Pełny tekst - Wydawnictwa NIZP-PZH

ROCZN. PZH, 1999, 50, NR 1, 33-38
JE R ZY F A LA N D YSZ
P O Z O S T A Ł O Ś C I 7 7 ? /S (4 -C H L O R O F E N Y L O )M E T A N U
I 7 W S (4 -C H L O R O F E N Y L O )M E T A N O L U W R Y B A C H Z Z A T O K I
G D A Ń S K IE J*
RESID U ES O F 77?/S(4-CHLOROPHENYL)M ETHANE AND
77?/S(4-CHLOROPHENYL)M ETHANOL IN FISH FRO M T H E G U LF O F GDAŃSK
Zakład Chemii Środowiska i Ekotoksykologii,
Wydział Chemii, Uniwersytet Gdański
80-952 Gdańsk, ul. J. Sobieskiego 18
E-mail: [email protected]
Kierownik: prof. dr hab. J. Falandysz
Stosując niedestrukcyjną metodę ekstrakcji i oczyszczania próbki z dializą
ekstraktu przez pólprzepuszczalną membranę polietylenową, rozdział na 60 m ko ­
lumnie kapilarnej (HRGC) oraz detekcję i identyfikację techniką niskorozdzielczej spektrometrii mas (LRM S) oznaczono pozostałości TCTM-H i TCPM-OH
w dziesięciu jadalnych gatunkach ryb z Zatoki Gdańskiej. Pozostałości TCPM-H
zidentyfikowano we wszystkich zbadanych rybach, a TCPM-OH nie wykryto tylko
w śledziach. U siedmiu gatunków ryb, poza tobiaszem, dobijakiem i węgorzycą,
TCPM-H występował w większym stężeniu niż jego przypuszczalny metabolit TCPM-OH.
WSTĘP
7 n j(4 -c h lo ro fe n y lo )m e ta n o l (T C P M -O H lub 4,4’,4”-T C P M -O H ) je st ksen o b io ty kiem , k tó ry zidentyfikow ano w przy ro d zie w 1989 r. [10]. 7 'ra (4 -ch lo ro fen y Io )m eta n
(T C P M -H lub 4 ,4 ’4 ” -T C P M -H ) b u d o w ą stru k tu ra ln ą p rzy p o m in a znan y insektycyd
D D T czyli l,l,l-tric h lo ro -2 ,2 -te -(4 -c h lo ro fe n y lo )e ta n , a T C P M -O H insektycyd dicofol
(K e lth a n e) czyli l,l,l-tric h lo ro -2 ,2 -te -(4 -c h lo ro fe n y lo )e ta n o l. W alker i wsp. [10] b a ­
d ając skład archiw alnych p ró b e k p re p a ra tó w technicznych D D T i d icofolu nie w ykazali
aby zaw ierały o n e dom ieszk ę T C P M -O H w stężen iu większym niż 0,2% (T C P M -H nie
id entyfikow ano). Z a te m , w pierw szych publikacjach o w y stęp o w an iu T C P M -H /O H
w m atry cach środow iskow ych zasu g ero w an o , że źró d łem zan ieczyszczenia przyrody
tymi su b stan cjam i m ogą być sztuczne w łókna - p o lim er fra (4 -ch lo ro fen y lo )m e tak ry lo w y
lub barw niki d o w łókien akrylow ych [4, 10]. B user [1], krytycznie o ce n ia jąc m ożliw ości
badania w części finansowane przez Statens Naturvardsverk (Sztokholm), Uniwersytet w Umea
' Komitet Badań Naukowych.
34
J. Falandysz
i ro z m ia r sto so w an ia T C P M -H i T C P M -O H w p rakty ce, zasu g ero w ał, że je s t mało
p ra w d o p o d o b n e aby z n a n e o d n ied aw n a optycznie aktyw ne w łó k n a sy n tety czn e czy
barw niki do w łókien akrylow ych m iały zw iązek z w ielo letn ią ju ż o b ec n o śc ią T C P M -O H
w środow isku.
W skład D D T te ch n ic zn e g o w chodzi głów nie 4,4’-D D T (o k o ło 7 9 % ) i 2 ,4 ’-D D T
(1 6 -1 8 % ), a w m ałej części tak że su b stan cje o niezidenty fik o w an ej b u d o w ie [1]. Cyto­
w any a u to r [1] w ykazał, że dw ie próbki p re p a ra tu te ch n iczn eg o D D T w y p ro d u k o w a­
neg o w latach 1950-tych zaw ierały T C P M -H . T C P M -H p o w staje w m ałej ilości jako
p ro d u k t reak cji ch lo ralu , ch lo ro b e n ze n u i oleu m - syntezy p ro w a d zo n e j w takich
sam ych w aru n k ac h w jak ich odbyw a się przem ysłow a p ro d u k c ja D D T (k o n d en sacja
Bayera). Z kolei p ro d u k te m reakcji D D T z bezw odnym A1C13 w ch lo ro b e n z e n ie jest
10 izo m eró w T C P M -H , a m ianow icie: 2,2’,2” -,2,2’,3”-, 2,2’,4”-, 2,3’,3” -,2,3’,4 ”-,3,3’,3”-,
2,4’,4”-,3,3’,4” -,3,4’,4”-i 4,4’,4”-T C P M -H [1].
T C P M -O H je st przypuszczalnie m e tab o lite m T C P M -H , a rea k cję hydroksylacji
m iały by katalizo w ać oksygenazy. Jakkolw iek nie je st w ykluczone, że T C P M -H jest
ta k że i n a innej d ro d z e przek ształcan y w środow isku w T C P M -O H [1, 4, 11].
W latach 1970-tych w ykazano, że T C P M -O H uniem ożliw ia lin ien ie ow ad ó w z a b u ­
rzając ich rozw ój [5]. Z kolei w p rzypadku gryzoni T C P M -O H spożyw any (100 mg/kg
paszy) w ciągu 28 dni p rzez szczury w yw ołuje p rz e ro st m asy w ątro b y i śled zio n y u obu
płci tych zw ierząt [6].
T C P M -H i T C P M -O H to su b stan cje lipofilow e i w zg lęd n ie o d p o rn e n a wpływy
d eg ra d acy jn e czynników środow iskow ych, a ich zach o w an ie się i los w p rzy ro d zie przy­
p o m in a h isto rię pestycydów ch loroorganicznych czy p o lich lo ro w an y ch bifenyli (P C B )
[2, 3].
O b ec n o ść T C P M -O H stw ierd zo n o w zarchiw izow anej p ró b c e p o d sk ó rn e j tkanki
tłuszczow ej belu g i (D elphinapterus leucas) z rzeki Sw. W aw rzyńca z 1952 r. [4], a o s ta t­
n io ta k że w m leku kobiecym w e W łoszech (1992 r.; 2 ,2 -3 ,4 ng/g m asy lipidów )
i w Szwecji (1992 r.; 1,9-2,7 ng/g m .l.) [7]. T C P M -H rów nież zid en ty fik o w an o w m leku
k obiecym w Szwecji (1992 r.; 1,6 ng/g m .l.) [7]. S p o śró d p ro d u k tó w żyw nościow ych
T C P M -H i T C P M -O H w ykryto w oleju z m ak reli i tra n ie leczniczym otrzy m an y m
z w ą tró b dorszow ych - o b a g atu n k i ryb pochodziły z M o rza P ó łn o cn e g o , a n ie w ykryto
p o zo stało ści o b u tych substancji w rybach (b o n ito - tuńczyk, w łócznik, o k o ń , w ęgorz,
żab n ica - naw ę i b a rw e n a ) o raz ośm iornicy p o ch odzący ch z M o rza Ś ró d ziem n eg o ,
a d o stęp n y ch n a rynku w e W łoszech [7].
C elem b a d a ń było o k reśle n ie sto p n ia zanieczyszczenia T C P M -H i T C P M -O H ja d a l­
nych g atu n k ó w ryb z Z a to k i G dańskiej.
M A TERIAŁ I METODYKA
Ryby do badań złowiono w sieci stawne lub żaki w Zatoce Gdańskiej w pobliżu Gdańska
i Gdyni w 1992 r. Tok postępowania analitycznego obejmujący homogenizację i ekstrakcję
próbek oraz oczyszczanie ekstraktu na drodze dializy przez półprzepuszczalną m embranę poli­
etylenową dokładnie opisano w innej pracy [9]. Przed ekstrakcją (otwarta kolumna szklana
długości 1,0-1,5 m i o średnicy wewnętrznej 4 cm), na szczyt upakowanej w kolumnie próbki mieszaniny odwodnionej i zhomogenizowanej z bezwodnym siarczanem sodowym, dozowano
wzorzec wewnętrzny nr 1, zawierający 500 ng znakowanego izotopowo ( 13C i2) p,p’-DDT.
Wstępnie oczyszczony dializat (zawierający jeszcze od 0,9 do 8,1 % lipidów oryginalnie obecnych
Związki chloroorganiczne w rybach
35
w próbce), doczyszczano i frakcjonowano na złożu wypełnionym żelem Florisil (Merck, D ar­
m s t a d t , Niemcy) przemytym dwukrotnie, kolejno metanolem i chlorkiem metylenu. U wylotu
kolumny, zaopatrzonej w kurek teflonowy, pakowano zwitek waty szklanej, następnie żel Florisil,
a na szczyt bezwodny siarczan sodowy, kolejno wysuszony w 530°C przez 2 godz., i prażony
w 550°C przez 50 godz. Tak przygotowany bezwodny siarczan sodowy do czasu analizy przecho­
wywano zamknięty w słoju szklanym w suszarce elektrycznej w tem peraturze 120°C. Kurek
teflonowy, przed zamontowaniem w kolumnie, moczono w zlewce z chlorkiem metylenu przez
5-10 godz. Kolumna szklana miała długość całkowitą 35 cm - dolna część kolumny miała długość
25 cm i średnicę 1 cm, a górna 10 cm i średnicę 3 cm. Przed wprowadzeniem ekstraktu do
kolumny, w celu zmoczenia żelu, złoże zalewano л -heksanem do poziomu powyżej warstwy
bezwodnego siarczanu sodowego. Ewentualny nadmiar rozpuszczalnika odprowadzano kurkiem,
pozostawiając cienką warstwę nad siarczanem. Ekstrakt dozowano do kolumny pipetą Pasteura
(jednorazowego użytku), zużywając czterokrotnie po 1 ml я -heksanu. Analit wymywano z ko­
lumny w czterech frakcjach stosując szereg rozpuszczalników o wzrastającej polarności. Frakcję
pierwszą wymywano 28 ml л -heksanu (łącznie 4 + 28 ml), fakcję drugą 38 ml mieszaniny chlorku
metylenu z л -heksanem (15:85; v/v), frakcję trzecią 56 ml mieszaniny chlorku metylenu z
я -heksanem (50:50; v/v), a frakcję czwartą 66 ml metanolu. Frakcję pierwszą i drugą łączono.
TCPM-H jest wymywany ze złoża z żelem Florisil we frakcji drugiej, a TCPM -OH w trzeciej
[11]. Wyciek z kolumny zbierano do fiolek szklanych (poj. 100 ml), do których wcześniej dodano
tetradekan (30yul). Tetradekan spełnia rolę tzw. trzymacza - substancja ta uniemożliwia ucieczkę
do atmosfery oznaczanych związków chloroorganicznych, które są mniej lub bardziej lotne,
w tych etapach toku postępowania analitycznego, które są związane z odparowywaniem rozpu­
szczalnika do sucha, nawet kiedy jest to proces prowadzony w tem peraturze pokojowej. Wszy­
stkie frakcje wycieku z kolumny z żelem Florisil pozostawiano w tem peraturze pokojowej w celu
swobodnego odparowania rozpuszczalników do objętości kilku ml. Kolejno, ekstrakty przeno­
szono ilościowo do fiolek o poj. 10,5 ml i tak pozostawiano do swobodnego, całkowitego
odparowania rozpuszczalników. Następnie ekstrakty przenoszono do specjalnych fiolek (autofiolki), które umieszczano w karuzeli zautomatyzowanego dozownika (autosam pler) układu
GC/MS. Bezpośrednio przed przeniesieniem podwielokrotności ekstraktu do autofiolki dozowa­
no do niej wzorzec wewnętrzny nr 2, zawierający 100 ng znakowanego izotopowo
( l3C i2)2,2’,4,5,5’-pentachlorobifenylu (PCB nr 101).
Analizę TCPM -H i TCPM -OH prowadzono techniką kapilarnej chromatografii gazowej
(chromatograf Hewlett-Packard 5890; kolumna Supleco PTE-5 - o długości 60 m i o średnicy
wewnętrznej 0,32 mm; Bellefonte, PA, USA; zautomatyzowany dozownik próbek model HewlettPackard 7676A), w połączeniu z niskorozdzielczą spektrom etrią mas z jonizacją wiązką elek­
tronów i selektywną rejestracją jonów (SIR) (spektrometr masowy VG Analytical 11-250;
Altricham, Anglia). Kolumnę chromatografu utrzymywano w tem peraturze osiągnięcia 205°C,
i kolejno dalej podwyższano z prędkością 2 C/min. - aż do osiągnięcia 300°C. Separator
pomiędzy chromatografem i spektrom etrem mas utrzymywano w tem peraturze 270°C, a źródło
jonów w 250°C. Wzorcem obliczeniowym była mieszanina zawierająca te same ilości znakowa­
nych izotopowo ( l3C i2) p,p’-DD T i PCB nr 101 (w autofiolce ale bez ekstraktu) jak dodano do
próbki, a także naturalne ( 12C i2) wzorce TCPM-H i TCPM -OH [8]. D odatek znakowanych
izotopowo ( 13C i2) wzorców p,p’-DDT i PCB nr 101 (tzw. Wzorzec wielkości odzysku) do próbki
na początku (p,p’-DDT) i końcu (PCB nr 101) toku postępowania analitycznego raz użycie tych
samych substancji w tzw. Wzorcu obliczeniowym (autofiolka bez ekstraktu - p,p’-D D T i PCB
nr 101 obecne w takim samym stosunku mas jak dodano do próbki), pozwala na dokładną
kontrolę wielkości odzysku oznaczanych związków w każdej badanej próbce, a zatem na skory­
gowanie wyników oznaczeń TCPM -H/OH do wielkości 100% odzysku. Wzorców izotopowych
(13C12) TCPM -H i TCPM -OH jak dotąd jeszcze nie zsyntetyzowano i nie są one dostępne
komercyjnie.
36
J. Falandysz
* Liczba próbek zbiorczych i liczba ryb w próbce (w nawiasie)
NS = nie stwierdzono (< 0,02 ng/g m.m.)
W b a d a n ia c h w łasnych po raz pierw szy w ykazano o b ecn o ść T C PM -H i T C P M -O H
w rybach bałtyckich (tab e la I). T C P M -H /O H łączn ie w ykryto w rybach z Z ato k i G d a ń ­
skiej w stę że n iu d o 40 ng/g masy m o k rej. Z b a d a n e ryby zawierały T C P M -H /O H
w stę że n iu o trzy rzędy w ielkości m niejszym aniżeli pozostałości D D T (p ,p ’-D D T ,
o ,p ’-D D T , p ,p ’-D D D , o ,p ’-D D D , p ,p ’-D D E , o ,p ’-D D E i p ,p ’-D D M U ) (d an e w łasne
n ie o p u b lik o w an e ). T C P M -H na ogół w ykryw ano w rybach z Z ato k i G dańskiej w w ię­
kszym stę że n iu niż T C P M -O H , a w yjątkiem były je d y n ie tobiasz, dobijak i w ęgorzyca,
k tó re zaw ierały niem al d w ukrotnie w ięcej T C P M -O H niż T C P M -H . P lan k to n o ż ern e
g atu n k i ryb, ta k ie ja k tobiasz, d o b ijak (strefa szelfu przybrzeżnego) i śledź (stre fa
p elag iczn a), a tak że m inóg (g atu n e k pasożytniczy), pozostaw ały mniej zanieczyszczone
T C P M -H /O H w p o ró w n a n iu z rybam i prow adzącym i p rzy d en n y tryb życia (w ęgorzyca,
b a b k a o b ła, d o rsz i sto rn ia ) czy d rapieżnym i (san d acz i o k o ń ). F a k t obecności T C P M -H
i T C P M -O H w rybach z Z ato k i G d ań sk iej p o tw ie rd z a p rzynależność tych zw iązków do
grup y trw ałych zanieczyszczeń halogeno o rg an iczn y ch w środow isku naturalnym .
Związki chloroorganiczne w rybach
37
W P olsce p rzez w iele lat i w dużych ilościach stosow an o insektycyd D D T - p rzy ­
puszczalnie głów ne źró d ło T C P M -H /O H w Z a to c e G d ań sk iej (ryby z teg o akw enu
pozostają o b e c n ie silniej zanieczyszczone p o zostałościam i D D T w p o ró w n a n iu d o tych
samych g atu n k ó w ryb z innych m iejsc w M orzu B ałtyckim ). B rak je s t b ard z o w ielu
danych o toksyczności T C P M -H i T C P M -O H , a ryzyko w ystęp o w an ia p o zo stało ści tych
substancji w żyw ności p o zo staje n ie zn an e.
J.
Falandysz
RESID U ES O F 7R/5(4-CH LO RO PH EN Y L)M ETH A N E AND
77?/S(4-CHLOROPHENYL)M ETHANOL IN FISH FRO M T H E G U LF O F GDAŃSK
Summary
7m(4-chlorophenyl)m ethane (TCPM -H) and fra(4-chlorophenyl)methanol (TCPM -Oh) were
identified and quantified in fish caught in the Gulf of Gdańsk, Baltic Sea. The method of
measurement was capillary gas chromatography and low resolution mass spectrometry
(HRGC/LRM S) after a nondestructive extraction and clean-up of the samples using a wide-bore
glass tubes and dialysis with a semipermeable polyethylene membrane and further fractionations
of the extract on Florisil column. TCPM -H and TCPM -OH were detected in fish in concentration
from 0.08 to 1.6 and from < 0.02 to 0.4 ng/g wet weight, respectively.
PIŚMIENNICTW O
1. Buser H-R.: DDT, a potential source of environmental f/u(4-chlorophenyl)methane and
fra(4-chlorophenyl)methanoI. Environ. Sci. Technol. 1995, 29, 2133.
2. Falandysz J. : TWs(chlorofenylo) m etan i <rw(4-chlorofenylo)metanoI - zanieczyszczenia śro­
dowiska i żywności. Bromat. Chem. Toksykol. 1994, 27, 311.
3. Falandysz J.: Polichlorowane bifenyle (PCBs) w środowisku: chemia, analiza, toksyczność,
stężenia i ocena ryzyka. Państwowa Inspekcja Ochrony Środowiska, Biblioteka Monitoringu
Środowiska, Warszawa, 1998, w druku.
4. Jarman W.М., Simon М., Norstrom R.J., Burns S.A., Bacon C.A., Simonetil B.R.T., Risebrough
R.W.: Global distribution of f/u(4-chIorophenyl)methanol in high trophic level birds and
mammals. Environ. Sci. Technol. 1992, 26, 1770.
5. Lukovits / , Tóth B., Varjas L., Matolcsy G.: Quantitative relationship between structure and
anti-ecdysone activity of triarimol analogues. Acta Phytopath. Acad. Scien. Hung. 1978, 13,
227.
6. Poon R., Lecavalier P., Bergman A., Yagminas A., Chu 1., Valli V.E.: Effects of (rc.v(4-chlorophenyl)-methanol and -m ethane in human milk. Chemosphere, 1993, 27, 1487.
7. Rahman M.S., Montanarella L., Johansson B., Larsen B.R.: Trace levels of fra(4-chlorophenyl)-methanoI and -methane in human milk. Chemosphere, 1993, 27, 1487.
8. Strandberg L.\ Stężenia, skład, rozmieszczenie przestrzenne i zachowanie się cyklodienów
w łańcuchu zależności troficznych w części południowej morza Bałtyckiego. Rozprawa
doktorska. Uniwersytet Gdański, 1996.
9. Strandberg B.} Bergqvist P-А., Rappe С Dialysis with semipermeable membranes as an
efficient lipid removal method in the analysis of bioaccumulative chemicals. Anal. Chem.
1998, w druku.
10. Walker W., Risebrough R.W., Jarman W.M., de Lappe B.W., Tefft J.A., De Long R.L.:
Identification of fra(chlorophenyl)methanol in blubber of harbor seals from Puget Sound.
Chemosphere 1989, 18, 1799. '
38
J. Falandysz
Nr 1
11. Zook D.R., Buser H-R., Bergqvist P-А., Rappe С., Olsson M : Detection of fnj(chlorophenyl)
methane and f/is(4-chloropnenyl) methanol in ringed seal (Phoca hispida) from the Baltic
Sea. Ambio, 1992, 21, 557.
Otrzymano: 1998.02.10