Разработка и апробация методики определения сульфаниламидов в воде методом жидкостной хромато-масс-спектрометрии

   Введение. Наличие и распространение антибиотиков и антимикробных средств в природной среде вызывают серьезную обеспокоенность во всем мире.

   Цель исследования: разработка и апробация методики определения сульфаниламидов в воде методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием (ВЭЖХ/МС-МС).

   Материалы и методы. Объектом исследований являлись образцы различных типов воды (питьевая вода, вода поверхностных и грунтовых водоемов, вода плавательного бассейна, очищенная сточная вода и др.), отобранные в период 2024–2025 гг. на территории промышленного города. Всего при разработке, установлении метрологических характеристик и апробации методики было проанализировано более 150 проб разных типов воды. Исследования выполнены методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием. Изучение условий эффективного извлечения сульфаниламидов из воды проведено методом твердофазной экстракции на картриджах Oasis HLB.

   Результаты. Разработана селективная и высокочувствительная методика определения сульфаниламидов в воде методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием в диапазоне концентраций от 3 до 4000 нг/дм³ с погрешностью определения 46–50 %. Отработаны условия эффективного извлечения сульфаниламидов из воды методом твердофазной экстракции на картриджах Oasis HLB с применением в качестве элюента 0,2 % раствора муравьиной кислоты в ацетонитриле. Средняя степень экстракции сульфаниламидов из различных типов воды составила от 75–100 %. В результате пробация методики определения сульфаниламидов в пробах воды различного типа установлено качественное присутствие шести из семи определяемых соединений в 75 % проб, из них выше нижнего предела определения обнаружены сульфаниламид, сульфатиазол и сульфадиметоксин в диапазоне концентраций от 4 до 110 нг/дм³. Превышений гигиенических нормативов не установлено.

   Заключение. Результаты исследования подтверждают возможность применения метода высокоэффективной жидкостной хроматографии в сочетании с твердофазной экстракцией для анализа сульфаниламидов в воде на уровне их реального содержания в водных матрицах.

1. Chen J, Zhao Q, Shao Y, et al. Pathways and risks of antibiotic resistance genes along a rural to urban river gradient. Land Degrad Dev. 2025;37(6):2032-2044. doi: 10.1002/ldr.70228

2. Sha J, Wu M, Zhou Y, et al. Risk assessment of antibiotic residues and resistance profile of E. coli in typical rivers of Sichuan, China. PLoS One. 2025;20(2):e0306161. doi: 10.1371/journal.pone.0306161

3. Ma F, Xu S, Tang Z, Li Z, Zhang L. Use of antimicrobials in food animals and impact of transmission of antimicrobial resistance on humans. Biosaf Health. 2021;3:32-38. doi: 10.1016/j.bsheal.2020.09.004

4. Barathe P, Kaur K, Reddy S, Shriram V, Kumar V. Antibiotic pollution and associated antimicrobial resistance in the environment. J Hazard Mater Lett. 2024;(5):100105. doi: 10.1016/j.hazl.2024.100105

5. Felis E, Kalka J, Sochacki A, et al. Antimicrobial pharmaceuticals in the aquatic environment – occurrence and environmental implications. Eur J Pharmacol. 2020;866:172813. doi: 10.1016/j.ejphar.2019.172813

6. Ben Y, Fu C, Hu M, Liu L, Wong MH, Zheng C. Human health risk assessment of antibiotic resistance associated with antibiotic residues in the environment : A review. Environ Res. 2019;169:483-493. doi: 10.1016/j.envres.2018.11.040

7. Timofeeva S, Panasenkova E, Badienkova G, Shupletsova I. Environmental risks of using antibiotics in the Baikal region of Russia. E3S Web of Conferences. 2020;217(25):09009. doi: 10.1051/e3sconf/202021709009

8. Hu J, Li S, Zhang W, et al. Animal production predominantly contributes to antibiotic profiles in the Yangtze River. Water Res. 2023;242:120214. doi: 10.1016/j.watres.2023.120214

9. Mu Y, Tang B, Cheng X, et al. Source apportionment and predictable driving factors contribute to antibiotics profiles in Changshou Lake of the Three Gorges Reservoir area, China. J Hazard Mater. 2024;466:133522. doi: 10.1016/j.jhazmat.2024.133522

10. Ashworth DJ, Ibekwe AM, Men Y, Ferreira JFS. Dissemination of antibiotics through the wastewater–soil–plantearthworm continuum. Sci Total Environ. 2023;858(Pt3):159841. doi: 10.1016/j.scitotenv.2022.159841

11. Martínez EP. The association of antimicrobial resistance and antibiotic use in humans and animals. Doctoral Thesis, Erasmus University Rotterdam. EUR Research Information Portal; 2024. https://pure.eur.nl/ws/portalfiles/portal/187963407/all-thesisfinal_version-aug19_1_-_66c61dcb0c155.pdf

12. Lin L, Yuan K, Liang X, et al. Occurrences and distribution of sulfonamide and tetracycline resistance genes in the Yangtze River Estuary and nearby coastal area. Mar Pollut Bull. 2015;100(1):304-310. doi: 10.1016/j.marpolbul.2015.08.036

13. Yuan J, Ni M, Liu M, Zheng Y, Gu Z. Occurrence of antibiotics and antibiotic resistance genes in a typical estuary aquaculture region of Hangzhou Bay, China. Mar Pollut Bull. 2019;138:376-384. doi: 10.1016/j.marpolbul.2018.11.037

14. Cocker D, Mwapasa T, Grabic R, et al. Environmental hazards from pollution of antibiotics and resistance-driving chemicals in an urban river network from Malawi. NPJ Antimicrob Resist. 2025;3(1):85. doi: 10.1038/s44259-025-00149-5

15. Wistrand-Yuen E, Knopp M, Hjort K, Koskiniemi S, Berg OG, Andersson DI. Evolution of high-level resistance during low-level antibiotic exposure. Nat Commun. 2018;9(1):1599. doi: 10.1038/s41467-018-04059-1

16. Илларионова ЕА, Сыроватский ИП. Высокоэффективная жидкостная хроматография. Теоретические основы. Практическое применение метода. Иркутск: ИГМУ, 2024. 59 с.

17. Ben Y, Hu M, Zhang X, et al. Efficient detection and assessment of human exposure to trace antibiotic residues in drinking water. Water Res. 2020;175:115699. doi: 10.1016/j.watres.2020.115699

18. Wang H, Zhang Q, Li X, et al. Simultaneous analysis of multi-class antibiotics in bottled water using large-volume direct-injection LC-MS/MS. RSC Adv. 2025;15(21):16973-16982. doi: 10.1039/d5ra01764e

19. Faleye AC, Adegoke AA, Ramluckan K, Bux F, Stenström T. Antibiotic residue in the aquatic environment: Status in Africa. Open Chem. 2018;16:890-903. doi: 10.1515/chem-2018-0099

20. Zhao B, Liu Y, Dong W, et al. Occurrence and fate of ten sulfonamide antibiotics in typical wastewater treatment plants in the City of Jinan of Northeastern China. Desalination Water Treat. 2020;206:340-348. doi: 10.5004/dwt.2020.26346

21. Wu D, Bai H, He LY, et al. From river to groundwater: Antibiotics pollution, resistance prevalence, and source tracking. Environ Int. 2025;196:109305. doi: 10.1016/j.envint.2025.109305

22. Wilkinson JL, Boxall ABA, Kolpin DW, et al. Pharmaceutical pollution of the world’s rivers. Proc Natl Acad Sci U S A. 2022;119(8):e2113947119. doi: 10.1073/pnas.2113947119