Stanovení vybraných léčiv v povrchové vodě a kalech z čistíren odpadních vod
Loading...
Date
Authors
Landová, Pavlína
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Tato dizertační práce se zabývá stanovením léčiv v povrchových vodách pomocí pasivního vzorkování a analýzou léčiv v kalech z čistíren odpadních vod. Pasivní vzorkování bylo provedeno s použitím vzorkovačů typu POCIS (integrativní vzorkovač polárních organických polutantů), které byly sestaveny in-house a kalibrovány v režimu laboratorní kalibrace. Terénní vzorkování probíhalo na vybraných skotských řekách, přičemž pasivní vzorkování bylo doplněno o odběry bodových vzorků vod, které byly následně zpracovány s použitím extrakce na tuhou fázi (SPE). Analýza léčiv byla provedena kapalinovou chromatografií ve spojení s tandemovou hmotnostní spektrometrií (LC–MS/MS). Mezi sledovanými analyty bylo 8 látek ze skupiny antibiotik, antidepresiv, antikonvulziv, nesteroidních protizánětlivých léčiv, analgetik a syntetických steroidních hormonů. Z provedené laboratorní kalibrace bylo možné stanovit vzorkovací rychlost celkem pro šest látek z osmi (rozsah 0,007–0,399 L/den). Na řece Thurso bylo pomocí POCIS detekováno všech šest analyzovaných léčiv v koncentracích od desetin do desítek ng/L. Pasivní vzorkování vykázalo vyšší četnost pozitivních nálezů než aktivní vzorkování. Pro stanovení 16 vybraných léčiv a jejich metabolitů ze skupiny antibiotik, antidepresiv, antikonvulziv a -blokátorů v kalu byla zavedena jednoduchá a spolehlivá metoda spočívající v QuEChERS extrakci a LC–MS/MS analýze. Metoda byla validována, přičemž byly stanoveny validační parametry jako linearita, přesnost, správnost (výtěžnost), matriční efekty, limity detekce a limity kvantifikace. Výtěžnosti extrakce se pohybovaly v rozmezí 51–101 %, stanovené limity kvantifikace byly pak v rozsahu 0,5–9,0 µg/kg. Následně bylo analyzováno čtyřicet vzorků kalů z různých čistíren odpadních vod v České republice. Čtrnáct léčiv bylo detekováno a kvantifikováno ve většině analyzovaných vzorků. Nejvyšší obsahy a detekční frekvence byly zjištěny pro antidepresiva. Nejvyšší průměrné obsahy byly stanoveny pro sertralin (521,0 µg/kg), jeho metabolit, norsertralin, byl také kvantifikován ve 100 % vzorků, a to s průměrným obsahem 204,9 µg/kg. Ze skupiny antibiotik byl na nejvyšší průměrné hladině stanoven azithromycin (185,1 µg/kg).
This doctoral thesis focuses on the determination of pharmaceuticals in surface waters using passive sampling and the analysis of pharmaceuticals in sewage sludge from wastewater treatment plants. Passive sampling was carried out using POCIS devices (Polar Organic Chemical Integrative Samplers), which were assembled in-house and calibrated under laboratory conditions. Field sampling took place in selected Scottish rivers, combining passive sampling with grab water sampling. The grab samples were processed using solid-phase extraction (SPE). The analysis of pharmaceuticals was performed by liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry (LC–MS/MS). The monitored analytes included eight substances from the groups of antibiotics, antidepressants, anticonvulsants, non-steroidal anti-inflammatory drugs, analgesics, and synthetic steroid hormones. Laboratory calibration enabled the determination of sampling rates for six of the eight substances, ranging from 0.007 to 0.399 L/day. In the River Thurso, all six pharmaceuticals were detected using POCIS, with concentrations ranging from fractions to tens of ng/L. Passive sampling exhibited a higher detection frequency compared to grab sampling. For the determination of 16 selected pharmaceuticals and their metabolites from the groups of antibiotics, antidepressants, anticonvulsants, and -blockers in sewage sludge a simple and reliable method based on QuEChERS extraction and LC–MS/MS analysis was developed. The method was validated, with parameters such as linearity, precision, accuracy (recovery), matrix effects, limits of detection, and limits of quantification established. The extraction recoveries ranged from 51% to 101%, while the quantification limits were between 0.5 and 9.0 µg/kg. Subsequently, 40 sludge samples from various wastewater treatment plants in the Czech Republic were analysed. Fourteen pharmaceuticals were detected and quantified in most samples. The highest concentrations and detection frequencies were observed for antidepressants. Sertraline had the highest average concentration (521.0 µg/kg), and its metabolite, norsertraline, was quantified in 100% of samples with an average concentration of 204.9 µg/kg. Among the antibiotics, azithromycin was found at the highest average level (185.1 µg/kg).
This doctoral thesis focuses on the determination of pharmaceuticals in surface waters using passive sampling and the analysis of pharmaceuticals in sewage sludge from wastewater treatment plants. Passive sampling was carried out using POCIS devices (Polar Organic Chemical Integrative Samplers), which were assembled in-house and calibrated under laboratory conditions. Field sampling took place in selected Scottish rivers, combining passive sampling with grab water sampling. The grab samples were processed using solid-phase extraction (SPE). The analysis of pharmaceuticals was performed by liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry (LC–MS/MS). The monitored analytes included eight substances from the groups of antibiotics, antidepressants, anticonvulsants, non-steroidal anti-inflammatory drugs, analgesics, and synthetic steroid hormones. Laboratory calibration enabled the determination of sampling rates for six of the eight substances, ranging from 0.007 to 0.399 L/day. In the River Thurso, all six pharmaceuticals were detected using POCIS, with concentrations ranging from fractions to tens of ng/L. Passive sampling exhibited a higher detection frequency compared to grab sampling. For the determination of 16 selected pharmaceuticals and their metabolites from the groups of antibiotics, antidepressants, anticonvulsants, and -blockers in sewage sludge a simple and reliable method based on QuEChERS extraction and LC–MS/MS analysis was developed. The method was validated, with parameters such as linearity, precision, accuracy (recovery), matrix effects, limits of detection, and limits of quantification established. The extraction recoveries ranged from 51% to 101%, while the quantification limits were between 0.5 and 9.0 µg/kg. Subsequently, 40 sludge samples from various wastewater treatment plants in the Czech Republic were analysed. Fourteen pharmaceuticals were detected and quantified in most samples. The highest concentrations and detection frequencies were observed for antidepressants. Sertraline had the highest average concentration (521.0 µg/kg), and its metabolite, norsertraline, was quantified in 100% of samples with an average concentration of 204.9 µg/kg. Among the antibiotics, azithromycin was found at the highest average level (185.1 µg/kg).
Description
Citation
LANDOVÁ, P. Stanovení vybraných léčiv v povrchové vodě a kalech z čistíren odpadních vod [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2025.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
doc. MVDr. Helena Zlámalová Gargošová, Ph.D. (předseda)
doc. Mgr. Michaela Vašinová Galiová, Ph.D. (člen)
doc. Mgr. Renata Komendová, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jozef Krajčovič, Ph.D. (člen)
doc. RNDr. Václav Slovák, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Josef Čáslavský, CSc. (člen)
prof. Ing. Lenka Česlová, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2025-05-05
Defence
Předsedkyně komise představila doktorandku a předala jí slovo. Ing. Landová absolvovala zahraniční stáž ve Velké Británii (Environmental Research Institute, 9/2017-9/2018), má řadu pracovních zkušeností, absolvovala pedagogickou praxi (např. vedení Praktika z analytické chemie II, posudky k bakalářským a diplomovým pracím atd.).
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení