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第 33 卷 第 12 期 2014 年 12 月 环境化学 ENVIRONMENTAL CHEMISTRY Vol. 33, No. 12 December 2014 使用 ACQUITY UPLC H Class 和 Xevo TQD 液相 / 串联质谱仪进行水中药物和个人护理产品 (PPCP) 的多残留分析 Claude Mallet Gareth Cleland Jennifer A Burgess ( 沃特世公司, 美国马萨诸塞州米尔福德 ) 近年来, 水体中存在的药物和个人护理产品 (PPCP) 残留在全世界范围内都受到了越来越多的关注. 这些新型污染物对人类健康的影响以及它们对环境的潜在影响尚未被完全了解. 随着人们的关注持续增长, 全世界许多政府机构开始资助相关的研究, 评估 PPCP 是否会导致有害的生态效应. 许多已发表的文章都提到, 在河流和溪流中存在万亿分之一 ( 10-12 ) 水平的 PPCP, 因此需要能够检测这些痕量化合物的方法. 除了需要检测低水平的 PPCP, 另一个主要挑战在于化合物种类和结构广泛的化学多样性. 另外, 水样品的复杂性还要求分析方法能够适用于样品多样性. 本文介绍了井水和地表水样品中 78 种 PPCP( 包括酸性化合物 碱性化合物和中性化合物 ) 的提取 分离和检测. 1 实验部分 1.1 样品制备 收集了两个不同类型的水样品, 分析前储存在 4 条件下. 含有低水平目标物 PPCP 的试剂级水样品进行对比分析 以及作为空白对照. 试剂级水样品 :LC MS 级纯水 ( Fisher Chemical,Optima 牌 ); 井水样品 : 收集自当地的一个私人井水 源 ; 地表水样品 : 收集自当地的一个水库. 提取流程在 Waters 6 cc Oasis MAX 和 6 cc Oasis MCX SPE 的串联小柱上进行.Oasis MCX 小柱连接在 Oasis MAX 小柱下面, 二者都使用 5 ml 甲醇和 5 ml 水过柱进行了预平衡. 使用适配器, 利用真空, 使水样品 (1 L) 以 10 ml min -1 的 流速加载到两个叠加的小柱上. 加载完成, 就将叠加的小柱分开. 分别对每个小柱进行洗脱,Oasis MAX 小柱使用 5 ml 2% 的氢氧化铵水溶液进行淋洗. 提取分两个步骤实施, 首先用 5 ml 的甲醇进行提取 ( 中性 PPCP), 然后用 5 ml 含 5% 甲酸的 甲醇提取 ( 酸性 PPCP). 两次提取液都收集到同一个 20 ml 的玻璃管中.Oasis MCX 小柱用 2% 的甲酸淋洗, 然后用 5 ml 含 5% 氢氧化铵的甲醇进行提取 ( 碱性 PPCP). 混合 MCX 和 MAX 提取液分, 在 60 下, 温和的氮气吹扫至干. 将干燥后的提取 物复溶于 900 μl (2 450 μl)10 mmol L -1 的甲酸铵中. 接下来添加内标混合物 (100 μl), 使其达到 1.0 μg L -1 浓度. 基质校准标准液通过同样的方法制备, 只是对最终提取物的处理略有不同. 将干燥后的提取物复溶于 800 μl(2 400 μl)10 mmol L -1 的甲酸铵中, 然后加入 100 μl 内标混合物. 在不同浓度的 PPCP 的 10 mmol L -1 甲酸铵溶液中, 分别 添加 100 μl 该溶液. 所加入的大多数化合物标准品的浓度范围是 0.1 5.0 μg L -1 ( 0.1 0.2 0.25 0.5 1.0 2.0 2.5 5.0 μg L -1 ). 该范围相当于初始样品中 0.1 到 5.0 ng L -1 的浓度. 有头孢氨苄 西诺沙星 可待因 皮质酮 双氯青霉素 红 霉素 吉非罗齐 布洛芬 酮洛芬 萘普生 托芬那酸 去炎松和华法林等 13 种化合物的检测限较高, 它们的分析范围是 1 0 到 50.0 μg L -1 ( 相当于样品中 1.0 到 50.0 ng L -1 ). 内标混合物由 3 种同位素标记标准品组成 : 西咪替丁 d3 N 甲基 d3 氯苯那敏 d6 马来酸盐 N,N 二甲基 d6 和吉非 罗齐 d6 2,2 二甲基 d6( 购自 C / D / N Isotopes Inc). 1.2 UPLC 条件 系统 : ACQUITY UPLC H Class; 运行时间 : 8.0 min; 色谱柱 : ACQUITY UPLC HSS T3 C 18 1.7 μm,2.1 100 mm; 柱 温 :60 ; 流动相 A: 10 mmol L -1 甲酸铵水溶液,pH 3.2, 流动相 B: 10 mmol L -1 甲酸铵甲醇溶液,pH 3.2; 洗脱程序 : 5 min 线性梯度, 从 5%(B) 增加至 95%(B); 流速 : 0.450 ml min -1 ; 进样体积 : 100 L. 1.3 MS 条件 MS 系统 : Xevo TQD; 电离模式 : ESI+ / -; 毛细管电压 : 3.0 kv; 锥孔电压 : 30.0 V; 源温度 : 150 ; 脱溶剂气温度 : 550 ; 脱溶剂气 : 1100 L h -1 ; 锥孔气流速 : 50 L h -1 ; 1.4 LC MS / MS 选择并优化了 PPCP 的两种 MRM 离子对 ( 定量和定性 )( 表 1). 使用 2.1 100 mm 1.7 μm ACQUITY UPLC HSS T3

使用 ACQUITY UPLC H Class 和 Xevo TQD 液相 / 串联质谱仪进行 12 期 Claude Mallet 等 : 水中药物和个人护理产品 (PPCP) 的多残留分析 2221 分析色谱柱, 流动相由甲醇 / 10 mmol L -1 甲酸铵水溶液 (ph 3.2) 组成.Optima LC MS 级甲醇, 水购自 Fisher Scientific. 表 1 化合物 电离模式 母离子 锥孔电压产物离子 CE 保留时间 / min 6d 甲基强的松龙 ESI+ 375.4 20 357.3 10 6.00 339.3 10 对乙酰氨基酚 ESI+ 152.1 35 110.0 15 2.58 93.0 20 阿替洛尔 ESI+ 267.2 40 145.1 25 3.40 190.1 20 阿奇霉素 ESI+ 749.5 30 158.2 40 5.13 591.5 30 必可酮 ESI+ 521.3 25 503.3 10 7.03 319.2 15 苯佐卡因 ESI+ 166.1 25 138.1 15 5.06 77.0 25 溴己新 ESI+ 377.1 30 114.1 15 6.05 263.9 30 盐酸丁咯地尔 ESI+ 308.3 30 140.1 15 4.46 237.1 15 卡拉洛尔 ESI+ 299.2 30 116.1 15 4.76 221.1 20 头孢氨苄 ESI+ 348.2 40 158.0 20 5.76 139.9 35 氯苯那敏 ESI+ 275.2 25 230.1 15 5.14 167.0 35 西布特罗 ESI+ 234.2 30 160.1 15 3.57 143.1 25 西咪替丁 ESI+ 253.1 30 159.1 15 3.36 117.1 15 西诺沙星 ESI+ 263.2 35 245.1 15 4.79 189.1 30 可卡因 ESI+ 304.3 25 182.1 15 4.51 82.0 25 可待因 ESI+ 301.1 25 166.1 35 3.57 216.1 25 皮质酮 ESI+ 347.4 35 329.3 15 6.05 311.2 15 可的松 ESI+ 361.3 40 163.1 25 5.61 342.2 20 可替宁 ESI+ 177.1 40 80.0 20 3.31 98.0 20 氨苯砜 ESI+ 249.2 40 3.88 108.1 20 地塞米松 ESI+ 393.3 20 373.2 10 5.96 355.2 10 双氯青霉素 ESI+ 470.0 40 211.9 40 6.02 254.0 25 乙胺嗪 ESI+ 200.2 25 100.1 15 3.15 72.0 25 二氟沙星 ESI+ 400.3 30 382.2 20 4.43 356.2 20 异羟基洋地黄毒甙 ESI+ 391.5 30 355.3 15 5.00 373.3 10 地尔硫卓 ESI+ 415.2 30 178.1 20 5.51 310.1 20 苯海拉明 ESI+ 256.1 20 167.1 5 5.30 152.0 30 恩诺沙星 ESI+ 360.3 25 342.3 20 4.28 316.3 20 红霉素 ESI+ 734.50 30 158.1 30 5.89 576.5 20 氟罗沙星 ESI+ 370.4 30 326.3 20 3.98 269.3 25 氟甲喹 ESI+ 262.1 35 244.0 15 5.50 202.0 35 氟米松 ESI+ 411.4 25 391.2 5 5.85 253.2 15 吉非罗齐 ESI- 249.1 30 121.0 10 7.06 127.0 10 氢化可的松 ESI+ 363.4 35 121.1 25 5.73 327.3 15 异丁苯丙酸 ESI- 205.1 20 161.1 5 6.91 NA 交沙霉素 ESI+ 828.5 40 109 40 6.23 174.2 35 酮洛芬 ESI- 253.1 20 209.1 5 6.02 NA 左旋咪唑 ( 四咪唑 ) ESI+ 205.2 25 178.1 20 3.68 91.1 30 林可霉素 ESI+ 407.2 40 126.1 25 4.00 359.3 20 美托洛尔 ESI+ 268.2 40 116.1 15 4.58 74.1 20 咪康唑 ESI+ 417.1 40 161.1 30 7.12 69.0 25 PPCP 的 MRM 调谐参数和保留时间 化合物 电离模式 母离子 锥孔电压产物离子 CE 保留时间 / min 萘啶酸 ESI+ 233.1 30 215.0 15 5.45 187.0 25 萘普生 ESI- 229.0 20 170.1 15 6.12 185.0 10 氧氟沙星 ESI+ 362.3 25 318.3 20 4.06 261.3 30 奥芬达唑 ESI+ 316.1 40 159.0 30 5.29 284.1 20 氧烯洛尔 ESI+ 266.2 35 72.1 20 4.93 116.1 15 青霉素 G ESI+ 335.1 40 217.0 20 5.38 317.0 20 吡喹酮 ESI+ 313.3 40 203.1 15 6.23 83.1 25 普鲁卡因 ESI+ 237.2 25 100.1 15 3.45 120.0 25 异丙嗪 ESI+ 285.2 25 86.1 15 5.59 198.1 25 乙胺嘧啶 ESI+ 249.2 40 177.1 30 4.95 233.1 30 雷尼替丁 ESI+ 315.2 25 176.1 15 3.38 130.1 25 利福昔明 ESI+ 786.5 40 151.1 45 6.61 754.5 30 罗红霉素 ESI+ 837.6 40 158.1 35 6.30 679.5 20 沙丁胺醇 ( 舒喘宁 ) ESI+ 240.1 30 148.0 15 3.36 222.1 10 司帕沙星 ESI+ 393.3 30 349.3 20 4.64 292.3 25 苯甲酰磺胺 ESI+ 277.1 30 4.45 磺胺嘧啶 ESI+ 251.1 30 3.42 磺胺二甲氧嘧啶 ESI+ 311.1 40 4.78 磺胺多辛 ESI+ 311.3 40 156 15 4.40 108.0 25 磺胺甲基嘧啶 ESI+ 265.1 35 3.72 磺胺对甲氧嘧啶 ESI+ 281.1 35 3.93 磺胺二甲嘧啶 ESI+ 279.1 35 186.0 15 4.13 124.1 25 磺胺甲二唑 ESI+ 271.1 30 3.93 磺胺甲噁唑 ESI+ 254.1 30 4.18 磺胺甲氧哒嗪 ESI+ 281.1 35 4.09 磺胺吡啶 ESI+ 250.1 35 3.68 特比萘芬 ESI+ 292.3 35 141 10 6.37 93.0 15 特硝唑 ESI+ 186.2 30 128.1 15 3.80 82.0 25 泰妙菌素 ESI+ 494.4 30 192.0 15 5.72 119.0 30 噻氯匹定 ESI+ 264.1 30 125.0 25 5.32 154.0 15 替米考星 ESI+ 869.5 25 174.2 45 5.44 696.5 40 甲苯磺丁脲 ESI+ 271.1 30 91.0 30 5.77 74.0 10 托芬那酸 ESI- 260.1 35 216.0 15 7.09 180.0 15 去炎松 ESI+ 395.4 30 375.0 10 4.80 357.0 30 曲安奈德 ESI+ 435.4 25 397.3 15 6.06 415.3 5 三氯卡班 ESI+ 315.1 40 162.0 20 6.98 128.0 30 甲氧苄氨嘧啶 ESI+ 291.3 40 123.0 30 3.95 230.2 30 曲普利定 ESI+ 279.1 25 208.2 15 5.26 193.2 35 妥洛特罗 ESI+ 228.2 30 154.1 15 4.69 118.0 25 华法林 ESI- 307.1 40 161.0 20 6.22 250.0 25 甲苄噻嗪 ESI+ 221.1 40 90.0 20 4.43 164.0 25

2222 环境化学 33 卷 2 结果与讨论 82 种化合物的色谱图如图 1 所示, 其中 5 种化合物 ( 异羟基洋地黄毒甙 氟罗沙星 红霉素 6 甲基强的松龙和甲苯 磺丁脲 ) 在使用该提取方案处理井水和地表水样品时的回收率较差, 因此, 在进行定量分析时排除了这些化合物. 图 1 不同种类 PPCP 化合物的示例 MRM 色谱图. 为了确保没有导致 PPCP 的残留或误检, 检测了试剂级纯水空白样品, 使用 SPE 方案对该试剂级空白水样品进行了 浓缩, 对提取后的该样品以及在提取后加入了 PPCP 的该样品进行了比较. 结果表明, 试剂级水样品中只检测到恩诺沙 星 氟罗沙星 利福昔明和地尔硫卓等 4 种含量在 0.1 ng L -1 水平以上的 PPCP. 检测试剂级纯水样品时, 这 4 种化合物均 未在 1 ng L -1 水平以上有所响应. 在最低校准点以下检测到 46 种化合物, 还有 28 种化合物没有在试剂级空白水样品中 检测到. 为了评估该方法的定量分析能力, 选择了 3 种氘代化合物作为内标. 除了试剂级纯水空白, 还使用了井水样品和地 表水样品来证明该方法在不同水基质中表现出的性能. 在以 3 种氘代化合物作为内标的初始试验中, 适用该提取方法的 78 种 PPCP 中的 58 种都获得了优异的定量结果. 为了对其它化合物进行定量, 还需要选择额外的内标进行进一步的研 究. 加标量为 1 ng L -1 的 58 种化合物的回收率如图 2 所示. 对于含有适当内标的 PPCP,R 2 值的范围在 0.991 到 0.997 之间 ( 线性拟合,1 / x 加权 ), 所使用的内标和每种化合物的线性回归 R 2 值如表 2 所示.

１２ 期 Ｃｌａｕｄｅ Ｍａｌｌｅｔ 等 使用 ＡＣＱＵＩＴＹ ＵＰＬＣ Ｈ Ｃｌａｓｓ 和 Ｘｅｖｏ ＴＱＤ 液相 串联质谱仪进行 图２ 表２ ２２２３ 水中药物和个人护理产品 ＰＰＣＰ 的多残留分析 不同水基质加入 １ ｎｇ Ｌ １ ＰＰＣＰ 后的回收率 每种化合物的定量分析的内标及所得的校准曲线的 Ｒ２ 值 化合物 所使用的内标 萘啶酸 利福昔明 甲氧苄氨嘧啶 红霉素 交沙霉素 林可霉素 罗红霉素 替米考星 阿奇霉素 泰妙菌素 磺胺嘧啶 磺胺多辛 磺胺甲基嘧啶 磺胺对甲氧嘧啶 甲苄噻嗪 溴己新 盐酸丁咯地尔 噻氯匹定 吉非罗齐 吉非罗齐 ｄ６ 华法林 吉非罗齐 ｄ６ 普鲁卡因 Ｒ２ 化合物 所使用的内标 妥洛特罗 西布特罗 氯苯那敏 西咪替丁 异丙嗪 曲普利啶 苯海拉明 雷尼替丁 对乙酰氨基酚 可卡因 可待因 氨苯砜 乙胺嘧啶 特比萘芬 特硝唑 咪康唑 左旋咪唑 四咪唑 奥芬达唑 吡喹酮 ０ ９９２ 苯佐卡因 Ｒ２ ０ ９９７ ０ ９９７ ０ ９９２

２２２４ 环 境 化 学 ３３ 卷 为了评估 ３ 种水样品的基质效应 将未进行提取的试剂级纯水样品中的标准品响应与加入了 １ ｎｇ Ｌ １ ＰＰＣＰ 的试剂 级水样品提取物 井水样品提取物和地表水样品提取物中的标准品响应作了比较 结果如图 ３ 所示 试剂级纯水样品中 大多数 ＰＰＣＰ 的基质效应小于 ２０ 表明该水样品的洁净度很高 井水样品和地表水样品中一半以上 ＰＰＣＰ 的基质效应 大于 ２０ 地表水样品的复杂性显然较高 其中约三分之一化合物的基质效应大于 ５０ 图３ ３ 种不同类型的水样品中不同 ＰＰＣＰ 的基质效应的饼状图 该提取方法被用于评估井水样品和地表水样品中当前的 ＰＰＣＰ 水平 在井水样品中 在 ０ １ ｎｇ Ｌ １ 水平以上 检测到 ２ 种ＰＰＣＰ 磺胺甲噁唑 ０ ９７ ｎｇ Ｌ １ 和阿替洛尔 ０ ３２ ｎｇ Ｌ １ 而在该水平以下 检测到 １４ 种 ＰＰＣＰ 在地表水样品中 在 ０ １ ｎｇ Ｌ １ 水平以下检测到 １７ 种 ＰＰＣＰ ３ 结论 开发了一种针对多种 ＰＰＣＰ 包括酸性化合物 碱性化合物和中性化合物 进行提取 浓缩和定量分析的方法 使用 ＡＣＱＵＩＴＹ ＵＰＬＣ Ｈ Ｃｌａｓｓ 系统和小型台式 Ｘｅｖｏ ＴＱＤ 仅通过单次进样就能分析所有的化合物 成功实施了灵敏的检测 达 到了 １０ １５ 的检测限 并且使用该方法检测了地表水和井水样品中的残留 关键词 环境 个人护理产品 水 内分泌干扰物 ＰＰＣＰ