存在6 ppd-quinone径流水样从挪威使用一种新的质/ MS方法
费的状态
安德斯Foldvik
咆哮Sandodden3和
西尔维奥•Uhlig- 1Toxinology研究小组,挪威兽医研究所、Aas,挪威
- 2挪威特隆赫姆挪威自然研究所
- 3部分环境和生物安全措施,挪威特隆赫姆挪威兽医研究所
- 4北欧牙科材料研究所,挪威奥斯陆
化学6 ppd-quinone剧毒的一些鱼类雄鱼和Salvelinus属氧化产品常见的汽车轮胎添加剂6产后抑郁症。我们提出一个新的样品制备方法,包括液液萃取水样其次是硅基固相萃取前质/ MS分析。新的样品制备方法显示出良好的分析物复苏上升水样(78% - -91%)和低离子抑制效果,超越以前公布的方法。这种新方法被成功验证,实现量化的限制5 ng / L和估计扩大测量不确定度为18.6%。在一个概念验证研究中,该方法应用于几个水样在挪威南部从各种来源。这些都是径流样本隧道清洗,从隧道径流排水处理厂和下游的工厂。此外,两个水坑的水样本包含:一个是从一个人工径流足球人造草坪足球场和一个在乡间的路上从一个水坑。分析的结果显示6 ppd-quinone的浓度高于银鲑鱼LC50报道(雄鱼kisutch)在所有样品除了样本和下游的处理厂。测量浓度最高的是258 ng / L,这是银鲑鱼LC50报道的2.7倍(95 ng / L)。我们的初始数据强调需要更多的综合环境监测6 ppd-quinone以及水生生物毒性研究。
1介绍
的p苯二胺橡胶添加剂6产后抑郁症(N(1,3-dimethylbutyl)N′苯基-p苯二胺)(图1)是最流行的一种抗氧化剂和抗臭氧剂在橡胶生产(达塔et al ., 2007)。地面臭氧(O3),也称为对流层臭氧与弹性体和诱发反应所谓的臭氧破解(层和Lattimer, 1990年)。抗臭氧剂如6产后抑郁症是用来减少或抑制热氧化聚合物通过氢过氧化物组织转换成非激进产品(达塔et al ., 2007)。6产后抑郁症的释放及其分解和氧化产品到环境中发生通过浸出从轮胎(Johannessen et al ., 2022),橡胶制造和回收使用橡胶制品和重建区域(Jarlskog et al ., 2021)。
图1。6产后抑郁症的结构和可能的生成途径6 ppd-quinone (田et al ., 2021)。
橡胶和橡胶颗粒的释放到空气和污水是十分关注的,因为它们包含一系列的化学物质,会影响人类和动物的健康,和我们的自然生态系统。毒理学评估类污染的纠缠是由于橡胶渗滤液(复杂的化学穆勒et al ., 2022)。在西北太平洋,银大马哈鱼(雄鱼kisutch)人口患有不明原因的急性死亡率当鱼迁移到城市河流(彼得et al ., 2018;Chow et al ., 2019)。最近,这个“城市径流死亡率综合症”与6产后抑郁症,特别是其未知的氧化product-6PPD-quinone (田et al ., 2021;索普,2022),是在城市水域发现接收雨水径流(Johannessen et al ., 2021)。6 ppd-quinone银大马哈鱼被发现剧毒,但不是大麻哈鱼(雄鱼大麻哈鱼)(麦金太尔et al ., 2021)和其他淡水鱼类用于毒性评估等鲐reri和Oryzias latipes(来临Hiki et al ., 2021)。大西洋鲑鱼的化学也无毒小鲑鱼(大西洋鲑)和布朗鳟鱼(斑鳟属trutta)(Foldvik et al ., 2022),也没有水逃跑,水蚤麦格纳片脚类动物,Hyalella阿兹台克(来临Hiki et al ., 2021)。
只有少数定量技术的分析报告6 ppd-quinone发现以来,作为一种新兴污染物。最初的方法隔离和表征化合物采用组合不同的列化学(田et al ., 2021)。定量方法的开发和验证et al。(2022)分析6 ppd-quinone蜂蜜和鱼样本。水样进行了一般分析直接没有任何样品制备(来临Hiki et al ., 2021)。然而,这些技术是适合分析环境水样,因为他们的高限制的量化,通常在低µg /千克。在这项研究中,我们开发了一个新方法6 ppd-quinone量化环境水样。这种方法的适用性的量化跟踪等级6 ppd-quinone实际样本验证了isotopically标签内部标准13C66 ppd-quinone。我们进行了初步的分析来自不同来源的几个环境水样在挪威南部和显示大部分的样品中化合物的存在。
2材料和方法
2.1化学药品和试剂
甲醇(梯度质量)从Romil有限公司(英国剑桥)。正己烷和二氯甲烷(DCM)用于拔牙和样品制备高效液相色谱级从费舍尔科学(汉普顿,在北半球,美国)。乙腈和水的仪器分析最适条件质等级(热费希尔科学、沃尔瑟姆,妈,美国),而水用于样品制备是类型1年级(Elga LabWater PURELAB合唱,威科姆英国)。甲酸(质LiChropur™, 97.5% - -98.5%)和碳酸钠(ReagentPlus≥99.5%)来自默克(达姆施塔特,德国)。13C66 ppd-quinone 6 ppd-quinone calibrant解决方案从剑桥大学获得的同位素实验室(那里,妈,美国)。
2.2样本集合
九水样本收集和分析。三个样品的洗涤与Stavsjøfjell隧道河边Homla (Trøndelag县)和一个收集与洗涤的Bodøtunellen (Nordland县)。此外,两个样品从Soknedal径流水处理厂的隧道也被包括在内,以及样本的下游处理工厂的出口。这个示例是最有可能的水处理厂的混合物以及天然径流,遇到相同的涵洞。另一个样本从水坑径流从Rosenborg人造草皮足球场(特隆赫姆)。最后,一个样本收集从152年国家道路上一滩(Kykkelsrudveien Drøbak中心附近,湾县)。水样本保持在前5°C样品制备和分析后2周内集合。
2.3样品制备和提取
两种提取方法进行比较。在一式三份样本提取和分析。方法1采用(田et al ., 2021),是按比例缩小和修改作为分析方法。水样(ca。11毫升)被转移到15毫升聚丙烯管和离心22°C和4700 g×20分钟。整除(10.0毫升)的清洁上层清液用移液器吸取到新管。每一个整除,1 ng isotopically标签内部标准(ISTD),13C66 ppdq(100µL 10 ng / mL的解决方案在乙腈)是补充道。固相萃取(SPE)的代码墨盒(30毫克/ 1毫升,绿洲HLB,水域,妈,美国)是水洗1毫升的甲醇和平衡5毫升的水。样品(10毫升)被应用于SPE墨盒,然后2毫升的水清洗和真空干燥15分钟。6 ppd-quinone筛选了使用甲醇(4×0.4毫升),和个人的分数被蒸发干燥使用氮气流和温度60°C。流量在SPE一直约0.4毫升/分钟的所有步骤。干残留在1毫升的乙腈溶解,保持在−20°C到质/ MS分析。
方法2是专门为脏水开发样品。样品(ca。11毫升)被转移到15毫升聚丙烯管和离心22°C和4700 g×20分钟。整除(10.0毫升)的上层清液用移液器吸取到新管。每一个整除,1 ng ISTD(即。,100 µL of a 10 ng/mL solution in acetonitrile) and 100 µL of 10% (m/v) sodium carbonate in water were added and solutions were vigorously mixed for 5 s. Lipophilic constituents of the samples were extracted by addition of 1 mL of DCM and shaking at 22°C on an orbital shaker at 1,100 × rpm for 15 min. Phase separation was facilitated by centrifugation at 22°C and 4,700 × g for 3 min. The organic phase was collected and diluted with 2 mL of hexane. Phenomenex Strata®也二氧化硅(55μm, 70 A, 100毫克/毫升)SPE柱洗了2毫升的DCM和平衡与3毫升40:6 0 (v / v)混合物的DCM /己烷其次是应用DCM /己烷提取物。列是用1毫升40:6 0 DCM /己烷的混合物,和6 ppd-quinone筛选了3毫升的扩张型心肌病。流量在SPE使用硅胶柱被保持在大约2毫升/分钟。解决方案是使用氮气流干和温度60°C。乙腈的残留在200年解散µL和保持在−20°C到质/ MS分析。
2.4质/ MS仪器条件
样本分析的安捷伦6470 a三阶段四极仪器界面的安捷伦1290无穷II LC系统(安捷伦科技,圣克拉拉,CA,美国)。每个样本的三个每毫升注射到一个安捷伦Eclipse + C18 RRHD LC列(1.8µm, 3.0×50 mm,安捷伦科技)。流动相溶剂在水和0.1%甲酸移动阶段B是0.1%甲酸乙腈。列保持在30°C和筛选了使用B和线性梯度从20%上升到90% B / 4分钟,其次是权力平等主义的洗脱以90%为1分钟,然后用20%平衡B 1分钟。流量设置为0.6毫升/分钟整个信用证运行。两个多反应监测(MRM)的转换获得的6 ppd-quinone及其isotopically贴上ISTD积极电离模式:6 ppd-quinone,m / z299.1→187.3(碰撞能量,CE = 31 V)m / z299.1→77.3 (CE = 77 V),13C66 ppd-quinone,m / z305.1→193.3 V (CE = 31)m / z305.1→83.3 (CE = 77 V)量词和限定符离子转换,分别。其他仪器参数:燃气温度,250°C;气流,5 L /分钟;45 psi喷雾器;鞘气体温度、350°C;鞘气流,10 L /分钟;毛细管电压3500 V和喷嘴电压500 V。仪器校准范围在0.250 -100 ng / mL使用一组十乙腈的校准标准。的浓度13C66 ppd-quinone calibrants 5 ng / mL。原始数据处理使用安捷伦MassHunter定性分析导航和定量分析软件,两个版本B.08.00。
2.5方法验证
示例S3 (表1)被选为基体效应的决心。这个示例是tunnel-wash径流水,这是视觉上最受污染的样品与道路灰尘和轮胎磨损。两套一式三份,与空白(纯水)治疗后方法1和方法2,但之前或之后添加ISTD提取。基体效应计算−100% (100%×PA样本/ PA标准),爸爸样本和爸爸标准ISTD量词离子测量的峰值区域样本提取或纯溶剂,分别。绝对复苏(采收率)通过对比计算峰面积比率6 ppd-quinone isotopically标记之间的内部标准(ISTD,13C66 ppd-quinone)两个质量控制(QC样品)浓度的样品23 ng / L和500 ng / L QC1和QC2分别添加了ISTD之前或之后提取。
表1。样品类型和位置包括地理坐标、收集和测量浓度的6 ppd-quinone日期(从测量的相对标准偏差在括号)一式三份。
方法验证是根据进行的文档没有取代。桑特/ 2019/1268 2022人。负样本S5 (表1)被选为确定量化的极限(定量限),扩大了测量的不确定性(U′) (辅料S1)。确定定量限,六个复制样本S5的最终浓度上升5.0 ng / L,曾估计作为一个临时系列稀释的纯6-PPD-quinone定量限。测量方法不确定性是基于六个复制飙升43 ng / L浓度(辅料S1)。飙升样本提取的根据方法2并分析了连续五天。离子比率飙升的量词/预选赛离子转换样品和校准标准以及信号/噪声比从MassHunter定量软件了。所有的计算都是在Microsoft Excel 2018进行的。偏见被定义为区别意味着测量浓度和预期的浓度,精确表达的相对标准偏差测量浓度,天,inter-day (U′)是根据计算文档没有取代。桑特/ 2019/1268 2022人。
3结果与讨论
3.1方法开发
在最近的报告中,6 ppd-quinone分析是基于一个方法,利用反相样品清理和up-concentration SPE (侯et al ., 2019;田et al ., 2021)。这种方法(文中称为方法1)最初是为非目标筛选开发允许范围广泛的亲脂性的化合物的分析在复杂水样(彼得et al ., 2019)。我们已经使用和测试这种方法,发现它不适合痕量分析的6 ppd-quinone tunnel-wash径流样品由于强烈的离子在电喷雾电离抑制co-eluting矩阵的污染物。方法1提供清晰的MRM色谱在复杂样品,如人造草皮球场的径流和示例从路上水坑。分析6 ppd-quinone在复杂样品,如tunnel-wash径流,处理方法1阻碍了嘈杂的背景(图2)。最有可能的是,仪器噪声是由于存在相对高浓度的洗涤剂清洗用水的隧道。我们解决这个问题,开发了一种有针对性的方法采用液液萃取(米歇尔)和SPE正常阶段。米歇尔被发现高效去除水溶性分子。此外,正常阶段SPE提供清理比反相SPE由于其正交性的反相UHPLC列在仪器分析中使用。所有这些修改导致显著提高检测的6 ppd-quinone (图2)。我们观察到的信号/噪声平均样本S3处理时高出13倍方法2相比方法1。这种差异是由于离子抑制效果,为95%方法1,而为3.2%方法2。的另一个缺点方法1是相当耗费时间的,因为它需要大量的水通过SPE列在低流量,而不是方法2up-concentration是由单个米歇尔一步完成。此外,正常阶段SPE可以执行在较高的流速(ca。2毫升/分钟和0.4 mL / min)没有实质性的分析物的损失。因此,方法2更快的执行,尽管它正式包括更多的步骤(米歇尔和SPE)相比方法1(SPE)。
图2。色谱从质/ MS分析样本S3 tunnel-wash径流,包含143 ng / L 6 ppd-quinone,使用两种不同的样品制备协议。(一个,B)根据量词,MRM色谱离子6 ppd-quinone后样品制备方法1和方法2分别;(C, D),MRM色谱的13C66 ppd-quinone后样品制备方法1和方法2,分别。确保现实两种方法之间的比较,最后一卷方法2调整为1毫升符合吗方法1。
3.2方法验证
6 ppd-quinone的保留时间为3.6分钟,这允许好其他亲脂性的矩阵的复合成分的分离以及父母6产后抑郁症(保留时间1.9分钟,数据未显示)。总运行时间为一个质/ MS分析6分钟。基于溶剂的选择性和敏感性评价空白和负样本,也没有干扰峰出现。仪器响应是线性范围广泛的浓度(250 pg / mL 100 ng / mL)回归系数R2> 0.99为线性的,十点基于内部校准的校准曲线。没有观察到移行后注入校准用标准最高的国家。6 ppd-quinone是91%的绝对复苏QC样品QC样品2(平均为1%和78%n= 3,RSD = 2.3%和3.7%,分别)。由于量化是基于一个同位素稀释过程,内部标准(13C66 ppd-quinone)添加之前提取,从而有效地弥补剩余的基体效应和变化绝对复苏。定量限为6 ppd-quinone决心5.0 ng / L。在这个浓度,qualifier-to-quantifier离子比率飙升样品是在45% - -65%范围,在30%(相对)的校准标准获得的平均比例在同一天(51%)。信号/噪声比≥3限定符的离子。偏见,定义为平均测量值和真实价值的区别是在范围2.61% - -14.8%。精度定义为定量限测量结果的相对标准偏差在2.13% - -6.21%范围。扩大了测量的不确定性(U′)估计使用六个复制样品的浓度上升43.0 ng / mL。天U′7.46% - -23.8%,而inter-day U′是衡量分析相同的样品复制连续5天,发现18.6%。
3.3水样分析
九水样本分析了试点研究(图3),6 ppd-quinone可以发现在大多数样品(表1)。三tunnel-wash水样(S1-S3) Stavsjøfjell隧道包含110 - 143 ng / L的平均浓度下降到7日- ng / L的水处理设备(S4和S6) (表1)。浓度的6 ppd-quinone样本处理工厂被发现后的涵洞定量限以下(< 5 ng / L)。这表明tunnel-wash在减少6 ppd-quinone水处理设备是有效的。从废弃的汽车轮胎橡胶颗粒产生通常用于人造草皮的场地。另一个示例是因此径流的人工草皮球场(S7),它是含有6 ppd-quinone 159 ng / L的水平。浓度最高的6 ppd-quinone (258 ng / L)被发现在一个乡间小路水坑(S8),表明这个城市污染物的扩散。最后,过滤后的样本来自tunnel-wash径流Bodøtunnelen被发现中度污染(49.5 ng / mL)。
图3。地图在挪威南部和中部显示水样收集网站包含在试点研究。
4结论
水的新方法制备样品的目标分析6 ppd-quinone利用一个isotopically标签内部的标准,13C66 ppd-quinone,具有显著的优势,超过以前公布的方法,如优秀的明显复苏,低离子抑制效果和量化的下限。应用这种方法对环境样品的分析显示,6 ppd-quinone可能普遍在挪威环境浓度超过LC50一些鱼类。我们的试验数据保证更大的调查存在的必要性6 ppd-quinone环境,包括毒性评估关键物种。由于降水的季节性变化,浓度的6 ppd-quinone可能发生显著的变化。也有可能在融雪期间有大量积累增加6 ppd-quinone到环境中。进一步的研究应探讨季节性和地区性的化学变化。最后,6的分解途径产后抑郁症在环境中迄今为止只在某种程度上被研究过。
数据可用性声明
在这项研究中提出的数据集可以在在线存储库中找到https://doi.org/10.6084/m9.figshare.22618999.v2。
作者的贡献
颗:方法、验证形式分析,原创作品。房颤:监督形式分析、抽样、资金收购,项目管理,writing-review和编辑。RS:监督形式分析、资金收购,项目管理,writing-review和编辑。苏:方法、验证形式分析,原创作品草稿,writing-review和编辑。所有作者的文章和批准提交的版本。
资金
本研究从挪威环境支持机构(Miljødirektoratet)。
确认
我们感谢朋友Asgeir Olsvik和Shubham Varshney (Bodø北方大学、挪威)提供的一个样品分析和验证方法。Øystein Nordeide Kielland承认与抽样准备地图信息。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
出版商的注意
本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。
补充材料
本文的补充材料在网上可以找到:https://www.雷竞技rebatfrontiersin.org/articles/10.3389/fenvc.2023.1194664/full补充材料
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关键词:汽车轮胎、液相色谱、质谱、径流水,人造草皮,6 ppdq 6 ppd-quinone
引用:状态F, Foldvik Sandodden R和Uhlig年代(2023)存在6 ppd-quinone径流水样从挪威使用一种新的质/ MS方法。前面。环绕。化学。4:1194664。doi: 10.3389 / fenvc.2023.1194664
收到:2023年3月27日;接受:08年5月2023;
发表:2023年5月26日。
编辑:
马苏德Kaykhaii波兰格但斯克大学技术,版权©2023状态,Foldvik Sandodden Uhlig。这是一个开放分布式根据文章知识共享归属许可(CC)。使用、分发或复制在其他论坛是允许的,提供了原始作者(年代)和著作权人(s)认为,最初发表在这个期刊引用,按照公认的学术实践。没有使用、分发或复制是不符合这些条件的允许。
*通信:西尔维奥•Uhligsilviou@uio.no