Ihmisperäisten steroidien määritys jätevesistä nestekromatografialla ja kapillaarielektroforeesilla

Abstract

Viime vuosikymmeninä on kasvanut huoli ympäristöön joutuvien kemikaalien kasvavasta määrästä. Vesistöön kulkeutuvien sukupuolihormonien, erityisesti estrogeenien, on havaittu vaikuttavan haitallisesti kalojen ja muiden vesieliöiden kehitykseen, häiritsevän kalojen lisääntymiskykyä ja hormonitoimintaa. Jätevedenpuhdistuslaitokselle tulevat steroidihormonit ovat peräisin yhdyskuntavesistä, maataloudesta, lääketeollisuudesta ja sairaaloista. Vedenpuhdistusprosessi ei poista kaikkia steroidihormoneja ja osa hormonijäämistä kulkeutuu ympäristöön kontaminoiden pohja- ja pintavesiä sekä maaperää. Tässä työssä tarkastellaan steroidien määritystä jätevesistä nestekromatografialla ja kapillaarielektroforeesilla vuosina 2010-2020.

Steroideja on tutkittu jätevesistä pääasiassa GC-MS (kaasukromatografia-massaspektrometri) ja LC-MS tai LC-MS/MS (nestekromatografia-massaspektrometri tai nestekromatografia-tandem-massaspektrometri) -menetelmillä. Kaasukromatografia soveltuu vain haihtuville ja termisesti stabiileille yhdisteille ja vaatii usein paljon näytteiden esikäsittelyä. Tästä syystä nestekromatografia on tällä hetkellä yleisin menetelmä steroidien määrittämiseen.

Kapillaarielektroforeesilla (CE) tutkimuksia on tehty vielä aika vähän, mutta se on osoittautunut lupaavaksi analysointitekniikaksi steroidien tutkimisessa. CE:n etuna on korkea erotustehokkuus rakenteellisesti samankaltaisillakin yhdisteillä, kuten steroidit ja niiden metaboliitit. CE-tekniikat jaetaan alalajeihin eri erotusperiaatteiden perusteella. Misellinen sähkökineettinen kapillaarikromatografia (MEKC) perustuu pinta-aktiivisen aineen käyttöön puskuriliuoksessa. Kun pinta-aktiivisen aineen pitoisuus ylittää niin sanotun kriittisen misellikonsentraation, liuokseen syntyy misellejä. Erottuminen perustuu näiden misellien ja analyyttien vuorovaikutukseen. Osittaistäyttöisessä misellisessä sähkökineettisessä kromatografiassa (PF-MEKC) vain pieni osa kapillaarista on täytetty miselliliuoksella. MEKC -tekniikka soveltuu sekä neutraalien että varautuneiden yhdisteiden erottamiseen.

Koska steroidit esiintyvät jätevesissä hyvin pieninä pitoisuuksina (ng/l), näytteet on esikonsentroitava analyysia varten. Tähän käytetään useimmiten kiinteäfaasi-uuttoa (SPE). Uusia kiinteäfaasi-uuttotekniikoita on myös otettu käyttöön. Nämä ovat usein niin sanottuja mikrouuttotekniikoita, jotka kuluttavat vähemmän liuottimia ja näytteitä.