Chlorinated polycyclic aromatic hydrocarbons associated with drinking water chlorination - preparation, quantification and genetoxicity characterization

• Autorzy: Rebola M. , Silva M. J. , Louro H. , Antunes A. M. M. , Josè S. , Rebelo M. H. , Cardoso A. S.

Warianty tytułu

PL

Chlorowane policykliczne węglowodory aromatyczne związane z chlorowaniem wody pitnej - powstawanie, oznaczanie i charakterystyka genotoksyczna

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are among the most persistent and toxic organic micropollutants present in water and several of them are mutagens and carcinogens. Furthermore, recent studies suggest that PAHs and their metabolites might be endocrine disrupters. Although it has been shown that chlorinated derivatives of PAHs (Cl-PAHs) are formed during the water chlorination procedure, little is known about their potential genotoxic and carcinogenic effects. Considering that drinking water quality is of essential public health concern, the identification of Cl-PAHs formed as chlorination by-products and the investigation of their potential hazard to humans, seems to be highly relevant. The objectives of this work were to prepare and characterize the major chlorinated derivative of benzo[a]pyrene (BaP), to develop analytical methodologies for its quantification in water samples and to evaluate its genotoxic and potentially carcinogenic effects. Chlorinated standards from BaP were first prepared by adaptation of Mulder et al method using copper dichloride in carbon tetrachloride and by a newly developed two phase method (water/n-hexane), in acidic medium, using aliquot 336 as the phase transfer catalyst. 6-chlorobenzo[a]pyrene (6-Cl-BaP) was obtained by both methods, as the major product of chlorination of BaP. All products obtained were isolated (by semi-preparative HPLC) and characterized by nuclear magnetic resonance (NMR) and mass spectrometry (MS). The chemical stability was studied at 18ºC and 37ºC, using HPLC with fluorescence detection (FLD), NMR and gas chromatography with MS detection. A SPE-HPLC-FLD methodology for the quantification of 6-Cl-BaP in water samples was developed and validated, with a limit of detection of 0.0032 µg/dm3. The genotoxic effect of 6-Cl-BaP was characterized in comparison to that of equimolar concentrations of BaP, using the comet assay in a human liver-derived cell line. Preliminary data show that 6-Cl-BaP is genotoxic and that it is able to induce higher levels of DNA damage than BaP, suggestive of a more potent genotoxic effect.

PL

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (PAH) są jednymi z najczęściej występujących i najbardziej toksycznych organicznych mikrozanieczyszczeń obecnych w wodzie, mają także działanie mutagenne i rakotwórcze. Co więcej, ostatnie badania sugerują, że PAH i ich metabolity mogą zakłócać pracę układu wydzielania wewnętrznego. Chociaż wykazano, że chloropochodne PAH (Cl-PAH) powstają w czasie chlorowania wody, to niewiele wiadomo o ich potencjalnym działaniu genotoksycznym i rakotwórczym. Biorąc pod uwagę podstawowe znaczenie wpływu jakości wody pitnej na zdrowie publiczne, identyfikacja Cl-PAH powstających jako produkt uboczny w czasie chlorowania wody i zbadanie pojawiających się wskutek tego potencjalnych zagrożeń jest zadaniem o dużym znaczeniu. Celem pracy było zsyntezowanie i scharakteryzowanie głównych chloropochodnych benzo[a]pirenu (BaP), opracowanie metod analitycznych do oznaczania go w próbkach wody i ocena jego działania genotoksycznego i rakotwórczego. Zsyntezowane próbki 6-chlorobenzeno[a]pirenu scharakteryzowano za pomocą jądrowego rezonansu magnetycznego i spektroskopii masowej. Za pomocą HPLC, NMR i chromatografii gazowej zbadano trwałość chemiczną otrzymanego związku w temp. 18ºC i 37ºC. Opracowano metodę oznaczania 6-Cl-BaP w wodzie za pomocą SPE-HPLC-FLD. W metodzie tej granica wykrywalności wynosiła 0,0032 µg/dm3. Porównano genotoksyczność 6-Cl-BaP i BaP. Otrzymane wyniki wstępnych badań sugerują wyższą genotoksyczność 6-Cl-BaP w porównaniu do BaP.

Słowa kluczowe

EN

polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs); water; chlorination by-products; preparation; spectroscopic characterization; 6-chlorobenzo[a]pyrene; analytical methodologies; genotoxicity; human health

PL

wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (PAH); woda; produkty uboczne chlorowania; synteza; charakterystyka spektroskopowa; 6-chlorobenzo[a]piren; metody analityczne; genotoksyczność; zdrowie ludzkie

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 2, No. 2
• Strony: 373--379
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys.

Twórcy

autor

Rebola M.

• Genetics Department, Portuguese National Institute of Health Dr. Ricardo Jorge, Lisbon, Portugal
• Chemistry Department, REQUIMTE, Faculdade de Ciências e Tecnologia, New University of Lisbon, Monte de Caparica, Portugal
• Centro de Química Estrutural, Instituto Superior Técnico, Technical University of Lisbon, Lisbon, Portugal
• Environmental Health Department, Portuguese National Institute of Health Dr. Ricardo Jorge, Lisbon, Portugal, tel. [phone]

autor

Silva M. J.

• Genetics Department, Portuguese National Institute of Health Dr. Ricardo Jorge, Lisbon, Portugal

autor

Louro H.

• Genetics Department, Portuguese National Institute of Health Dr. Ricardo Jorge, Lisbon, Portugal

autor

Antunes A. M. M.

• Chemistry Department, REQUIMTE, Faculdade de Ciências e Tecnologia, New University of Lisbon, Monte de Caparica, Portugal
• Centro de Química Estrutural, Instituto Superior Técnico, Technical University of Lisbon, Lisbon, Portugal

autor

Josè S.

• Environmental Health Department, Portuguese National Institute of Health Dr. Ricardo Jorge, Lisbon, Portugal, tel. [phone]

autor

Rebelo M. H.

• Environmental Health Department, Portuguese National Institute of Health Dr. Ricardo Jorge, Lisbon, Portugal, tel. [phone]

autor

Cardoso A. S.

• Environmental Health Department, Portuguese National Institute of Health Dr. Ricardo Jorge, Lisbon, Portugal, tel. [phone]

Bibliografia

• [1] Spink D.C., Wu S.J., Spink B.C., Hussain M.M., Vakharia D.D., Pentecost B.T., and Kaminsky L.S.: Toxicol. Appl. Pharmacol., 2008, 226(3), 213-224.
• [2] Farmer P.B., Singh R., Kaur B., Sram R.J., Binkova B., Kalina I., Popov T.A., Garte S., Taioli E., Gabelova A. and Cebulsa-Wasilewska A.: Mutat. Res., 2003, 544, 397-402.
• [3] Jamroz T., Ledakowicz S., Miller J. and Sencio B.: Environ. Toxicol., 2003, 18, 187-191.
• [4] van Lipzig M.M.H., Vermeulen N.P.E., Gusinu R., Legler J., Frank H., Seidel A. and Meerman J.H.N.: Environ. Toxicol. Pharmacol., 2005, 19, 41-55.
• [5] Charles G.D., Bartles M.J., Zacharewski T.R., Gollapudi B.B., Freshour N.L. and Carney E.W.: Toxicol. Sci., 2000, 55, 320-326.
• [6] Ohura T., Kitzawa A., Amagai T. and Makino M.: Environ. Sci. Technol., 2005, 39, 85-91.
• [7] Kitazawa A., Amagai T. and Ohura T.: Environ. Sci. Technol., 2006, 40, 4592-4598.
• [8] Hu J., Jin X., Kunikane S., Terao Y. and Aizawa T.: Environ. Sci. Technol., 2006, 40, 487-493.
• [9] Shiraishi H., Pilkington N., Otsuki A. and Fuwa K.: Environ. Sci. Technol., 1985, 19, 585-590.
• [10] Colmsjö A., Rannug A. and Rannug U.: Mutat. Res., 1984, 135, 21-29.
• [11] Löfroth G., Nilsson L., Agurell E. and Sugiyama T.: Mutat. Res., 1985, 155, 91-94.
• [12] Mulder P.P.J., Rama Krishna N.V.S., Cremonesi P., Rogan E.G. and Cavalieri E.L.: Chem. Res. Toxicol., 1993, 6, 657-661.
• [13] Singh N., McCoy M., Tice R.R. and Schneider E.L.: Exp. Cell Res., 1988, 175, 184-191.
• [14] Dyker G., Kadzimirsz D. and Thone A.: Eur. J. Org. Chem., 2003, 3162-3166.
• [15] Tice R.R. et al: Environ. Mol. Mutagen., 2000, 35, 206-221.