JE R Z Y F A L A N D Y SZ
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*
R ESID U ES O F 77?/S(4-CHLOROPHENYL)M ETHAN E AND
77?/S(4-CH LOROPH ENY L)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 G dańsk, ul. J. Sobieskiego 18 E-mail: jfalandy@chemik.chem.univ.gda.pl
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 niskorozdziel- czej 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 s t k se n o b io ty - kiem , k tó ry zid en ty fik o w an o w p rz y ro d z ie w 1989 r. [10]. 7 'ra (4 -c h lo ro fe n y Io )m e ta 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 rz y p o m in a zn a n y insektycyd D D T czyli l,l,l- tr ic h lo r o - 2 ,2 -te - ( 4 - c h lo ro f e 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 r o - 2 ,2 -te - ( 4 - c h lo r o f e n y lo )e ta n o l. W alker i w sp. [ 10] b a d ając skład arch iw aln y ch p ró b e k p re p a ra tó w techn iczn y ch D D T i d ic o fo lu nie w ykazali aby zaw ierały o n e d o m ie sz k ę T C P M -O H w stę że n iu w iększym niż 0 ,2 % (T C P M -H n ie id e n ty fik o w an o ). Z a te m , w pierw szych p u b lik a cjac h o w y stę p o w a n iu T C P M - H /O H w m a try cac h środow iskow ych za su g e ro w a n o , że źró d łe m za n ieczy szczen ia przy ro d y tymi su b sta n c ja m i m o g ą być sz tu cz n e w łó k n a - p o lim e r fra (4 -c h lo ro fe n y lo )m e ta k ry lo w y lub barw n ik i d o w łó k ie n akrylow ych [4, 10]. B user [1], krytycznie o c e n ia ją c m ożliw ości
badania w części finansowane przez Statens Naturvardsverk (Sztokholm), Uniwersytet w Umea ' Komitet Badań Naukowych.
i ro z m ia r sto so w a n ia T C P M -H i T C P M -O H w p rak ty c e, z a su g e ro 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 ie d a w n a o p ty c zn ie ak ty w n e w łó k n a sy n te ty c zn e czy b arw n ik i do w łó k ie n akrylow ych m iały zw iązek z w ie lo le tn ią ju ż o b e c n o śc ią T C P M -O H w śro d o w isk u .
W sk ład D D T te c h n ic z n 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 a łej części ta k ż e su b stan cje o n ie zid e n ty fik o w an e j b u d o w ie [1]. C yto w any a u to r [1] w ykazał, że dw ie p ró b k i p r e p a ra tu te c h n ic z n e g o D D T w y p ro d u k o w a n eg o w la tac h 1950-tych zaw ierały T C P M -H . T C P M -H p o w sta je w m a łej ilości jako p r o d u k t re a k c ji c h lo ra lu , c h lo ro b e n z e n u i o le u m - syntezy p ro w a d z o n e j w takich sam ych w a ru n k a c h w ja k ic h odbyw a się przem ysłow a p ro d u k c ja D D T (k o n d e n sa c ja Bayera). Z ko lei p r o d u k te m rea k cji D D T z b ezw o d n y m A1C13 w c h lo ro b e n z e n ie jest 10 iz o m e ró 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 s t p rzy p u sz cz aln ie m e ta b o lite m T C P M -H , a re a k c ję hydroksylacji m iały by k ata liz o w a ć oksygenazy. Ja k k o lw iek n ie je s t w ykluczone, że T C P M -H jest ta k ż e i n a in n ej d ro d z e p rze k sz ta łc a n y w śro d o w isk u w T C P M - O H [1, 4, 11].
W la tac h 1970-tych w ykazano, że T C P M -O H u n ie m o żliw ia lin ie n ie o w ad ó w z a b u rz a ją c ich rozw ój [5]. Z ko lei w p rzy p a d k u gryzoni T C P M -O H spożyw any (100 mg/kg paszy) w ciągu 28 dni p rz e z szczury w yw ołuje p rz e ro s t m asy w ą tro b y i śle d zio n y u obu płci tych z w ie rząt [6 ].
T C P M -H i T C P M -O H to su b stan cje lipofilow e i w zg lę d n ie o d p o r n e n a wpływy d e g ra d a c y jn e czynników środow iskow ych, a ich za c h o w a n ie się i los w p rz y ro d z ie p rzy p o m in a h is to rię pestycydów c h lo ro o rg an icz n y ch czy p o lic h lo ro w an y ch b ifenyli (P C B ) [2, 3].
O b e c n o ść T C P M - O H stw ie rd z o n o w zarch iw izo w an ej p ró b c e p o d s k ó rn e j tk an k i tłuszczow ej b elu g i (D elphinapterus leucas) z rzeki Sw. W aw rzyńca z 1952 r. [4], a o s ta t n io ta k ż e w m le k u kobiecym w e W łoszech (1992 r.; 2 ,2 -3 ,4 ng/g m asy lipidów ) i w Szw ecji (1992 r.; 1,9 -2 ,7 ng/g m .l.) [7]. T C P M -H ró w n ież z id e n ty fik o w an o w m leku k obiecym w Szw ecji (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 a k re li i tra n ie leczniczym o trzy m an y m z w ą tró b dorszow ych - o b a g a tu n k i ryb p o ch o d z iły z M o rz a P ó łn o c n e g o , a n ie w ykryto p o z o s ta ło śc i o b u tych su b stan cji w rybach (b o n ito - tuńczyk, w łócznik, o k o ń , w ęgorz, ż a b n ic a - n aw ę i b a rw e n a ) o ra z ośm io rn icy p o c h o d z ąc y ch z M o rz a Ś ró d z ie m n e g o , a d o stę p n y c h n a ry n k u w e W łoszech [7].
C e le m b a d a ń było o k re śle 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 a tu n k ó w ryb z Z a to k i G d ań sk iej.
M A TERIA Ł I M ETO DYKA
Ryby do badań złowiono w sieci stawne lub żaki w Zatoce Gdańskiej w pobliżu G dańska i Gdyni w 1992 r. Tok postępowania analitycznego obejmujący homogenizację i ekstrakcję próbek oraz oczyszczanie ekstraktu na drodze dializy przez półprzepuszczalną m em branę 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. W stępnie oczyszczony dializat (zawierający jeszcze od 0,9 do 8,1 % lipidów oryginalnie obecnych
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 nadm iar 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 -O H 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. N astępnie ekstrakty przenoszono do specjalnych fiolek (auto- fiolki), 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 Hewlett- Packard 7676A), w połączeniu z niskorozdzielczą spektrom etrią mas z jonizacją wiązką elek tronów i selektywną rejestracją jonów (SIR) (spektrom etr 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 chrom atografem 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’-D D 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.
* 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 p o raz pierw szy w y k azan o o b e c n o ść T C P M -H i T C P M -O H w rybach bałtyckich (ta b e la I). T C P M -H /O H łą c z n ie w ykryto w rybach z Z a to k i G d a ń skiej w stę ż e n iu d o 40 ng/g m asy m o k re j. Z b a d a n e ryby zaw ierały T C P M -H /O H w stę ż e n iu o trzy rzędy w ielkości m niejszym an iżeli p o zo stało ści 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 a n e w łasn e n ie o p u b lik o w a n e ). T C P M -H na o g ó ł w ykryw ano w rybach z Z ato k i G dańskiej w w ię kszym stę ż e n iu niż T C P M -O H , a w yjątkiem były je d y n ie to b iasz, dobijak i w ęgorzyca, k tó re zaw ierały n ie m al d w u k ro tn ie w ięcej T C P M -O H niż T C P M -H . P la n k to n o ż e rn e g a tu n k i ryb, ta k ie ja k tobiasz, d o b ija k (stre fa szelfu p rzybrzeżnego) i śledź (stre fa p e la g ic z n a ), a ta k ż e m in ó g (g a tu n e k p asożytniczy), p o zo staw a ły mniej zanieczyszczone T C P M - H /O H w p o ró w n a n iu z rybam i p ro w ad zący m i p rzy d e n n y tryb życia (w ęgorzyca, b a b k a o b ła , d o rsz i s to rn ia ) czy d rap ie żn y m i (sa n d a c z 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 a to k i G d a ń sk ie j p o tw ie rd z a p rzy n ależn o ść tych zw iązków do g ru p y trw ałych zanieczyszczeń h alo g en o o rg a n ic z n y c h w śro d o w isk u naturalnym .
W P olsce p rz e z w iele la t i w dużych ilościach sto so w a n o insektycyd D D T - p rz y puszczalnie g łów ne ź ró d ło T C P M - H /O H w Z a to c e G d a ń sk ie j (ryby z te g o ak w en u p o zo stają o b e c n ie silniej za n ie cz y szc zo n e p o zo stało ścia m i D D T w p o ró w n a n iu d o tych sam ych g a tu n k ó w ryb z innych m iejsc w M o rzu B ałtyckim ). B ra k je s t b a rd z o w ielu danych o toksyczności T C P M -H i T C P M -O H , a ryzyko w y stę p o w a n ia p o z o sta ło śc i tych substancji w żyw ności p o z o s ta je n ie z n a n e .
J . F a l a n d y s z
RESID U ES O F 7R /5(4-C H LO R O PH EN Y L)M ETH A N E AND
77?/S(4-CHLO ROPH ENYL)M ETHAN OL IN FISH FRO M T H E G U LF O F G D AŃSK
Summary
7m (4-chlorophenyl)m ethane (TCPM -H) and fra(4-chlorophenyl)m ethanol (TC PM -O h) were identified and quantified in fish caught in the Gulf of Gdańsk, Baltic Sea. The m ethod of measurem ent was capillary gas chromatography and low resolution mass spectrom etry (HRGC/LRM S) after a nondestructive extraction and clean-up of the samples using a wide-bore glass tubes and dialysis with a sem iperm eable polyethylene mem brane 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.
PIŚM IENNICTW O
1. Buser H-R.: DDT, a potential source of environmental f/u(4-chlorophenyl)m ethane and fra(4-chlorophenyl)m ethanoI. 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 M onitoringu 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-chlo- rophenyl)-m ethanol and -m ethane in human milk. Chem osphere, 1993, 27, 1487.
7. Rahman M.S., Montanarella L., Johansson B., Larsen B.R.: Trace levels of fra(4-chlorophe- nyl)-methanoI and -m ethane in hum an milk. Chemosphere, 1993, 27, 1487.
8. Strandberg L.\ Stężenia, skład, rozmieszczenie przestrzenne i zachowanie się cyklodienów w łańcuchu zależności troficznych w części południowej m orza Bałtyckiego. Rozprawa doktorska. Uniwersytet Gdański, 1996.
9. Strandberg B.} Bergqvist P-А., Rappe С Dialysis with sem iperm eable m em branes as an efficient lipid removal m ethod 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)m ethanol in blubber of harbor seals from Puget Sound. Chem osphere 1989, 18, 1799. '
11. Zook D.R., Buser H-R., Bergqvist P-А., Rappe С., Olsson M : Detection of fnj(chlorophenyl) m ethane and f/is(4-chloropnenyl) methanol in ringed seal (Phoca hispida) from the Baltic Sea. Ambio, 1992, 21, 557.
