Reliable Determination of Sulfonamides in Water Using UHPLC Tandem Mass Spectrometry

Význam tématu

Antibiotika ze skupiny sulfonamidů se díky rozsáhlému použití v medicíně a zemědělství dostávají do povrchových i podzemních vod, kde mohou podporovat vznik rezistence mikroorganismů a narušovat ekosystémy. Spolehlivá analýza stopových koncentrací sulfonamidů v environmentálních vzorcích je klíčová pro hodnocení rizik a monitorování kvality vody.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem této studie je představit robustní a citlivou metodu pro simultánní stanovení 18 běžně vyskytujících sulfonamidů a trimethoprimu ve vodách. Metoda kombinuje offline SPE s UHPLC spojenou s tandemovou kvadrupólovou hmotnostní spektrometrií (LC/MS/MS). Klíčové parametry zahrnují lineární oblast 0,5–100 µg/L, LOQ na úrovni několika ppt a reprodukovatelné návratnosti při různých matricích.

Použitá metodika a instrumentace

Pro přípravu vzorků bylo 500 mL vzorku napuštěno do Agilent BondElut PPL-SPE kazety, po kondicionaci vodou a eluci methanolem s 2 % amoniaku došlo k koncentraci eluátu pod dusíkem na méně než 0,5 mL a naředění do 1 mL s přídavkem interního standardu.
Instrumentace:

• UHPLC: Agilent 1290 Infinity II s Poroshell C18 (2,1×150 mm, 2,7 µm), gradient metanol/0,2 % kyselina octová v vodu, průtok 0,30 mL/min, teplota 35 °C.
• MS/MS: Agilent 6470 a Agilent Ultivo s Agilent Jet Stream (pozitivní ionizace, režim MRM).
• Interní standardy: čtyři izotopově značené sloučeniny pro kompenzaci ztrát při extrakci a matričního vlivu.

Hlavní výsledky a diskuse

• Optimalizace SPE: pH vzorku rozsah 4–7 zajišťuje >80 % návratnost většiny sloučenin (výjimkou sulfathiazole ~70 %).
• LC separace: metanol/acidifikovaná voda poskytla lepší rozlišení izomerů než acetonitril.
• Linearity: všech 19 látek vykázalo R2 > 0,998 ve 0,5–100 µg/L.
• Senzitivita: S/N > 10 na Agilent 6470 (4 analyty u Ultivo těsně pod 10), efektivní LOQ několika ppt po 500× obohacení.
• Přesnost a přesnost: návratnosti 70–96 % (RSD < 15 %) ve vodě, 80–90 % (RSD < 20 %) v povrchové vodě při 20 ng/L.

Přínosy a praktické využití metody

Díky vysoké citlivosti, robustnosti a ověření v reálných vzorcích je metoda vhodná pro rutinní monitorování sulfonamidů v pitné, povrchové i odpadní vodě. Umožňuje podpořit regulační požadavky, mapovat kontaminaci vodních toků a vyhodnocovat účinnost čistíren odpadních vod.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření panelu analýz o metabolity a nové antibiotika.
• Automatizace přípravy vzorků a využití vysoce přesné hmotnostní spektrometrie pro neznámé transformované produkty.
• Integrované sledování kvality vody v reálném čase pomocí online SPE-LC/MS/MS.
• Ekotoxikologické studie účinků stopových koncentrací sulfonamidů na vodní organismy.

Závěr

Vyvinutá SPE-UHPLC/MS/MS metoda pro simultánní stanovení sulfonamidů dosahuje vynikající linearity, citlivosti a reprodukovatelnosti a je vhodná pro rutinní environmentální analýzu. Splňuje národní i mezinárodní požadavky na validaci a poskytuje spolehlivá data pro posouzení stavu vodních zdrojů.

Reference

1. Danner M.-C., Robertson A., Behrens P., Occurrence and effects of antibiotics in surface fresh waters: a review. Sci. Total Environ. 2019, 644, 793–804.
2. Zhang Q.-Q., Ying G.-G., Pan C.-G., et al., Comprehensive evaluation of antibiotics emission and fate in river basins of China. Environ. Sci. Technol. 2015, 49, 6772–6782.
3. Wang D., Gao X., Li G., Pharmaceutical and personal care products in surface water of China: review. Chin. Sci. Bull. 2014, 59, 743–751.
4. US EPA Method 1694, Pharmaceuticals and Personal Care Products in Water, Soil, Sediment, and Biosoilids by HPLC/MS/MS, 2007.