Untersuchung der mittleren Belastung der Allgemeinbevölkerung Biomonitororing in Urin

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1 Spurenstoffe im Menschen Linda Schlittenbauer, Bettina Seiwert, Thorsten Reemtsma Hl Helmholtz hltzentrum für Umweltforschung, UFZ Leipzig Li i Partner Biomonitoring it i Hintergrund DerMenschenals Teil deswasserkreislaufs Der Mensch als Schutzgut consumer products direct discharge sources barriers water works food environment e.g. pesticides agriculture various chemicals industry groundwater WWTP river surface water Untersuchung der mittleren Belastung der Allgemeinbevölkerung Biomonitororing in Urin leicht verfügbare Körperflüssigkeit pirmärer Ausscheidungspfad für polare Stoffe 2

2 Klassische Exposition in Urin mittels LC MS / GC MS Analyse median (µg/l) 95 Perzentil (µg/l) Phthalat Metabolite PFC s , Triclosan Bisphenol A 2 10 OrganoPhosphate Pyrethroid Metabolite 0,01 0,5 0,1 3 PAH Metabolite 0,01 5 0, Humanbiomonitoring it i Zwei iansätze Verdünnung UND Enzym + SPE Non Targeted Screening mittels UPLC QTOF Monitoring mit Multimethode mittels UPLC QqQ 100 2]O t[2 0 Urin X Ui Urin Y ity [%] Intensi t[1]p Time [min] 4

3 Stoffauswahl für das Monitoring i ausreichende ih Polarität itätfür das Auftreten t im Wasserkreislauf unvollständige Elimination in Kläranlagen erhöhte Befunde in Flüssen und Fungizide id Biozidid Grundwässern Auswahl einzelne elne Vertreter bei homogenen Stoffgruppen, dieinhöheren in Konzentrationen vorkommen Insektizide Metabolite Pharmaka Herbizide Industriechemikalien 5 Biomonitoring it i Multimethode th Analyse von 93Verbindungen mittelslc MS/MS Hoher Probendurchsatz und geringe Probenmenge Mix G b 1: MRM of 2 Channels ES x TIC (1-Methylbenzotriazole_UFZ) 2.66e8 N Methylbenzotriazole anticorrosive agent Benzophenone 4 UV absorber Propiconazole fungicide Intensität [% %] % Time 7.20 Zeit [min] Spurenstoffe im Menschen 6

4 Biomonitoring it i in Urin Ui Drei iherausforderungen Humanmetabolismus mögliche Veränderung aufgenommener Kontaminanten durch Phase I und Phase II Metabolismus Exposition kann unterschätzt werden Starke und zwischen verschiedenen Proben stark variierende Matrixeffekte Verlust an Sensitivität unzuverlässige Quantifizierung Hohe Komplexität der Urin Matrix oft nicht ausreichende Selektivität der LC MS Methoden falsch positive Befunde Herausforderung 1: Human Metabolismus Mtbli Auswirkung auf das Biomonitoring kein Metabolismus direkt LC MS Analyse Phase I Metabolismus zusätzlicher Standard d LC MS Analyse Phase II Metabolismus enzym. Konjugat Spaltung LC MS Analyse Sulfat Glykoside Glucuronsäure etc enzymatische Hydrolyse: Inkubation für 2 37 C 8

5 Human Metabolismus Mtbli Literaturauswertung für die 91 ausgewählten Analyte Konjugatspaltung nötig nur Phase 2 9% Metabolit als Referenzsubst. nötig Phase % nur Phase 1 21% nicht metabolisiert 24% unbekannt 32% ohne Konjugatspaltung signifikante Unterbefunde u.u. für > 50% der Analyte Verdünnung Enzym SPE Mix UND Herausforderung 2: Komplexität von humanem Urin Ui hohe Matrix Konzentrationen hohe Variabilität der 100 Konzentrationen DOC TN Leitfähigkeit [g/l] [g/l] [ms/cm] %] ssion effect Suppre [% Minimum Maximum Median KA-Zulauf KA-Ablauf 0.01 Schlittenbauer et al. (2015) J. Chromatogr. A matrix ancement Enha Matrix effects [%] Atenolol Boscalid Lamotrigin Acetylamino phenazon 10

6 Wirkung der Urin Matrix Bestimmungsgrenze in Reinstwasser 25 Anzah hlder Analyte r Analyte Anzahl de Mittlere Bestimmungsgrenze in Urin (1:5) LOQ [ng/l] Average LOQ [ng/l] 11 Herausforderung 3: Selektivität ität Benzotriazol in Monitoring Proben 300 fach stärkere Matrix als in KA Ablauf viele andere Substanzen inhöherer Zahl und Konzentration N N N H ABER: Q/q = 20% LC Optimierung kein Benzotriazol detektiert LOQ 1-10 µg/l 12

7 Mögliche Expositionspfade und bisherige i Befunde Bf Stoffgruppe 1: nur in einzelnen Proben z.b. Pharmaka Metamizol Stoffgruppe 2: in wenigen Proben abhängig vom Lebensumfeld, z.b. Fungizid Thiabendazol Stoffgruppe 3: in allen Proben ubiquitär, z.b. Korrosionsschutzmittel Benzotriazol 13 Humanbiomonitoring it i Ergebnisse Multimethode keine humane Grundbelastung mit den im Berliner Wasserkreislauf fdetektierten Spurenstoffe oberhalb lbder Methodengrenzen (stoffabhängig zwischen ng/l) HumaneExposition* durch Spurenstoffe des Berliner Wasserkreislaufs stoffabhängig unter ng/kg KG/d NonTarget Screening nur Befunde aus Ernährung (natürliche Inhaltsstoffe und Zusatzstoffe) ohne Relevanz für Wasserkreislauf z.b. Phytoöstrogene *) 2L TW pro Tag, 70 kg KG) 14

8 Klassische Exposition: Parabene Konservierungsmittel (ubiquitäre) Befunde in: Pflegeprodukte und Kosmetika humanen Matrizes Pharmaka (Urin, Serum, Muttermilch ) Lebensmittel Abwasser Hausstaub endokrine Disruptoren (EDCs) östrogenes Potential 15 Analytik Probenvorbereitung Analyse schnelle & einfache Aufarbeitung geringes Probenvolumen hoher Probendurchsatz Schlittenbauer et al. (2015) subm. 16

9 Bf Befunde 39 Urinproben untersucht (62% / 38% ) Methyl, Ethyl und n Propylparaben in > 95% der Proben * * * p< Summenkonzentration 27 µg/l ( ) und 8 µg/l ( ) Schlittenbauer et al. (2015) subm. 17 Shl Schlussfolgerungen fl für diese Untersuchungen 90 polare, potentiell wasserbürtige organische Spurenstoffe ki keine problematischen, ubiquitären itä Befunde Bf in den untersuchten Proben Trinkwasser alsexpositionspfad imvergleich zu Pharmaka, Körperpflege und Ernährung vernachlässigbar Es kann bisher unentdeckte Belastungen geben 18

10 Vielen Dank kfür Ihre Aufmerksamkeit! k Prof. Dr. Thorsten Reemtsma Helmholtz Zentrum für Umweltforschung UFZ Department Analytik Permoserstrasse 15, Leipzig analytik@ufz.de Partner