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Natural and synthetic estrogens are key endocrine-disrupting chemicals. Despite occurring at ultra-trace levels (below ng L-1), it is believed that they are contributing to an increase in feminized fish and other endocrine disruptive effects, and hence, their inclusion in the Watch list was not unexpected. One of the main sources ofestrogens to surface waters is wastewater effluent. Once in surface waters, they can partition into different compartments, i.e., water and suspended particulate matter. For this reason, there is an urgent need for a methodology to monitor estrogen levels below the environmental quality standards (EQS) set by the Water Framework Directive requirements.
In this study, a precise and accurate gas chromatography-mass spectrometry method (GC-MS/MS) for the analysis of estrone (E1), 17β-estradiol (17β-E2), 17α-estradiol (17α- E2), 17-alpha-ethinylestradiol (EE2), and estriol (E3) in whole water samples with ng L-1 limit of quantification (LOQ) was developed and validated in accordance with CEN/TS 16800:2020 guidelines.
EDC WFD project to deliver reliable measurements of estrogens for better monitoring surveys and risk assessments.
Collaboration between National Metrology Institutes and advanced research institutes from 6 European countries A Balance of expertise: development and certification of RM, proficiency tests / interlaboratory comparison design, method development and validation, standardisation A 3 years project: September 2019- August 2022
Strong engagement with stakeholders (Advisory Group)
Zu den letzten beiden Jahrestagungen der GUS wurden Verfahren und Methoden vorgestellt, die es gestatten, den Transfer von Schadstoffen aus Materialien und Produkten in die Umwelt unter umweltrelevanten Bedingungen beschreiben zu können. Dabei lag der Fokus auf den Materialien und der eingesetzten Umweltsimulationen. In einem sich anschließenden Schritt soll nun das Verhalten der freigesetzten organischen Schadstoffe unter den Bedingungen von realen und simulierten Umwelteinflüssen charakterisiert und beschrieben werden. Hier werden im Detail drei potentielle Schadstoffe betrachtet, die Inhaltsstoffe bzw. Additive in den jeweils eingesetzten Materialien sind. Im Falle von Polypropylen (PP) und Polystyrol (PS) handelt es sich um polybromierte Flammschutzmittel BDE 209 (Decabrom-diphenylether, als Einzelsubstanz) und HBCD (Hexabromcyclododecan, als technische Formulierung). Für das eingesetzte Polycarbonat ist BPA (Bisphenol A) als Schadstoff zu definieren, welcher unter umweltrelevanten Bedingungen freigesetzt wird. Im Rahmen der durchzuführenden Arbeiten sollen die aufgeführten prioritären Schadstoffe hinsichtlich möglicher Transformationsprozesse in Umwelt und Klärwerk charakterisiert werden. Die unter den Bedingungen der Ozonung, Chlorierung und UV-Bestrahlung erhaltenen Transformationsprodukte (TPs) sollen im Sinne einer Non-Target-Analytik identifiziert und eindeutig charakterisiert werden. Die Ergebnisse sollen mittels vorhandener Analysenverfahren, wie GC-EI-MS, HPLC-ESI-IT-MSn bzw. LC-MS/MS erzeugt bzw. abgesichert werden. Anhand der in der Struktur eindeutig zu beschreibenden Transformationsprodukte und der Charakterisierung von potentiellen Intermediaten sollen belastbare Reaktionswege und –mechanismen abgeleitet werden.
Gegenstand der vorzustellenden Arbeiten ist die Prüfung der Umwelt-beständigkeit und -verträglichkeit von Materialien und Produkten hinsichtlich der Emission von potenziellen Schadstoffen in die Umwelt. Hierzu werden chemisch-physikalische Einflüsse (Bewitterung) und mikrobielle Beanspruchungen an Modellmaterialien evaluiert. So werden die Freisetzungsraten von Schadstoffen in Abhängigkeit der Beanspruchung beschrieben. Als Modellmaterialien kommen die Polymere Polystyrol (PS) und Polypropylen (PP) zum Einsatz. Synergistische Effekte der Bewitterungsparameter und der mikrobiologischen Beanspruchung sollen dabei ebenso betrachtet werden, wie die gezielte Alterung. Auch findet eine Beschreibung des Verhaltens der ausgetragenen Schadstoffe in den Umweltkompartimenten Boden oder Wasser statt. Hier sind mit Hilfe der zu entwickelnden Screening- und non-Target-Analyseverfahren die Transformation und der Metabolismus durch Mikroorganismen zu beschreiben. Aus den Ergebnissen sollen Korrelationen zwischen den künstlichen Alterungsverfahren und realen Szenarien abgeleitet werden.
Gegenstand der vorzustellenden Arbeiten ist die Prüfung der Umweltbeständigkeit und -verträglichkeit von Materialien und Produkten hinsichtlich der Emission von potenziellen Schadstoffen in die Umwelt. Hierzu werden chemisch-physikalische Einflüsse (Bewitterung) und mikrobielle Beanspruchungen an Modellmaterialien evaluiert. So werden die Freisetzungsraten von Schadstoffen in Abhängigkeit der Beanspruchung beschrieben. Als Modellmaterialien kommen die Polymere Polystyrol (PS) und Polypropylen (PP) zum Einsatz, die jeweils mit polybromierten Flammschutzmitteln (PBFSM) versehen sind. Synergistische Effekte der Bewitterungsparameter und der mikrobiologischen Beanspruchung sollen dabei ebenso betrachtet werden, wie die gezielte Alterung. Auch findet eine Beschreibung des Verhaltens der ausgetragenen Schadstoffe in den Umweltkompartimenten Boden oder Wasser statt. Hier sind mit Hilfe der zu entwickelnden Screening- und non-Target-Analyseverfahren die Transformation und der Metabolismus durch Mikroorganismen zu beschreiben. Auch soll mit Hilfe der RFA und der LA-ICP-MS die Abreicherung der PBFSM in den Modellmaterialien beschrieben werden. Aus den Ergebnissen sollen Korrelationen zwischen den künstlichen Alterungsverfahren und realen Szenarien abgeleitet werden.
In addition to previously reported results on the accelerated weathering of polystyrene samples (PS) containing 1 wt.% hexabromocyclododecane (HBCD), we present the first results of our investigations of polypropylene samples (PP) containing 0.1 wt.% BDE-209. All studied polymer samples were exposed to a defined weathering schedule in a climate chamber in accordance to regulation EN ISO 4892-3:2006. For the determination of BDE-209 in the collected raining water the samples were prepared in accordance to a validated protocol. Before the analyses each sample was spiked with isotopically labeled BDE-209. Subsequently the samples were extracted with isooctane. The obtained extracts were concentrated, and the resulting solutions were analyzed by GC/MS. Additionally, the total bromine content was monitored for the weathered and untreated samples using laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS) and X-ray fluorescence analysis (XRF) as a non-destructive and rapid method. In general, the resulting data from the accelerated weathering will be compared to those from the natural weathering experiments. Here, the surfaces of the test pieces were analyzed by LA-ICP-MS and XRF as well. Moreover, soil bed tests were conducted in a well characterized model soil. This soil (boulder-clay, sand with 12 % loam, particle size in total 0.2-4 mm) is filled in a free-draining basin inside of an air-conditioned cellar. In this manner, TOC, water capacity and humidity are recorded parameters. To induce a leaching process from the samples by the raining water, the target water content is calculated to 8%. The actual humidity is measured by a tensiometer, assuring the duration of the raining period. A defined humidity is a fundamental parameter for a biological activity in the soil. The test polymers were placed up to the half in the soil. Microbial activity of the soil is monitored by a reference polymer (polyurethane) and should induce the release of HBCD and BDE-209 out of the test materials. These released analytes will be captured by passive samplers (silicone tubes) placed in a distinct distance to the polymer samples in the soil. The soil bed experiments are complementary to the weathering experiments due to the biological activity in the soil.
Metformin is widely used as a first-line treatment for type 2 diabetes, but central effects of metformin have received little attention. When metformin (200 mg/kg i.p.) was administered to C57Bl6 mice, metformin concentration in cerebrospinal fluid peaked at 29 μM after 30 min but dropped quickly and was low at 90 min. In mouse hypothalamus sampled by microdialysis, systemically administered metformin caused minor and transient increases of acetylcholine, glucose and lactate while choline levels decreased. When metformin (0.2−10 mM) was locally infused via retrodialysis, there was a short-lasting increase of acetylcholine in the hypothalamus. Extracellular lactate levels in hypothalamus showed a massive increase upon metformin infusion while glucose levels decreased. In isolated mitochondria of mouse brain, metformin inhibited oxygen consumption and the activity of complex I. Inhibition of mitochondrial respiration likely explains lactate formation in the brain during metformin infusion which may cause lactic acidosis during metformin intoxication. The changes of cholinergic activity in the hypothalamus may be associated with appetite suppression observed during metformin treatment.
AbstractSince the 1950s, Warfarin has been used globally as both a prescription drug and a rodenticide. Research has shown that warfarin and other rodenticides are present in the environment and food chain. However, emerging contaminants are subject to degradation by biotic and abiotic processes and advanced oxidation processes. In some cases, detecting the parent compound may not be possible due to the formation of structurally changed species. This approach aims to identify hydroxylated transformation products of warfarin in a laboratory setting, even after the parent compound has undergone degradation. Therefore, the Fenton reaction is utilized to insert hydroxylation into the parent compound, warfarin, by hydroxyl and hydroperoxyl radicals generated by Fe2+/Fe3+ redox reaction with hydrogen peroxide. Using multiple reaction monitoring, a GC–MS/MS method, incorporating isotopically labeled reference compounds, is used to quantify the expected derivatized species. The analytes are derivatized using trimethyl-3-trifluoromethyl phenyl ammonium hydroxide, and the derivatization yield of warfarin is determined by using isotopically labeled reference compounds. The method has a linear working range of 30 to 1800 ng/mL, with detection limits ranging from 18.7 to 67.0 ng/mL. The analytes are enriched using a C18-SPE step, and the recovery for each compound is calculated. The Fenton reaction generates all preselected hydroxylated transformation products of warfarin. The method successfully identifies that 4′-Me-O-WAR forms preferentially under the specified experimental conditions. By further optimizing the SPE clean-up procedures, this GC–MS-based method will be suitable for detecting transformation products in more complex matrices, such as environmental water samples. Overall, this study provides a better understanding of warfarin’s degradation and offers a robust analytical tool for investigating its transformation products.
Monitoring programs should generate high-quality data on the concentrations of substances and other pollutants in the aquatic environment to enable reliable risk assessment. Furthermore, the need for comparability over space and time is critical for analysis of trends and evaluation of restoration of natural environment. Additionally, research work and exercises at the European level have highlighted that reliable measurements of estrogenic substances at the PNEC level are still challenging to achieve.
The project EDC-WFD Metrology for monitoring endocrine disrupting compounds under the EU Water Framework Directive aims to develop traceable analytical methods for determining endocrine disrupting compounds and their effects, with a specific focus on three estrogens of the first watch list (17-beta-estradiol (17βE2), 17-alpha-ethinylestradiol (EE2), and estrone (E1)). Estrogens 17-alpha-estradiol (17E2) and estriol (E3) will be included to demonstrate the reliability of the developed methods and to support the requirements of Directive 2013/39/EC, Directive 2009/90/EC and Commission Implementation Decision (EU) 2018/840, hence improving the comparability and compatibility of measurement results within Europe. During the EDC-WFD project four selected effect-based methods (EBM) will be deeply investigated in order to improve their rationale use and their support in water quality assessment. In particular, the EBM sensitivity, specificity and accuracy on reference materials with single or mixture solutions of the five substances at a concentration of EQS values will be explored.
This contribution will present the objectives and methods applied within the EDC-WFD project.
Warfarin ist seit den 1950er Jahren einer der bekanntesten Gerinnungshemmer. Beim Menschen wird es bis heute zur Vorbeugung von Thrombose und der Behandlung von Vorhofflimmern und Arrhythmie eingesetzt. Doch schon einige Jahre vor der FDA Zulassung (U. S. Food and Drug Administration) als Medikament wurde es zur Bekämpfung von Nagetieren eingesetzt. Bis heute wurde es nur teilweise durch weitaus wirksamere antikoagulante Rodentizide (ARs) der zweiten Generation, sogenannte Superwarfarine, ersetzt. In der Fachliteratur finden sich zahlreiche Beispiele für sekundäre und tertiäre Vergiftung mit ARs bei Wildtieren und anderen Nichtzieltieren. Bisher ist relativ wenig über die Bioakkumulation, Persistenz und Toxizität von ARs und deren Transformationsprodukten (TPs) in der terrestrischen und aquatischen Umwelt, sowie der Nahrungskette bekannt.
Um Einblicke in mögliche Transformations- und Abbauprozesse von Warfarin unter umweltrelevanten Bedingungen zu erhalten und um diese Einflüsse zu simulieren, wurde hierzu eine elektrochemische Reaktorzelle in Kopplung mit einem Massenspektrometer verwendet. So können mögliche Phase-I-Metabolite und sogenannte „oxidation products“ vorausgesagt werden. Hinsichtlich des Verhaltens während der Wasseraufbereitung in Kläranlagen wurden technisch relevante Prozesse wie Chlorung, UV-Bestrahlung und Ozonung in Modellen simuliert, um hier potenzielle Abbauwege und -prozesse aufzuklären. Gebildete Transformationsprodukte wurden daher mittels unterschiedlicher chromatografischer Verfahren getrennt und massenspektrometrisch identifiziert, charakterisiert und verglichen.