环境中药物与个人护理品监测技术ppt课件.ppt
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1、PPCPs定义,PPCPs: Pharmaceuticals and Personal Care Products 药品与个人护理用品 Environ. Health. Perspect, 1999, 107,处方药,非处方药,环境中PPCP排放,york.ac.uk/depts/eeem/gsp/esm/issues/pharma.htm,制药厂,污水处理,环境水体,土壤,粪污贮存,农田施放,畜产养殖,水产养殖,宠物饲养,人体医疗,药物及容器不恰当处置,研究背景 PPCPs,无处不在 Ubiquitous,持久性 Persistence,毒性(耐药性等)Toxicity,Possible r
2、isks of PPCPs,抗生素耐药性,细菌耐药性,存在形式,超高效液相色谱-串联质谱法 测定屠宰废水中78种兽药,2004年我国生猪出栏约4.8亿头,2006年达到6.3亿头,到2010年将达到7.3亿头,生猪资源非常丰富。预计“十一五”期间我国肉类年均增长35。2005年,90,000吨抗生素被用于动物饲养。,中国生猪出栏量,研究背景,预防和治疗动物传染病削弱胃肠内有害微生物,抑制、杀死致病菌,增强抗病能力,以防禽畜病瘟促进生长使动物肠壁变薄,有利于养分的渗透和吸收,提高饲料利用率刺激动物脑下垂体分泌激素,促进机体生长发育(增重10-20%),研究背景,畜禽养殖中兽药的作用,(10%),
3、(90%),屠 宰 场 流 程 图,研究背景,78 种 检 测 对 象,抗生素类,13种-受体激动剂,其 它 类,10种-受体阻断剂,6种利尿剂,7种镇静剂,19种喹诺酮类,11种磺胺类,6种四环素类,5种大环内酯类,氯霉素,色谱柱:Waters Acquity BEH C18柱,100mm2.1 mm (id),粒径1.7 um。进样室温度:5 ;进样体积:10 uL。流动相 :ESI+模式,A为0.1%甲酸水,B为甲醇 ESI-模式, A为纯水,B为乙腈流速:0.3 ml/min。,色谱条件,质谱条件,磺胺,索他洛尔,沙丁胺醇,特布它林,磺胺二甲基异嘧啶,磺胺二甲基嘧啶,阿替洛尔,氧氟沙星
4、,培氟沙星,依诺沙星,磺胺甲氧嗪,氟罗沙星,磺胺5-甲氧嘧啶,磺胺甲基硫二嗪,磺胺二甲唑,标准LC-MS/MS色谱图,西马特罗,阿米洛地,非诺特罗,磺胺甲基嘧啶,麻保沙星,clencyclohexerol,吡啶酸,诺氟沙星,克伦丙罗,二甲胺四环素,四环素,环丙沙星,标准LC-MS/MS色谱图,标准LC-MS/MS色谱图,塞利洛尔,妥布特罗,美托洛尔,司帕沙星,西诺沙星,马布特罗,金霉素,二氟沙星,洛美沙星,氨苯喋啶,去甲基金霉素,沙拉沙星,克伦特罗,奥比沙星,磺胺二甲氧嗪,卡拉洛尔,克伦潘特,磺胺喹啉,氧烯洛尔,奥索利酸,甲稀土霉素,马鹏特罗,马喷特罗,比索洛尔,氟哌啶,普萘洛尔,标准LC-M
5、S/MS色谱图,萘,烯丙洛尔,替米考星,氟哌啶醇,倍它洛尔,氟甲奎,乙酰丙嗪,标准LC-MS/MS色谱图,硝西泮,泰乐菌素,红霉素,吉他霉素,艾司唑仑,奥沙西泮,安定,麦迪霉素,氢氯噻嗪,氢氟噻嗪,氯霉素,甲氯噻嗪,三氯噻嗪,土霉素,恩诺沙星,单诺沙星,莱克多巴胺,磺胺氯哒酮,标准LC-MS/MS色谱图,屠宰场样品LC-MS/MS色谱图,HLB柱:回收率:磺胺(22)、沙 丁胺醇(41)其余均大于50(50-98.7);PLEXA柱、C18柱:均有20种物质的回收率在50以 下;GCB柱:喹诺酮类回收率大部分为0,实验方法:自来水加标实验,固体萃取柱的选择,Na2EDTA加入量的优化,Na2E
6、DTA的加入对四环素类的回收率影响较大,对其他类物质无影响,500ml水加入1g Na2EDTA就能达到比较好的回收率。,通过自来水加标实验(每个样品富集500ml自来水并加入1g Na2EDTA,然后分别调节pH3、5、7、9)。,H=7时大部分物质的回收率较好。(磺胺为29,其余在 51-110),样品pH值的优化,结论:,洗脱液,7.氨基柱洗脱条件的优化,5ml 甲醇:丙酮:甲酸(v:v:v,500:500:1) 6ml 丙酮:甲酸(v:v,1000:1),样品前处理,过滤,振摇、混匀,抽 干,收集洗脱液,收集洗脱液,P40-42,环境调查采样点,Location of 4 SWTPs
7、and sampling site of receiving rivers,采样时间3月、5月、8月,环境样品检测结果,磺胺类,喹诺酮类,四环素类和大环内酯类,其它类,注:n.d表示未检出,南沙河PPCPs存在水平,环境污水和污泥中抗性激素药物检测方法研究,研究背景,近年来,关于环境内分泌干扰物(Endocrine Disrupting Chemicals, EDCs)的研究已引起世界各国的广泛关注。 全球抗性激素药物消耗量增长迅速:激素依赖型疾病如乳腺癌和前列腺癌等疾病发病率逐渐升高。,环境中的抗性激素药物,抗性激素药物,性激素,雌激素,孕激素,雄激素,抗雄激素,抗孕激素,抗雌激素,抗性激素
8、药物生态毒理效应,抗性激素药物分析现状,其他抗性激素药物 ?,研究内容,建立环境介质(污水、污泥)中典型抗性激素药物的液相质谱(LC-MS/MS)的同时分析方法采集北京市医院废水样品、北京市主要污水处理厂进出水和污泥样品,检测目标药物在这些样品中的存在水平,目标药物理化性质,Logkow:2.4-6.8pKa:1.63-14.2,水体介质中抗性激素药物分析方法的建立,仪器参数前处理方法方法的应用,仪器参数,质谱条件,电离方式:ESI+ 毛细管电压:3.5 kV 离子源温度:100C脱溶剂温度:450 C 脱溶剂气流量:600 L/h碰撞腔真空度:3.010-3 mbar 多反应监测模式 MRM
9、,液相梯度条件,MRM色谱图,前处理,固相萃取柱的选择,HLB、GCB、C18,HLB,C18: pH2、5GCB: pH没有影响,HLB 90%,HLB、C18和GCB 对目标化合物回收率比较,HLB, pH 2,基质抑制效应 以污水处理厂进水为例,0.0,20.0,40.0,60.0,80.0,100.0,120.0,雷洛昔芬,来曲唑,阿那曲唑,米非司酮,依西美坦,非那雄胺,去甲基他莫昔芬,托瑞米芬,克罗米芬,他莫昔芬,目标药物,基质抑制率(,%,),HLB,过滤,调 pH 2,混匀,抽 干,1000ml水样,水样前处理,6ml 50%甲醇丙酮,收集洗脱液,方法的线性范围 检出限和回收率,
10、水体:污水处理厂(进/出)和医疗废水(进/出)0.05100 g/L具有良好的线性LOD: 0.051 ng/LLOQ: 0.12 ng/L平均回收率 67.6-118.6%相对标准偏差小于20%,米非司酮,医疗进水:80%-91.9%医疗出水:低于21%,米非司酮氯化反应,米非司酮一氯化产物,城市污水检测,21家采样医院分布图,医疗废水检测 北京市21家医院出水(n=63),污泥中抗性激素药物监测方法的建立,前处理方法,超声萃取不可取!,超声提取,前处理方法,ASE提取,酸碱度对提取效率的影响,四种提取液:1.丙酮2. 0.1%甲酸丙酮3. 0.2%甲酸丙酮4. 0.2% 氨水丙酮,ASE提
11、取液组成 :0.2%甲酸丙酮,WAX(阴离子交换柱),PCX(阳离子交换柱) HLB(亲水亲脂平衡柱),基质抑制,PCX 40%,污泥检测方法流程,污泥样品0.25 g,定容,ASE 萃取,PCX固相萃取小柱(丙酮活化),LC-ESI-MS/MS测定,丙酮淋洗、5%甲醇氨洗脱,吹干,温度: 100 压力 : 1500 psi 加热时间: 5 min 萃取时间: 8 min 萃取溶剂: 0.2%甲酸丙酮冲洗体积: 60% Vol 循环: 3,方法的 线性范围 检出限和回收率,0.2200 g/kg具有良好的线性LOD: 0.11 g/kgLOQ: 0.22 g/kg平均回收率 61.9-121.
12、7%相对标准偏差小于19%,4.0 g/kg、20 g/kg 和80 g/kg,结论,1、建立了利用固相萃取柱富集与净化、UPLC-MS/MS测定污水中抗性激素药物的监测方法。该方法灵敏度高,重复性好,满足环境中痕量分析要求2、方法成功应用于高碑店污水处理厂进出水和北京市21家综合医院废水的分析检测,共检出8种抗性激素药物,浓度范围为0.10-195.0 ng/L3、建立了利用ASE对污泥中的目标药物进行萃取,经固相萃取柱富集净化,UPLC-MS/MS测定的分析方法,环境水中抗癌药物的检测,研究背景,随着全球癌症发病率升高,抗癌药使用量逐年增加。多数抗癌药具有致癌、致突变和致畸作用,其对环境水
13、体的污染受到环境学者关注,国内尚无相关研究数据。,化合物结构,甲氨蝶呤,硫唑嘌呤,甲基苄阱,化合物结构,依托泊苷,异环磷酰胺,环磷酰胺,甲基苄肼,长春新碱,化合物结构,多柔比新醇,样品处理,用浓盐酸调节PH值到2,色谱条件,色谱柱:Waters ACQUITY UPLCTM BEH C18柱 (100mm2.1mm ,1.7m)流动相: A(0.01%甲酸水)B(乙腈) , 梯度淋洗 柱温:40;样品温度:4;进样体积:10l。,质谱条件,电喷雾正离子模式毛细管电压:3.0kV源温度:1000C脱溶剂气温度:4500C 电子倍增电压:650V碰撞室压力:2.810-3mbar,质谱条件,方法验
14、证 (污水处理厂进水),方法验证 (污水处理厂出水),基质效应 a,a 基质效应=(基质加标曲线斜率/溶剂加标曲线斜率)100b 在标准曲线的最大加标浓度下仍未检出,实际样品测定,医疗废水,时间:2008.12-2009.01地点:北京市二十一家医院采样方法:采集1-3天医院污水的出水样品,实际样品测定,医疗废水,共采集并检测65份医院出水样品环磷酰胺:47个样品中检出,浓度 62000 ng/L异环磷酰胺:38个样品检出,浓度4 10647 ng/L甲氨蝶呤:14个样品检出,浓度4 4689 ng/L依托泊苷:15个样品检出,浓度6380 ng/L硫唑嘌呤:同一医院的3个样品检出,浓度为9,
15、15,32 ng/L.不同医院污水中药物含量不同同一医院不同天之间药物浓度不同,实际样品测定,污水处理厂废水,单位为ng/L。进水中环磷酰胺的方法检测限为0.8ng/L,异环磷酰胺为2.5ng/L,甲氨蝶呤为0.5ng/L;出水中环磷酰胺的方法检测限为0.5ng/L,异环磷酰胺为1.5ng/L,甲氨蝶呤为0.5ng/L。,河水,实际样品测定,浓度单位为ng/L。环磷酰胺的方法检测限为0.5ng/L,异环磷酰胺为1.5ng/L,甲氨蝶呤为0.5ng/L。,环境水体中-受体阻断剂手性对映体分析方法的研究及应用,研究背景,手性药物 R-(+)-沙利度胺为镇静剂 S-(-)-沙利度胺有致畸作用,50年
16、代末,在欧洲出现数千例短肢畸胎新生儿,一度震惊全世界,手性药物对映体在生物降解及环境毒理效应方面的差异?,研究背景,手性农药 PNAS, 2005,201,701-706 布洛芬的手性对映体在湖水中的降解速率显著差异 Environ. Sci. Technol. 1999, 33,2529-2535氟西汀的左旋体对鲦鱼(Pimephales promelas)的毒性明显大于右旋体 Chemosphere, 2007, 69: 9-16,手性药物对映体的环境行为、毒性差异研究具有重要的科学意义,研究背景,-受体阻断剂 我国心血管疾病患者众多,抗高血压药物的使用呈平稳的增长趋势养殖业动物屠宰运输前
17、的镇静用药,研究背景,将手性异构体作为单一药物?,研究背景,环境中-受体阻断剂手性异构体的存在水平、降解规律及生态效应差异研究,为药品处理和环境风险评估提供依据,环境介质中-受体阻断剂手性对映体分析方法的建立,目标化合物结构和性质,pKa=13.8417.19logKow=-0.034.20,质谱条件的优化,先电离后雾化LC最适流量0.20.3 mL/min适合于离子化及极性的溶质,先雾化后电离LC流速可达2.0 mL/min特殊化合物的电离,液相条件的优化,CHRALCEL OD-H,正己烷/乙醇,液相条件的优化,Stand 20ppb (n-hexane/alcohol = 85/15 ,
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