Применение метода ГХ-МС в сочетании с предварительным концентрированием на магнитном молекулярно-импринтированном полимере для определения бисфенола а в почвах различных типов

Для определения бисфенола А (БФА) предложено использовать метод газовой хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией (ГХ-МС) и предварительным концентрированием на сорбенте с молекулярными отпечатками БФА (масса сорбента — 50 мг, время сорбции — 10 мин, pH = 3, десорбент — метанол). Сорбент извлекает из водных растворов при однократной сорбции около 96 % БФА и характеризуется высоким показателем импринтинг-фактора, достигающим 7,1. В качестве объектов исследования выбраны почвы урбанизированных территорий, а также типичные черноземы и остаточно-карбонатные черноземы за пределами крупных городов Воронежской области. Предел обнаружения БФА составил 0,07 мкг/кг (в пересчете на сухую почву), диапазон линейности градуировочного графика — 0,3 – 35 мкг/кг. Определению мешает загрязнение почвы нефтепродуктами, которое устраняется промывкой н-гептаном. Выявлено, что существенное влияние на миграцию БФА по почвенному профилю оказывает pH почв. Построены кривые распределения концентраций БФА по почвенному профилю до глубины 1 м. Установлено, что концентрации БФА в почвах урбанизированных территорий зависят от их загрязненности отходами: концентрации БФА максимальны (29,84 мкг/кг) в пробах, отобранных вблизи полигона ТКО на глубине 20 см. В остальных точках в пределах городской черты максимальные концентрации находятся в диапазоне 5,38 – 8,77 мкг/кг. За пределами г. Воронежа в более щелочных типичных и остаточно-карбонатных черноземах увеличивается подвижность БФА, значительные концентрации определены на глубине 50 – 80 см. Разработанная схема может быть применена для целевого скрининга и мониторинга содержания БФА в почвенных горизонтах в зависимости от типов почв, метеорологических условий (количества осадков, годового режима температур), а также загрязнения территории (наличия несанкционированных свалок, полигонов ТКО, очистных сооружений вблизи точки отбора).

1. Barboza L. G. A., Cunha S. C., Monteiro C., et al. Bisphenol A and its analogs in muscle and liver of fish from the North East Atlantic Ocean in relation to microplastic contamination. Exposure and risk to human consumers / J. Hazard. Mater. 2020. Vol. 393. 122419. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2020.122419

2. Teuten E. L., Saquing J. M., Knappe D. R. U., et al. Transport and release of chemicals from plastics to the environment and to wildlife / Phil. Trans. R. Soc. B. 2009. Vol. 364. N 1526. P. 2027 – 2045. DOI: 10.1098/rstb.2008.0284

3. Zaborowska M., Wyszkowska J., Borowik A. Soil Microbiome Response to Contamination with Bisphenol A, Bisphenol F and Bisphenol S / Int. J. Mol. Sci. 2020. Vol. 21. N 10. 3529. DOI: 10.3390/ijms21103529

4. Dueñas-Moreno J., Mora A., Cervantes-Avilés P., Mahlknecht J. Groundwater contamination pathways of phthalates and bisphenol A: origin, characteristics, transport, and fate — A review / Environ. Int. 2022. Vol. 170. 107550. DOI: 10.1016/j.envint.2022.107550

5. Michałowicz J. Bisphenol A — Sources, toxicity and biotransformation / Environ. Toxicol. Pharmacol. 2014. Vol. 37. N 2. P. 738 – 758. DOI: 10.1016/j.etap.2014.02.003

6. Kinney C. A., Furlong E. T., Kolpin D. W., et al. Bioaccumulation of pharmaceuticalsand other anthropogenic waste indicators in earthworms from agricultural soil amended with biosolid or swine manure / Environ. Sci. Technol. 2008. Vol. 42. N 6. P. 1863 – 1870. DOI: 10.1021/es702304c

7. Gibson R., Durán-Álvarez J., León Estrada K., et al. Accumulation and leaching potential of some pharmaceuticals and potential endocrine disruptors in soils irrigated with wastewater in the Tula Valley, Mexico / Chemosphere. 2010. Vol. 81. N 11. P. 1437 – 1445. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2010.09.006

8. Huang D. Y., Zhao H. Q., Liu C. P., Sun C. X. Characteristics, sources, and transport of tetrabromobisphenol A and bisphenol A in soils from a typical e-waste recycling area in South China / Environ. Sci. Pollut. Res Int. 2014. Vol. 21. N 9. P. 5818 – 5826. DOI: 10.1007/s11356-014-2535-2

9. Lin Z., Wang L., Jia Y., et al. A study on environmental bisphenol a pollution in plastics industry areas / Water, Air, Soil Pollut. 2017. Vol. 228. 98. DOI: 10.1007/s11270-017-3277-9

10. Guan T., Sun Y., Zhang T., et al. Simultaneous determination of bisphenol A and its halogenated analogues in soil by fluorescence polarization assay / J. Soils Sediments. 2017. Vol. 18. N 3. P. 845 – 851. DOI: 10.1007/s11368-017-1787-0

11. Lu Y. C., Xiao W. W., Wang J. Y., Xiong X. H. Rapid isolation and determination of bisphenol A in complicated matrices by magnetic molecularly imprinted electrochemical sensing / Anal. Bioanal. Chem. 2020. Vol. 413. N 2. P. 389 – 401. DOI: 10.1007/s00216-020-03006-8

12. Xu Y., Hu A., Li Y., et al. Determination and occurrence of bisphenol A and thirteen structural analogs in soil / Chemosphere. 2021. Vol. 277. 130232. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2021.130232

13. Valdez C. A., Leif R. N. Hok S. Carbene-based difluoromethylation of bisphenols: application to the instantaneous tagging of bisphenol a in spiked soil for its detection and identification by electron ionization gas chromatography-mass spectrometry / Sci. Rep. 2019. Vol. 9. 17360. DOI: 10.1038/s41598-019-53735-9

14. Abril C., Santos J. L., Malvar J. L., et al. Determination of perfluorinated compounds, bisphenol A, anionic surfactants and personal care products in digested sludge, compost and soil by liquid-chromatography-tandem mass spectrometry / J. Chromatogr. A. 2018. Vol. 1576. P. 34 – 41. DOI: 10.1016/j.chroma.2018.09.028

15. Sánchez-Brunete C., Miguel E., Tadeo J. L. Determination of tetrabromobisphenol-A, tetrachlorobisphenol-A and bisphenol-A in soil by ultrasonic assisted extraction and gas chromatography — mass spectrometry / J. Chromatog. A. 2009. Vol. 1216. N 29. P. 5497 – 5503. DOI: 10.1016/j.chroma.2009.05.065

16. Gubin A. S., Kushnir A. A., Sukhanov P. T. Sorption concentration of phenols from aqueous media by magnetic molecularly imprinted polymers based on N-vinylpyrrolidone (part 2) / Sorb. Khromatogr. Prots. 2022. Vol. 22. N 3. P. 274 – 283 [in Russian]. DOI: 10.17308/sorpchrom.2022.22/9334

17. Gubin A. S., Kushnir A. A., Sukhanov P. T. Sorption concentration of phenols from aqueous media by magnetic molecularly imprinted polymers based on N-vinylpyrrolidone / Sorb. Khromatogr. Prots. 2021. Vol. 21. N 3. P. 326 – 335 [in Russian]. DOI: 10.17308/sorpchrom.2021.21/3466

18. Kotowska U., Kapelewska J., Sturgulewska J. Determination of phenols and pharmaceuticals in municipal wastewaters from Polish treatment plants by ultrasound-assisted emulsification-microextraction followed by GC-MS / Environ. Sci. Pollut. Res. 2014. Vol. 21. N 1. P. 660 – 673. DOI: 10.1007/s11356-013-1904-6

19. Van Rijn J. A., Guijt M. C., Bouwman E., Drent E. Selective O-allylation of bisphenol A: toward a chloride-free route for epoxy resins / Appl. Organomet. Chem. 2010. Vol. 25. N 3. P. 207 – 211. DOI: 10.1002/aoc.1743

20. Sereda L. O., Yablonskikh L. A., Kurolap S. A. Evaluation of the ecological and geochemical state of the soil cover of the urban district of the city of Voronezh / Vestn. Voronezh. Gos. Univ. Ser. Geogr. Geoékol. 2015. N 4. P. 59 – 65 [in Russian].

21. Chouhan S., Yadav S. K., Prakash J., Singh S. P. Effect of Bisphenol A on human health and its degradation by microorganisms: a review / Ann. Microbiol. 2014. Vol. 64. P. 13 – 21. DOI: 10.1007/s13213-013-0649-2

22. Loffredo E., Senesi N. Fate of anthropogenic organic pollutants in soils with emphasis on adsorption/desorption processes of endocrine disruptor compounds / Pure Appl. Chem. 2006. Vol. 78. N 5. P. 947 – 961. DOI: 10.1351/pac200678050947