水环境中药物污染检测及去除研究进展

上一篇 / 下一篇  2014-12-28 01:48:44/ 个人分类:水质分析

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水资源保护,2012年3月
环境中药物污染检测及去除研究进展
杨晓凡1,2,3 ,陆光华1,万 杰3,刘建超1,李志华1
(1.浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室,江苏 南京 210098;
2.河海大学环境学院,江苏 南京 210098;3.安徽工程大学生物与化学工程学院,安徽 芜湖 241000)

摘要:
分析国内外水体中药物污染现状及其差异,详述水环境中痕量药物残留分析典型流程及固相萃取结合色谱 质谱联用的检测方法,总结污水处理厂、传统氧化工艺、高级氧化工艺、活性炭吸附和新型水处理技术去除效果和机理,认为在我国对各类水体进行药物污染调查、明确“优先污染药物”及研究水处理工艺药物去除效果等方面是今后研究的重点。

关键词:
水环境;药物污染;检测;去除率

部分正文

2、水样分析检测

药物经过污水处理厂的处理,自然水体中的水解、光解、生物降解及自然稀释作用,以痕量级存在于自然水体中。环境样品基质极为复杂,药物污染种类繁杂,基质和目标化合物之间易发生复杂的物理和化学反应。从复杂的水样品基质中分离和浓缩出感兴趣的痕量组分,并且获得最高的回收率和最小的干扰是水环境痕量分析目标。典型的分析检测程序为取样"过滤"富集提取"净化"检测[13-14](图1)。




取样:水环境是变化的体系,要求样品在时间或空间上具有一定的代表性。根据检测目的和要求可采用短时间采样、长时间采样或连续采样。水环境中含有大量的微生物,采样后尽量快速处理或低温保存,防止在运输或保存过程中水质变化及生物分解。

过滤:采样后一般使用0.45 um的玻璃纤维滤膜抽滤,去除漂浮物和微生物。药物大部分含有酸性基团,pH>7时以离子形式存在,酸化处理后促使目标化合物在水溶液中以分子形式存在。根据目标化合物的特性加入一定量的Na2EDTA,可以防止部分药物和Mg2+、Ca2+等金属离子结合生成稳定的络合物[20]。

富集提取:富集提取的目标是最大限度地富集目标化合物,尽量减少干扰物,方法尽量简单、重现性好。传统的富集提取方法如溶剂萃取、固相萃取、蒸馏等至今仍在广泛使用,但是一种新的发展趋势正在逐渐形成———样品使用量和溶剂使用量少,具有较强的选择性,操作简单、安全或自动化程度高。液相微萃取(LPME)和固相微萃取[21-22](SPME)因使用溶剂和样品量少、污染小、易控制等优点,在水环境药物检测中有所应用,但是需要克服仪器检灵敏度的限制。固相萃取(SPE)是目前水环境中应用最广泛的提取技术,基本符合目前检测仪器性能需求和水环境药物检测的特殊性。Crujic等[9]研究10种固相萃取柱对19种常用药物的添加回收实验,结果表明:Oasis HLB柱平均回收率较高。柱子填料性质不同对不同类型药物的吸附存在差异。表1列出了水环境中最新的药物富集、分析检测方法。测定水体中挥发性药物,气体萃取技术亦即顶空技术使用较为成熟,常常配合气相色谱仪或气质联用仪使用。

净化:净化要求取决于仪器对杂质和目标化合物的分辨能力。固相萃取富集后,根据目标化合物的特性,选择合适的淋洗剂,有选择性地淋洗富集的各类化合物。可以使用柱层析淋洗或液相萃取等方法进一步净化。色谱和质谱的联合分析检测方法,对前处理的净化程度相对色谱检测要求降低,能够排除更多杂质对目标化合物的测定干扰。

检测:目前的研究表明,色谱和质谱的联用是检测水环境中微量或痕量药物的最有效的方法。色谱对化合物进行有效分离,质谱根据产生的分子和分子碎片信息进行定性和定量分析,提高了准确性和灵敏度。检测仪器有LC-MS、LC-MS2、GC-MS和GC-MS2。LC-MS、LC-MS2对偏极性药物具有通用性,适合大部分药物的检测,特别是各类抗生素的检测。GC-MS和GC-MS2适合挥发性或偏疏水性药物的检测,对极性药物,或高温下不稳定药物,在使用GC-MS和GC-MS2检测过程前,进行衍生化。

早期的色谱技术有其自身优点,但是在检测水体中痕量的药物残留存在明显不足。色谱根据保留时间来定性,不具有专一性;检测器不灵敏,检测限很难达到要求;不同类别的药物多残留分析,检测范围较窄,需要更换检测器;色谱检测器不能得到更多分子内部信息,缺乏对未知样品的定性分析能力。

色谱-质谱的联用,发挥了色谱快速分离和质谱灵敏定性的优点,能够快速检测出多种成分,提高了检测的灵敏度和精确度,使目前水环境中痕量药物多残留分析成为可能。

目前研究表明,固相萃取结合色谱 质谱联用的检测方法是水环境中痕量药物多组分检测的最有效方法,表1中相关文献利用该方法均能一次性检出十几至几十种痕量药物组分。不同种富集材料的SPE小柱的开发和应用,使前处理过程趋于标准化,解决了早期前处理方法杂乱和实验结果在不同实验室重复性差的问题。水环境中的痕量药物进行定性、定量检测,是对药物在水体环境中的迁移、转化及生态毒理效应等进行研究的关键。






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TAG: 抗生素

 

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