Определение сульфаметоксазола и карбамазепина в сточных и поверхностных водах г. Шымкента

Цель. Разработка методики жидкостной хроматографии для количественного определения сульфометоксазола и карбамазепина в сточных водах систем водоотведения и поверхностных водах г. Шымкента.

Материалы и методы. Использована система ультра высокоэффективной жидкостной хроматографии DIONEX UltiMate 3000 (США) с диодно-матричным детектором при длине волны поглощения 254 нм, в обращенно-фазовом варианте с подвижной фазой состава ацетонитрил-вода (40:60) и с колонкой Hypersil GOLD C8 150x2,1 мм 1,9 микрон, заполненной пористым ультраочищенным силикагелем, температура термостата колонки – 30 0С. Элюирование проводилось в изократическом режиме. Общее время анализа на 1 пробу – 30 мин, скорость потока подвижной фазы – 1 мл/мин. Время удерживания растворов стандартного образца карбамазепина было 3,612±0,1 мин, сульфаметоксазола – 6,910±0,1 мин.

Результаты и обсуждение. Разработана и валидирована методика обнаружения и количественного определения остатков лекарственных веществ в образцах воды методом УВЭЖХ-ДМД: коэффициент корреляции линейного регрессионного графика – 0,9999; относительное стандартное отклонение методики для сульфаметоксазола и карбамазепина между пробами внутри цикла – 0,0811-0,7354%, между циклами – 0,1660-1,6457%. Проведен мониторинг лекарственного загрязнения исследуемых водных объектов. При низких концентрациях обнаружены и количественно определены сульфаметоксазол и карбамазепин в сточных и поверхностных водах г. Шымкента. При соблюдении условий хроматографирования время удерживания карбамазепина составило 3,612±0,1 мин, сульфаметоксазола 6,910±0,1 мин, что соответствует времени удерживания растворов стандартных образцов.

Выводы. Коэффициент корреляции линейного регрессионного графика составил 0,9999. Относительная ошибка для карбамазепина находилась в пределах 0,0166-1,6457%, для сульфаметоксозола – в пределах 0,3888-0,8212%, что подтверждает высокую воспроизводимость разработанной методики, которая пригодна для дальнейших аналитических исследований.

По результатам исследования водных образцов обнаружены и определены количественные содержания карбамазепина и сульфаметоксазола в сточных и поверхностных водах г. Шымкента при первичном исследовании за осенний период. Результаты предварительных исследований являются основанием для дальнейших исследований сточных и поверхностных вод на наличие остатков лекарственных веществ с целью мониторинга экологической обстановки в регионе.

1. Water, sanitation, hygiene, waste and electricity services in health care facilities: progress on the fundamentals. 2023 global report. Geneva: World Health Organization and the United Nations Children’s Fund (UNICEF); 2023: 80.

2. Ending the neglect to attain the Sustainable Development Goals: a global strategy on water, sanitation and hygiene to combat neglected tropical diseases, 2021- 2030. Geneva: World Health Organization and the United Nations Children’s Fund (UNICEF); 2023: 36.

3. «ООН-Водные ресурсы», 2021 год: Краткий обзор Доклада о прогрессе 2021 года: ЦУР 6 — водоснабжение и санитария для всех.Версия: июль 2021 года. Женева; 58.

4. Hai F. I. Carbamazepine as a possible anthropogenic marker in water: occurrences, toxicological effects, regulations and removal by wastewater treatment technologies. Water. 2018; 10 (2): 107.

5. Kasprzyk-Hordern B., Dinsdale R.M., Guwy A.J. Illicit drugs and pharmaceuticals in the environment–Forensic applications of environmental data. Part 1: Estimation of the usage of drugs in local communities. Environmental Pollution. 2009; 157 (6): 1773-1777.

6. Singer H. Determination of biocides and pesticides by on-line solid phase extraction coupled with mass spectrometry and their behaviour in wastewater and surface water. Environmental pollution. 2010; 158 (10): 3054- 3064.

7. Dvory N. Z. Modeling sewage leakage and transport in carbonate aquifer using carbamazepine as an indicator. Water research. 2018; 128: 157-170.

8. Ying G.G., Kookana R.S., Kolpin D.W. Occurrence and removal of pharmaceutically active compounds in sewage treatment plants with different technologies. Journal of Environmental monitoring. 2009; 11 (8): 1498-1505.

9. Tixier C. Occurrence and fate of carbamazepine, clofibric acid, diclofenac, ibuprofen, ketoprofen, and naproxen in surface waters. Environmental science & technology. 2003; 37 (6): 1061-1068.

10. Wijekoon K. C. The fate of pharmaceuticals, steroid hormones, phytoestrogens, UV-filters and pesticides during MBR treatment. Bioresource technology. 2013; 144: 247-254.

11. Iglesias A. Monitoring the presence of 13 active compounds in surface water collected from rural areas in Northwestern Spain. International journal of environmental research and public health. 2014; 11 (5): 5251-5272.

12. Pastor-Navarro N., Maquieira Á., Puchades R. Review on immunoanalytical determination of tetracycline and sulfonamide residues in edible products. Analytical and bioanalytical chemistry. 2009; 395: 907-920.

13. Kovalakova P., Cizmas L., McDonald T.J., Marsalek B., Feng M., Sharma V.K. Occurrence and toxicity of antibiotics in the aquatic environment: A review. Chemosphere. 2020; 251: 126351. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.126351

14. Lorenzo P., Adriana A., Jessica S., Carles B., Marinella F., Marta L., Luis B.J., Pierre S. Antibiotic resistance in urban and hospital wastewaters and their impact on a receiving freshwater ecosystem. Chemosphere. 2018; 206: 70-82. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.04.163

15. Ngigi A.N., Magu M.M., Muendo B.M. Occurrence of antibiotics residues in hospital wastewater, wastewater treatment plant, and in surface water in Nairobi County, Kenya. Environ. Monit. Assess. 2019; 192 (1): 18. https://doi.org/10.1007/s10661-019-7952-8

16. Nantaba F., Wasswa J., Kylin H., Palm W.U., Bouwman H., Kümmerer K. Occurrence, distribution, and ecotoxicological risk assessment of selected pharmaceutical compounds in water from Lake Victoria, Uganda. Chemosphere. 2020; 239: 124642. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.124642

17. Franklin A.M., Williams C.F., Watson J.E. Assessment of Soil to Mitigate Antibiotics in the Environment Due to Release of Wastewater Treatment Plant Effluent. J. Environ. Qual. 2018; 47 (6): 1347-1355. https://doi.org/10.2134/jeq2018.02.0076

18. Tran N.H., Hoang L., Nghiem L.D., Nguyen N.M.H., Ngo H.H., Guo W., Trinh Q.T., Mai N.H., Chen H., Nguyen D.D., Ta T.T., Gin K.Y. Occurrence and risk assessment of multiple classes of antibiotics in urban canals and lakes in Hanoi, Vietnam. Sci. Total. Environ. 2019; 692: 157-174. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.07.092

19. Peixoto P.S., Toth I.V., Segundo M.A., Lima J.L.F.C. Fluoroquinolones and sulfonamides: Features of their determination in water. Review. Int. J. Environ. Anal. Chem. 2016; 96: 185-202.

20. Dmitrienko S.G., Kochuk E.V., Apyari V.V., Tolmacheva V.V., Zolotov Y.A. Recent advances in sample preparation techniques and methods of sulfonamides detection. A review. Anal. Chim. Acta. 2014; 850: 6-25. https://doi.org/10.1016/j.aca.2014.08.023

21. Xie X., Huang S., Zheng J., Ouyang G. Trends in sensitive detection and rapid removal of sulfonamides: A review. J. Sep. Sci. 2020; 43 (9-10): 1634-1652. https://doi.org/10.1002/jssc.201901341

22. Lahcen A.A., Amine A. Mini-Review: Recent Advances in Electrochemical Determination of Sulfonamides. Anal. Lett. 2018; 51: 424-441.

23. Guidance for Industry: Bioanalytical method validation. U.S. Department of Health and Human Services, Food and Drug Administration, Center for Drug Evolution and Research (CDER). Washington, DC; 2018: 41.

24. Guideline on validation of bioanalytical methods (draft). European Medicines Agency. Committee for medicinal products for human use. London; 2009: 23.