Detection of hormones (E1, E2, EE2) according to the requirements of the EU Water Framework Directive using an online-SPE-HPLC-MS/MS

Význam tématu

Monitoring hormonálních znečišťujících látek ve vodách je zásadní pro environmentální a zdravotní rizika. Směrnice EU stanovuje přísné limity pro estron (E1), 17β-estradiol (E2) a 17α-ethinylestradiol (EE2) na úrovni pg/L.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na splnění požadavků EU Water Framework Directive vývojem online-SPE-HPLC-MS/MS metody pro ultra-tracé detekci E1, E2 a EE2 v povrchové vodě. Cílem bylo dosáhnout LODs stanovených směrnicí (400 pg/L pro E1 a E2, 35 pg/L pro EE2).

Použitá metodika

Vzorek: 1 L povrchové vody s přídavkem interního standardu (1 ng/L).
Offline SPE: Speedisk C18, eluce n-hexan/ethylacetát (50:50), následný silica clean-up a odpaření při 50 °C pod dusíkem, rekonstituce ve vodě.
Online SPE–HPLC: cyano kartridž, kolona Restek Raptor Biphenyl (2,7 µm, 50×2,1 mm), mobilní fáze acetonitril/voda s 0,05 mM NH4F, flow 0,4 mL/min.
MS/MS detekce v ESI(-) módu s Multiple Reaction Monitoring pro E1, E2, EE2.

Použitá instrumentace

• Shimadzu LC-MS 8060
• Chronect µSPE pro online extrakci
• HPLC kolona Restek Raptor Biphenyl se guard kolonkou
• Cyano SPE kartridž
• Speedisk C18
• Shimadzu GC-MS/MS TQ 8040 (alternativní metoda s derivatizací pyridin:BSTFA)

Hlavní výsledky a diskuse

Teoretické detekční limity: EE2 0,7 pg/L, E2 0,4 pg/L, E1 0,3 pg/L. Experimentálně v povrchové vodě: EE2 30 pg/L, E2 30 pg/L, E1 10 pg/L. Spiking test s 30 pg/L EE2 potvrdil dosažení LOD 30 pg/L. Metoda prokázala vysokou selektivitu díky kombinaci offline/online SPE a biphenylové chromatografie. GC-MS/MS slouží jako validní alternativa.

Přínosy a praktické využití metody

Automatizovaná online extrakce a vysoká citlivost umožňují rutinní sledování estrogenů podle EU WFD. Redukce maticových interferencí zvyšuje spolehlivost výsledků a zkracuje dobu analýzy.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozšíření metody na další endokrinní disruptory a různé typy vodních vzorků (podzemní, pitné vody). Integrace s bioanalytickými testy pro komplexní environmentální hodnocení. Zvýšení throughputu analýz pro průmyslové a vládní monitorovací programy.

Závěr

Vyvinutá online-SPE-HPLC-MS/MS metoda splňuje limity Směrnice EU pro E1, E2 a EE2, je robustní, vysoce selektivní a vhodná pro rutinní environmentální monitoring.

Reference

• EU 2018/840 COMMISSION IMPLEMENTING DECISION of 5 June 2018 establishing a watch list of substances for Union-wide monitoring in the field of water policy.
• Loos R, Marinov D, Sanseverino I, Napierska D, Lettieri T. Review of the 1st Watch List under the Water Framework Directive and recommendations for the 2nd Watch List. EUR 29173 EN, Publications Office of the European Union, 2018.
• Itzel F, Gehrmann L, Teutenberg T, Schmidt TC, Tuerk J. Recent developments and concepts of effect based methods for the detection of endocrine activity and the importance of antagonistic effects. Trends in Analytical Chemistry. 2019;118:699-708.