶媒)で5分画した.Ames試験による直接変異原性(S.typhimuriumYG1024株)は高極性溶媒(dichloromethane-methanol及びmethanol)の2分画に集中し,ニトロアレーンはこのうちの前者に集中した.直接変異原性におけるニトロアレーン(8種)の寄与率はこの分画で50%余り,全分画合計の約1/3に達し,大きいことが明らかになった.3.札幌,東京,金沢の大気環境比較:金沢市,東京都,札幌市の大気中DNP及び1-NP濃度は札幌≧東京>金沢の純に低くなったが,都心は都市による差は小さかった.3都市の中では,札幌が1,3-,1,6-,1,8-ジニトロピレン(DNP)濃度に対する1-NP濃度の比が最も大きく,その理由の一つとして,ディーゼル車の保有台数の割合が高いことが考えられた.濃度推移は日内変動(昼高夜低)及び季節変動(夏低冬高)を呈したが,都市により程度に差があった.4.大気中のニトロアレーンの分解と二次生成:金沢市内の都心と郊外の大気中ニトロアレーンの比較により,DNP及び1-NPは大気輸送中に分解し,その主要因が太陽による光分解であることがわかった.また、2-NFと2-NPはディーゼル粉塵には検出されず郊外ほど存在比が大きくなることより,大気中で二次生成することが推定された.(1) We introduced another separation column (ODS), a zinc reducer column and a switching valve into the nitroarene analyzer, a HPLC equipped with a chemiluminescence detector, to determine trace levels of nitroarenes.(2) Benzene-ethanol extracts from diesel exhaust particulates were separated into 5 fractions on a silica-gel column with mixtures of n-hexane, dichloromethane and methanol. The strong direct-acting mutagenicities were observed in the dichloromethane-methanol and methanol fractions in the Ames test using the S.typhimurium YG1024 strain and nitroarenes were mainly in the former fraction of the two. The mutagenic contribution of nitroarenes were 1/3 of the all fractions. The large contribution of nitroarenes to the mutagenicity of urban air suggests that the monitoring of nitroarenes is very important for assessing the risk of air pollutants.(3) Concentrations of 1,3-, 1,6- and 1,8-dinitropyrenes (DNPs) and 1-nitropyrene (NP) in urban air were in the following decreasing order, Sapporo>Tokyo>Kanazawa. However, the concentrations in downtown areas of the three cities were at similar levels. The relative concentration of DNPs to that of 1-NP was the highest in Sapporo. As a reason, the large ration of diesel-engine vehicles was considered. Their concentrations showed diurnal and seasonal variations.(4) The relative concentrations of DNPs and 1-NP to polycyclic aromatic hydrocarbons were lower in the suburban areas than in the downtown areas, suggesting that DNPs and 1-NP degradated in the presence of sun light during the transportation. On the other hand, the fact that both 2-nitrofluoranthene (NF) and 2-NP were not detected in diesel exhaust particulates but detected in airborne particulates suggested that these two compounds were formed in air.研究課題/領域番号:08672472, 研究期間(年度):1996–1997出典：「未規制大気汚染物質ニトロアレーンの動態解析とその軽減に関する基礎研究」研究成果報告書　課題番号08672472(KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）)　　　本文データは著者版報告書より作

大気汚染物質多環芳香族炭化水素/ニトロ多環芳香族炭化水素の追跡 (研究室から,<特集>ハザード物質)

金沢大学理工研究域自然システム学

多環芳香族炭化水素とその代謝物の内分泌撹乱作用とその測定法に関する研究

ディーゼル排出粉塵(DEPE)及びその構成成分の一つである多環芳香族炭化水素(PAH)類の内分泌攪乱作用について,昨年度はエストロゲン様/抗エストロゲン活性を明らかにした.今年度はDEPE及びPAHのアンドロゲン様活性/抗アンドロゲン活性について検討した。DEPEをヒトPC3/AR培養細胞を用いたルシフェラーゼレポーターアッセイに適用した結果,アンドロゲン様活性は認められなかったが,抗アンドロゲン活性が観察された。DEPEに含まれるいくつかの4,5環PAHは,強い抗アンドロゲン活性を示した。また,DEPE及び4,5環PAHはいずれも,ヒトのアリルヒドロカーボンレセプター(AhR)のアゴニストであった。以上の結果から,DEPEは抗アンドロゲン活性を示し,その一部はDEPEに含まれるPAHに由来することがわかった。更に,酵母two-hybrid法を用いた結果,DEPE及びいくつかのニトロ多環芳香族炭化水素が抗アンドロゲン活性を示した。次に,分析対象のモノヒドロキシ多環芳香族炭化水素(OHPAH)の数を増加させるために,逆相HPLC/蛍光検出法の条件を改良した。また,ヒト尿試料に適用可能とするために,OHPAHの抱合体も加水分解してOHPAHと合わせて定量する前処理方法を開発した。その結果,喫煙者は非喫煙者に比較して尿中2-ヒドロキシフルオレン濃度が有為に高く,1-ヒドロキシピレンより有効な喫煙指標となることがわかった。また,2〜4環の複数のOHPAHを同時分析した結果,タイ人は日本人に比較して尿中の各種OHPAH濃度が高く,室内で使用する薪燃料由来の煙の影響が大きいと推定された。このように,開発したOHPAH分析法は,ガス状及び粒子状のいずれのPAHの代謝物も分析対象としており,異なる多様なPAH発生源にも対応できることから,ヒトのPAH個人曝露量評価法として有用なことがわかった。Last year, both estrogenic and antiestrogenic actions of diesel exhaust particulate(DEPE) and polycyclic aromatic hydrocarbon(PAH), which was one of the constituent of DEPE, were clarified. This year, both androgenic and antiandrogenic activities of DEPE and PAH were examined. By applying DEPE to the luciferase reporter gene assay in human PC3/AR culture cells, DEPE did not show androgenic activity but antiestrogenic activity. Several PAHs having 4 or 5 rings, which are included in DEPE, showed strong antiandrogenic activity. Both DEPE and PAHs having 4 or 5 rings, were also agonists of human allyl hydrocarbon receptor(AhR). These results suggested that DEPE showed antiandrogenic activity and that a part of this activity was derived from PAHs which were included in DEPE. In addition, several nitropolycyclic aromatic hydrocarbons showed aniandorgenic activity in the yeast two-hybrid assay. Next, to increase the number of monohydroxy polycyelic aromatic hydrocarbons(OHPAH) as analytes, conditions of our HPLC/fluorimetric detection method were modified. And, to anayze both urinary OHPAHs and their conjugates, the pretreatment method including hydrolysis of the conjugates was developed. As the result, the urinary concentration of 2-hydroxyfluorene in smokers\u27 urine samples was higher than that in nonsmokers\u27, and it was proven that 2-hydroxyfluorene was a more effective biomarker for smoking than 1-hydroxypyrene. Urinary OHPAH concentrations of Thai subjects were higher than those of Japanese. As a possible reason for this, the smoke of the firewood fuel used in the indoor of Thai house was considered.研究課題/領域番号:14370728, 研究期間(年度):2002–2003出典：「多環芳香族炭化水素とその代謝物の内分泌撹乱作用とその測定法に関する研究」研究成果報告書　課題番号14370728 (KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）)　　　本文データは著者版報告書より作

ニトロアレーン分析計の試作

(1)大気粉じんから変異原物質を抽出するために使用されている様々な有機溶媒の中から,ニトロアレーン分析法とAmes法の併用に最適な抽出溶媒の検索をおこなった.1,3-, 1,6-, 1,8-ジニトロピレン(DNP),1-ニトロピレン(NP)及び直接変異原性物質の抽出効率はベンゼン-エタノール(3:1),アセトニトリル,エタノール,メタノールの順で高く,毒性を考慮するとこれらの中ではエタノールが最も適していると考えられた. (2)基本ニトロアレーン分析計では試料の前処理として必要な還元操作を,分析システムに亜鉛を充填した還元用カラムを導入することにより省略した.また,分離度を向上させるため,試料を還元後,最も還元成績体の濃度が高い部分をスイッチングバルブでハードカッティングして,分析カラムに導入した.これによって簡単な前処理のみで大気粉じん中の1,3-, 1,6-, 1,8-DNP及び1-NPが定量可能となった. (3)ニトロアレーン分析法の前処理操作では直接変異原性ニトロアレーンと同時に間接変異原性多環芳香族炭化水素(PAH)も定量化に抽出される.この試料をニトロアレーン分析計とPAH分析のための蛍光検出HPLCシステムをスイッチングバルブで併合したシステムに適用することで,両者の同時分析が可能となった.その結果,上記の4種ニトロアレーンに加えて8種PAHも1時間以内に定量可能となった. (4)大気中で2次生成することが知られている2-, 4-NP,2-ニトロフルオランテン,6-ニトロクリセンと1-NPを同時に分析するため,基本ニトロアレーン分析システムに妨害物質を除去するための精製用ODSカラム,還元を自動化する亜鉛充填カラムと分離・検出を改善する濃縮用ODSカラムを導入した.本法によって測定した金沢市市街地大気中の上記化合物濃度は10^-10^molm^の範囲にあった.(1) Both the nitroarene analyzer and the Ames test are necessary in the study on mutagenic nitroarenes. For the simultaneous use of these two methods, several solvent systems were tested to extract 1,3-dinitropyrene (1,3-DNP), 1,6-DNP,1,8-DNP and 1-nitropyrene (1-NP) as well as directacting mutagenic activity from airborne particulates. Benzene-ethanol, acetonitrile, ethanol and methanol gave the high efficiencies. Considering toxicities, ethanol seemed to be the best solvent.(2) Although the nitroarene analyzer determined trace levels of 1,3-, 1,6-and 1,8-DNPs and 1-NP in extracts from a few mg of airborne particulates, the reduction of nitroarenes to corresponding aminoarenes was required before injection. To remove this tedious treatment, a reducer column packed with zinc/glass beads was on-line introduced into the system. Considering the better resolution of aminoarenes, both the reducer column and a switching valve equipped with a heart-cutting loop were introduced just before the ODS separation column. This system could determine the above four compounds in extracts from airborne particulatates without pre-column reduction.(3) In the method, not only nitroarenes but also polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) were quantitatively extracted from airborne partculates. To determine them simultaneously, both the nitroarene analyzer and a conventional high-performance liquid chromatograph with a fluorescence detector were combined using a switching valve. After the reduced sample solution was injected, four nitroarenes and eight PAHs were separately determined in the two different lines in 1h with high sensitivities.(4) Several mutagenic nitroarenes such as 2-, 4-NPs, 2-nitrofluoranthene and 6-nitrochrycene were formed in air in the presence of NOx. To determine these compounds, a reducer column packed with zinc/glass beads and two ODS columns, one for the clean-up and the other for the concentration, were introduced into the nitroarene analyzer. By the system, the above four compounds were detected in air. The fact that their ratios to 1,3-, 1,6-, 1,8-DNPs and 1-NP in rural air were larger than those in urban air suggested the formation of those compounds during the transportation. However, their mutagenic contributions were not large.研究課題/領域番号:06557121, 研究期間(年度):1994–1995出典：「ニトロアレーン分析計の試作」研究成果報告書　課題番号06557121(KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）)　　　本文データは著者版報告書より作

吸光度差検出クロマトグラフィーを用いる新しい水質汚濁分析法

金沢大学薬学部研究課題/領域番号60771886, 研究期間(年度):1985出典：研究課題「吸光度差検出クロマトグラフィーを用いる新しい水質汚濁分析法」課題番号60771886（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-60771886/）を加工して作

環日本海都市の多環芳香族炭化水素/ニトロ多環芳香族炭化水素の発生と曝露の国際比較

環日本海域の7都市,瀋陽(中国),ウラジオストク(ロシア),ソウル(韓国),北九州,金沢,東京,札幌(日本)で,冬及び夏に大気粉塵を捕集した。更に,家庭石炭燃焼ストーブ排出粉塵及びディーゼル車排出粉塵も捕集した。粉塵抽出物について,多環芳香族炭化水素9種類(フルオランテン,ピレン,ベンツ[a]アントラセン,クリセン,ベンゾ[b]フルオランテン,ベンゾ[k]フルオランテン,ベンゾ[a]ピレン,ベンゾ[ghi]ペリレン,インデノ[1,2,3-cd]ピレン)とニトロ多環芳香族炭化水素4種類(1,3-,1,6-,1,8-ジニトロピレン,1-ニトロピレン)を,それぞれ蛍光,化学発光検出HPLCで測定した。瀋陽とウラジオストクの平均大気中多環芳香族炭化水素濃度はソウル,北九州,金沢,東京,札幌より著しく高かったが,平均大気中ニトロ多環芳香族炭化水素濃度は北九州以外を除くと同レベルであった。いずれの都市でも多環芳香族炭化水素とニトロ多環芳香族炭化水素濃度には明確な季節変動(冬>夏)が見られた。各都市の多環芳香族炭化水素とニトロ多環芳香族炭化水素の発生源を明らかにする為に,クラスター分析及び因子分析を行った結果,3つの主要クラスターが見出された。更に,瀋陽とウラジオストク,北九州のピレンに対する1-ニトロピレンの濃度比は石炭燃焼ストーブ排出粉塵のそれに近似し,ソウル,金沢,東京,札幌の値はディーゼル車排出粉塵のそれに近似していた。本研究は,ピレンに対する1-ニトロピレンの濃度比が,都市大気粉塵の発生源である石炭燃焼システムとディーゼル車の指標として有用なことを示している。Airborne particulates were collected in seven cities in the Pan-Japan Sea countries, Shenyang (China), Vladivostok (Russia), Seoul (South Korea), Kitakyushu, Kanazawa, Tokyo and Sapporo (Japan), in winter and summer. In addition, particulates from domestic coal-burning stoves and particulates from diesel-engine automobiles were collected. Nine polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), fluoranthene, pyrene (Pyx), benz[a]anthracene, chrysene, benzo[b]fluoranthene, benzo[k]fluoranthene, benzo[a]pyrene, benzo[ghi]perylene and indeno[1,2,3-cd]pyrene, and four nitropolycyclic aromatic hydrocarbons (NPAHs), 1,3-, 1,6-, 1,8-dinitropyrenes, and 1-nitropyrenes (1-Np) in the extracts from the particulates were analyzed by HPLC with fluorescence and chemiluminescence defections, respectively. The mean atmospheric concentrations of PAHs in Shenyang and Vladivostok were substantially higher than those in Seoul, Tokyo, Sapporo, Kitakyushu and Kanazawa. However, the mean atmospheric concentrations of NPAHs were at the same levels in every city except for Kitakyushu. Obvious seasonal variations (winter > summer) in the PAR and NPAH concentrations were observed in each city. In order to study the major contributors of atmospheric PAHs and NPAHs in these cities, cluster analysis and factor analysis were used and three large clusters were identified. Furthermore, the concentration ratios of 1-Np to Pyr were significantly smaller in Shenyang, Vladivostok and Kitakyushu and the values were close to those of particulates in the exhaust from coal stoves. However, the ratios were larger in Seoul, Kanazawa, Tokyo and Sapporo and the values were close to those of particulates in the exhaust from diesel-engine automobiles. Our results show that the concentration ratio of 1-Np to Pyr is an useful indicator of the contributions made by diesel-engine vehicles and coal combustion systems to particulates in urban air.研究課題/領域番号:15406001, 研究期間(年度):2003–2004出典：「環日本海都市の多環芳香族炭化水素/ニトロ多環芳香族炭化水素の発生と曝露の国際比較」研究成果報告書　課題番号15406001 (KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）)　　　本文データは著者版報告書より作