Luận văn thạc sĩ hóa học khảo sát, đánh giá dư lượng kháng sinh trong nước sông đô thị hà nội

MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT i DANH MỤC BẢNG ii DANH MỤC HÌNH iii MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHÁNG SINH 1.1.1 Amoxicillin (AMO) 1.1.2 Azithromycin (AZI) 1.1.3 Ciprofloxacine (CIP) 1.1.4 Ofloxacine (OFL) 10 1.1.5 Oxfendazole (OXF) 12 1.1.6 Lincomycin (LIN) 13 1.1.7 Sulfaceamide (SCE) 15 1.1.8 Sulfamethoxazole (SME) 16 1.2 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KHÁNG SINH 18 1.2.1 Phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao 18 1.2.2 Sắc ký lỏng ghép khối phổ (LC-MS/MS) 19 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.1 ĐỐI TƯỢNG, MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 23 2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 23 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.3.1 Thiết bị dụng cụ hóa chất 24 2.3.2 Điều kiện phân tích 25 2.3.3 Thẩm định phương pháp phân tích 28 2.4 PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG CÁC KHÁNG SINH TRONG MỘT SỐ MẪU NƯỚC SÔNG TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI 31 2.5 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU – THỐNG KÊ MÔ TẢ 34 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 3.1 THẨM ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 35 3.1.1 Xây dựng đường chuẩn 35 3.1.2 Giới hạn phát (LOD), giới hạn định lượng (LOQ) 39 3.1.3 Độ xác (độ chụm độ đúng) 40 3.2 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG MỘT SỐ KHÁNG SINH TRONG NƯỚC SÔNG Ở HÀ NỘI 41 3.3 ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM KHÁNG SINH TRONG CÁC SÔNG 47 3.3.1 Về tổng hàm lượng kháng sinh sông quan trắc 47 3.3.2 Về tỷ lệ phát kháng sinh sông quan trắc 49 3.3.3 So sánh với hàm lượng kháng sinh nước mặt giới 51 KẾT LUẬN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 PHỤ LỤC 60 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Tên viết tắt ACN Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt Acetonitrile Acetonitrile Association of Official Analytical Chemists Hiệp hội nhà hóa học phân tích thức CE Collision energy Năng lượng va chạm ESI Electrospray Ionization Ion hóa phun mù điện tử HPLC High performance liquid chromatography Sắc ký lỏng hiệu cao Identification point Điểm nhận dạng Liquid chromatography mass spectrometry Sắc ký lỏng khối phổ Amoxicillin Amoxicillin AZI Azithromycin Azithromycin CIP Ciprofloxacine Ciprofloxacine OFL Ofloxacine Ofloxacine OXF Oxfendazole Oxfendazole LIN Lincomycin Lincomycin SCE Sulfaceamide Sulfaceamide SME Sulfamethoxazole Sulfamethoxazole LOD Limit of detection Giới hạn phát LOQ Limit of quantitation Giới hạn định lượng RSD Relative standard deviation Độ lệch chuẩn tương đối SD Standard deviation Độ lệch chuẩn SPE Solid phase extraction Chiết pha rắn Vietnam Standard Tiêu chuẩn Việt Nam AOAC IP LC-MS AMO TCVN i DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Một số nghiên cứu xác định kháng sinh thiết bị LC-MS/MS 21 Bảng 2.1 Các thông số tối ưu cho ESI-MS/MS 26 Bảng 2.2 Chương trình gradient pha động 27 Bảng 2.3 Các vị trí khảo sát sông đô thị địa phận Hà Nội 32 Bảng 3.1 Kết đường chuẩn 35 Bảng 3.2 Phương trình đường chuẩn kết xác định LOD, LOQ 39 Bảng 3.3 Kết xác định RSD, H kháng sinh 40 Bảng 3.4 Kết phân tích hàm lượng kháng sinh mẫu nước sông quan trắc (µg/L) 42 Bảng 3.5 Hàm lượng (trung bình thấp – cao nhất, µg/L) kháng sinh mẫu nước sông Hà Nội 47 Bảng 3.6 Một số nghiên cứu gần nồng độ số kháng sinh nước mặt (µg/L) giới 51 ii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo amoxicillin Hình 1.2 Cơng thức cấu tạo azithromycin Hình 1.3 Cơng thức cấu tạo ciprofloxacine Hình 1.4 Cơng thức cấu tạo ofloxacine 11 Hình 1.5 Cơng thức cấu tạo oxfendazole 12 Hình 1.6 Cơng thức cấu tạo lincomycin 14 Hình 1.7 Cơng thức cấu tạo sulfaceamide 15 Hình 1.8 Cơng thức cấu tạo sulfamethoxazole 16 Hình 1.9 Sơ đồ hệ thống ion hóa theo ESI 19 Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống ion hóa theo ESI 20 Hình 2.1 Vị trí lấy mẫu sông địa phận thành phố Hà Nội 33 Hình 2.2 Một số hình ảnh lấy mẫu nước mặt sông Hà Nội 33 Hình 3.1 Đường chuẩn AMO 36 Hình 3.2 Đường chuẩn CIP 36 Hình 3.3 Đường chuẩn OFL 36 Hình 3.4 Đường chuẩn OXF 36 Hình 3.5 Đường chuẩn LIN 37 Hình 3.6 Đường chuẩn SME 37 Hình 3.7 Đường chuẩn AZI 37 Hình 3.8 Đường chuẩn SCE 37 Hình 3.9 Hàm lượng kháng sinh nước mặt sông Lừ, Sét, Kim Ngưu, Tô Lịch, Nhuệ sông Hồng 43 Hình 3.10 Hàm lượng kháng sinh AMO mẫu nước sơng 43 Hình 3.11 Hàm lượng kháng sinh AZI mẫu nước sông 44 Hình 3.12 Hàm lượng kháng sinh CIP mẫu nước sơng 44 Hình 3.13 Hàm lượng kháng sinh OFL mẫu nước sông 45 Hình 3.14 Hàm lượng kháng sinh OXF mẫu nước sơng 45 iii Hình 3.15 Hàm lượng kháng sinh LIN mẫu nước sông 46 Hình 3.16 Hàm lượng kháng sinh SCE mẫu nước sơng 46 Hình 3.17 Hàm lượng kháng sinh SME mẫu nước sông 47 Hình 3.18 Thành phần kháng sinh nước mặt sông Lừ, sông Sét, sông Kim Ngưu, Tô Lịch, Nhuệ sông Hồng 48 Hình 3.19 Tỷ lệ (%) phát hàm lượng kháng sinh trung bình sơng quan trắc 50 Hình 3.20 Một số kết nghiên cứu gần hàm lượng kháng sinh giới 52 iv MỞ ĐẦU Thuốc kháng sinh sử dụng thường xuyên cho người vật nuôi để ngăn ngừa điều trị nhiễm trùng vi khuẩn Do trao đổi chất khơng hồn tồn người động vật, 50 - 90% kháng sinh sử dụng tiết qua nước tiểu phân dạng hỗn hợp chất chuyển hóa, dẫn đến phát thải thường xuyên vào nguồn nước thải nước mặt [1, 2, 3] Trên thực tế, dư lượng kháng sinh xâm nhập vào môi trường nước thông qua số cịn đường (i) xả trực tiếp vào nước thải chưa xử lý từ bệnh viện, khu dân cư, nhà sản xuất thịt gia cầm chế biến thịt vật ni gia đình; (ii) xả nước thải xử lý từ nhà máy xử lý nước thải, (iii) dòng chảy mặt; (iv) từ đất nơng nghiệp có sử dụng phân ủ Trong thập kỷ gần đây, xuất rộng rãi kháng sinh môi trường nước thu hút ý ngày tăng tác động bất lợi chứng minh tiềm ẩn hệ sinh thái nước sức khỏe người [2, 3] Ngoài ra, kháng sinh gây độc cho sinh vật thủy sinh nhạy cảm nồng độ thấp [2, 3] Với dân số 96 triệu người, Việt Nam quốc gia đông dân thứ 15 giới Nhu cầu kháng sinh tăng nhanh tăng trưởng kinh tế cao, thu nhập bình qn đầu người tăng, thị hóa cao dân số già Không giống nước phát triển, thuốc kháng sinh loại dược phẩm khác Việt Nam dễ dàng mua mà không cần đơn thuốc tự dùng thuốc thói quen phổ biến Vì lý này, phát thải, xuất rủi ro môi trường kháng sinh xảy môi trường Việt Nam Mặc dù quốc gia có mức tiêu thụ kháng sinh cao, thông tin xuất kháng sinh môi trường nước Việt Nam hạn chế Một vài nghiên cứu trước Việt Nam tập trung vào xử lý nước thải, thông tin liên quan đến xuất kháng sinh nguồn nước thải chưa nghiên cứu Do đó, mục tiêu nghiên cứu xây dựng phương pháp định lượng dựa sắc ký khí lỏng ghép nối khối phổ xác định hàm lượng kháng sinh nước mặt số sông địa phận thành phố Hà Nội, đặc biệt nhóm kháng sinh thường sử dụng Có nhiều phương pháp định tính, định lượng hoạt chất thuốc như: phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử (UV-Vis), phương pháp điện hóa, sắc ký lỏng hiệu cao HPLC [4], Tuy nhiên, phương pháp sắc ký lỏng ghép nối khối phổ LC-MS/MS sử dụng để nghiên cứu phân tích đồng thời nhiều chất Phương pháp có nhiều ưu điểm thiết bị có độ xác – độ nhạy cao, phân tích đồng thời nhiều chất, thời gian phân tích phù hợp với điều kiện nghiên cứu Việt Nam Do vậy, đề tài “Khảo sát, đánh giá dư lượng kháng sinh nước sông đô thị Hà Nội” lựa chọn với hy vọng góp phần vào việc xây dựng sở liệu ô nhiễm kháng sinh hệ thống nước sông nội đô thành phố Hà Nội CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHÁNG SINH Kháng sinh chất chiết xuất từ vi sinh vật, nấm, tổng hợp bán tổng hợp, có khả tiêu diệt vi khuẩn hay kìm hãm phát triển vi khuẩn cách đặc hiệu Nó có tác dụng lên vi khuẩn cấp độ phân tử, thường vị trí quan trọng vi khuẩn hay phản ứng trình phát triển vi khuẩn Kháng sinh cịn định nghĩa chất vi sinh vật (vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn…) tạo có khả ức chế phát triển tiêu diệt vi khuẩn Ngày nay, kháng sinh không tạo vi sinh vật mà tạo q trình bán tổng hợp tổng hợp hóa học Do đó, định nghĩa kháng sinh thay đổi; nay, kháng sinh định nghĩa chất có nguồn gốc vi sinh vật, bán tổng hợp tổng hợp hóa học Với liều thấp có tác dụng kìm hãm tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh Thuốc kháng sinh có tác dụng điều trị số bệnh nhiễm khuẩn như: nhiễm trùng tai giữa, nhiễm trùng da, nhiễm trùng đường tiết niệu, viêm hô hấp, viêm ruột,… Oxfendazol thuốc tẩy giun sán sử dụng phổ biến cho gia súc Một số thuốc sử dụng cho người lớn Các kháng sinh lựa chọn nghiên cứu bao gồm tám loại kháng sinh khác thuộc sáu nhóm: amoxicillin (AMO, thuộc nhóm β-lactam); azithromycin (AZI, thuộc nhóm macrolide); ciprofloxacine (CIP) ofloxacine (OFL) (thuộc nhóm fluoroquinolones); oxfendazole (OXF, thuộc nhóm benzimidazole); lincomycin (LIN, thuộc nhóm lincosamide); sulfaceamide (SCE) sulfamethoxazole (SME) (thuộc nhóm sulfonamide) 1.1.1 Amoxicillin (AMO) - Tên IUPAC: (2S,5R,6R)-6-[[(2R)-2-amino-2-(4-hydroxyphenyl)acetyl]amino]-3,3dimethyl-7-oxo-4-thia-1-azabicyclo[3.2.0]heptane-2-carboxylic acid - Thuộc nhóm β-lactam - Khối lượng phân tử: 365,4 g.mol-1 - Cơng thức phân tử: C16H19N3O5S (hình 1.1) Hình 1.1 Công thức cấu tạo amoxicillin Amoxicillin kháng sinh hữu ích điều trị số bệnh nhiễm khuẩn Đây phương pháp điều trị cho bệnh nhiễm trùng tai Kháng sinh sử dụng để điều trị cho viêm họng liên cầu khuẩn, viêm phổi, nhiễm trùng da nhiễm trùng đường tiết niệu với số bệnh khác Chúng đưa vào thể qua đường uống Dược lý chế tác dụng [5]: Amoxicilin aminopenicilin, bền mơi trường acid, có phổ tác dụng rộng benzylpenicilin, đặc biệt có tác dụng chống trực khuẩn Gram âm Tương tự penicilin khác, amoxicilin có tác dụng diệt khuẩn, thuốc gắn vào nhiều protein gắn penicilin vi khuẩn (PBP) để ức chế sinh tổng hợp peptidoglycan, thành phần quan trọng thành tế bào vi khuẩn Cuối vi khuẩn tự phân hủy enzym tự hủy thành tế bào vi khuẩn (auto-lysin murein hydrolase) Amoxicilin dạng uống ưa dùng ampicilin dạng uống, đặc biệt điều trị nhiễm khuẩn đường hô hấp, hấp thu hoàn toàn từ PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: Danh mục báo liên quan đến luận văn Nhu Da Le, Anh Quoc Hoang, Thi Thu Ha Hoang, Thi Anh Huong Nguyen, Thi Thuy Duong, Thi Mai Huong Pham, Tien Dat Nguyen, Van Chung Hoang, Thi Xuan Binh Phung, Huu Tuyen Le, Cao Son Tran, Thu Hien Dang, Ngoc Tu Vu, Trong Nghia Nguyen, Thi Phuong Quynh Le (2020), “Antibiotic and antiparasitic residues in surface water of urban rivers in the Red River Delta (Hanoi, Vietnam): concentrations, profiles, source estimation, and risk assessment”, Environmental Science and Pollution Research 28, 10622–10632 Doi.org/10.1007/s11356-02011329-3 Hoàng Văn Chung, Lê Thị Phương Quỳnh, Lê Như Đa, Vũ Ngọc Tú, Đặng Thu Hiền, Nguyễn Thị Ánh Hường, Phạm Thị Mai Hương (2021), “Bước đầu khảo sát, đánh giá dư lượng kháng sinh nước mặt số sông Hà Nội”, Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh học, 26, 2, 140-146 60 PHỤ LỤC 2: Sắc đồ chuẩn kháng sinh Hình Sắc đồ chuẩn kháng sinh AMO 61 Hình Sắc đồ chuẩn kháng sinh AZI 62 Hình Sắc đồ chuẩn kháng sinh CIP 63 Hình Sắc đồ chuẩn kháng sinh OFL 64 Hình Sắc đồ chuẩn kháng sinh OXF 65 Hình Sắc đồ chuẩn kháng sinh LIN 66 Hình Sắc đồ chuẩn kháng sinh SCE 67 Hình Sắc đồ chuẩn kháng sinh SME 68 PHỤ LỤC 3: Sắc đồ kháng sinh số mẫu nước mặt Hình Sắc đồ kháng sinh AMO mẫu nước sơng 69 Hình Sắc đồ kháng sinh CIP mẫu nước sơng 70 Hình Sắc đồ kháng sinh OFL mẫu nước sơng 71 Hình Sắc đồ kháng sinh OXF mẫu nước sơng 72 Hình Sắc đồ kháng sinh LIN mẫu nước sông 73 Hình Sắc đồ kháng sinh SME mẫu nước sông 74