Изучение процесса поглощения почвой тетрациклина и его трансформация при кислотной десорбции

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. В настоящее время контроль за попаданием антибиотиков в почву при их использовании в сельском хозяйстве становится актуальной проблемой гигиены окружающей среды. Тетрациклин может попадать в почву с экскрементами домашних животных и воздействовать как на микробиологические, так и на растительные биологические объекты. Химическая форма нахождения тетрациклина в почве, варианты его трансформации, в частности при пробоподготовке для анализа, являются факторами, определяющими интенсивность этого воздействия и достоверность аналитического контроля. Отсутствие информации о трансформации препарата при химическом воздействии определило актуальность исследований.

Материалы и методы. Исследования выполнены с использованием хроматографической системы «Стайер» с катионной колонкой Shodex IC YS-50 150/4,6 и ВЭЖХ колонкой Kromasil C18 с амперометрическим и кондуктометрическим детектированием. Объектами исследований были модельные образцы почвы с разным содержанием тетрациклина. При проведении исследований использована дерново-подзолистая почва с опытного поля «Немчиновка» (Московская область) и стандартный образец чернозёма.

Результаты. Методами ВЭЖХ и ИХ (ионохроматографическими методами) изучены растворы, полученные после кислотно-метанольной десорбции тетрациклина из почвенных образцов. Установлено, что в результате десорбции в водную фазу переходят сложные формы веществ, включающие как природные органические вещества почвы, так и компоненты тетрациклина. Эти формы веществ фиксируются ионообменной катионной колонкой Shodex IC YS-50 и не фиксируются методом ВЭЖХ с колонкой Kromasil C18. Показана возможность выделения методом ионной хроматографии хроматографического сигнала, соответствующего тетрациклиновой компоненте.

Ограничения исследования. Для создания методики измерений тетрациклина в почве необходимо провести тестирование большего количества видов почвы, различающихся содержанием органического вещества, с целью детального выявления мешающего влияния органической матрицы при хроматографическом анализе.

Заключение. Исследования показали, что тетрациклин химически связывается с почвенным веществом, образуя катионные комплексы. После обработки почвы смесью концентрированной соляной кислоты и метанола тетрациклин количественно экстрагируется из почвы в сумме с природной почвенной органикой. Эти формы веществ фиксируются катионной колонкой Shodex IC YS-50 и не фиксируются методом ВЭЖХ с колонкой Kromasil C18. Возможен селективный анализ катионной формы, содержащей тетрациклиновую составляющую.

Соблюдение этических стандартов. Исследование не требует предоставления заключения комитета по биомедицинской этике или иных документов.

Участие авторов:
Антропова Н.С. — сбор и обработка материала, написание текста, редактирование;
Абрамов Е.Г. — сбор и обработка материала, статистическая обработка, написание текста, концепция исследования.
Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование не имело финансовой поддержки.

Поступила: 15.02.2024 / Поступила после доработки: 11.03.2024 / Принята к печати: 09.04.2024 / Опубликована: 08.05.2024

Об авторах

Наталья Сергеевна Антропова

ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью»
Федерального медико-биологического агентства

Автор, ответственный за переписку.
Email: natalia.antropova94@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9311-9910

Мл. науч. сотр. отд. физико-химических исследований и экотоксикологии ФГБУ «ЦСП» ФМБА России, 119121, Москва, Россия

e-mail: natalia.antropova94@gmail.com

Россия

Евгений Геннадиевич Абрамов

ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью»
Федерального медико-биологического агентства

Email: EAbramov@cspmz.ru
ORCID iD: 0000-0001-9611-8430

Науч. сотр. отд. физико-химических исследований и экотоксикологии ФГБУ «ЦСП» ФМБА России, 119121, Москва, Россия

e-mail: EAbramov@cspmz.ru

Россия

Список литературы

  1. Cycoń M., Mrozik A., Piotrowska-Seget Z. Antibiotics in the soil environment – degradation and their impact on microbial activity and diversity. Front. Microbiol. 2019; 10: 338. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00338
  2. Wegst-Uhrich S., Navarro D., Zimmerman L., Aga D. Assessing antibiotic sorption in soil: A literature review and new case studies on sulfonamides and macrolides. Chem. Cent. J. 2014; 8(1): 5. https://doi.org/10.1186/1752-153x-8-5
  3. Europen Medicines Agency (EMA), Sales of veterinary antimicrobial agents in 31 European countries in 2021. Trends from 2010 to 2021 Twelfth ESVAC report; 2022. Available at: https://www.ema.europa.eu/en/documents/report/sales-veterinary-antimicrobial-agents-31-european-countries-2021-trends-2010-2021-twelfth-esvac_en.pdf
  4. Kuppusamy S., Kakarla D., Venkateswarlu K., Megharaj M., Yoon Y.E., Lee Y.B. Veterinary antibiotics (VAs) contamination as a global agro-ecological issue: A critical view. Agric. Ecosyst. Environ. 2018; 257: 47–59. https://doi.org/10.1016/j.agee.2018.01.026
  5. Гончарук В.В., Потапченко Н.Г., Вакуленко В.Ф. Озонирование как метод подготовки питьевой воды: возможные побочные продукты и токсикологическая оценка. Химия и технология воды. 1995; 17(1): 3–33.
  6. Abramov E.G., Bezzubov A.A. Electrosorptive separation of humic substances. J. Water Chem. Technol. 2007; 29(3): 125–30. https://doi.org/10.3103/S1063455X07030022 https://elibrary.ru/lkktvd
  7. Малышева А.Г., Абрамов Е.Г., Растянников Е.Г. Электрохимическая очистка природной воды от гуминовых соединений. Вестник Российской академии медицинских наук. 2006; (4): 27–31. https://elibrary.ru/hsynex
  8. Абрамов Е.Г., Хамизов Р.Х. Способ сорбционной очистки воды и устройство для его осуществления. Патент РФ № 2083500C1; 1997. https://elibrary.ru/zqkmax
  9. Волков И.В. Реакции микроэлементов с гуминовыми кислотами как основа сорбционной дезактивации и очистки техногенных отходов: Автореф. дисс. … канд. биол. наук. Екатеринбург; 2016. https://elibrary.ru/zqcsjt
  10. National Center for Biotechnology Information. PubChem Compound Summary for CID 54675776, Tetracycline. Available at: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Tetracycline
  11. Conde-Cid M., Ferreira-Coelho G., Núñez-Delgado A., Fernández-Calviño D., Arias-Estévez M., Álvarez-Rodríguez E., et al. Competitive adsorption of tetracycline, oxytetracycline and chlortetracycline on soils with different pH value and organic matter content. Environ. Res. 2019; 178: 108669. https://doi.org/10.1016/j.envres.2019.108669
  12. Wu L., Pan X., Chen L., Huang Y., Teng Y., Luo Y., et al. Occurrence and distribution of heavy metals and tetracyclines in agricultural soils after typical land use change in east China. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2013; 20(12): 8342–54. https://doi.org/10.1007/s11356-013-1532-1
  13. Qiao M., Chen W., Su J., Zhang B., Zhang C. Fate of tetracyclines in swine manure of three selected swine farms in China. J. Environ. Sci. (China). 2012; 24(6): 1047–52. https://doi.org/10.1016/s1001-0742(11)60890-5
  14. González Gaya B., Cherta L., Nozal L., Rico A. An optimized sample treatment method for the determination of antibiotics in seawater, marine sediments and biological samples using LC-TOF/MS. Sci. Total Environ. 2018; 643: 994–1004. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.06.079
  15. Черкашина К.Д. Микроэкстракционное выделение и концентрирование тетрациклинов из биологических жидкостей для их последующего хроматографического определения: Автореф. дисс. … канд. хим. наук. СПб.; 2021. https://elibrary.ru/emwgac
  16. Ришард Х., Барбара М., Йоланта С., Люсина М., Казимеж Ч., Мария С. Способ выделения тетрациклина. Патент SU № 1407402A3; 1988. https://elibrary.ru/xochjs
  17. Хайриддинов А.Б., Бобоноров Р.С., Хушмуродов Ж.П. Сохранение и повышение содержания гумуса в почве. Символ науки: международный научный журнал. 2017; 2(1): 133–5. https://elibrary.ru/ygwoiz
  18. Абрамов Е.Г. Ионохроматографический амперометрический анализ как метод контроля малых концентраций веществ в водных объектах. В кн.: Сысинские чтения – 2021. Материалы II национального конгресса с международным участием по экологии человека, гигиене и медицине окружающей среды. М.; 2021: 9–11. https://elibrary.ru/ghfdnr
  19. Абрамов Е.Г., Малышева А.Г. Ионохроматографическое амперометрическое определение йодидов, нитритов и двухвалентного железа в воде. Гигиена и санитария. 2020; 99(11): 1307–12. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2020-99-11-1288-1293 https://elibrary.ru/wkruji
  20. Boxall A.B. Veterinary medicines and the environment. Handb. Exp. Pharmacol. 2010; (199): 291–314. https://doi.org/10.1007/978-3-642-10324-7_12
  21. Zheng W.L., Zhang L.F., Zhang K.Y., Wang X.Y., Xue F.Q. Determination of tetracyclines and their epimers in agricultural soil fertilized with swine manure by ultra-high-performance liquid chromatography tandem mass spectrometry. J. Integr. Agric. 2012; 11(7): 1189–98. https://doi.org/10.1016/S2095-3119(12)60114-2
  22. Jia W.L., Song C., He L.Y., Wang B., Gao F.Z., Zhang M., et al. Antibiotics in soil and water: Occurrence, fate, and risk. Curr. Opin. Environ. Sci. Health. 2022; 32: 100437. https://doi.org/10.1016/j.coesh.2022.100437
  23. Gu J., Chen C., Huang X., Mo J., Xie Q., Zeng Q. Occurrence and risk assessment of tetracycline antibiotics in soils and vegetables from vegetable fields in Pearl River Delta, South China. Sci. Total Environ. 2021; 776: 145959. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.145959
  24. Li M., Yang L., Yen H., Zhao F., Wang X., Zhou T., et al. Occurrence, spatial distribution and ecological risks of antibiotics in soil in urban agglomeration. J. Environ. Sci. (China). 2023; 125: 678–90. https://doi.org/10.1016/j.jes.2022.03.029

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Антропова Н.С., Абрамов Е.Г., 2024


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 37884 от 02.10.2009.