Detection of Pharmaceuticals, Personal Care Products, and Pesticides in Water Resources by APCI-LC-MS/MS

Význam tématu

Výzkum organických kontaminantů, jako jsou farmaceutika, látky osobní péče a pesticidy, je nesmírně důležitý pro ochranu životního prostředí a veřejného zdraví. Tyto látky pronikají do povrchových a pitných vod prostřednictvím odpadních vod, nesprávné likvidace a exkrece organismy, přičemž mohou působit endokrinní a toxické účinky i při velmi nízkých koncentracích.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout a validovat jednoduchou a citlivou metodu pro simultánní stanovení širokého spektra farmaceutik, pesticidů a látek osobní péče ve stopových koncentracích (ng/L) v povrchových vodách. Metoda byla aplikována na odběry z řek Mille Iles, des Prairies a St-Laurent v oblasti Montrealu s cílem zjistit reálné koncentrace těchto kontaminantů.

Použitá metodika a instrumentace

• Výběr analytů ze seznamu nejčastějších organických odpadních kontaminantů v Kanadě (farmaceutika, hormony, pesticidy).
• Odběr vzorků: tři 1 L odběry z každé řeky, vzorky kyselinyfikovány H₂SO₄, filtrovány přes 0,7 µm a 0,45 µm membrány do 24 h.
• Extrakce: SPE s 200 mg C18 kartridžemi – kondicionace, naložení vzorku, umytí, sušení dusíkem, eluční směs MTBE/MeOH a MeOH.
• Rekonstrukce extraktů do 200 µL vody s 0,1 % kyseliny mravenčí a 5 % MeOH obsahující interní standardy.
• Chromatografie: Thermo Scientific Surveyor HPLC s kolonou Hypersil GOLD (50×2,1 mm, 3 µm), gradient voda/MeOH s 0,1 % formové kyseliny.
• Detekce: Thermo Scientific TSQ Quantum Ultra triple kvadrupól s APCI (pozitivní ionizace), SRM režim.

Hlavní výsledky a diskuse

• Opakovatelnost metody (RSD 3–11 %) a přesnost (recoveries 72–94 %) ve spikovaných vzorcích z povrchové vody byla velmi dobrá.
• Limity detekce dosahují 0,03–2 ng/L, linearita v rozsahu 0–100 ng/L (R² > 0,99).
• Všech 14 cílených látek bylo detekováno ve vzorcích všech tří řek.
• Nejvyšší průměrné koncentrace byly u kofeinu (16–24 ng/L), atrazinu (1,5–39 ng/L), kyseliny salicylové (10–33 ng/L) a gemfibrozilu (4–14 ng/L).
• Nejnižší koncentrace vykázal karbamazepin (3–5 ng/L), klofibric acid a hormony progesteron a estradiol blízko limitů detekce.
• Matrixové efekty byly nízké (1–13 % potlačení nebo 2–6 % zesílení signálu).
• Výsledky odpovídají literatuře popisující výskyt OWCs v Kanadě a Evropě.

Přínosy a praktické využití metody

• Jednoduchá, rychlá a úsporná metoda pro simultánní stanovení tří skupin organických kontaminantů.
• Snížení nákladů a času díky jednomu analytickému běhu.
• Vhodné pro environmentální monitoring i pro posuzování účinnosti procesů úpravy vody.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření panelu analyzovaných látek o nové kontaminanty a metabolity.
• Implementace vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie pro screening neznámých sloučenin.
• Automatizace přípravy vzorků a on-line SPE-LC-MS/MS systémy pro vyšší průtok vzorků.
• Real-time monitorování kvality vodních zdrojů a integrace do provozních úpraven vod.

Závěr

Vyvinutá metoda kombinující SPE a APCI-LC-MS/MS poskytuje spolehlivou a citlivou analýzu farmaceutik, pesticidů a látek osobní péče v povrchových vodách v koncentracích ng/L. Potvrdila přítomnost OWCs ve vodních zdrojích Montrealu a je perspektivní nástroj pro monitoring a řízení úpravy vody.

Reference

1. Ternes, T. A.; Joss, A., Eds. Human Pharmaceuticals, Hormones and Fragrances: The Challenge of Micropollutants in Urban Water Management; IWA, 2006.
2. Kortenkamp, A. Environ. Health Perspect. 2007, 1–42.
3. Hao, C.; Lissemore, L.; Nguyen, B.; Kleywegt, S.; Yang, P.; Solomon, K. Anal. Bioanal. Chem. 2006, 384, 505–513.
4. Metcalfe, C. D.; Mia, X.-S.; Hua, W.; Letcher, R.; Servos, M. In Pharmaceuticals in the Environment: Sources, Fate, Effects and Risks, 2nd ed.; Kummerer, K., Ed.; Springer-Verlag, 2004; pp 67–87.
5. Gagnè, F.; Blaise, C.; Andrè, C. Ecotoxicology and Environmental Safety 2006, 64, 329–336.
6. Segura, P. A.; Garcia-Ac, A.; Lajeunesse, A.; Ghosh, D.; Gagnon, C.; Sauvè, S. J. Environ. Monitor. 2007, 9, 307–313.
7. Trenholm, R. A.; Vanderford, B. J.; Holady, J. C.; Rexing, D. J.; Snyder, S. A. Chemosphere 2006, 65(11), 1990–1998.
8. Zwiener, C.; Frimmel, F. H. Anal. Bioanal. Chem. 2004, 378, 862–874.
9. Ternes, T. A. Trends Anal. Chem. 2001, 20(8), 419–434.
10. Souverain, S.; Rudaz, S.; Venthey, J.-L. J. Chromatogr. A 2004, 1058, 61–66.
11. Vanderford, B. J.; Pearson, R. A.; Rexing, D. J.; Snyder, S. A. Anal. Chem. 2003, 75, 6265–6274.
12. Schilling, J. B.; Cepa, S. P.; Menacherry, S. D.; Barda, L. T.; Heard, B. M.; Stockwell, B. L. Anal. Chem. 1996, 68, 1905.
13. Li, L. Y. T.; Campbell, D. A.; Bennett, P. K.; Henion, J. D. Anal. Chem. 1996, 68, 3397.
14. Reemtsa, T. Trends Anal. Chem. 2001, 20, 533–542.