水环境中磺胺类抗生素的超高效液相色谱-串联质谱法测定及其生态风险评估

摘要 滥用和不合理使用抗生素已严重危及生态环境和人类健康。本研究建立了一种水环境中17种磺胺类抗生素（SAs）的全自动固相膜萃取-稳定同位素稀释-超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）检测方法，并将其用于自来水、河水和海水实际样品的检测，同时探讨了残留特征，评估了生态风险。取1 L 含0.5 g/L Na2EDTA 的水样（pH=3），采用3M SDB-XC 膜片进行全自动固相膜萃取，洗脱液为10 mL甲醇-丙酮（1∶1，V/V）混合溶液，每6 个样品前处理仅需60 min。本方法的线性检测范围为0.05～100 μg/L，相关系数（R2）gt;0.999，检出限低至0.012～0.052 ng/L（S/N=3），回收率为76%～110%，相对标准偏差为0.5%～9.6%（n=5）。利用本方法检测实际样品中的SAs，在自来水中均未检出SAs，浙江舟山河水以及温州海域海水中分别检出3种和9种SAs，检出总浓度分别为0.875～21.826 ng/L和1.024～20.768 ng/L，均以磺胺甲恶唑（SMX）为主，分别占SAs总浓度的81% 和74%。生态风险评估结果表明，在区域河水和海水中检出的SAs对3种营养级生物（藻类、大水蚤和鱼类）的风险商值（RQs）均小于0.01，生态风险较低。

关键词 磺胺类抗生素；全自动固相膜萃取；超高效液相色谱-串联质谱法；水环境；生态风险

自2000 年以来，全球抗生素的消费量增速超过46%，市场规模在2021 年达到500 亿美元[1]。其中，磺胺类抗生素（SAs）作为预防和治疗各类疾病的药物在医疗、水产和畜牧等行业中广泛使用。SAs在人和动物体内不完全代谢，最终随尿液和粪便排泄到环境中。SAs 具有高溶解度和化学稳定性，在污水、地表水、地下水、海水甚至饮用水中均有不同程度的检出，检出浓度通常在ng/L～μg/L数量级[2]。通过生物和非生物作用，SAs 在水环境中的残留不仅影响动植物的生长发育，而且会通过食物链对人体健康产生影响[3]。其中，检出率较高的磺胺甲恶唑（SMX）已被世界卫生组织列入3类致癌物清单[4]。因此，准确监测水环境中SAs并评估其潜在的健康和生态风险至关重要。我国食品安全国家标准《食品中兽药最大残留限量》（GB 31650—2019）[5]规定动物源性食品中SAs的最大残留限量为100 μg/kg，但尚未建立水环境中SAs的最大残留限量标准。

相比微生物/免疫分析法和光学/电化学传感法，以色谱为基础的检测技术更适合于SAs测定[6]，如高效液相色谱法（HPLC）[7]、液相色谱-串联质谱法（LC-MS/MS）[8]、超高效液相色谱-高分辨质谱法（UPLCHRMS）[3]、超高效液相色谱-串联质谱法（UPLC-MS/MS）[9]和毛细管电泳（CE）[10]等，其中，UPLC-MS/MS因其灵敏度高、选择性好以及可用于快速分析而被广泛使用。近年来，关于SAs的测定多集中在畜禽和肉类等食品检测，而水环境中SAs的检测较少，因此，开发绿色高效的水环境中的SAs检测方法十分重要。由于水环境中的SAs含量相对较低且水体基质复杂，在色谱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]等样品前处理技术。其中，MSPE和SPME 快速、简单，在回收吸附方面具有优势，但吸附剂材料的合成过程较复杂；DLLME易实现快速分离，对环境友好，但灵敏度较差；SPE因其富集系数高而应用最广泛。然而，传统的SPE涉及多个手动操作步骤，检测时间长，增加了人为误差和回收率不稳定的可能。近年来，自动在线SPE-UPLC-MS/MS已成功应用于环境水体中SAs残留的测定，大大减少了样品体积（～10 mL）和萃取时间（～20 min）[13]，但灵敏度和重复性较差。固相膜萃取作为SPE的另一种形式，具有截面积大和可快速萃取大体积水样的优势，在水环境中的痕量有机污染物富集领域具有广阔的应用前景。近年来，固相膜萃取已成功应用于水体中邻苯二甲酸酯[ 14]、多氯联苯[ 15]和羟基多环芳烃[ 16]等的萃取富集，但多采用传统SPE 方法萃取水体中SAs[8，17-18]，尚未见固相膜萃取用于水体中SAs 检测的报道。董恒涛等[17]建立了Oasis HLB 固相萃取-UPLC-MS/MS测定水产养殖水体中的21种SAs，采用内标法定量，回收率在70%～110% 之间，测定结果满足准确度要求，但检测时间较长， 200 mL水样过柱（2 mL/min）需100 min。

研究表明，饮用水源地水，甚至水龙头出水中均有不同程度的SAs 污染[19]，但目前我国《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2022）[20]和《生活饮用水标准检验方法》（GB/T 5750—2023）[21]中均无对SAs的限量要求及检测标准。本研究基于全自动固相膜萃取，建立了一种稳定同位素稀释-UPLC-MS/MS 方法，用于水环境中17种SAs 的检测，并优化了固相萃取膜的种类、洗脱溶剂、Na2EDTA 用量和水样pH值等前处理条件。同时，考察了本方法的基质效应，并应用于浙江温州海域海水、舟山市内河水和自来水等不同基质水样的检测，对其残留特征和生态风险进行评估，以期为SAs环境污染控制和风险管理提供技术手段和科学依据。