李旭霞

(山東科泰環(huán)境監(jiān)測有限公司,臨沂 276007)

改革開放以來,我國工業(yè)化進程不斷推進,許多省份、地區(qū)產(chǎn)業(yè)園,如紡織品產(chǎn)業(yè)園、醫(yī)化產(chǎn)業(yè)園、電子產(chǎn)業(yè)園等發(fā)展迅速[1-3],由此帶來的環(huán)境污染問題越來越受人關(guān)注。隨著我國環(huán)境監(jiān)管投入和處罰力度的加大,園區(qū)生產(chǎn)企業(yè)偷排、直排等現(xiàn)象越來越少,但仍存在部分不法生產(chǎn)企業(yè)偷排現(xiàn)象,給周邊水環(huán)境造成惡劣影響[4-8]。我國甾體激素類以及相關(guān)藥物年產(chǎn)量約占全球的30%以上,如雌激素、雄激素、孕激素、皮質(zhì)激素等甾體激素類以及米非司酮等抗激素類藥物,廣泛應(yīng)用于皮膚病、哮喘等疾病的治療,以及安胎避孕、減肥等[9-15]。人若誤食甾體激素類藥物,會引起男性精子數(shù)量減少、雄性退化等健康問題,嚴(yán)重時會導(dǎo)致人不孕不育、胎兒畸形、免疫機能降低等。目前暫未發(fā)現(xiàn)相關(guān)國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對地表水中甾體激素類及相關(guān)藥物殘留進行規(guī)定。因此,很有必要監(jiān)測醫(yī)化園區(qū)周邊地表水中甾體激素類及相關(guān)藥物的殘留量,以幫助了解當(dāng)?shù)氐乇硭h(huán)境污染現(xiàn)狀和有效指導(dǎo)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的修訂。

地表水中甾體激素類及相關(guān)藥物殘留量的研究較少[16-17],相關(guān)文獻一般采用固相萃取法進行前處理,液相色譜-質(zhì)譜法進行測定,研究對象多為性激素,孕激素和皮質(zhì)激素的研究不多,不能全面地反映地表水中甾體激素類及相關(guān)藥物的殘留水平。鑒于此,本工作以全自動固相萃取法富集水樣中皮質(zhì)激素類(地塞米松、潑尼松)、孕激素類(炔諾酮)、雌激素類(炔雌醇)、雄激素類(甲睪酮)和抗孕激素類(米非司酮)藥物,以超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定其含量,此方法準(zhǔn)確度、精密度好,適用于地表水中極微量甾體激素類以及相關(guān)藥物殘留水平的監(jiān)測。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

Agilent 1290型超高效液相色譜儀,配備自動進樣器等;Triple QuadTM4500型三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜儀;HLB 固相萃取柱(1 000 mg/12 mL);EXTRA型全自動固相萃取儀;Neofuge 18R 型大容量臺式高速冷凍離心機;MS 205DU 型電子天平;DSY-VI型水浴氮吹儀;Milli-plus 2150 型超純水系統(tǒng)。

單標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液:200 mg·L-1,分別取地塞米松、潑尼松、炔諾酮、炔雌醇、甲睪酮和米非司酮標(biāo)準(zhǔn)品各20 mg,分別用甲醇溶解并定容至100 mL 容量瓶中,搖勻備用。

混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列:取適量各目標(biāo)化合物的單標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液,用甲醇逐級稀釋,配制成地塞米松、潑尼松、炔諾酮、炔雌醇、甲睪酮和米非司酮質(zhì)量濃度分別為0.005,0.01,0.05,0.1,0.5,1,5 mg·L-1的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列。

地塞米松標(biāo)準(zhǔn)品純度為99.8%,批號為100129- 201907;潑尼松標(biāo)準(zhǔn)品純度為99.6%,批號為100199- 201503;炔諾酮標(biāo)準(zhǔn)品純度為99.4%,批號為100053- 201807;炔雌醇標(biāo)準(zhǔn)品純度為99.4%,批號為100052- 201210;甲睪酮標(biāo)準(zhǔn)品純度為99.5%,批號為100172- 201404;米非司酮標(biāo)準(zhǔn)品純度為99.5%,批號為410003-201301。

甲酸、乙酸銨均為分析純;甲醇、乙腈均為色譜純;試驗用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

1.2.1 色譜條件

Agilent Zorbax Eclipse Plus C18色譜柱(100 mm×3.0 mm,1.8μm);柱溫35 ℃;進樣體積10μL;流動相A 為1 mmol·L-1乙酸銨溶液,B為乙腈;流量0.4 mL·min-1。

梯度洗脫程序見表1。

表1 梯度洗脫程序Tab.1 Gradient elution procedure

1.2.2 質(zhì)譜條件

電噴霧離子源,負離子掃描模式;噴霧電壓4 000 V;離子傳輸管溫度340 ℃,離子源溫度580℃;氣簾氣壓力0.14MPa;輔助氣壓力0.38MPa;碰撞氣為氮氣;多反應(yīng)監(jiān)測(MRM)模式。其他質(zhì)譜參數(shù)見表2。

表2 質(zhì)譜參數(shù)Tab.2 MS parameters

1.3 試驗方法

隨機采集醫(yī)化園區(qū)周邊地表水樣5 L,去除水樣中肉眼可見物(如樹葉等漂浮物),置于棕色廣口瓶中,于2～8 ℃避光冷藏儲存。取上述水樣,放置至室溫后,用1 mol·L-1鹽酸溶液或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)其酸度至pH 7,置于全自動固相萃取儀的樣品瓶中。將HLB固相萃取柱加載在全自動固相萃取儀萃取架上,按照設(shè)定好的程序預(yù)處理柱子并洗脫樣品,即先分別用12 mL 水、12 mL 甲醇和12 mL正己烷活化固相萃取柱,再將上述水樣500 mL 以流量10 mL·min-1過固相萃取柱,最后用20%(體積分?jǐn)?shù))甲醇溶液15 mL 洗脫。收集洗脫液,于50 ℃氮吹至近干,用甲醇定容至1 mL,渦旋30 s,所得溶液按照儀器工作條件測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 固相萃取柱的選擇

目標(biāo)化合物中雌激素類藥物極性較強,皮質(zhì)激素類和孕激素類藥物極性偏弱,因此應(yīng)選用強極性或非極性的固相萃取柱,而用于地表水中有機物殘留檢測的常用固相萃取柱主要有氨基固相萃取柱、弗羅里硅土固相萃取柱、C18固相萃取柱和HLB 固相萃取柱等。試驗考察了規(guī)格相同(1 000 mg/12 mL)的這4 種固相萃取柱對加標(biāo)水樣(加標(biāo)量0.1 mg·L-1)中6種目標(biāo)化合物回收率的影響,結(jié)果見表3。

表3 不同固相萃取柱所得回收率Tab.3 Recovery with different solid phase extraction columns

由表3可知,相較其他極性和非極性固相萃取柱,HLB固相萃取柱所得6種目標(biāo)化合物的回收率均大于80.0%,準(zhǔn)確度較高,這是由于HLB 固相萃取柱所用填料通用性較強,對中等極性以及非極性分析物的萃取效果較好。因此,試驗選擇以HLB固相萃取柱富集樣品中的目標(biāo)化合物。

2.2 水樣酸度的選擇

6種目標(biāo)化合物的極性范圍較寬,在不同酸度地表水中的電離程度不同,可能影響測定結(jié)果的準(zhǔn)確度。因此,試驗考察了水樣酸度分別為pH 4,5,6,7,8,9 時對加標(biāo)水樣(加標(biāo)量0.1 mg·L-1)中6種目標(biāo)化合物回收率的影響。結(jié)果顯示:當(dāng)酸度為pH 4,5,6時,炔雌醇、地塞米松和潑尼松的回收率為40.0%～70.0%;當(dāng)酸度為pH 8,9時,炔諾酮、甲睪酮和米非司酮的回收率為60.0%～80.0%;當(dāng)酸度為pH 7時,6種目標(biāo)化合物的回收率均較高,為80.0%～100%。這是由于在弱酸、弱堿性條件下,上述6種目標(biāo)化合物均有不同程度電離,導(dǎo)致其在HLB 固相萃取柱中吸附能力降低;在中性條件下,上述6種目標(biāo)化合物均呈現(xiàn)分子態(tài),在HLB 固相萃取柱中吸附能力較強,富集作用增強。因此,應(yīng)結(jié)合水樣的實際酸度,用酸或堿溶液將水樣的酸度調(diào)節(jié)至pH 7后再對其進行檢測。

2.3 質(zhì)譜條件的選擇

以0.1 mg·L-1地塞米松標(biāo)準(zhǔn)溶液為例進行質(zhì)譜條件的優(yōu)化。首先設(shè)定質(zhì)譜采集模式為Q1SCAN(全掃描)模式,找到地塞米松分子離子峰并確定地塞米松Q1參數(shù);再設(shè)定質(zhì)譜采集模式為Production SCAN(產(chǎn)物離子掃描)模式,找到地塞米松分子離子對應(yīng)的產(chǎn)物離子,選擇響應(yīng)較高的2個產(chǎn)物離子作為監(jiān)測離子(定量離子和定性離子);最后利用地塞米松分子離子與其對應(yīng)的2個監(jiān)測離子進行去簇電壓和碰撞能量的優(yōu)化,建立地塞米松MRM 方法。同法建立潑尼松、炔諾酮、炔雌醇、甲睪酮和米非司酮的MRM 方法,優(yōu)化后的質(zhì)譜條件見表2。

2.4 基質(zhì)效應(yīng)

本方法雖然有較好的選擇性,但是共流出的基質(zhì)和目標(biāo)化合物的競爭會影響接口離子化效率,進而產(chǎn)生基質(zhì)增強或抑制效應(yīng),從而影響最終檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度。按照試驗方法分析加標(biāo)水樣(加標(biāo)量0.1 mg·L-1),所得地塞米松、潑尼松、炔諾酮、炔雌醇、甲睪酮和米非司酮回收率分別為85.9%,90.3%,84.7%,88.6%,91.0%,87.3%,說明地表水中基質(zhì)干擾較小,定量結(jié)果準(zhǔn)確。在最優(yōu)試驗條件下,6種目標(biāo)化合物混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖見圖1。

圖1 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖Fig.1 Chromatogram of the mixed standard solution

2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線和檢出限

按照試驗方法測定混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列,以6種目標(biāo)化合物的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo),其對應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)進行線性擬合,所得6種目標(biāo)化合物的線性范圍均為0.005～5 mg·L-1,其他線性參數(shù)見表4。

以3倍信噪比(S/N)計算檢出限(3S/N),結(jié)果見表4。

表4 線性參數(shù)和檢出限Tab.4 Linearity parameters and detection limits

2.6 精密度和回收試驗

隨機采集醫(yī)化園區(qū)周邊地表水樣,按照試驗方法對其進行低、中、高等3個濃度水平的加標(biāo)回收試驗,每個濃度水平平行測定5次,計算回收率和測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD),結(jié)果見表5。

表5 精密度和回收試驗結(jié)果(n＝5)Tab.5 Results of tests for precision and recovery(n＝5)

由表5可知:地表水中檢出了地塞米松和炔雌醇,檢出量分別為0.75,1.27μg·L-1;6種目標(biāo)化合物的回收率為83.9%～105%,測定值的RSD 為2.7%～4.1%,說明該方法的準(zhǔn)確度和精密度較好。

本工作提出了全自動固相萃取-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定醫(yī)化園區(qū)周邊地表水中6種目標(biāo)化合物含量的方法,該方法自動化程度高、過程簡單、分析快速、結(jié)果準(zhǔn)確,具有一定的應(yīng)用價值。