Rapid Determination of Ethynylestradiol (17EE2) to 15 pg/L in wastewater using Thermo Scientific EQuan MAX Plus LC-MS on-line SPE and Thermo Scientific Q Exactive Focus hybrid quadrupole-Orbitrap mass spectrometer

Význam tématu

Endokrinní disruptory, zejména 17α-ethynylestradiol (17α-EE2), představují významné riziko pro vodní ekosystémy a pitné zdroje. Evropská směrnice o vodním rámci stanovuje detekční limit 35 pg/L pro 17α-EE2, což vyžaduje vysoce citlivé a spolehlivé analytické metody. Rychlá a přesná detekce těchto látek v odpadních vodách je klíčová pro ochranu životního prostředí a veřejného zdraví.

Cíle a přehled studie

Studie si klade za cíl ověřit použitelnost systému Thermo Scientific EQuan MAX Plus LC-MS on-line SPE s hmotnostním spektrometrem Q Exactive Focus pro dosažení požadovaného detekčního limitu EU vodního rámce. Práce hodnotí citlivost, kvantifikační schopnosti a rychlost analýzy na reálných i standardizovaných vzorcích odpadních vod.

Použitá metodika a instrumentace

Pro separaci a extrakci vzorků byla využita on-line SPE s odběrem 5 mL vzorku a EQuan MAX Plus systémem. Kapalinová chromatografie probíhala na sloupcích Accucore aQ a Acclaim Polar Advantage s mobilní fází obsahující 0,3 mM fluoridu amonného ve vodě a methanolu. Ionizace byla prováděna v negativním režimu HESI. Analýza a kvantifikace probíhaly metodou paralelního monitorování reakcí PRM na Q Exactive Focus s rozlišením 70 000 FWHM. Kalibrace externími standardy pokrývala koncentrace od 25 do 1600 pg/L.

Hlavní výsledky a diskuse

• Detekční limit (LoD): 15 pg/L
• Kvantifikační limit (LoQ): 29 pg/L
• Linearita kalibrace: R2 0,9998
• RSD šesti opakovaných měření 100 pg/L standardu: 3,4 %
• Doba analýzy pod 30 minut, což je přibližně 30krát rychlejší než konvenční postupy
• Detekce 17α-EE2 v odpadní vodě na úrovni 462 pg/L
• Indikace chromatografického rozlišení izomerů 17α- a 17β-EE2

Přínosy a praktické využití metody

Metoda přináší významné zkrácení času analýzy, snížení objemu vzorku a spotřeby rozpouštědel. Vysoká citlivost a přesná identifikace fragmentů MS2 umožňují spolehlivou kontrolu kvality vody dle legislativních požadavků. Rychlá on-line extrakce zefektivňuje průběžné monitorování odpadních i povrchových vod.

Budoucí trendy a možnosti využití

Dalším krokem je zavedení deuterovaných interních standardů pro další zvýšení robustnosti metody. Rozšíření analýzy na další steroidní estrogeny jako estron nebo 17β-estradiol umožní komplexní sledování endokrinních disruptorů. Integrace s automatizovanými odběry a datovými platformami pro online dozor posílí aplikace v monitoringových sítích.

Závěr

Implementovaný postup využívající on-line SPE a Q Exactive Focus splňuje požadavky EU vodního rámce pro LoD i LoQ u 17α-EE2. Metoda nabízí rychlou analýzu, vysokou citlivost a spolehlivou konfirmační detekci, což představuje významný přínos pro rutinní monitoring a výzkum endokrinně aktivních látek.

Reference

1. Thrupp TJ, Runnalls TJ, Scholze M, Kugathas S, Kortenkamp A, Sumpter JP. The consequences of exposure to mixtures of chemicals: Something from nothing and a lot from little when fish are exposed to steroid hormones. Sci Total Environ. 2018;611:619–620.
2. Runnalls TJ, Margiotta-Casaluci L, Kugathas S, Sumpter JP. Pharmaceuticals in the aquatic environment: steroids and anti-steroids as high priorities for research. Hum Ecol Risk Assess. 2010;19:1318–1338.
3. Standing Committee of Analysts. The determination of steroid oestrogens in waters using chromatography and mass spectrometry. 2008.
4. EU Water Framework Directive. European Commission; 2000.