高效液相色谱-串联质谱法同时测定地表水中33种药物.pdf

第 39 卷第 5 期2023 年 10 月中国环境监测Environmental Monitoring in ChinaVol.39No.5Oct.2023高效液相色谱-串联质谱法同时测定地表水中 33 种药物李庆山1,卜庆伟1,曹红梅1,洪宸1,吴晓泽1,郭亚丽1,姜巍巍21.中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 1000832.上海城市水资源开发利用国家工程中心有限公司,上海 200082摘要:采用固相萃取-高效液相色谱-串联质谱法(SPE-HPLC-MS/MS)建立了地表水中 25 种抗生素类药物和 8 种非抗生素类药物的分析方法。通过重点优化质谱参数、色谱条件、样品 pH、洗脱溶剂组成及用量等确定了最佳分析条件。水样经过滤、固相萃取柱富集净化后,选择 Shim-pack XR-ODS 为色谱柱,以乙腈和 0.2%甲酸-2 mmol/L 乙酸铵-水溶液为流动相进行梯度洗脱,采用电喷雾电离源,在多反应监测模式下(MRM)分析测定,内标法定量。33 种药物的仪器定量限为 0.0124.68 ng/L,方法检出限为 0.011 7.60 ng/L,地表水加标回收率为 53.7%122%,相对标准偏差为 1.22%32.1%(n=6)。方法成功应用于北京市凉水河 12 个地表 水样 分 析,共检 出 32 种药 物,检 出质 量 浓度 为未 检 出 239 ng/L。利托那韦(RTV)作为新型冠状病毒诊疗方案中推荐的药物在凉水河检出率为 100%。关键词:固相萃取;高效液相色谱串联质谱;药物;地表水中图分类号:X83文献标志码:A文章编号:1002-6002(2023)05-0206-12DOI:10.19316/j.issn.1002-6002.2023.05.21Simultaneous Determination of 33 Pharmaceuticals in Surface Water Using Solid-Phase Extraction and Liquid Chromatography-Tandem Mass SpectrometryLI Qingshan1,BU Qingwei1,CAO Hongmei1,HONG Chen1,WU Xiaoze1,GUO Yali1,JIANG Weiwei21.School of Chemical&Environmental Engineering,China University of Mining&Technology-Beijing,Beijing 100083,China2.Shanghai Municipal Water Resource Development and Utilization National Engineering Center CO.,Ltd.,Shanghai 200082,ChinaAbstract:An analytical method was developed for the determination of 25 antibiotics and 8 non-antibiotic pharmaceuticals in surface water by solid phase extraction coupled high performance liquid chromatography tandem mass spectrometry(SPE-HPLC-MS/MS).The optimum analytical conditions were determined by optimizing mass spectrometry parameters,chromatographic conditions,pH value of surface water samples,composition and volume of elute solvent.The water samples were filtrated and then enriched and cleaned up with SPE cartridges.The targeted pharmaceuticals were separated on a Shim-pack XR-ODS column by gradient elution with acetonitrile and 0.2%formic acid and 2 mmol/L ammonium acetate in water,and then analyzed with an electrospray ionization source and multiple reaction monitoring(MRM)mode.The pharmaceuticals were quantified by internal standard method.Instrument quantification limits and method detection limits for the 33 pharmaceuticals were 0.012-4.68 ng/L and 0.011-7.60 ng/L,respectively.The recovery rates of target pharmaceuticals at three spiked levels were 53.7%-122%with relative standard deviations of 1.22%-32.1%.Using the developed analytical method,12 surface water samples in the Liangshui River of Beijing were analyzed.The results showed that 32 pharmaceuticals were detected and the concentrations were ND-239 ng/L.The detection rate of ritonavir(RTV)was 100%in the Liangshui River,which is a pharmaceutical against COVID-19 that was recommended by the National Health Commission of the Peoples Republic of China.Keywords:solid phase extraction;high performance liquid chromatography tandem mass spectrometry;pharmaceuticals;surface water收稿日期:2022-05-13;修订日期:2023-05-30基金项目:国家自然科学基金资助项目(42277406);国家重点研发计划项目(2017YFC0504401);中央高校基本科研业务费专项资助项目(2022YJSHH18)第一作者简介:李庆山(1994-),男,山东临沂人,在读博士研究生。通讯作者:卜庆伟李庆山等:高效液相色谱-串联质谱法同时测定地表水中 33 种药物207 药物在疾病预防和治疗、生长发育调节以及代谢功能改善等方面都发挥了巨大的作用,但残留药物的排放也对人体健康和生态环境产生了潜在的危害1-3。据统计,2013 年我国抗生素总使用量约为 16 万 t4。进入人体或动物体内的药物有 50%以上不能被吸收,主要以原药或代谢产物的形式随尿液和粪便排出体外5,导致药物在地表水、地下水、饮用水、土壤、沉积物、湖泊、海洋等各种环境介质中被广泛检出6-8。虽然药物在地表水中以 ng/L g/L 的痕量水平存在,但药物活性成分在环境中难降解,且能够诱导耐药菌群或抗性基因的产生,长期暴露于含有药物的水环境中还会导致药物在生物体内累积,对水生生物产生繁殖毒性、生长毒性和免疫毒性等危害9-10。为了获取药物在水环境中的存在水平、环境归趋和生态风险等基础数据,有必要建立环境中各种药物的分析方法。目前国内外建立的药物分析方法主要基于固相萃取-高效液相色谱-串联质谱法(SPE-HPLC-MS/MS),该方法可有效富集、净化水质样品,并以高灵敏度检出而被广泛应用11-12。比如,王娅南等13基于 SPE-HPLC-MS/MS 建立了地表水中40 种抗生素的分析方法,采用正、负离子模式分别采集,方法检出限为 0.002 0.270 ng/L,测定地表水加标回收率为 61.0%149%,相对标准偏差为 1.2%32%。FENG 等14建立了表层水中 5类 40 种 抗 生 素 的 分 析 方 法,加 标 回 收 率 为41.3%112.6%,利用该方法分析长江南京段表层水,共检测到 13 种抗生素,质量浓度为 13.4 780.5 ng/L。ZHOU 等12建立了 11 类 50 种抗生素在地表水、湖水、污水、沉积物、粪便和污泥中的分析方法,方法定量限分别为 0.52 5.88 ng/L、2.3665.8 ng/L、1.7320 ng/L、0.646.67 ng/g、1.3317.4 ng/g、1.50 28.6 ng/g,方法回收率为50%150%。MAIA 等15建立了 7 种喹诺酮类抗生素的分析方法,标准曲线线性范围为 50 1 300 ng/L,方法检出限和定量限分别为 6.759.0 ng/L和 23.3196.6 ng/L,该方法被应用于污水中抗生素存在水平的分析。上述分析方法主要涵盖磺胺类、四环素类、喹诺酮类、大环内酯类、-内酰胺类等抗生素类药物,但是除抗生素外受纳环境还会受其他多种药物的影响,比如抗病毒药、消炎药和调节血脂药等16-17。特别是近年来受新冠疫情的影响,疫情发生区水环境中抗病毒药物的检出率明显升高18。此外,不同种类药物的物理化学属性差异较大,为了提高分析方法的准确性,需要重点对前处理条件进行优化,比如固相萃取柱的选择、样品 pH、洗脱溶剂类型及用量等19。本研究选择产量大、环境中检出率高、毒性强的化合物及抗新冠药物,确定了 25 种抗生素药物(包括 7 种磺胺类、5 种大环内酯类、4 种四环素类、5 种喹诺酮类、1 种-内酰胺类、3 种其他类)和 8 种非抗生素药物(3 种调节血脂药、2 种抗病毒药、1 种抗痉挛药、1 种消炎药、1 种抗寄生虫药)共 33 种目标物。采用 SPE-HPLC-MS/MS 技术,通过优化色谱、质谱条件及前处理方法,建立了测定地表水中 33 种药物的分析方法,并将建立的分析方法应用于北京市凉水河地表水中药物的分析测定。1研究方法1.1仪器与试剂仪器:高效液相色谱-三重四级杆串联质谱仪(Shimadzu LC/MS-8040,LabSolution 色谱工作站,日本);12 孔固相萃取装置(Supelco 公司,美国);旋涡混合器(江苏海门其林贝尔仪器制造有限公司,中国);超声波清洗仪(江苏昆山舒美超声仪器有限公司,中国);氮吹仪(北京帅恩科技有限责任 公 司,中 国);Oasis HLB 型 固 相 萃 取 柱(6 mL/500 mg,Waters 公 司,美 国);0.22 m PTFE 膜针式过滤器(Millipore,美国);0.45 m 玻璃纤维滤膜(直径 142 mm,Millipore,美国);Shim-pack XR-ODS 反相色谱柱(2 mm75 mm,2.2 m,岛津公司,日本),pH 计(Mettler Toledo,瑞士)。试剂:甲醇、乙腈(色谱纯,Fisher,美国);甲酸、氨水、氢氧化钠(分析纯,Aladdin,上海);乙酸铵(分析纯,麦克林,上海)。标 准 品:磺 胺 嘧 啶(SD)、磺 胺 二 甲 嘧 啶(SMT)、磺胺甲嘧啶(SMR)、磺胺甲恶唑(SMX)、磺胺间甲氧嘧啶(SMM)、磺胺吡啶(SPD)、甲氧苄啶(TP)、阿奇霉素(ATM)、红霉素(ETM)、林可 霉 素(LIN)、罗 红 霉 素(RTM)、克 拉 霉 素(CTM)、金霉素(CTC)、多西环素(DC)、四环素(TC)、土霉素(OTC)、环丙沙星(CPX)、恩氟沙星(EFX)、诺氟沙星(NFX)、氧氟沙星(OFX)、培氟沙星(PFX)、氨苄西林(AMP)、氯霉素(CP)、氟苯尼考(FF)、灰黄霉素(GSV)、贝螺杀(NIC)、利 208 中国环境监测第 39 卷第 5 期2023 年 10 月托那韦(RTV)、磷酸氯喹(PCQ)、苯扎贝特(BF)、卡马西平(CBZ)、氯贝酸(CA)、双氯芬酸(DF)、吉非罗齐(GF)、磺胺二甲嘧啶-D4(SMT-D4)、卡马 西 平-D10(CBZ-D10)、罗 红 霉 素-D7(RTM-D7)、氯 霉 素-D5(CP-D5)、诺 氟 沙 星-D5(NEX-D5)、去甲基金霉素(DMC)。DC、ETM、GF、SMM购自日本 Tokyo Chemical Industry 公司;CTC 购自德国 Dr.Ehrenstorfer 公司;LIN 购自英国 Apollo Scientific 公司;SMR 购自美 国 Alfa Aesar 公司;PCQ 购自中国食品药品检定研究院;CP-D5、SMT-D4、NFX-D5 购自坛墨质检标准物质中心;RTM-D7、CBZ-D10购 自 加 拿 大Toronto Research Chemicals 公司;其余标准品均购自北京百灵威科技有限公司。标准品纯度均高于 98%,满足定量分析要求。标准溶液的配制包括标准储备液的配制、混合标准储备液的配制以及混合标准工作液的配制。标准储备液的配制:准确称取 10 mg 标准品于 10 mL 色谱标样存储瓶中,喹诺酮类的药物(CPX、EFX、NFX、OFX、PFX)先用 0.5 mL NaOH(0.1 mol/L)溶解,再用甲醇定容至 10 mL。PCQ直接用去离子水配制,4 下冷藏一周。其余标准品均用甲醇溶解,配制得到 1 mg/mL 标准储备液,-20 冷冻保存,保存时间为 3 个月。混合标准储备液的配制:分别移取 0.1 mL 标准储备液于10 mL 色 谱 标 样 瓶,用 甲 醇 定 容,配 制 得 到10 g/mL 的混合标准储备液,-20 冷冻保存,保存时间为一个月。混合标准工作液的配制:将混合标准储备液稀释至适当浓度的混合标准工作液,使用前配制,现配现用。1.2分析条件1.2.1色谱条件Shim-pack XR-ODS 反 相 色 谱 柱(2 mm 75 mm,2.2 m,岛津公司,日本);进样量 10 L;流速 0.3 mL/min;柱温 30 ;流动相 A:0.2%甲酸-2 mmol/L 乙酸铵-水溶液,流动相 B:乙腈。流动相梯 度:0 5 min,10%15%B;5 7 min,15%20%B;7 11 min,20%40%B;11 14 min,40%60%B;1416 min,60%95%B,保持2 min;1818.1 min,95%10%B;18.122 min,10%B。1.2.2质谱条件采 用 ESI+/ESI-切 换,多 反 应 监 测 模 式(MRM),正离子模式下离子源接口电压-3.5 kV,负离子模式下离子源接口电压 4.5 kV,溶剂管温度 250 ,加热模块温度 400 ,雾化气氮气,流速 3 L/min,干燥气为氮气,流速 15 L/min,碰撞气为氩气。1.3样品前处理方法地表水样采集运回实验室后经 0.45 m 玻璃纤维滤膜过滤。准确量取 2 份 2 000 mL 子样品,分别用甲酸、氨水调节 pH 至 3.0 和 9.0,随后加入 100 ng 定量内标(1 g/mL),充分混匀,采用HLB 固相萃取小柱对水样中的目标物进行富集。固相萃取柱活化条件依次为 8 mL 甲醇、8 mL 高纯水,活化完成后,以大约 35 mL/min 的流速将水样通过固相萃取柱。富集完成后,用 8 mL 的高纯水淋洗 HLB 柱,抽真空干燥 60 min 以去除残余水分。富集 pH=3 水样的 HLB 柱用 8 mL 甲醇洗脱,富集 pH=9 的水样先用 4 mL 甲醇洗脱,再用 4 mL 体积分数 5%氨化甲醇进行洗脱。洗脱液分别收集于 K-D 浓缩器中,用柔和高纯氮气吹至近干,用初始流动相定容至 1 mL,涡旋混合后经 PTFE 膜针式过滤器过滤,置于 4 冰箱内避光保存,待 HPLC-MS/MS 分析。2结果与讨论2.1色谱条件的优化色谱柱的选择应首先保证目标物的分离度和分析时间,其次是柱容量。柱长影响目标物的分离度和分析时间,柱长越长,分离度越高,但分析时间也会延长。内径越小意味着柱效越高,分离效果越好,但对检测器的灵敏度要求越高20-21。由于本方法中目标物涵盖了四环素类、喹诺酮类、大环内酯类、磺胺类等抗生素,每一类又包含了数种性质相似的药物,为了保证目标物的有效分离,尽量节省分析时间,我们综合对比了文献中报道的 50 mm2 mm、75 mm2 mm、75 mm3 mm 和100 mm2 mm 4 种常用的 Shim-pack XR-ODS 反相色谱柱22-23,发现 75 mm2 mm 可满足本方法的分析要求。在色谱柱粒径的选择上,小粒径液相色谱柱填料具有柱效高、稳定性强等优点,适用于多种抗生素的分析。研究发现,在高效液相色谱系统中 2.2 m 颗粒填料比 5.0 m 颗粒填料的柱效高 3 倍23。综合分 析,最 终 选 择 Shim-pack XR-ODS 色谱柱(2 mm75 mm,2.2 m)进行后续实验。李庆山等:高效液相色谱-串联质谱法同时测定地表水中 33 种药物209 流动相的选择以及梯度程序的优化是色谱条件优化的重要环节13。单一的流动相组分无法满足多种药物的分离效果,响应强度欠佳。甲醇或乙腈是目前应用最为广泛的有机相组成24,本研究对比了甲醇和乙腈对目标物的分离效果,发现乙腈的洗脱能力更强,对 33 种目标物的分离效果较好,故选择乙腈作为有机相。以纯水作为无机相时,发 现 喹 诺 酮 类 药 物、四 环 素 类 药 物 及PCQ 有严重的拖尾现象,此外,还发现 DF、DC、CBZ、GF 等药物离子化程度较差导致的响应强度低。加入甲酸可以促进目标物产生M+H+分子离子峰,因此考虑向水相中加入甲酸13,结果发现加入体积分数 0.2%甲酸能有效提升正离子模式下目标物的响应强度和灵敏度。为了使无机相保持弱酸弱碱盐缓冲体系,并且保证负离子模式下目标物分析的稳定性和准确性,最后向无机相中加入 2 mmol/L 乙酸铵。最终确定流动相的组成:0.2%甲酸-2 mmol/L 乙酸铵-水溶液(流动相A)和乙腈(流动相 B)。18 min 内可将 33 种目标物实现有效分离,总离子流色谱图见图 1。图 1各目标物及内标物的总离子流色谱图Fig.1Total ion chromatogram of the targetcompounds and internal standards2.2质谱条件的优化将目标物和内标物配制成 100 ng/mL 标准溶液,在 ESI+/ESI-模式下进行全扫,采用一级质谱进行母离子全扫,选择峰强度高、稳定的分子离子作为母离子,依次优化碎裂电压、子离子、碰撞电压。SD、SMT、SMR、SMX、SMM、SPD、TP、CBZ、ATM、ETM、LIN、RTM、CTM、AMP、GSV、RTV、PCQ、CTC、DC、OTC、TC、CPX、EFX、NFX、OFX、PFX、SMT-D4、CBZ-D10、RTM-D7、NFX-D5、DMC在正离子模式下响应强度较高。BF、CA、DF、GF、CP、FF、NIC、CP-D5 在负离子模式下响应强度较高。33 种目标物的质谱参数、保留时间及内标如表 1 所示。2.3前处理条件的优化在前期的研究和文献报道的基础上12-13,25,本研究选取适用于酸性、碱性和中性化合物的通用型 Oasis HLB 固相萃取柱对样品进行富集和净化。不同药物在 HLB 固相萃取填料上的吸附程度与药物本身的 pKa和水样 pH 有关。当酸性药物的样品 pH 高于 pKa或碱性药物的样品 pH 低于 pKa时,大多数药物分子会以亲水的离子形 式 存 在,从 而 不 容 易 被 固 相 萃 取 柱 保留26。因此,本研究首先考察了样品 pH 对药物回收率的影响。用甲酸和氨水将水样 pH 分别调整为 3.0、7.0、9.0,并向样品中加入 100 ng定量内 标,进 行 加 标 回 收 实 验(10 mL 甲 醇 洗脱),每组 3 个平行,加 标 量 为 100 ng/L,结 果见图 2。实验结果表明,样品 pH 对药物回收率结果 影 响 较 大。CTC、DC、TC、OTC、AMP、SD在酸 性 条 件 下 回 收 率 较 好,SMT、CPX、EFX、NFX、OFX、PFX、CA 在 碱 性 条 件 下 回 收 率 较好,其他药物的回收率在不 同 pH 条件下没 有明显的差异。为了简化样品分析的工作量,后续实 验 中 将 CTC、DC、TC、OTC、AMP、SD 在pH=3 的条件下分析,其他药物在 pH=9 的条件下分析。210 中国环境监测第 39 卷第 5 期2023 年 10 月表 133 种目标物的质谱参数、保留时间及内标Table 1Parameters of mass spectrum,retention time and internal standard for the 33 target compounds药物CAS相对分子质量m/z母离子子离子Q1 偏差电压/eV碰撞电压/eVQ3 偏差电压/eV保留时间/min内标SD68-35-9250.3251.1156.00,92.10-12-16,-28-29,-172.878SMT-D4SMT57-68-1278.3278.9186.05,92.15-21-17,-25-19,-235.912SMT-D4SMR127-79-7264.3265.1156.10,172.0-20-17,-18-29,-174.290SMT-D4SMX723-46-6253.3253.9156.00,92.10-19-15,-28-30,-179.957SMT-D4SMM1220-83-3280.3281.1155.90,92.10-13-18,-30-28,-178.834SMT-D4SPD144-83-2249.3250.1156.00,92.10-18-16,-28-15,-163.815SMT-D4TP738-70-5290.3291.2230.10,261.05-14-24,-35-24,-224.271SMT-D4BF41859-67-0361.8360.2274.15,154.101818,3028,1614.582CBZ-D10CBZ298-46-4236.3237.0194.05,192.10-17-19,-21-20,-1912.887CBZ-D10CA882-09-7214.6213.1127.0523142314.402CBZ-D10DF15307-86-5278.1293.9250.10,214.002212,2127,2315.768CBZ-D10GF25812-30-0250.3249.2121.2027162116.463CBZ-D10ATM83905-01-5748.9749.5591.25,158.05-28-31,-43-40,-3012.708RTM-D7ETM114-07-8733.9734.3158.15,576.30-20-35,-21-29,-2811.645RTM-D7LIN859-18-7406.5407.4126.10,359.10-11-29,-19-23,-172.793RTM-D7RTM80214-83-1837.1837.5158.10,679.30-32-39,-24-30,-3212.810RTM-D7CTM81103-11-9747.9748.4158.15,590.40-28-34,-21-28,-3012.699RTM-D7AMP69-53-4349.4350.1106.15,160.00-13-21,-17-19,-204.353CP-D5CP56-75-7323.1321.0152.15,257.151617,1128,2911.130CP-D5FF73231-34-2358.2356.1336.05,185.10189,2024,1910.105CP-D5GSV126-07-8352.8353.0215.05,165.05-16-20,-21-22,-1614.141CP-D5NIC50-65-7327.1324.9289.10,171.102417,3030,1816.501CP-D5RTV155213-67-5720.9721.3296.10,268.05-20-19,-30-20,-2815.960CP-D5PCQ50-63-5515.9320.2247.10,142.20-23-21,-23-26,-262.913CP-D5CTC64-72-2478.8479.2462.00,444.05-13-19,-23-22,-309.905DMCDC24390-14-5444.4445.2428.15,413.30-12-19,-34-29,-1510.455DMCOTC79-57-2460.4461.2426.15,442.90-17-19,-13-30,-215.613DMCTC60-54-8444.4445.2410.10,427.10-12-20,-14-28,-306.562DMCCPX85721-33-1331.3332.2314.15,231.00-16-22,-18-21,-306.870NFX-D5EFX93106-60-6359.4360.2316.10,342.20-17-20,-22-15,-258.117NFX-D5NFX70458-96-7319.3320.2302.10,230.95-15-21,-17-21,-186.310NFX-D5OFX82419-36-1361.4362.1318.25,261.10-13-20,-30-21,-176.215NFX-D5PFX70458-92-3333.4334.3316.15,302.15-16-19,-19-22,-206.587NFX-D5SMT-D41020719-82-7278.3283.2186.10,124.25-13-17,-25-19,-235.806CBZ-D10132183-78-9246.3247.2204.15,201.00-17-21,-26-21,-2112.807RTM-D7837.0844.7158.15,686.50-24-35,-25-16,-3212.773CP-D5202480-68-0328.0326.0157.20,262.301617,1216,2811.101NFX-D51015856-57-1324.3325.3307.20,231.15-15-20,-42-21,-236.213DMC127-33-3464.8465.2448.05,430.00-22-19,-21-30,-218.445注:“”为定量子离子。本研究中分析的目标物种类较多,理化性质各异,单一的洗脱溶剂无法获得好的洗脱效果,首先对比了甲醇和乙腈对目标物的洗脱效果(洗脱溶剂用量 10 mL),每组 3 个平行,加标量为 100 ng/L。结果显示,乙腈会严重降低喹诺酮类、大环内酯类药物的回收率,回收率范围为 0 66.4%,而甲醇的洗脱效率明显高于乙腈,因此初选甲醇作为洗脱溶剂。根据文献报道发现,向甲醇中加入甲酸或氨水,可以改变目标物在固相萃取柱上的存在形态,降低 HLB 填料与目标物的相互作用力,增大回收率27-28。因此,本研究对比了 5%甲酸-甲醇、纯甲醇和 5%氨水-甲醇对目标物的洗脱效率(图 3)。结果表明,对于酸性水样,用 5%甲酸-甲醇或 5%氨水-甲醇作为洗脱溶剂的洗脱效率下降,特别对于四环素类抗生素影响较大,回收率范围为 90.0%243%,而纯甲醇对四环素类抗生素的洗脱效率明显提升,这主要是由于甲醇的极性高,洗脱能力强,在甲酸、氨水存在的条件下洗脱能力反而变差,回收率降低29。因此,在酸性条件下选择纯甲醇作为洗脱溶剂。对于碱性水李庆山等:高效液相色谱-串联质谱法同时测定地表水中 33 种药物211 样,5%氨水-甲醇作为洗脱溶剂会提升 TP、ETM、RTM、CTM、CPX、PFX、GSV、NIC、CBZ、GF 的洗脱效率,相 比 于 甲 醇 溶 剂 分 别 提 高 了 3.55%、25.1%、35.4%、31.7%、43.8%、7.45%、13.9%、23.3%、7.97%、6.99%,但是会 降低 SMX、SMT、LIN、OFX、PCQ 的洗脱效率。5%甲酸-甲醇作为洗脱溶剂与纯甲醇的洗脱效率相比没有明显的提升。因此,为了进一步提升药物的洗脱效率,在碱性条件下首先用纯甲醇进行洗脱,再用 5%氨化甲醇进行洗脱。图 2不同 pH 条件下药物的回收率Fig.2Recoveries of pharmaceuticals under different pH condition of water samples图 3不同洗脱溶剂类型对药物的回收率影响Fig.3Effect of composition of elute solvent on the recoveries of pharmaceuticals本研究还考察了洗脱溶剂用量对回收率的影响,pH=3 条件下分别选用 8、10、12 mL 甲醇进行实验。pH=9 条件下分别选用甲醇和体积分数5%氨化甲醇作为洗脱溶剂依次进行洗脱,两者的体积比为 1 1,洗脱溶剂总体积分别选用 8、10、12 mL,洗脱溶剂加入顺序为先加入纯甲醇,再加入体积分数 5%氨化甲醇进行洗脱,每组 3 个平行,加标量为 100 ng/L,结果如图 4 所示。实验结果表明,无论是酸性水样还是碱性水样,提高洗脱溶剂的体积对于目标物的洗脱效率没有明显提升。为了节省氮吹时间和溶剂用量,最终确定为8 mL 洗脱溶剂进行实验。212 中国环境监测第 39 卷第 5 期2023 年 10 月图 4洗脱溶剂用量对药物回收率影响Fig.4Effect of volume of elute solvent on the recoveries of pharmaceuticals2.4质量保证与质量控制将混合标准储备液(10 g/mL)稀释成 0.05、0.10、0.20、0.50、1、5、10、50、100、200、250、500 ng/mL 的系列混合标准溶液,并分别向系列混合标准溶液中加入 100 ng 内标进行测定。以目标化合物的峰面积与对应的内标峰面积之比对质量浓度绘图,得到每一个目标药物的标准曲线,均呈现良好的线性关系(相关系数 r0.995)。取地表水样品为基底,加标浓度考虑低(10 ng)、中(100 ng)、高(500 ng)水平,利用优化的前处理结果对样品进行处理分析,根据加标浓度计算加标回收率及相对标准偏差,加标回收率的计算如式(1)所示,结果见表 2。结果表明,在低、中、高 3 个添加水平 下(n=6)考 察 方 法 的 回 收 率 分 别 为55.0%119%、53.7%122%、62.7%116%,相对标 准 偏 差 分 别 为 1.67%32.1%、1.75%18.8%、1.22%12.3%。以 3 倍信噪比(S/N=3)对 应 的 浓 度 为 仪 器 检 出 限(LOD),LOD 为0.0011.71 ng/L。以 10 倍信噪比(S/N=10)对应的浓度为仪器定量限(LOQ),LOQ 为 0.012 4.68 ng/L。方法检出限(MDL)根据各目标化合物的仪器检出限、回收率和浓缩倍数等确定,其计算公式如式(2)所示30。MDL 为 0.011 7.60 ng/L,各目标物的质量控制参数见表 2。R=Ce/C0 100%(1)式中:R 为目标化合物的加标回收率,%;Ce为含有目标物的样品经过前处理后的实测质量浓度,ng/L;C0为目标物在溶液中的质量浓度,ng/L。MDL=LOQ 100R M(2)式中 M 为样品浓缩倍数。3实际样品分析使用建立的方法对北京市凉水河 12 个地表水样中的药物浓度进行分析,每种药物的浓度水平如图 5 所示。TC、OPX、RTV、DF 在凉水河的检出率为 100%,AMP 的检出率为 0%,其余药物均有不同程度检出,检出率为 8.33%91.7%。磺胺类抗生素的平均质量浓度为 14.9 ng/L,四环素类抗生素的平均质量浓度为 5.70 ng/L,喹诺酮类抗生素的平均质量浓度为 29.8 ng/L,大环内酯类抗生素的平均质量浓度为 18.3 ng/L,非抗生素类药物的平 均 质 量 浓 度 为 5.90 ng/L。OFX、TP、NFX 和 CTM 的浓度水平较高,最高质量浓度分别为 239、170、121 和 84.3 ng/L。AMP、SMM、GSV、SMT、OTC、CTC、PCQ、CP、PFX、NIC 和 FF 的浓度水平较低,检出范围分别为 ND(未检出)、ND 0.72 ng/L、ND1.54 ng/L、ND 1.96 ng/L、ND 2.19 ng/L、ND2.82 ng/L、ND 2.84 ng/L、ND 2.92 ng/L、ND3.15 ng/L、ND 3.27 ng/L、ND 4.48 ng/L。值得注意的是,RTV 和 PCQ 作为新冠肺炎诊疗方案中推荐的药物,其中 RTV 在凉水河中 100%检出,质量浓度为 0.6711.5 ng/L,这可能与疫情期间药物的使用及其自身的持久性有关18。李庆山等:高效液相色谱-串联质谱法同时测定地表水中 33 种药物213 表 2方法检出限、加标回收率、回归方程及相关系数Table 2Detection limits,recoveries,calibration curve and correlation coefficient of the method药物线性范围/(ng/mL)方法检出限/(ng/L)加标回收率/%20 ng/L(n=6)100 ng/L(n=6)500 ng/L(n=6)回归方程rSPD15001.3484.220.996.93.9562.73.72y=0.973 117x-0.050 9830.999 7SMM15000.09563.313.178.66.6588.85.16y=0.418 058x+0.015 8270.999 3SMR15003.8399.710.093.63.8090.98.90y=0.530 259x-0.012 0950.999 3SD15000.41784.717.185.67.9676.59.18y=1.003 37x+0.015 2520.999 7SMX0.055000.11672.615.379.04.1870.73.08y=0.560 266x+0.023 7870.998 4SMT15000.15775.74.8578.12.8367.44.57y=1.529 58x-0.057 8160.999 5TP0.052500.01762.530.081.82.0171.44.64y=2.551 01x+0.114 8890.998 6ATM0.15002.4762.024.81014.4493.07.15y=0.197 212x+0.005 5790.999 3ETM0.055000.11286.620.41158.681134.09y=1.094 32x+0.001 2980.999 3LIN15002.3311923.11229.401