文摘

在这项研究中,一个分析方法同时测定的七大制药残留在越南,也就是说,卡马西平,环丙沙星,氧氟沙星,ketoprofen,扑热息痛,磺胺甲恶唑、甲氧苄氨嘧啶、地表水和医院污水了。的方法包括浓缩和清理步骤使用mix-mode阳离子交换固相萃取,其次是识别和量化使用ultrahigh-performance液相色谱串联质谱法和采用电喷雾电离(UPLC-ESI-MS / MS)。七个目标化合物在反相柱分离和检测多反应监测(MRM)模式在6分钟。目前研究还质谱仪的操作参数优化来实现最高的分析信号对所有目标化合物。的所有特征参数分析方法研究,包括线性范围、检测极限,量化的限制,精度和准确性。中的重要参数UPLC-ESI-MS /女士,基体效应,评估和实施通过preextraction和postextraction飙升实验。所有目标化合物的整体复苏的范围从55%到109%和56%到115%的地表水和医院废水,分别。检测限度地表水和医院废水是0.005 - -0.015µg L⁻¹-0.123和0.014µg L⁻¹,分别。开发方法的敏感性被允许测定目标化合物在环境水样的跟踪级别。发达的内部验证方法是由强化实验在地表水和医院废水矩阵。该方法被应用于分析几个地表水和医院废水样本西湖和一些医院在越南,这些药物残留的水平还是错过了。磺胺甲恶唑出席高检测频率在两个地表水(分析样本的33%)和医院废水(分析样本的81%)样品。

1。介绍

药物残留如今被认为是作为一个新兴群体在水环境中有机污染物的1]。这些化合物可以积累在水生生物(2]。然后,这些化合物可以通过食物链达到人类。然而,药物残留在环境样品的分析,尤其是水样,仍是具有挑战性的,因为这些化合物的低浓度样品和有一个高极性和快速互变现象,和高复杂性的示例矩阵(3]。分析方法已经开发并发布到量化这些污染物在水环境中,例如,气相色谱法结合质谱分析后对纤维衍生(SMPE-GC-MS) [4];结合液相色谱串联质谱(质/ MS) (5,6];二维液相色谱(LC x质)7]。那些方法,质或质/ MS方法是最受欢迎的水样中量化的化合物(8,9]。此外,液相色谱结合高分辨率质谱(飞行时间质谱和Orbitrap质谱)方法为基础还开发了针对性和水或在沉积物样品(不属预定目标的分析10- - - - - -12]。然而,在结合液相色谱串联质谱(质/ MS)在大多数实验室使用因为它的灵敏度,选择性,和鲁棒性13,14]。此外,由于水和低浓度的环境样品,研究了样品制备程序浓缩样品中目标化合物的浓度如液体萃取、固相萃取、加速溶剂萃取、微波萃取(15- - - - - -18]。因为它的优点,固相萃取一直是最受欢迎的浓缩和清理样品制备质/女士在环境样品分析药品残留,特别是液体样品(19- - - - - -21]。

在这项研究中,七个主要制药残留在医院地表水和废水,包括卡马西平,环丙沙星,氧氟沙星,ketoprofen,扑热息痛,磺胺甲恶唑、甲氧苄氨嘧啶,分析了使用超高液相色谱(UPLC)结合积极电离串联质谱分析(MS / MS)在多个监测反应模式。这些化合物通常报告为最受欢迎的抗生素在越南最近的出版物(22- - - - - -24]。水样本清理与多模固相萃取(阳离子交换和反相模式相同的固相萃取盒)。电喷雾电离串联质谱分析的一个重要参数,电离抑制/增强,由preextraction全面调查,postextraction飙升实验。发达的方法内部标准添加实验进行验证。这种方法申请筛选药物残留在地表水和医院废水样本,收集的一些地区在越南。

2。材料和方法

2.1。化学物质

卡马西平(CARBA)、环丙沙星(环丙沙星)、氧氟沙星(OFLO)、磺胺甲恶唑(磺胺类)、甲氧苄氨嘧啶(修剪),ketoprofen(酮),对乙酰氨基酚(PARA)和有机溶剂乙腈(MeCN)和甲醇(甲醇),买来Sigma-Aldrich(新加坡、LC女士年级)。内部标准,磺胺甲恶唑-¹³C₆(SULFA-13C6) ofloxacin-D3 (OFLO-D3), paracetamol-D4 (PARA-D4)由多伦多研究化学物质(继续,多伦多,加拿大)。甲酸(FA) 100%(最适条件MS级)和氢氧化铵溶液25%(试剂级)提供从默克公司(德国)。绿洲mix-mode阳离子交换(MCX, 3 cc, 60毫克),亲水亲脂性的平衡(HLB, 6 cc, 200毫克)固相萃取墨盒从水域(美国)购买,而强阳离子交换盒(Supelco SCX 6毫升,200毫克)购买从西格玛奥德里奇(新加坡)。超纯水(18.3 MΩ厘米)从Smart2pure 12紫外线水净化系统(热,英格兰)是本研究中使用。

个股标准溶液是由溶解适量的分析物在MeCN 10毫克L⁻¹。环丙沙星和OFLO, 100µL 10 M氢氧化钠添加完全溶解。然后,工作标准溶液被稀释在MeCN准备优化操作参数的质谱仪通过直接注入分析。股票的解决方案都是储存在琥珀色的玻璃管−20^°c .每日工作标准溶液由单一股票的混合解决方案在乙腈和水的混合物含有0.5%甲酸(流动相)。流动相是日常准备通过添加量集中在MeCN甲酸或超纯水。流动相使用注射器过滤器过滤孔径为0.2µm。移动阶段脱气在超声波水浴为了去除溶解气体。

2.2。样品制备

2.2.1。地表水

研究区是西湖,最大的湖在河内,涵盖5.3公里²分水岭。这从红河流域主要接收水以及国内医院废水位于周边地区。所有样本收集和保存在塑料瓶(1升)预清洗与在实验室超纯水冲洗样品。四个采样点(如图1)选择这个湖里采集水样本,样本和保持在4°C使用冰川和冰内袋和直接带回实验室抽样的一天。同时,一个样本来自巴赫湖的技巧,这是接近西湖。采样地点是30 m污水处理厂排放点的巴赫的技巧,这是治疗2500米³一天⁻¹国内废水。

2.2.2。医院废水

医院废水样品(n= 11),包括5个支流(中)和六个废水(EF),收集从六个不同的住院治疗站在越南北部,郎朗的儿子(LS_EF)和河内(ND_IN, ND_EF RHM_EF)和南部越南芹苴(CT_IN)和胡志明市(NHD1_IN、NHD2_IN NHD3_IN, NHD_EF, CR1_EF, CR2_EF),根据美国环保署1694年指南做了一些调整。所有样本收集和保存在塑料瓶(1升)预清洗和在实验室超纯水冲洗与样本抽样的网站。样本保存在4°C使用冰川和冰包,给实验室带来了直接采样当天集合或保持在−20°C和带回实验室另一天。在实验室,样本过滤使用microglass纤维过滤器(GF / F绘画纸,ϕ≤0.7µ米)的帮助下真空过滤装置来消除暂停至关重要。预滤器(GF /绘画纸,ϕ≥1.6µ使用m)如果样品有大大被暂停收取事宜。所有玻璃微纤维过滤器已被烤在450°C 4 h,以消除所有的有机污染物。过滤后的样本存储在−20°C,然后提取和分析后48小时内收集或保存在−80°C到分析。

2.2.3。质/ MS分析样品制备

过滤地表水和废水样本解冻并放置在室温下之前飙升的内部标准。同位素标记的内部标准(最终浓度在每一个内部标准ng是50毫升⁻¹)在环境温度飙升到样品1小时前治疗。水的绿洲MCX(混合模式阳离子交换和反相材料)固相萃取墨盒的使用3毫升的甲醇,其次是2×3毫升的水酸化(pH值3.0调整为2 M FA)。200毫升的地表水或医院废水pH值调整到3和2 M FA在装货前SPE筒应用真空。加载的流量样本在SPE上墨盒是12 - 15毫升分钟⁻¹。MCX SPE墨盒然后洗了3毫升的水(pH值3.0)去除干扰和真空下干燥30分钟。洗脱步骤执行了5×1毫升的甲醇/ 2 m NH的混合物₄哦(90/10;v / v)。提取蒸发在温柔的氮流到干燥,然后溶解1毫升的H₂O / MeCN (95/5;v / v)。最后,解决方案是使用注射器过滤器和过滤0.2µ米孔隙大小和注入UPLC-ESI - MS / MS系统最优操作条件。其他固相萃取材料,如HLB(美国水域)和SCX(σ、新加坡)还测试了调查浓缩药物残留在地表水和废水样品。

2.3。质/ MS测定

2.3.1。质/ MS条件

一个超高液相色谱(ACQUITY UPLC, h级,水域,美国)结合串联质谱仪(Xevo TQD,水域,美国)是用于分析。目标化合物在反相色谱柱分离(本·C18柱,130,1.7µ米,2.1毫米身份证x 50毫米)伴随着一个警卫列(3.5µm, 2.1毫米身份证x 10毫米;水域,美国)。分析物被筛选了FA使用梯度的流动相含有0.5%水(流动相)和0.5% FA MeCN(流动相B)。流动相梯度的线性计划如下,100% 0 - 1分钟和一个线性增加到70% B从1 - 3分钟,然后,保持1分钟,下降到初始流动相条件reequilibrium列。总色谱分离时间为6分钟。一个10µL(样品或标准的解决方案是通过autosampler注入分析柱上。流动相的流速是一直保持在300人µL敏⁻¹。分析柱,样品盘的温度保持在30°C和10°C,分别。

目标化合物检测到多反应监测(MRM)模式积极的电喷雾电离(+应急服务国际公司)。电离源的最佳条件如下:成立反溶剂温度为350°C,源温度为150°C,锥气体流量在645 L h⁻¹,反溶剂气体流10 L h⁻¹,毛细管电压3 0千伏。的优化在MS / MS模式的转换是由直接注入在流动相使用单一的标准解决方案通过IntelliStart函数MassLynx 4.1版本(水域,美国)。操作实验表列出了所有目标化合物1。

2.3.2。基体效应在UPLC-MS / MS

的矩阵分析方法,样本是最重要的因素,影响再现性。提出了一些设计的实验来评估矩阵的影响,例如,postextraction飙升实验中,矩阵匹配校准曲线,和同位素标记的内部标准强化实验(25,26]。标准上升之前和之后提取在样品制备过程中。由于样本矩阵的差异,强化实验医院地表水和废水样品。在这项研究中,postextraction飙升实验应用研究基体效应(我)的信号抑制/增强。特别是我使用样品中的分析物的信号相比飙升后提取(示例矩阵解决方案)和分析物在溶剂“整洁”。矩阵的影响,萃取效率和整体复苏被计算成Vu-Duc等人提出(27]。短暂,我,在质谱电离增强或抑制是评估通过postextraction飙升实验。样品中分析物的分析信号矩阵用于比较与分析信号的“整洁”溶剂。

2.4。内部验证方法

方法研究了使用不同参数的验证,已提出的彼得et al .,包括线性范围,准确度和精密度,提取复苏,方法检测极限(MDLs)方法量化限制(mql)、质量控制(QC),准确度和精密度表示为相对标准偏差(%相对标准偏差)[28]。线性范围研究通过设置校准曲线与浓度范围从5到500µg L⁻¹(七个校准水平)。目标化合物的量化是由同位素标记的内部标准。方法的精度是由注射三QC样品浓度的三个层次(低、中、高)相对于校准范围和interday和盘中。MDLs和mql使用信噪比决定3和10个,分别对实体样本矩阵。恢复测试,强化实验地表水和医院废水样品。200毫升的体积样品送往分析废水对地表水和医院。

2.5。质量控制

质量控制,注射总量的20%是质量控制(QC)样品和空白样品。准备的QC样品稀释股票的标准溶液的混合水和乙腈(95/5;ng v / v)在50毫升⁻¹在同一浓度和四个内部标准水平。空白样品只包含内部标准ng在50毫升−1在乙腈和水的混合物(95/5;v / v)。分析信号的稳定性监测质量控制样品和调优的解决方案。qc被注入,定期提出希望et al。29日]。检查,质谱的性能通过使用优化解决方案之前一批注入。QC样品是注射10注射后的样本包括空白。在注入每一批翘尾因素的影响评估的空白样品,准备作为流动相。在实际样品中目标化合物的存在是由三个因素:保留时间,两个在MRM模式的转换,每个化合物的相对强度的两种转换。因此,识别点的所有分析物取得了至少4分因此欧盟指导验证的分析方法(30.]。数据进行了评估和计算使用TargetLynx XS Masslynx版本4.1(美国水域)和Microsoft Excel 2020(微软、美国)。

3所示。结果与讨论

3.1。优化UPLC-MS /女士为目标化合物

不同的实验进行了以优化色谱分离化合物使用海域本·C18反相柱。几个流动相梯度进行评估使用MeCN和甲醇作为有机阶段和超纯水作为水相。足总被加入到流动相促进+应急服务国际公司为了提供质子的过程。简而言之,移动阶段使用包含H₂O(一阶段)和MeCN (B阶段),均含有0.5% (v / v)。流速和柱温箱温度都是优化改善峰形状和色谱解析效率。优化的条件最终设定在300年µL敏⁻¹和30^°C对流速和柱温箱温度,分别。图2在100年显示了提取离子色谱图µg L⁻¹为目标化合物和50µg L⁻¹为内部标准。

显然,如图2在水域,所有目标化合物保留本·C18柱,和峰值形状(不对称因子)是在可接受的范围内(从0.8到1.2)根据欧洲药典标准(部分2.2.46色谱分离技术)。

此外,质谱仪的操作参数也进行了为了达到最高的灵敏度为所有目标化合物。多反应监测(MRM)是用来测量产品的离子质子化了的每个化合物的分子离子。每个化合物的过渡信息包括同位素标记内部标准在MRM模式如表所示1。在这种模式下,两个特征MRM转换最高强度被选为每个化合物以达到最高的灵敏度和选择性。相对强度的两个女士的MRM转换和色谱柱上保留时间极度用来确定样品中分析物的存在,建议从洛杉矶和Aga31日]。

3.2。内部验证方法

3.2.1之上。线性范围和灵敏度

七个标准解决方案(从5浓度µg L⁻¹到500年µg L⁻¹目标分析物和50µg L⁻¹为内部标准)在流动相,并准备一式三份注入UPLC - MS / MS。峰面积的比值计算峰面积除以化合物的峰面积适当的同位素标记的内部标准。峰面积比值的平均值(y)是安装一个未加权的线性函数的浓度(x)的化合物。检测的极限(LOD)和量化的限制(定量限)计算信噪比三,十倍,分别为(32,33]。回归方程、相关系数(R²),和方法检出限见表2。

明确表所示2,一个强大的峰面积比和浓度之间的相关性(R²> 0.99)实现对所有化合物。此外,开发方法的敏感性与最近的出版物相比,和有足够的灵敏度分析医院药品残留在地表水和废水(13,22,34]。

3.2.2。分析信号的稳定性

另一个分析方法的关键参数是在注射仪器和标准化合物的稳定性。检查,标准的混合物在100µg L−1准备在移动阶段和注入UPLC-MS / MS系统。标准的温度保持在4°C,他们不断地注入了20小时。所有目标化合物的归一化峰地区考虑注射时间的线性函数,如图3。

一个正常的峰面积的线性回归方程拟合的函数计算注射时间的化合物。结果表明,斜坡的回归方程是不从“0”值明显不同。可以得出的结论是,所有目标化合物稳定在注入测试条件(28]。

此外,标准中存储的稳定性也被调查。标准的稳定流动相中的三个thawing-freezing周期根据US-FDA方针执行的验证分析方法(35]。所有分析物的归一化峰地区三个浓度水平的稳定性考虑的标准。标准的稳定性在注射时间是显示在图4。

显然,如图4、归一化峰地区的目标分析物都是稳定的三thawing-freezing后测试周期。有趣的是,更高的相对标准偏差在低浓度观察所有目标化合物。磺胺类提供了最好的稳定性,而酮和环丙沙星稳定性很低在20 h的注入。然而,所有目标化合物的归一化峰地区在可接受的范围内。这表明thawing-freezing周期并不影响目标化合物的稳定性(36,37]。

3.2.3。优化样品制备

在这项研究中,三种不同的固相萃取材料,hydrophilic-lipophilic平衡吸附剂(绿洲HLB、水域,美国),混合模式阳离子交换吸附剂(MCX,水域,美国),和强阳离子交换吸附剂(SCX,σ,新加坡),选择了浓缩和清理。所有SPE墨盒被视为建议从厂家发货。所有实验进行了一式三份。空白样品准备用自来水代替真正的水样。一般来说,SPE筒是由甲醇条件(MCX, SCX列)或MeCN (HLB列),其次是酸化水。酸化样本加载在SPE上筒约12 - 15毫升分钟⁻¹使用真空和洗5毫升水酸化(pH值3.0)去除化学干扰。SPE墨盒就干在低压力下30分钟。最后,目标化合物在SPE上筒被筛选了合适的溶剂成分(5×1毫升的甲醇/ 2 m NH₃、90/10 v / v MCX SCX盒和5×1毫升MeCN / H₂O, HLB墨盒的60/40,v / v)。洗脱液被收集在15毫升玻璃管和干下温柔的氮流在45°C到干燥和重组1毫升的流动相。解决方案被注射器过滤膜(醋酸纤维素,0.2µm,σ,新加坡),收集到2毫升玻璃小瓶,并受UPLC-MS / MS分析。固相萃取中最重要的参数是样本的pH值。在这项研究中,样本的pH值变化从2.0到5.0,0.5增加步骤SCX和MCX实验和保持大约在6.5 - -7.0 HLB实验。pH值进行比较,观察到的最好的复苏是3的mix-mode阳离子交换柱(MCX)。七个化合物的复苏是描绘在图5。显然,如图5复苏的七个目标化合物(PARA)范围从63%到110% (CARBA)。帕拉低复苏也提到在先前的研究38,39]。

总之,mix-mode阳离子交换盒(MCX)被选为七制药产品的浓缩和清理残留在水样本。因此,样品的pH值治疗之前应调整到3.0。

3.2.4。基体效应在UPLC-MS / MS

寻址的电离抑制/增强UPLC-MS /女士,三组五个水样(地表水和医院废水分离集)准备和上升SPE前后标准溶液提取。所有的样品都在与上述相同的方式对待。这些样品接受了UPLC-MS /女士测量。目标分析物的峰面积是用来计算矩阵的影响,提取复苏,整体复苏所指示的Vu-Duc et al。27]。基体效应的实验结果,提取复苏,整体复苏的所有目标化合物在两个矩阵表3。

清楚地展示在表3,整体复苏的所有目标化合物是在可接受的范围内(70%对115%)地表水和医院废水矩阵,除了扑热息痛(整体复苏55±12和56±30日职责)。电离增强酮、CIPPRO OFLO被观察到,而离子抑制现象在对位,修剪,CARBA。此外,对磺胺类没有效果观察,它的复苏是好的协议在地表水和医院废水。然而,目标化合物的电离增强/抑制是在可接受的范围内26,40,41]。此外,整个经济复苏的化合物主要是由提取步骤。

3.3。环境的应用程序

地表水和医院废水(总共16个样本)准备使用上述固相萃取过程,并分析了UPLC-MS /女士的最佳操作条件。所有目标化合物的浓度的影响和污水所示医院废水(表4(表)和表面水5)。

我们可以看到在桌子上4、修剪和磺胺类在所有影响样品检测;同时,CARBA、环丙沙星、帕拉和OFLO只检测到一些样品。影响废水、酮和帕拉并不在所有样本(表中找到4)。磺胺类(22.9的最高浓度µg L⁻¹)和OFLO (18.0µg L⁻¹)影响废水样本观察。磺胺类、帕拉和OFLO也发现在一个较高的检测频率的影响和废水的废水样品。然而,所有目标化合物的浓度废水被发现低于污水样品的影响。医院废水中提取的目标化合物的色谱图示例演示图6。医药产品的浓度在医院废水样品也是类似的一些最近的研究(13,22,34]。instantce,磺胺类在医院废水的浓度范围从0.31被发现µg L⁻¹到15.6µg L⁻¹根据Tran的工作等。13]。

只有CARBA和磺胺类地表水中发现在极低的浓度(表5)。下面的其他化合物检测极限。这可以解释为所有地表水样品收集从西湖,远离出院。此外,这些地表水样品收集在夏天在越南(从4月到9月)。阳光和高微生物的活动可能导致其他喹诺酮类等化合物的分解和ketoprofen。本研究的发现与最近的出版物也在良好的协议(13]。

4所示。结论

总之,基于UPLC-MS / MS的分析方法进行了优化分析的一些药品残留水样本。所有关键参数的方法进行了调查。在河内的地表水,最常见的药物是磺胺甲恶唑。这可以解释最近磺胺甲恶唑是最普遍使用的医药产品在河内。进一步研究UPLC-HRMS(飞行时间/女士Orbitrap MS)将用于寻找矩阵转换产品药物残留的水。医药产品的退化和去除在环境水使用绿色吸附剂将调查。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作是支持的财务的河内科技大学机构计划在项目没有。:USTH.WEO.01/19-20。