Quantitative Analysis of Natural and Synthetic Estrogens in Surface and Final Effluent Waters at Low ppq Levels Using UPLC-MS/MS

Význam tématu

Estrogeny užívané v kontracepci a hormonální substituční terapii se do povrchových a čistých odpadních vod dostávají společně s vypouštěnou kanalizací. Tyto látky mohou narušovat hormonální systém ryb a dalších vodních organismů. Evropská směrnice 2013/39/EU zařadila syntetické a přírodní estrogeny na sledovací listinu, aby bylo možné lépe vyhodnotit jejich výskyt a potenciální rizika v akvaticích.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem této práce bylo navrhnout a ověřit analytickou metodu pro kvantitativní stanovení estronu, 17α-ethinylestradiolu a 17β-estradiolu v povrchových a čistých odpadních vodách na úrovni částic na kvadrilion (ppq). Výsledkem je kombinace off-line SPE extrakce, velkoobjemové injekce a UPLC-MS/MS s triple kvadrupolem.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika zahrnovala tyto klíčové kroky:

• Filtrace a off-line SPE extrakce (Oasis a Sep-Pak) pro čistění a předkoncentraci vzorků.
• Evaporace eluátu a rekonstituce v LCMS vodě.
• Velkoobjemová (100 µL) injekce na ACQUITY UPLC H-Class se C18 kolonkou (1,7 µm, 3,0 × 100 mm).
• Gradientní eluční systém s mobilními fázemi obsahujícími 0,01 mM NH4F ve vodě (A) a 50:50 acetonitril:methanol (B).
• Detekce na Xevo TQ-XS ve stylu MRM s ESI ionizací.

Hlavní výsledky a diskuse

Při optimalizovaných podmínkách byla dosažena baseline separace tří cílových hormonů, citlivost LLOQ na úrovni ppq a lineární rozsahy s koeficientem R² vyšším než 0,997. Vzorky povrchové vody spikované před extrakcí vykázaly dobré zotavení (70–105 %) a opakovatelnost (<6 % RSD). I přes výrazné potlačení signálu v matrice čistého odtoku (až 72 %) byly hormony detekovatelné na hladinách pod 20 pg/L, přičemž pro kvantifikaci v reálných odtokech byla úspěšně použita metoda standardního přidání.

Přínosy a praktické využití metody

• Schopnost detekce a kvantifikace hormonů na extrémně nízkých úrovních odpovídajících požadavkům EU.
• Vysoká selektivita a reprodukovatelnost pro rutinní monitorování kvality vod.
• Možnost aplikace na široké spektrum povrchových a odpadních vod bez nutnosti složitých úprav protokolu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Sledování hormonálních disruptorů se bude dále rozšiřovat v rámci environmentálního monitoringu. V budoucnu lze očekávat integraci automatizovaných on-line SPE systémů, rozšíření panelu analyzovaných Endokrinně rušivých látek a využití vyspělejších hmotnostních analyzátorů pro zlepšení citlivosti a rychlosti analýzy.

Závěr

Prezentovaná metoda kombinuje efektivní off-line SPE extrakci s velkoobjemovou UPLC-MS/MS analýzou, což umožňuje spolehlivě detekovat a kvantifikovat přírodní i syntetické estrogeny v povrchových a odpadních vodách na hladinách ppq. Tento přístup poskytuje robustní nástroj pro environmentální služby, vodohospodářské podniky i výzkumné laboratoře.

Reference

• Schwindt A, Winkelman D, Keteles L a kol. An Environmental Oestrogen Disrupts Fish Population Dynamics through Direct and Transgenerational Effects on Survival and Fecundity. Journal of Applied Ecology. 2014.
• Directive 2013/39/EU of the European Parliament and of the Council of 12 August 2013 Amending Directive 2000/60/EC and 2008/105/EC in Respect of Priority Substances in the Field of Water Policy. 2013.
• Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council of 23 October 2000 Establishing a Framework for Community Action in the Field of Water Policy. 2000.
• Commission Implementing Decision (EU) 2015/495 of 20 March 2015 Establishing a Watch List of Substances for Union-Wide Monitoring in the Field of Water Policy. 2015.
• Ross E, Boag A, Todd H, Gatward N. Analysis of Natural and Synthetic Estrogens at Sub-PPT Levels in Surface Water and Crude Influent Water Utilizing the ACQUITY UPLC System with 2D LC Technology and Xevo TQ-S. 2016.
• Chang H et al. Occurrence of Androgens and Progestogens in Wastewater Treatment Plants and Receiving River Waters: Comparison to Estrogens. Water Research. 2011.