賈佳 (浙江環(huán)科環(huán)境咨詢有限公司,浙江杭州 310007)

張澤華 (浙江工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院,浙江杭州 310014)

馬俠,宋崇渭 (浙江環(huán)科環(huán)境咨詢有限公司,浙江杭州 310007)

水源水中類固醇雌激素檢測方法研究

賈佳 (浙江環(huán)科環(huán)境咨詢有限公司,浙江杭州 310007)

張澤華 (浙江工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院,浙江杭州 310014)

馬俠,宋崇渭 (浙江環(huán)科環(huán)境咨詢有限公司,浙江杭州 310007)

通過固相萃取-高效液相色譜(SPE-HPLC)聯(lián)用的方法建立了水中微量共存類固醇雌激素(Steriod estrogens,SEs)——雌酮(Estrone,E1)、17β-雌二醇(17β-estradiol,E2)、17α-乙炔基雌二醇(17α-ethynylestradiol, EE2)的同時檢測分析方法。該方法具有操作簡單、重現(xiàn)性好、準(zhǔn)確度和精確度高等優(yōu)點。對浙江省某市主要供水水源及河道景觀用水進(jìn)行為期一年的檢測,水源水中E1、E2和EE2均有檢出,水源水中E1和EE2檢出率偏低,小于10%,檢出最高濃度分別為56、97ng/L,EE2的存在水平較高;E2的檢出最為頻繁,檢出率超過30%,最低濃度為70ng/L,最高濃度133ng/L;景觀水中3種SEs的含量及檢出頻率均高于水源水,水環(huán)境中存在SEs痕量污染。

水源水;類固醇雌激素;雌酮;17β-雌二醇;17α-乙炔基雌二醇;固相萃取;高效液相色譜

類固醇雌激素(SEs)在極其微量(ng/L)的條件下即可對生物等產(chǎn)生很大的雌性化效應(yīng),近年來受到研究學(xué)者的廣泛關(guān)注[1-5]。SEs包括雌酮(E1)、雌二醇(E2)、乙炔基雌二醇(EE2)和雌三醇(E3)等,均為四環(huán)分子結(jié)構(gòu),主要差別在于C-16和C-17位置上的基團(tuán)種類和空間化學(xué)排列的差異。雌二醇根據(jù)C-17位羥基指向不同分為17α-雌二醇和17β-雌二醇,后者易被氧化成為雌酮,也可通過水合作用轉(zhuǎn)化為雌三醇[6]。SEs在水體中的含量普遍較低,以痕量存在,如何快速、準(zhǔn)確的實現(xiàn)其定量檢測成為關(guān)鍵問題。

下面,筆者采用固相萃取-高效液相色譜法展開了水環(huán)境中微量SEs的檢測,并通過該方法對浙江省某市水源水及景觀水進(jìn)行了為期一年的調(diào)查。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

1)試劑 雌酮(標(biāo)準(zhǔn)品,≥99.5%,Dr.Ehrenstorfor Gmb H,德國);17α-乙炔基雌二醇(標(biāo)準(zhǔn)品, ≥99.3%,Dr.Ehrenstorfor Gmb H,德國);17β-雌二醇(標(biāo)準(zhǔn)品,≥96.8%,Dr.Ehrenstorfor Gmb H,德國);乙腈(色譜純,99%,CNW,美國);甲醇(色譜純,99%,CNW,美國);混合纖維素酯微孔濾膜(0.45μm,上海興亞凈化材料,上海);超純水(18mΩ,Mili-Q,美國);去離子水(浙江工業(yè)大學(xué))。

2)儀器 高效液相色譜儀(Agilent1200,安捷倫,美國)配Eclipse XDB-C18色譜柱(5μm, 46×150mm,美國);12頭固相萃取裝置(CNW,美國);C18固相萃取小柱(500mg,3ml,CNW,美國);12孔氮吹儀(OA-SXS,美國);紫外可見分光光度計(heliosγ,SPR-200-510U,Thermo);玻璃砂芯過濾裝置(浙江工業(yè)大學(xué))。

1.2 試驗方法

3種類固醇雌激素E1、E2、EE2分別溶解于10ml甲醇中,制備試驗儲備液。采用超純水稀釋儲備液,配制成1g/L的SEs使用液,4℃密封保存。采用超純水稀釋,分別配制成濃度為0.5、1、2、5、7、10mg/L的系列標(biāo)準(zhǔn)樣品,繪制SEs定量標(biāo)準(zhǔn)曲線。

固相萃取條件為10ml甲醇和10ml超純水進(jìn)行固相萃取小柱活化,流速2ml/min,以5ml/min的速度過水樣,萃取結(jié)束后分別采用超純水及10%的甲醇水溶液淋洗固相萃取柱,4ml甲醇洗脫,氮吹后定容為1ml,進(jìn)行液相色譜分析,如需保存樣品,則于-20℃保存。

分別取1L純水、自來水與水源水經(jīng)0.45μm混合纖維素酯微孔濾膜過濾后投加適量雌激素使用液,分別配制成2.5μg/L和10μg/L的雌激素加標(biāo)溶液,進(jìn)行加標(biāo)試驗,考察方法檢測限與精確度。試驗用水的水質(zhì)如表1所示。

表1 試驗用水的水質(zhì)

2 液相色譜檢測條件

3種SEs結(jié)構(gòu)相近,相對分子質(zhì)量分別為E1(270.4)、E2(272.4)和EE2(296.4),且結(jié)構(gòu)類似,試驗中選取E2作為典型物質(zhì)進(jìn)行紫外光吸收測試試驗。配制一定濃度的E2水溶液,紫外分光光度計下進(jìn)行吸光度掃描確定物質(zhì)吸光波長,結(jié)果如圖1所示。從圖1中可知,SEs在220 nm和280nm波長紫外光線照射下有強(qiáng)烈的紫外光吸收,這是因為其結(jié)構(gòu)中含有—OH、C==C等吸光基團(tuán)的作用。且類固醇雌激素在220nm下吸收效果優(yōu)于280nm波長紫外光下的吸收。由于液相色譜通常采用溶劑甲醇和乙腈等作為流動相,這2中溶劑在紫外光下的截止波長分別為205nm和190nm,對類固醇雌激素的紫外光吸收不構(gòu)成影響,故而在液相色譜檢測中選用吸收波峰較大的220nm作為液相檢測波長。

圖1 190～900nm波長下雌激素吸光度

圖2 3種類固醇雌激素液相色譜圖

將配制好的3種SEs標(biāo)準(zhǔn)品分別液相進(jìn)樣,調(diào)節(jié)液相色譜要求目標(biāo)物出現(xiàn)較好峰型,液相色譜條件為:流動相乙腈和水,比例50∶50,流速0.7ml/min,檢測波長220nm,進(jìn)樣體積0.02μl,三者出現(xiàn)較好峰型如圖2所示。3種SEs的出峰順序為E2、EE2和E1,保留時間分別為4.9、6.0和7.0min,標(biāo)準(zhǔn)曲線分別為:

3 洗脫體積對固相萃取技術(shù)的影響

用純水分別配制1L含E1、E2、EE2濃度為10μg/L和2.5μg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)水溶液,固相萃取柱富集后,分別以1ml甲醇6次洗脫固相萃取小柱,液相進(jìn)樣檢測洗脫的類固醇雌激素濃度,結(jié)果如表2所示。從表2中可知,甲醇洗脫固相萃取小柱吸附的類固醇雌激素主要集中于前面的2ml溶劑,從3～6ml甲醇洗脫開液中均未能檢出類固醇雌激素,考慮到洗脫效果及試驗耗時,試驗中洗脫取4ml。

表2 洗脫體積對類固醇雌激素檢出濃度的影響

4 加標(biāo)回收率及方法精密度

選用之前確定的固相萃取條件和液相檢測條件,進(jìn)行加標(biāo)試驗,加標(biāo)回收率結(jié)果如圖3所示。由圖3可見,純水中固相萃取加標(biāo)回收2.5μg/L的E2、EE2和E1的回收率分別為110.2%、96.9%和112.9%,原始濃度為10μg/L時E2、EE2和E1的回收率分別為93.6%、96.9%和94.1%,不同初始濃度均進(jìn)行多次平行測定,結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差0.21%～5.44%。當(dāng)以自來水及水源水為背景時,3種類固醇雌激素加標(biāo)回收率也比較高,均位于86.8%～103.6%范圍內(nèi),標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5.30,可見固相萃取可準(zhǔn)確測定水環(huán)境中微量雌激素,符合方法測定要求。

精密度測試采用7個超純水加標(biāo)(10μg/L)樣品進(jìn)行平行測定,計算3種類固醇雌激素的含量及其標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD)、相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD),結(jié)果如表3所示。由表3可見,固相萃取方法測定3種類固醇雌激素的RSD在0.65%～2.05%,控制在了U.S.EPA552.3方法規(guī)定的檢測限的臨界值20%以內(nèi),符合測定要求。

圖3 加標(biāo)回收率試驗結(jié)果

表3 超純水加標(biāo)(10μg/L)樣品中類固醇雌激素的檢測結(jié)果(n=7)

5 實際應(yīng)用

調(diào)查水樣取自浙江省某市市區(qū)4個凈水廠的進(jìn)水水樣,分別標(biāo)注為1,2,3和4#,同時在市區(qū)景觀河取水5#進(jìn)行對比。

采用4L棕色玻璃瓶采集水樣,取1L水樣先用50目篩網(wǎng)過濾,后用玻璃砂芯濾斗經(jīng)0.45μm濾膜過濾后24h內(nèi)固相萃取預(yù)處理,并立即進(jìn)行液相色譜檢測,如不能立即檢測則-4℃保存,并盡快預(yù)處理,水質(zhì)及3種類固醇雌激素的含量如圖4和圖5所示。

一年調(diào)查期內(nèi),該市水源水水體p H 7.53～7.64,溶解氧6.50～6.65mg/L,高錳酸鹽指數(shù)為2.97～3.26mg/L,氨氮0.69～1.4mg/L,總磷0.08～0.09mg/L,總氮1.99～3.99mg/L。根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002),從高錳酸鹽指數(shù)判斷水源水基本符合Ⅱ、Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),但從氮磷的角度分析,水源水質(zhì)偏差,處于富營養(yǎng)化狀態(tài)。

景觀水體質(zhì)量相對水源水略差,p H值7.48～7.51,溶解氧為5.93～5.80mg/L,高錳酸鹽指數(shù)為3.81～4.30mg/L,氨氮為1.81～2.32mg/L,總磷為0.10～0.12mg/L。水中氨氮偏高,處于劣Ⅴ水平。

調(diào)查數(shù)據(jù)表明,水源水中E1和EE2檢出率偏低,小于10%,檢出最高濃度分別為56、97ng/L,EE2的存在水平較高;E2的檢出最為頻繁,檢出率超過30%,最低濃度為70ng/L,最高濃度133ng/L。景觀水體中3種雌激素的含量檢出率及檢出濃度均高于水源水,檢出率基本超過50%,E2 為100%。E1含量28～50ng/L,EE2含量74～99ng/L,E2含量60～101ng/L,這可能是由于景觀處于居民鬧市區(qū),受周邊生活居民影響,且水流速度過慢易于污染物富集所致。

圖4 調(diào)查水源3種類固醇雌激素含量分析

圖5 調(diào)查水源常規(guī)水質(zhì)分析

6 結(jié)語

固相萃取-液相色譜法同時檢測水環(huán)境中微量存在的3種類固醇雌激素,回收率可達(dá)90%以上,方法重現(xiàn)性好,準(zhǔn)確度高,適合大批量樣品的分析。

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[編輯]洪云飛

X703;TU99

A

1673-1409(2014)19-0023-04

2014-02-05

浙江省自然科學(xué)基金資助項目(LQ12E08013);江蘇省環(huán)境科學(xué)與工程重點實驗室開放基金資助項目(Zd131202);浙江省環(huán)境科學(xué)與工程重中之重學(xué)科開放基金資助項目(20130307)。

賈佳(1981-),女,碩士,工程師,現(xiàn)主要從事環(huán)境影響評價及環(huán)境咨詢方面的研究工作。