KSZGYSZ Kármentesítési Konferencia 2015-03-24 Hormonok, gyógyszermaradványok és más biológiailag aktív anyagok a felszín alatti vizekben Palotai Zoltán és Szigeti Tamás Wessling Hungary Kft. 1047 Budapest, Fóti út 56.
KSZGYSZ Kármentesítési Konferencia 2015-03-24
Bioaktív anyagok vizsgálata sterols androgenes specificity anticoncipiens quality WATERS Clearity synthetic DNA-binding Nuclear effect sildenafil ligand Prednisone Generally cholesterol hormonok Steroide receptor peszticidek maradékai health glands simiarity egyéb gyógyszermaradékok receptors Non-steroidal vitamin szteroidok complex Hormone binding nongenomic Gyógyszerek Felszíni és ivóvizek proteins MALDI TOF MS oxandrolon molecule EDS of életünk analysis shock globulin GROUND WATERS aspirin Intracellular effects blood mass spectrometry mineralocorticoids dopamie chloride serotonone life anabolic Liquid chromatography acetate dexamethasone Gas chromatography glycocorticoids cytoplasm diffuse interact Endogene disruptors minősége
A fizikai folyamatok iránya A hőtan II. fő tétele entropy
A fizikai folyamatok iránya A hőtan II. fő tétele A szabadba kijutott szennyezőanyag koncentrációja a szennyezés központjától kezdve folyamatosan csökken, de az attól mért tetszőlegesen nagy távolságban elvileg soha nem lesz zérus. A környezetbe került szennyezőanyagok felezési idejüktől függően esetenként igen kis koncentrációban, de a szennyezés forrásától nagy távolságokban is kimutathatóak.
Diffúzió (Brown-féle hőmozgás) Hajtóereje a térrészek közötti koncentráció-különbség:
Szennyezőanyagok mozgása a környezetben
Szennyezőanyagok mozgása a környezetben
Milyen anyagokkal kell számolnunk? Néhány példa
Xenobiotikum Az élő szervezetek számára idegen anyagok
Hulladékokból származó toxikus fémek, félfémek ionjai
Szerves vegyületek százezrei
Szerves oldószerek maradékai
Gyógyszermaradványok
Detergensek, tenzidek VÍZ VÍZ OLAJ VÍZ VÍZ
Kozmetikumok aktív anyagai
Mikro plasztik szennyezés
Mikro plasztik szennyezés fizikai ártalmak és migráció
Növényvédő szerek maradványai
Térjünk vissza egy gondolat erejéig a gyógyszerekhez!
Térjünk vissza egy gondolat erejéig a gyógyszerekhez!! Az elmúlt 40 évben Magyarországon 1570 gyógyszerkészítményt engedélyeztek
Gyógyszermaradékok felszíni vizekből (HPLC/MS/MS/MS) 20 ppt karbamazepin 10 ppt atorvasztatin ppt = ng/liter 5 ppt paracetamol 5 ppt ciprofloxacin
Az EU Parlament és Tanács 2000/60/EK irányelve EU víz keretirányelv előírása: minden egyéb nem-kívánatos anyagot vizsgálni kell Technikai lehetőségek: ICP, GC, HPLC, MALDI-TOF Lényegében bármilyen szerves molekula vizsgálható, kimutatható, szelektíven, érzékenyen, mennyiségileg vigyázni kell (MALDI) http://www.euvki.hu/docs/vki_en_hu_hivatalos_20040901.pdf
Az EU Parlament és Tanács 2000/60/EK irányelve http://www.euvki.hu/docs/vki_en_hu_hivatalos_20040901.pdf
Az EU Parlament és a Tanács 2008/105/EK irányelve AZ ELSŐBBSÉGI ANYAGOKRA ÉS BIZONYOS EGYÉB SZENNYEZŐ ANYAGOKRA VONATKOZÓ KÖRNYEZETMINŐSÉGI ELŐÍRÁSOK A-rész: KÖRNYEZETMINŐSÉGI ELŐÍRÁSOK (EQS) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) Sorszám Anyag neve CAS-szám AA-EQS Szárazföldi felszíni vizek AA-EQS Egyébi felszíni vizek MAC-EQS Szárazföldi felszíni vizek MAC-EQS Egyébi felszíni vizek (1) Alaklór 15972-60-8 0,3 0,3 0,7 0,7 (2) Antracén 120-12-7 0,1 0,1 0,4 0,4 AA: MAC: EQS: Éves átlagérték Annual Average Maximálisan megengedhető koncentráció (µg/l) Maximum Allowable Concentration Környezetminőségi előírások Environmental Quality Standards http://eur-lex.europa.eu/legal-content/hu/txt/pdf/?uri=celex:32008l0105&from=hu
Az EU Parlament és a Tanács 2008/105/EK irányelve AZ ELSŐBBSÉGI ANYAGOKRA ÉS BIZONYOS EGYÉB SZENNYEZŐ ANYAGOKRA VONATKOZÓ KÖRNYEZETMINŐSÉGI ELŐÍRÁSOK A-rész: KÖRNYEZETMINŐSÉGI ELŐÍRÁSOK (EQS) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) Sorszám Anyag neve CAS-szám AA-EQS Szárazföldi felszíni vizek AA-EQS Egyébi felszíni vizek MAC-EQS Szárazföldi felszíni vizek MAC-EQS Egyébi felszíni vizek (1) Alaklór 15972-60-8 0,3 0,3 0,7 0,7 (2) Antracén 120-12-7 0,1 0,1 0,4 0,4 AA: MAC: EQS: Éves átlagérték Annual Average Maximálisan megengedhető koncentráció (µg/l) Maximum Allowable Concentration Környezetminőségi előírások Environmental Quality Standards http://eur-lex.europa.eu/legal-content/hu/txt/pdf/?uri=celex:32008l0105&from=hu
Egyik példa: 10-Bis(fenil-ethinil)antracén Az aromás szénhidrogének a melegvérűekben az aromás szénhidrogén receptorra hatnak (AHR) Citochrom P450 enzimrendszer (toxikus anyagok metabolizálása)
Másik példa: Alaklór (klór-acetanilid származék) herbicid H 3 C Az aromás szénhidrogének a melegvérűekben az aromás szénhidrogén receptorra hatnak (AHR) Citochrom P450 enzimrendszer (toxikus anyagok metabolizálása) CH 3 CH 3
Ibuprofen (fájdalom- és lázcsillapító) Tervek a felszíni víz határértékre : 10 ng/l
A szabványosítás gyerekcípőben van METHOD 539: DETERMINATION OF HORMONES IN DRINKING WATER BY SOLID PHASE EXTRACTION (SPE) AND LIQUID CHROMATOGRAPHY ELECTROSPRAY IONIZATION TANDEM MASS SPECTROMETRY (LC-ESI-MS/MS) METHOD 1694: PHARMACEUTICALS AND PERSONAL CARE PRODUCTS IN WATER,SOIL, SEDIMENT, AND BIOSOLIDS BY HPLC/MS/MS DECEMBER 2007
A felszín alá került szennyezések forrásai és elhelyezkedése Szél Eső Település Hulladéklerakás Iszap Injektáló kút Tárolómedence Ipartelep Talaj Mikroorganizmusok Vízzáró réteg Szennyezett csóva Alapkőzet Vízadó réteg
Magyarország felszín alatti víztestei (2014.10.19.) Porózus termál Hideg karszt Meleg termál Hegyvidék Leáramlás Feláramlás
Mikroszennyezők eliminálása kémiai módszerekkel Záray professzor: szupertisztító eljárás során a mikro-szennyezőket szűrné ki a vassav (H 2 FeO 4 ) sóival, a ferrátokkal való oxidáció révén. A kutatás az ELTE Környezettudományi Kooperációs Kutatóközpont Irányításával folyik. Kérdés, hogy a bomlástermékek nem veszélyesebbek-e, mint az eredeti szennyezők?
A kémiai anyagok lebomlása (környezetben, szervezetben)
Etinil-ösztradiol 6-alfa-hidroxi-etinilösztradiol Az OH csoport révén a molekula vízoldhatósága nő, így várhatóan mozgékonysága is nőni fog a felszín alatti vizekben OH
Policiklikus aromás szénhidrogének (PAH) OH-származékai? Jelenleg nincsen rájuk szabályozás HO HO OH OH HO HO OH OH pedig tudnánk mérni
Másik lehetőség: bontás mikroorganizmusok segítségével
Másik lehetőség: bontás mikroorganizmusok segítségével A bontás után visszamaradó szerkezet toxikus marad, nem marad toxikus? Sok esetben nem tudjuk
Acetil salicilsav (az Aspirin hatóanyaga) CH 3 Főként szalicilsavvá bomlik (1%-ban:antioxidáns hatású gentizinsav is keletkezik belőle, amelyet a vesék választanak ki)
Zöld patika Green pharmacy Egyelőre álom A gyógyszergyárak egyelőre nem törekednek az inert metabolitokra bomló hatóanyagok kidolgozására.
Egy érdekes rég/új herbicid: a glifozát (glyphosate, glifoszát)
Tarackbúza (Elymus repens) földalatti része
Gyomirtas a gyomnövények által okozott kár Gyomnövények (9%-os kárt okoznak): Térparaziták; Vízparaziták; Tápanyag-paraziták; Esetenként allelopatikus hatásúak (pl. a mezei acat); Kártevők rezervoirjai; Emberre, állatra mérgezőek lehetnek; Kárt okoznak: Gazdaságban Egészségben
A glifozát, mint herbicid felfedezése, szabadalmaztatása A glyphosate továbbiakban glifozát John E. Franz kémikus (Monsanto) által 1971-ben és Roundup kereskedelmi néven szabadalmaztatott herbicid. Kereskedelmi forgalmazása 1974- ben kezdődött. Alkalmazását tekintve a ROUNDUP az egyik legnagyobb mennyiségben és legszélesebb körben használható gyomirtó szer a világon. John E. Franz Monsanto 1971 a glifozát, mint herbicid felfedezője Heszky László (2013): A glifozát-toleráns transzgénikus (GM) fajták előállítása és termesztése. Agrofórum, 2013. május p. 90-95.
A glifozát szerkezete Glifozát: N-(foszfonometil)glicin gyenge sav Készítmények: izopropilamin trimetilszulfónium sók (glifozát-ipa, glifozát-tms)
A glifozát bomlásterméke az AMPA AMPA: Aminometil-foszforsav
A hatást növelő polioxi-etilén-amin (POEA) A glifozát növények felületen való megkötődését elősegítő felületaktív anyag. Toxicitása meghaladhatja a glifozátét
A glifozát hatásmechanizmusa Aromás aminosavak szintézisének gátlása a kloroplasztiszban
Aromás aminosavak szintézisének gátlása Az aromás aminosavak szintézise gátlásának következményei: Leáll a sejtekben a fehérjeszintézis A sikiminsav koncentrációjának toxikus növekedése Közvetett hatás a fotoszintézis leállása a kloroplasztiszokban
A glifozát herbicid tulajdonságának hatásmechanizmusa Aromás aminosavak szintézisének gátlása Triptofán Hisztidin Fenilalanin
Aromás aminosavak bioszintézise 2/5 Enolpiroszőlősav -3-foszfát EPSP szintáz enzim képe
Aromás aminosavak bioszintézise 4/5 Dehidrogenáz Transzamináz Prefeninsav 4-hidroxi-fenilpiroszőlősav Tirozin
Aromás aminosavak bioszintézise 5/5 Dehidrogenáz Transzamináz Prefeninsav 4-hidroxi-fenilpiroszőlősav Tirozin
Hatékony herbicid akár földi, akár légi kijuttatási technikával
Hatékony herbicid akár földi, akár légi kijuttatási technikával
Az intenzív technológiákban elkerülhetetlen a vegyszerezés Baj van azonban a szelektivitással, rezisztenciával A herbicidekre számos kultúrnövény érzékeny
Mitévők legyünk, ha van egy kabátgombunk?
Szerezzünk a gombhoz egy kabátot
Szerezzünk a gombhoz egy kabátot
A Monsanto és világhírű termékei a probléma megoldása Glifozát forgalmazása 40 évvel ezelőtt GMO szója kibocsátása kb. 20 évvel ezelőtt
A világ egyik legnagyobb arányban termelt kultúrnövénye Glycine soya 36% fehérje 30% szénhidrát 20% zsír 9% rost 1900 kj energia
Transzformáció : mutáns EPSP szintáz gén beépítése 1/2 Transzgén Promóter Terminátor Mutált EPSPS gén A T T G A A G C G C Eredeti genom (kromoszóma-részlet)
Transzformáció : mutáns EPSP szintáz gén beépítése 1/2 Módosított génszakasz Promóter Mutált EPSPS gén Transzgén Terminátor Eredeti genom a beillesztett transzgén-konstrukcióval A transzformációval glifozát-toleráns egyed hozható létre
A mutáns EPSP szintáz enzim nem ismeri fel a glifozátot 1/2 N-foszfonometil-glicin Enolpiroszőlősav-3-foszfát
A mutáns EPSP szintáz enzim nem ismeri fel a glifozátot 2/2 N-foszfonometil-glicin Enolpiroszőlősav-3-foszfát
GMO monokultúrák kockázatai
GMO monokultúrák kockázatai glifozát-rezistens gyomok
Glifozát-lefedettség saját számítás alapján (kb. 50g/ha) A világ átlagos felhasználása: kb. 50 g/ha glifozát A honlap alapján számításba vehető biológiaialag hasznos termőterület: 1,8 GHa/fő Népesség: 6,7 milliárd = 6 700 000 000 ember Termőterület: 6,7 milliárd x 1,8 Gha = 12 600 000 000 ha A honlap alapján számított glifozát-lefedettség: 2010-ben: 640 000 tonna = 640 000 000 kg glifozát globálisan felhasználva 50 g/ha
A világ GM vetésterületének alakulása 1996-tól 2013-ig (M ha) 200 180 160 145 159 167 174 M ha 140 120 100 80 60 40 27 40 43 50 56 64 80 89 100 111 124 132 20 0 10 2 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Évek Forrás: GMO Compass, 2014
GMO monokultúrák kockázatai A monokultúra kedvez a specifikus kártevők elszaporodásának; Nem-kívánatos génáramlás indulhat meg (gének megszökése pl. pollenek terjedésével kultúrnövények gyom-rokonai); A fentiek alapján szupergyomok kialakulása (Heszky L. és mtsai., Darvas B. és mtsai.); Felszaporodás a környezetben; Megjelenés az emberi vizeletben (18 EU tagállamból önkéntesek vizeletében mutatták ki: Medical Laboratory Bremen, Haferwende 12, 28357 Bremen, Germany); Kedvezőtlen élettani hatások gyanúja: teratogenitás, enzimrendszerek károsítása;
Krónikus glifozát-expozició Toxikus hatások kétéltűeken Csökkent fejméret, Központi idegrendszer genetikai elváltozásai, A koponyát formáló sejtek pusztulása, Ízületek porcainak deformálódása; Hasonlóság a humán embrióval; Humán születési rendellenességek, Fémionokkal kelátot képez, Az ember elsődleges glifozát-maradék forrása az élelmiszer; Afrikai karmosbéka (Xenopus laevis)
A glifozát megjelenése vizeletben A vizeletminták analitikai eredményeit általában a vizeletben mindig megtalálható kreatinin mennyiségére vonatkoztatva adják meg. Oka: A vizsgált komponensek mennyisége az egyén által elfogyasztott víz mennyiségétől is függ. Ezt a bizonytalanságot csökkenti a kreatininre vonatkoztatott mérési eredmények használata
Magyarországi vizeletminták glifozát- és AMPA-tartalma Mérési határ Determination of Glyphosate residues in human urine samples from 18 European countries. Medical Laboratory Bemen 2013.
Analitika
A glifozát-maradék meghatározásának analitikai nehézségei Erősen poláros, Kicsiny molekula, Ennek ellenére nem illékony, Gyenge a fényelnyelése, Fluoreszcenciája nincsen, Fordított fázison gyenge a retenciója; Ezért ismereteink szerint kevés laboratórium vállalkozik maradékainak meghatározására (EU: 32 hatósági labor).
Analitikai módszer mezőgazdasági termékek vizsgálatához
A minta-előkészítés és mérés vázlatos leírása - Élelmiszer Homogenizálás, majd 5 g minta bemérése, Extrakció hangyasavas metanollal, Centrifugálás, szűrés, Térfogat-beállítás, Bemérés a HPLC autosampler-ébe, Elválasztás Hypercarb GCB oszlopon, LC-ESP - MS/MS (TripleQuad) detektálás, Belső standerdek: 13 C 2 és 15 N nuklidokkal jelzett glifozát standerddel, Jellemző ionátmenetek: 168/63 m/z, illetve a jelzett standerdekből 171/63 m/z; LOQ: 10 ng/g = 10 µg/kg
Electrospray ionforrás (LC-MS/MS TPQ) Ködképző gáz Fűtött kapilláris +50 V Gázfázisú ionképződés LC oldal MS oldal Fused silica kapilláris a fúvókával (+1,5 kv Aerosol csóva
Glifozát kalibráció (2 ng/ml-100 ng/ml) 100 ng 50 ng 10 ng
Glifozát, etefon elúciós sorrendje Glifozát Etefon
Jellemző tömegátmenet: 168/63 m/z 3 C = 36 8 H = 8 5 O = 80 1 P = 31 1 N = 14 M 0 = 169 1 proton-vesztéssel: M 1 = 168 Foszforsav leszakad PO 2 -vé: 63
Spike-olt minta kromatogramja 10 µg/kg glifozáttartalommal Módszervak oldat 200 ng/ml glifozát belső sztenderd A glifozát retenciós idejének közelében észlelhető zavaró hatású jelek kromatogramja
Spike-olt minta kromatogramja 10 µg/kg glifozáttartalommal 10 ng/ml glifozát 200 ng/ml glifozát belső sztenderd A glifozát 1 ng/ml-es mennyiségének és az izotópjelzett belső sztenderdnek a kromatogramja
Egy új lehetőség hormonok kimutatására: MALDI-TOF-MS
Egy új lehetőség hormonok kimutatására: MALDI-TOF-MS Matrix Aided LASER Desorption Ioniosation Time Of Flight Mass Spectrometry
MALDI-TOF MS mintafogadó lemeze
MALDI-TOF MS mintafogadó lemeze
MALDI-TOF MS mintafogadó lemeze
MALDI-TOF-MS Laser impulzus
MALDI-TOF-MS Repülési cső A technikával a nagymolekulájú vegyületek is jó hatásfokkal vizsgálhatók. Pl.: Hormonok, Allergének, Hosszú szénláncú szénhidrogének, Fehérje-szénhid-rát komplexek, Mikroorganizmusok fehérjéi, A technika főként jelenlét/hiány vizsgálatára alkalmas t 1 m 1 t 2 m 2 t 3 m 3 t 4 m 4
Összegzés A mérési eredmények megbízhatóságát főként a szakszerű, tervezett és fegyelmezett mintavételi tevékenység szavatolja. Az analitikai technológia készen áll az új kihívások teljesítésére. A rutinszerű mérések igazolható LOQ jellemzői a ppb és ppt (10-9 és 10-12 g/liter, illetve g/kg) tartományokban mozognak. Legyünk tisztában azzal, hogy a zéró tolerancia tudományosan nem megalapozott szakmai hiedelem!
Köszönetnyilvánítás Wessling Közhasznú Nomprofit Kft Kötelesné Suszter Gabriella László József Szekers Zoltán Berente Bálint Dr.
Köszönöm megtisztelő figyelmüket!