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固相萃取-LC-MS法檢測環(huán)境中痕量雌激素

論文類型 基礎(chǔ)研究 發(fā)表日期 2001-11-01
來源 第二屆環(huán)境模擬與污染控制學(xué)術(shù)研討會
作者 常紅,胡建英,邵兵,楊敏
摘要 常紅1 胡建英1* 邵兵1,2 楊敏2 1.北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)系,北京,100871;2.中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心   近年的研究表明許多化學(xué)物質(zhì)干擾人類及野生動物的內(nèi)分泌系統(tǒng),導(dǎo)致男性精子數(shù)減少,野生生物生殖機(jī)能和生殖器官發(fā)育出現(xiàn)異常現(xiàn)象。在這類物質(zhì)中,人工合成及自然雌激素是一類比較重要的化學(xué) ...

常紅1 胡建英1* 邵兵1,2 楊敏2
1.北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)系,北京,100871;2.中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心

  近年的研究表明許多化學(xué)物質(zhì)干擾人類及野生動物的內(nèi)分泌系統(tǒng),導(dǎo)致男性精子數(shù)減少,野生生物生殖機(jī)能和生殖器官發(fā)育出現(xiàn)異常現(xiàn)象。在這類物質(zhì)中,人工合成及自然雌激素是一類比較重要的化學(xué)物質(zhì)[1]。
  由于我國是當(dāng)今世界上避孕藥生產(chǎn)和銷售量最大的國家之一,而合成雌激素是避孕藥的主要成分;同時,我國的城市污水處理率普遍較低,因此從污染水平看,我國存在來自人類,家畜的自然雌激素和人工合成激素的污染較其他發(fā)達(dá)國家高的污染特征。由于雌激素類物質(zhì)在極低濃度條件下顯示出強(qiáng)的內(nèi)分泌干擾作用,而且有可能和水體中殘留的其他類雌激素物質(zhì)發(fā)生協(xié)同作用,因此這類物質(zhì)對生態(tài)環(huán)境潛在的危害性是不可忽視的。
  目前用于監(jiān)測環(huán)境中痕量雌激素的方法是衍生-GC/MS法[2]。由于衍生-GC/MS法操作繁雜,衍生率變化大等原因,實(shí)際應(yīng)用起來比較困難.Maria[3]等建立了幾種典型的雌激素的LC/MS分析法,但到目前為止僅僅停留在標(biāo)準(zhǔn)樣品的檢測,應(yīng)用到環(huán)境中痕量雌激素分析還有待進(jìn)一步的完善。
  本研究選擇了在我國生產(chǎn)產(chǎn)量比較大的3種合成雌激素,己烷雌酚(DES)、戊酸雌二醇(EV)、炔雌醇(EE);3種自然雌激素,雌二醇(E2)、雌酮(E1)和雌三醇(E3)和雙酚A(BPA),建立了用于以環(huán)境調(diào)查的固相萃取(SPE)-LC-MS聯(lián)用方法。

1. 實(shí)驗(yàn)部分

  1.1儀器
  Waters 2690 Separations Module-Miromass ZMD液質(zhì)-聯(lián)用系統(tǒng), SPS 24固相萃?。⊿PE)裝置(Varian公司)。
  1.2試劑、標(biāo)準(zhǔn)品及材料
  本試驗(yàn)的對象物質(zhì)的結(jié)構(gòu)如圖-1所示。雌二醇、雌三醇、雌酮,雙酚A、己烷雌酚、戊酸雌二醇、炔雌醇,均來自日本和光公司;純水(電導(dǎo)率,18.1Ω.cm-1);乙氰、甲醇都為HPLC級(Fisher公司);StrataTMC-18-E 固相萃取柱(500mg/6ml)。
  1.3樣品前處理
  取500ml水樣,濾紙過濾后用固相萃取柱進(jìn)行濃縮。柱活化條件:6ml 乙氰,6ml甲醇,6ml超純水。上樣速度:3-5ml/min。洗脫條件:10ml乙氰。洗脫液在微弱氮?dú)庀麓蹈?,用乙氰定容?.5ml。
  1.4 LC-MS分析條件
  本文用Waters Xterra MS C18(2.1×150mm)色譜柱分離分析對象物質(zhì)。流動相A:超純水,流動相B:乙氰。采用梯度淋洗,梯度條件:在15min內(nèi)流動相B從10%線性變化到50%, 然后保持到25min不變,然后在5min內(nèi)流動相B從50% 增加至100%,保持5min不變。
  質(zhì)譜條件:去溶劑氣流量500 l/h,去溶劑溫度400°C,錐孔氣流量100 l/h,離子源的溫度100°C,噴霧毛細(xì)管電壓2.0KV。

2. 結(jié)果與討論

  2.1 質(zhì)譜條件的優(yōu)化
  為了得到最大的靈敏度,首先,對可能影響質(zhì)譜靈敏度的的各種條件進(jìn)行了優(yōu)化,發(fā)現(xiàn)離子源的錐孔電壓對靈敏度影響較大。圖-2為7種對象物質(zhì)在不同錐孔電壓下的響應(yīng)曲線。從圖可知,各對象物質(zhì)在最大靈敏度響應(yīng)時的錐孔電壓(V)有很大的不同,獲得最高靈敏度時的錐孔電壓分別為E1(50 )、E2(60)、E3(60)、BPA(30)、EV(50)、HEXO(30)、EE(50)。
  2.2 色譜分離及定量

表-1 7種物質(zhì)的性質(zhì)、回收率和檢測限 物質(zhì) 分子量 logPow LC-MS
LOD(μg/l) 回收率(%) E1 270 3.69 0.4 87.6 E2 272 4.13 0.2 78.2 E3 288 2.94 6.2 73.1

  如圖1和表1所示,對象物質(zhì)具有非常相似的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)。為了有效地分離具有相似性質(zhì)的對象物質(zhì),本試驗(yàn)采用了流動相組分梯度的方法。圖-3為7種化合物的標(biāo)準(zhǔn)混合物的LC-MS色譜圖。除E2和BPA以外,其他物質(zhì)得到了很好的分離。E2和BPA的分離根據(jù)分子量的不同用MS分離后定量。各物質(zhì)的定量采用外標(biāo)法。結(jié)果表明各種物質(zhì)的濃度-響應(yīng)值具有較好的線形關(guān)系(r2>0.999)。
  2.3 固相萃取的回收率
  由于這幾種雌激素物質(zhì)的濃度在環(huán)境中非常低,所以必須建立一個高效的濃縮方法。常用的固相萃取柱填料有C-18、高分子以及石墨化碳黑(GCB)等??紤]到低濃度測定時,盡可能減少雜質(zhì)峰的影響,本文選用了吸附性相對較低的C-18作為濃縮用固相萃取柱,并對不同添加濃度條件下的回收效果進(jìn)行了評價。圖-4表示標(biāo)準(zhǔn)添加濃度為0.18μg/l時的LC-MS色譜圖。各物質(zhì)的回收率如表-1所示。E1、E2、BPA、DES的回收率都高于80%,EV的回收率偏低,為60%。從表的logPow看,造成EV回收率低的原因可能是由于它的極性較低,而沒有完全從固相柱上洗脫下來,還有待于進(jìn)一步改善。
  2.4 檢測限
  這7種對象物質(zhì)的儀器檢測限(S/N=3)如表-1所示。E1、E2、BPA具有較低的儀器檢測下限。考慮到方法的濃縮倍數(shù)和各物質(zhì)的回收率,各物質(zhì)的方法檢測限如表1所示。結(jié)果表明本方法可以測定環(huán)境中納克每升濃度的對象物質(zhì)。

3.結(jié)論

  本文建立了一種能夠同時檢測環(huán)境水平的合成和自然雌激素的SPE-LC-MS方法。今后,計劃利用此法檢測這類物質(zhì)在環(huán)境中的濃度水平,研究它們的環(huán)境化學(xué)行為。

參考文獻(xiàn):

  [1] Purdom, C.E.;Hardiman, P.A.;Bye, B.J.;Eno, N. C.;Tyler, C.R.;Sumper, J. P. Chem. Ecol. 1994, 8, 275-285.
  [2] D. Jahr, Chromatographia. 1998, 47, 49.
  [3] Maria J. Lopez de Alda;Damia Barcelo. Journal of Chromatography A. 2000, 892, 391-406.


國家杰出青年科學(xué)基金(49925103)和國家自然科學(xué)基金委員會創(chuàng)新研究群體科學(xué)基金(40024101)資助

通訊聯(lián)系人:hujy@urban.pku.edu.cn

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