Aplikace pokročilých přístrojových technik pro analýzu polutantů životního prostředí

Abstract

Zvyšování kvality a bezpečnosti života široké populace vyžaduje vývoj a použití nových chemických látek, které, bohužel, nemohou být úplně odstraněny v čistírnách odpadních vod. Tyto sloučeniny, včetně jejich metabolitů a transformačních produktů, které vznikají v průběhu odbourávání farmak v lidech, zvířatech, bakteriích či během čistících nebo přírodních (fotolýza) procesů, posléze kontaminují životní prostředí. Komerční dostupnost pokročilé analytické techniky umožnila studium osudu nových typů znečišťujících látek v prostředí. Tato doktorská práce je zaměřena na aplikaci vysokorozlišující hmotností spektrometrie (HRMS) a nové generace trojitých kvadrupólů na analýzu těchto nových skupin polutantů. Všechny prezentované práce jsou věnovány farmakům díky vysoké spotřebě ve společnosti, časté přítomnosti ve všech složkách prostředí a potenciálu negativně působit na necílové organismy díky vysokému biologickému účinku. První část práce popisuje vývoj metody pro identifikaci a posléze i kvantifikaci metabolitů v orgánech pstruhů duhových exponovaných diltiazemu. Ve výsledku bylo použitím HRMS, ve spojení s interpretačním programem, předběžně identifikováno 17 metabolitů. Byla navržena komplexní metabolická dráha pro fázi I metabolismu a také byla vyhodnocena biokoncentrace v různých rybích orgánech. Druhá část práce se zabývá výzkumem osudu farmak v půdním prostředí. Studovali jsme transformaci šesti léčiv atenololu, metoprololu, karbamazepinu, sulfamethoxazolu, trimethoprimu, a clindamycinu v laboratorních podmínkách. Z analýz mateřských sloučenin jsme získali rychlosti odstranění těchto látek z půdy. Detekovali jsme a poté identifikovali jsme 15 známých i nových metabolitů. Identita šesti z nich byla potvrzena srovnáním s dostupnými analytickými standardy. Ukázali jsme, že profil metabolitů byl téměř stejný ve všech půdách, jiné a na daném půdním typu závislé, bylo ale jejich vzniklé množství a také rychlost transformace. Několik studovaných léčiv, ale i jejich metabolitů se ukázalo být perzistentní v půdě, což umožňuje jejich následný transport do podzemní vody a plodin, které se na dané půdě pěstují. Z důvodů možných nežádoucích efektů na konzumenty takových plodin je nutné sledovat další osud jak farmak, tak i jejich transformačních produktů. Třetí část disertační práce se zabývá důležitou oblastí transportu farmak a jejich metabolitů mezi složkami vodního prostředí. V rámci tohoto projektu byly analyzovány voda, sedimenty a ryby z rybníka napájeného pouze vyčištěnou odpadní vodou. Ve studovaných matricích jsme nalezli 18 léčiv a 7 jejich transformačních produktů. Z těchto dat jsme vypočítali distribuční konstanty v reálných podmínkách - distribuční koeficienty pro vodu a sediment a bioakumulační faktory pro rybí játra. Sledovali jsme sezónní změny v průběhu jednoho roku. Tato studie pomohla zvýšit množství informací, zatím pouze omezené, o osudu širokého rozsahu farmak a zejména pak jejich metabolitů v reálném systému ovlivněném odpadní vodou.