水環境中磺胺類抗生素的超高效液相色譜-串聯質譜法測定及其生態風險評估

摘要 濫用和不合理使用抗生素已嚴重危及生態環境和人類健康。本研究建立了一種水環境中17種磺胺類抗生素（SAs）的全自動固相膜萃取-穩定同位素稀釋-超高效液相色譜-串聯質譜（UPLC-MS/MS）檢測方法，并將其用于自來水、河水和海水實際樣品的檢測，同時探討了殘留特征，評估了生態風險。取1 L 含0.5 g/L Na2EDTA 的水樣（pH=3），采用3M SDB-XC 膜片進行全自動固相膜萃取，洗脫液為10 mL甲醇-丙酮（1∶1，V/V）混合溶液，每6 個樣品前處理僅需60 min。本方法的線性檢測范圍為0.05～100 μg/L，相關系數（R2）gt;0.999，檢出限低至0.012～0.052 ng/L（S/N=3），回收率為76%～110%，相對標準偏差為0.5%～9.6%（n=5）。利用本方法檢測實際樣品中的SAs，在自來水中均未檢出SAs，浙江舟山河水以及溫州海域海水中分別檢出3種和9種SAs，檢出總濃度分別為0.875～21.826 ng/L和1.024～20.768 ng/L，均以磺胺甲惡唑（SMX）為主，分別占SAs總濃度的81% 和74%。生態風險評估結果表明，在區域河水和海水中檢出的SAs對3種營養級生物（藻類、大水蚤和魚類）的風險商值（RQs）均小于0.01，生態風險較低。

關鍵詞 磺胺類抗生素；全自動固相膜萃取；超高效液相色譜-串聯質譜法；水環境；生態風險

自2000 年以來，全球抗生素的消費量增速超過46%，市場規模在2021 年達到500 億美元[1]。其中，磺胺類抗生素（SAs）作為預防和治療各類疾病的藥物在醫療、水產和畜牧等行業中廣泛使用。SAs在人和動物體內不完全代謝，最終隨尿液和糞便排泄到環境中。SAs 具有高溶解度和化學穩定性，在污水、地表水、地下水、海水甚至飲用水中均有不同程度的檢出，檢出濃度通常在ng/L～μg/L數量級[2]。通過生物和非生物作用，SAs 在水環境中的殘留不僅影響動植物的生長發育，而且會通過食物鏈對人體健康產生影響[3]。其中，檢出率較高的磺胺甲惡唑（SMX）已被世界衛生組織列入3類致癌物清單[4]。因此，準確監測水環境中SAs并評估其潛在的健康和生態風險至關重要。我國食品安全國家標準《食品中獸藥最大殘留限量》（GB 31650—2019）[5]規定動物源性食品中SAs的最大殘留限量為100 μg/kg，但尚未建立水環境中SAs的最大殘留限量標準。

相比微生物/免疫分析法和光學/電化學傳感法，以色譜為基礎的檢測技術更適合于SAs測定[6]，如高效液相色譜法（HPLC）[7]、液相色譜-串聯質譜法（LC-MS/MS）[8]、超高效液相色譜-高分辨質譜法（UPLCHRMS）[3]、超高效液相色譜-串聯質譜法（UPLC-MS/MS）[9]和毛細管電泳（CE）[10]等，其中，UPLC-MS/MS因其靈敏度高、選擇性好以及可用于快速分析而被廣泛使用。近年來，關于SAs的測定多集中在畜禽和肉類等食品檢測，而水環境中SAs的檢測較少，因此，開發綠色高效的水環境中的SAs檢測方法十分重要。由于水環境中的SAs含量相對較低且水體基質復雜，在色譜分析前需采用固相萃取（SPE）[8]、磁性固相萃取（MSPE）[7]、固相微萃取（SPME）[11]和分散液液微萃取（DLLME）[12]等樣品前處理技術。其中，MSPE和SPME 快速、簡單，在回收吸附方面具有優勢，但吸附劑材料的合成過程較復雜；DLLME易實現快速分離，對環境友好，但靈敏度較差；SPE因其富集系數高而應用最廣泛。然而，傳統的SPE涉及多個手動操作步驟，檢測時間長，增加了人為誤差和回收率不穩定的可能。近年來，自動在線SPE-UPLC-MS/MS已成功應用于環境水體中SAs殘留的測定，大大減少了樣品體積（～10 mL）和萃取時間（～20 min）[13]，但靈敏度和重復性較差。固相膜萃取作為SPE的另一種形式，具有截面積大和可快速萃取大體積水樣的優勢，在水環境中的痕量有機污染物富集領域具有廣闊的應用前景。近年來，固相膜萃取已成功應用于水體中鄰苯二甲酸酯[ 14]、多氯聯苯[ 15]和羥基多環芳烴[ 16]等的萃取富集，但多采用傳統SPE 方法萃取水體中SAs[8，17-18]，尚未見固相膜萃取用于水體中SAs 檢測的報道。董恒濤等[17]建立了Oasis HLB 固相萃取-UPLC-MS/MS測定水產養殖水體中的21種SAs，采用內標法定量，回收率在70%～110% 之間，測定結果滿足準確度要求，但檢測時間較長， 200 mL水樣過柱（2 mL/min）需100 min。

研究表明，飲用水源地水，甚至水龍頭出水中均有不同程度的SAs 污染[19]，但目前我國《生活飲用水衛生標準》（GB 5749—2022）[20]和《生活飲用水標準檢驗方法》（GB/T 5750—2023）[21]中均無對SAs的限量要求及檢測標準。本研究基于全自動固相膜萃取，建立了一種穩定同位素稀釋-UPLC-MS/MS 方法，用于水環境中17種SAs 的檢測，并優化了固相萃取膜的種類、洗脫溶劑、Na2EDTA 用量和水樣pH值等前處理條件。同時，考察了本方法的基質效應，并應用于浙江溫州海域海水、舟山市內河水和自來水等不同基質水樣的檢測，對其殘留特征和生態風險進行評估，以期為SAs環境污染控制和風險管理提供技術手段和科學依據。