Применение магнитного сорбента на основе гумата в сочетании с ГХ-МС для определения фенольных ксеноэстрогенов в донных отложениях

  • Александр Сергеевич Губин Воронежский государственный университет инженерных технологий, Воронеж, Россия
  • Павел Тихонович Суханов Воронежский государственный университет инженерных технологий, Воронеж, Россия
  • Алексей Алексеевич Кушнир Воронежский государственный университет инженерных технологий, Воронеж, Россия
  • Хидмет Сафарович Шихалиев Воронежский государственный университет, Воронеж, Россия
  • Михаил Андреевич Потапов Потапов Воронежский государственный университет, Воронеж, Россия
Ключевые слова: магнитная твердофазная экстракция, фенольные ксеноэстрогены, гуматы, бисфенол А, октилфенол, нонилфенол, 17β-эстрадиол, определение, донные отложения

Аннотация

Сорбент с магнитными свойствами, функционализированный гуматами, в сочетании с газовой хроматографией – масс-спектрометрией (ГХ-МС) предложен для определения фенольных ксеноэстрогенов (ED) в донных отложениях. В качестве объектов исследования выбраны ED – октилфенол (ОР), нонилфенол (NP), бисфенол А (BPA). Вместе с ED изучено распределение эстрогена естественного происхождения – 17β-эстрадиола (Е2). Предварительно ED извлекали из донных отложений гексаном при кратковременном озвучивании ультразвуком. Степень извлечения компонентов составила 75-89%. Сорбционное концентрирование проводили в динамических условиях: сорбент массой 0.5 г помещали в колонку из боросиликатного стекла, с двух сторон которой размещали магниты для иммобилизации сорбента. Гексановый экстракт пропускали через колонку, заполненную магнитным сорбентом на основе гуматов. Затем аналиты десорбировали 1 см3 метанола и проводили их дериватизацию проводили смесью N,O-бис(триметилсилил) -трифторацетамида и триметилхлорсилана.

Аналитические характеристики способа определения устанавливали на примере модельных образцов донных отложений, отобранных в фоновой местности с минимальным антропогенным воздействием. Предел определения ED составил 30-60 нг/кг (сухой массы). В реальных объектах чувствительность способа снижается в 3-4 раза за счет матричных эффектов, обусловленных присутствием нефтепродуктов в водах. Проведен мониторинг содержания ED в донных отложениях в месте сброса сточных вод в р. Дон у г. Воронежа, а также на Черноморском побережье Кавказа (район г. Туапсе и пос. Ольгинка). Максимальные концентрации ОР, NP, BPA и Е2 в донных отложениях установлены в районе порта г. Туапсе, где они составили 5.7, 8.1, 6.2 и 0.9 мкг/кг соответственно.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Александр Сергеевич Губин, Воронежский государственный университет инженерных технологий, Воронеж, Россия

к.х.н., доцент кафедры технологии органических соединений, переработки полимеров и техносферной безопасности, ВГУИТ, Воронеж, Россия.

Павел Тихонович Суханов, Воронежский государственный университет инженерных технологий, Воронеж, Россия

д.х.н., профессор кафедры физической и аналитической химии, ВГУИТ, Воронеж, Россия.

Алексей Алексеевич Кушнир, Воронежский государственный университет инженерных технологий, Воронеж, Россия

к.х.н., доцент кафедры технологии органических соединений, переработки полимеров и техносферной безопасности, ВГУИТ, Воронеж, Россия

Хидмет Сафарович Шихалиев, Воронежский государственный университет, Воронеж, Россия

заведующий кафедрой органической химии, д.х.н., профессор, Воронежский государственный университет, Воронеж, Россия

Михаил Андреевич Потапов Потапов, Воронежский государственный университет, Воронеж, Россия

ведущий инженер, Воронежский государственный  университет, Воронеж, Россия

Литература

Dimogerontas G., Liapi C. Endocrine Disruptors (Xenoestrogens): An Overview. Plastics in Dentistry and Estrogenicity. Springer. 2014: 3-48. https://doi.org/10.1007/978-3-642-29687-1_1

Canadian sediment quality guidelines for the protection of aquatic life. Available at: https://ccme.ca/en/res/nonylphenol-and-its-ethoxylates-canadian-sediment-quality-guidelines-for-the-protection-of-aquatic-life-en.pdf (accessed 10 September 2023)

Stahlschmidt-Allner P., Allner B., Römbke J., Knacker T. Endocrine disrupt-ers in the aquatic environment. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 1997; 4(3): 155-162.https://doi.org/10.1007/BF02986325

Lemos M.F., van Gestel C.A., Soares A.M. Developmental toxicity of endocrine disrupters bisphenol A and vinclozolin in a terrestrial isopod. Arch. Environ. Contam. Toxicol. 2010; 59(2): 274-281. https://doi.org/10.1007/s00244-010-9474-9

Markey C.M., Michaelson C.L., Son-nenschein C., Soto A.M. Alkylphenols and Bisphenol A as Environmental Estrogens. Endocrine Disruptors – Part I. The Hand-book of Environmental Chemistry. Spring-er, Berlin, Heidelberg. 2001: 129-153. https://doi.org/10.1007/10690734_7

Chen Q., Lan Y.; Shi J., Liu W., Zhu B., Sun D., Duan S. Levels of NP and BPA in the Pearl River Estuary, China: Fluctua-tions with Country Policy Changes over the Past 40 Years. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2019; 16(21): Article 4100. https://doi.org/10.3390/ijerph16214100

Koniecko I., Staniszewska M., Falkowska L. Alkylphenols in Surface Sed-iments of the Gulf of Gdansk (Baltic Sea). Water Air Soil Pollut. 2014; 225: Article 2040. https://doi.org/10.1007/s11270-014-2040-8

Duan X.Y., Li Y.X., Li X.G., Zhang D.H., Gao Y. Alkylphenols in surface sed-iments of the Yellow Sea and East China Sea inner shelf: occurrence, distribution and fate. Chemosphere. 2014; 107: 265-273. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2013.12.054.

Anastasia A.; Dimitra V. Occurrence and partitioning of endocrine-disrupting compounds in the marine environment of Thermaikos Gulf, Northern Aegean Sea, Greece. Mar. Pollut. Bull. 2012; 64: 2443-2452. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2012.07.048.

Babay P.A., Itria R.F., Ale E.E.R., Becquart E.T., Gautier E.A. Ubiquity of endocrine disruptors nonylphenol and its mono- and di-ethoxylates in freshwater, sediments, and biosolids associated with high and low density populations of Buenos Aires, Argentina. Clean Soil Air Water 2014; 42: 731-737. https://doi.org/10.1002/clen.201300230.

Oketola A., Fagbemigun T. Deter-mination of nonylphenol, octylphenol and bisphenol-A in water and sediments of Two Major Rivers in Lagos, Nigeria. J. Environ. Protect. 2013; 4(7A): 38-45. https://doi.org/10.4236/jep.2013.47A005.

Gubin A.S., Sukhanov P.T., Kushnir A.A., Shikhaliev Kh.S., Potapov M.A. Ap-plication of magnetic sorbents modified with molecular imprinted polymers for screening of phenolic xenoestrogens. Analitika i kontrol’ [Analytics and Con-trol]. 2023; 27(1): 32-41. https://doi.org/10.15826/analitika.2023.27.1.003 (In Russ.)

Rudakov Ya.O., Selemenev V.F., Shelekhova N.V., Rudakov O.B., Khorokhordin A.M. Gas chromatography-mass spectrometry method for the determi-nation of free bisphenol A in ethanol ex-tracts. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2023; 23(1): 6-17. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2023.23/10989 (In Russ.)

Zhakina A. Kh., Arnt O.V., Vassilets Ye.P., Shur V.Ya., Volegov A.S. Magnetoactive compound based on humic acid and magnetite as a sorbent for heavy metals. Russ. J. Appl. Chem. 2020; 93(9): 1366-1371. https://doi.org/10.1134/S1070427220090086

Faisal. A.A.H., Abdul-Kareem M.B., Mohammed A.K., Ghfar A.A. Novel sorbent of sand coated with humic acid-iron oxide nanoparticles for elimination of copper and cadmium ions from contami-nated water. J. Polym. Environ. 2021; 29(11): 3618-3635. https://doi.org/10.1007/s10924-021-02132-3

Zherebtsov S.I., Malyshenko N.V., Votolin K.S., Ismagilov Z.R. Sorption of metal cations by lignite and humic acids. Coke Chem. 2020; 63(3): 142-148. https://doi.org/10.3103/s1068364x20030096

Topkafa M., Ayyildiz H.F., Memon F.N., Kara H. New potential humic acid stationary phase toward drug components: Development of a chemometric-assisted RP-HPLC method for the determination of paracetamol and caffeine in tablet formula-tions. J. Sep. Sci. 2016; 39 (13): 2451-2458. https://doi.org/10.1002/jssc.201600045

Hasan N. Surface charge engineering of nitric oxide-releasing polymeric nano-particles: Adhesion and antibiofilm effica-cy against wound infection associated MRSA biofilm in db/db mice. J. Prote-omics. Bioinform. 2017; 10(12). https://doi.org/10.4172/0974-276x-c1-110

Selemenev V.F., Rudakov O.B., Slavinskaya G.V., Drozdova N.V. Pigments of food production (melanoidins). Moscow: Delhi Print. 2008: 246 p. (In Russ.)

Sypko K.S., Gubin A.S., Kushnir A.A., Sukhanov P.T. The use of magnetic carbons obtained from vegetable raw mate-rials based on rice husks for the extraction of chlorophenoxyacetic acids and their me-tabolites. Sorbtsionnye i khromatografich-eskie protsessy.2023; 23(3): 395-404. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2023.23/11319 (In Russ.)

Rodinkov O, Postnov V, Spivakov-skyi V, Znamenskaya E, Zheludovskaya A, Nesterenko P. preconcentration of volatile organic compounds on carbon magnetic sorbents in the analysis of air by using the configuration change of the sorbent bed during the transition from sorption to ther-modesorption GC-FID. Separations. 2023; 10(7): 416. https://doi.org/10.3390/separations10070416

Karsakova I.V., Frolova A.I., Tikhomirova T.I., Tsizin G.I. Determina-tion of phenols by liquid chromatography-mass spectrometry with sorption precon-centration on magnetic hydrophobized sili-ca. J. Anal. Chem. 2022; 77: 1540-1546. https://doi.org/10.1134/S1061934822100070

Pryazhnikov D.V., Kiseleva M.S., Kubrakova I.V. Surface-modified magnetic nano-sized sorbent for MTFE-HPLC-UV determination of 4-nonylphenol in remote areas. Analitika i kontrol’ [Analytics and Control]. 2015; 19(3): 220-229. https://doi.org/10.15826/analitika.2015.19.3.006 (In Russ.)

Kiseleva M.S., Pryazhnikov D.V., Kubrakova I.V. Magnetic sorbent with a mesoporous shell for the simultaneous pre-concentration of ecotoxicants of different nature. J. Anal. Chem.2018; 73: 10-17. https://doi.org/10.1134/S1061934818010033

Karsakova I.V., Tikhomirova T.I. Magnetic adsorbent based on Fe3O4 nano-particles and chemically modified silica: preparation and properties. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2018; 18(6): 846-852. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2018.18/612 (In Russ.)

Tolmacheva V.V., Apyari V.V., Ibragimova B.N., Kochuk E.V., Dmitrienko S.G., Zolotov Y.A. A polymeric magnetic adsorbent based on Fe3O4 nanoparticles and hypercrosslinked polystyrene for the pre-concentration of tetracycline antibiotics. J. Anal. Chem.2015; 70: 1313-1321. https://doi.org/10.1134/S1061934815110155

Gubin A.S., Sukhanov P.T., Kushnir A.A., Sannikova N., Konopleva V., Nikuli-na A.V. Determination of phenols in natu-ral and waste waters by capillary electro-phoresis after preconcentration on magnet-ic nanoparticles coated with aminated hy-percrosslinked polystyrene. J. Sep. Sci. 2021; 44(9): 1978-1988. https://doi.org/10.1002/jssc.202001177

Gubin A.S., Sukhanov P.T., Kushnir A.A. Using a magnetic sorbent based on hypercrosslinked polystyrene in combina-tion with gas chromatography-mass spec-trometry for the determination of chloro-phenols in freshwater fish. J. Anal. Chem. 2023; 78(5): 582-591. https://doi.org/10.1134/S1061934823050064

Gubin A.S., Kushnir A.A., Sukhanov P.T. On-line concentration using a magnet-ic molecularly imprinted sorbent and GC-MS determination of bisphenol A in natural media. Sorbtsionnye i khromatografiches-kie protsessy. 2023; 23(2): 244-254. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2023.23/11148 (In Russ.)

Gubin A.S., Kushnir A.A., Sukhanov P.T. Sorption concentration of phenols from aqueous media by magnetic molecu-lar imprinted polymers based on N-vinylpyrrolidone. Sorbtsionnye i khromato-graficheskie protsessy. 2021; 21(3): 326-335. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2021.21/3466 (In Russ.)

Gubin A.S, Sukhanov P.T., Kushnir A.A., Shikhaliev Kh.S., Potapov M.A., Ko-valeva E.N. Monitoring of phenols in natu-ral waters and bottom sediments: precon-centration on a magnetic sorbent, GC–MS analysis, and weather observations. Chem. Pap. 2021; 75: Article 1445. https://doi.org/10.1007/s11696-020-01398-6

Ahmed S.F., Mofijur M., Parisa T.A., Islam N., Kusumo F., Inayat A., Le V.G., Badruddin I.A., Khan T.M.Y., Ong H.C. Progress and challenges of contami-nate removal from wastewater using mi-croalgae biomass. Chemosphere. 2022; 286: Article 131656. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.131656

Ri H.-C., Piao J., Cai L., Jin X., Piao X., Jin X., Jon C.-S., Liu L., Zhao J., Shang H.-B., Li D. A reciprocating magnetic field assisted on-line solid-phase extraction cou-pled with liquid chromatography-tandem mass spectrometry determination of trace tetracyclines in water. Anal. Chim. Acta. 2021; 1182: Article 338957. https://doi.org/10.1016/j.aca.2021.338957.

Gubin A.S., Sukhanov P.T., Kushnir A.A. Magnetic sorbent modified by humate for the extraction of alkylphenols, bi-sphenol. Mendeleev Commun. 2023; 33: 285-286.https://doi.org/10.1016/j.mencom.2023.02.044.

Gubin A.S., Sukhanov P.T., Kushnir A.A. Extraction of phenols from aqueous solutions by magnetic sorbents modified with humic acids. Moscow Univ. Chem. Bull. 2019; 74: 257-264. https://doi.org/10.3103/S0027131419050055.

GOST 17.1.5.01-80. Okhrana priro-dy. Gidrosfera. Obshchiye trebovaniya k otboru prob donnykh otlozheniy vodnykh ob"yektov dlya analiza na zagryaznennost'. Available at: https://gost.ruscable.ru/Index/7/7884.htm (accessed 18 September 2023)

Liu X., Shi H., Xie B., Dionysiou D. D., Zhao Y. Microplastics as both a sink and a source of bisphenol a in the marine Environment. Environ Sci Technol. 2019; 53(17): 10188-10196. https://doi.org/10.1021/acs.est.9b02834

Опубликован
2023-10-29
Как цитировать
Губин, А. С., Суханов, П. Т., Кушнир, А. А., Шихалиев, Х. С., & Потапов, М. А. П. (2023). Применение магнитного сорбента на основе гумата в сочетании с ГХ-МС для определения фенольных ксеноэстрогенов в донных отложениях. Сорбционные и хроматографические процессы, 23(4), 606-619. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2023.23/11569

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)