{"id":45317,"date":"2021-01-13T00:00:00","date_gmt":"2021-01-13T00:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/discover.restek.com\/uncategorized\/un-approccio-innovativo-per-lanalisi-dei-pfas-a-catena-ultra-corta-nei-campioni-di-acqua\/"},"modified":"2026-04-15T18:23:24","modified_gmt":"2026-04-15T18:23:24","slug":"un-approccio-innovativo-per-lanalisi-dei-pfas-a-catena-ultra-corta-nei-campioni-di-acqua","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/discover.restek.com\/it\/application-notes-it\/evan3220-it\/un-approccio-innovativo-per-lanalisi-dei-pfas-a-catena-ultra-corta-nei-campioni-di-acqua","title":{"rendered":"Un approccio innovativo per l\u2019analisi dei PFAS a catena ultra-corta nei campioni di acqua"},"content":{"rendered":"\n

Abstract<\/h2>\n\n\n\n

Alla luce del crescente interesse per il monitoraggio di una gamma pi\u00f9 ampia di PFAS nell\u2019acqua potabile e non potabile, diventa sempre pi\u00f9 importante utilizzare una metodologia efficiente. Per questo motivo abbiamo sviluppato un approccio unico che offre un\u2019analisi simultanea dei PFAS a catena ultra-corta e dei PFAS alternativi e tradizionali, permettendo di analizzare insieme i composti alternativi e i C2, C3, C4, C6 e C8, anzich\u00e9 utilizzare metodi differenti. Di seguito verranno presentati i risultati della verifica sperimentale.<\/p>\n\n\n\n

Introduzione<\/h2>\n\n\n\n

Le sostanze per- e polifluoroalchiliche (PFAS) a catena ultra-corta, anche dette C2 e C3, sono composti piccoli estremamente polari che rappresentano almeno il 40% dei PFAS totali rilevati nelle acque ambientali (per esempio acqua piovana, fiumi e acque sotterranee) [1,2,3]. I PFAS a catena ultra-corta comprendono l\u2019acido trifluoroacetico (TFA), che \u00e8 il pi\u00f9 abbondante e anche il pi\u00f9 difficile da analizzare cromatograficamente, l\u2019acido perfluoropropionico (PFPrA), l\u2019acido perfluoroetansolfonico (PFEtS) e l\u2019acido perfluoropropansolfonico (PFPrS). A causa dell\u2019insufficiente ritenzione delle normali colonne a fase inversa (RP), le procedure attualmente in uso per il monitoraggio dei PFAS non prevedono l\u2019analisi di questi composti a catena ultra-corta che sono ora ampiamente diffusi. Per contro, i metodi analitici che sfruttano la cromatografia a scambio anionico mostrano spesso una ritenzione eccessiva e prestazioni cromatografiche inadeguate per i PFAS a catena ultra-corta. La procedura diventa ancora pi\u00f9 impegnativa quando si tratta di monitorare contemporaneamente e con un solo metodo i PFAS a catena ultra-corta, alternativi e tradizionali.<\/p>\n\n\n\n

Per superare queste limitazioni abbiamo utilizzato un\u2019unica colonna ibrida a scambio ionico\/HILIC, la Raptor Polar X, per sviluppare un metodo LC-MS\/MS semplice e veloce per l\u2019analisi completa di PFAS C2, C3, C4, C6, C8 e alternativi. Tale colonna utilizza meccanismi di ritenzione multimodale ed equilibrata, cos\u00ec che i PFAS a catena ultra-corta e a catena lunga possano essere analizzati in un\u2019unica corsa isocratica. Questo metodo di iniezione diretta \u00e8 stato valutato tramite l\u2019analisi di precisione e accuratezza di campioni di acqua fortificata, fra cui acqua di rete, di fiume e di falda e acqua proveniente da impianti pubblici per il trattamento delle acque reflue (POTW, effluenti fognari). Come qui illustrato, questo metodo offre una configurazione pratica e condizioni di alto rendimento per i laboratori di analisi dell\u2019acqua che desiderano inserire l\u2019analisi dei PFAS a catena ultra-corta sullo stesso flusso di lavoro gi\u00e0 utilizzato per la misurazione di PFAS tradizionali e alternativi.<\/p>\n\n\n\n

Studio sperimentale<\/h2>\n\n\n\n

Metodo cromatografico:<\/h3>\n\n\n\n

Di seguito si riportano le condizioni cromatografiche. Le transizioni e gli standard interni utilizzati per ogni analita sono riportati nella Tabella\u202fI.<\/p>\n\n\n

\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Colonna:<\/td>\nRaptor Polar X (2.7 \u00b5m, 50 mm x 2.1 mm ID [n\u00b0 cat 9311A52])<\/td>\n<\/tr>\n
Temperatura colonna:<\/td>\n40 \u00b0C<\/td>\n<\/tr>\n
Volume iniezione:<\/td>\n10 \u00b5L<\/td>\n<\/tr>\n
Fase mobile A:<\/td>\nAcqua, formato di ammonio 10 mM, acido formico 0,05%<\/td>\n<\/tr>\n
Fase mobile B:<\/td>\nAcetonitrile:metanolo (60:40), acido formico 0,05%<\/td>\n<\/tr>\n
\u00a0<\/td>\nTempo (min.)<\/td>\n%B<\/td>\n<\/tr>\n
\u00a0<\/td>\n0.00<\/td>\n85<\/td>\n<\/tr>\n
\u00a0<\/td>\n8.00<\/td>\n85<\/td>\n<\/tr>\n
Velocit\u00e0 flusso:<\/td>\n0.5 mL\/min<\/td>\n<\/tr>\n
Modalit\u00e0 ioni:<\/td>\nESI(-)<\/td>\n<\/tr>\n
Modalit\u00e0:<\/td>\nMRM<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/figure>\n\n\n
<\/div>\n\n\n\n

Tabella I:<\/strong> Transizioni MS degli analiti per l\u2019analisi simultanea di PFAS a catena ultra-corta, tradizionali e alternativi in campioni di acqua.<\/p>\n\n\n\n

Analita<\/strong><\/td>Ione precursore<\/strong><\/td>Ione prodotto<\/strong><\/td>SI per quantificazione<\/strong><\/td><\/tr>
TFA<\/td>113.03<\/td>69.01<\/td>13<\/sup>C2<\/sub>-PFHxA<\/td><\/tr>
PFPrA<\/td>163.03<\/td>119.01<\/td>13<\/sup>C2<\/sub>-PFHxA<\/td><\/tr>
PFBA<\/td>212.97<\/td>168.97<\/td>13<\/sup>C2<\/sub>-PFHxA<\/td><\/tr>
PFHxA<\/td>312.97<\/td>268.90<\/td>13<\/sup>C2<\/sub>-PFHxA<\/td><\/tr>
PFOA<\/td>412.90<\/td>368.91<\/td>13<\/sup>C2<\/sub>-PFOA<\/td><\/tr>
HFPO-DA<\/td>284.97<\/td>168.92<\/td>13<\/sup>C2<\/sub>-PFOA<\/td><\/tr>
ADONA<\/td>376.90<\/td>250.93<\/td>13<\/sup>C2<\/sub>-PFOA<\/td><\/tr>
PFEtS<\/td>198.98<\/td>79.92<\/td>13<\/sup>C3<\/sub>-PFBS<\/td><\/tr>
PFPrS<\/td>248.97<\/td>79.98<\/td>13<\/sup>C3<\/sub>-PFBS<\/td><\/tr>
PFBS<\/td>298.97<\/td>79.97<\/td>13<\/sup>C3<\/sub>-PFBS<\/td><\/tr>
PFHxS<\/td>398.90<\/td>79.97<\/td>13<\/sup>C3<\/sub>-PFBS<\/td><\/tr>
PFOS<\/td>498.84<\/td>79.97<\/td>13<\/sup>C4<\/sub>-PFOS<\/td><\/tr>
9Cl-PF3ONS<\/td>530.78<\/td>350.85<\/td>13<\/sup>C4<\/sub>-PFOS<\/td><\/tr>
11Cl-PF3OUdS<\/td>630.78<\/td>450.80<\/td>13<\/sup>C4<\/sub>-PFOS<\/td><\/tr>
13<\/sup>C2<\/sub>-PFHxA<\/td>314.97<\/td>269.93<\/td>–<\/td><\/tr>
13<\/sup>C2<\/sub>-PFOA<\/td>414.90<\/td>369.87<\/td>–<\/td><\/tr>
13<\/sup>C3<\/sub>-PFBS<\/td>301.90<\/td>79.97<\/td>–<\/td><\/tr>
13<\/sup>C4<\/sub>-PFOS<\/td>502.84<\/td>79.97<\/td>–<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Preparazione del campione<\/h3>\n\n\n\n

In un vial in propilene (utilizzato per limitare la contaminazione di fondo) sono stati mescolati 250 \u00b5L di ogni campione di acqua con 250\u202f\u00b5L di metanolo e 5\u202f\u00b5L di soluzione di standard interno (10 ng\/mL di 13C2-PFHxA, 13C2-PFOA, 13C3-PFBS, 13C4-PFOS in metanolo). Per l\u2019iniezione e l\u2019analisi, il vial \u00e8 stato chiuso con un tappo in polietilene (ancora una volta per ridurre la contaminazione di fondo).<\/p>\n\n\n\n

Sono stati preparati gli standard di calibrazione con acqua deionizzata (prodotta con un sistema Thermo Scientific Barnstead E-Pure) e fortificata con 14 analiti in un range di 10\u2013800 ng\/L. Le soluzioni degli standard di calibrazione sono state poi diluite 1:1 in metanolo, seguendo la procedura di preparazione del campione descritta in precedenza.<\/p>\n\n\n\n

Sono stati fortificati a 40 e 160\u202fppt un campione dell\u2019acqua di rete dello stabilimento Restek e tre campioni di acqua forniti dall\u2019Agenzia statunitense per la protezione dell’ambiente (EPA) provenienti da Chicago (acqua di fiume, di falda e acqua di effluente di un impianto pubblico per il trattamento delle acque reflue). I campioni bianchi e di acqua fortificata sono stati diluiti 1:1 in metanolo come descritto sopra per l\u2019analisi cromatografica e sono stati quantificati con gli standard di calibrazione. Per le misurazioni del TFA nell\u2019acqua di falda, a causa dell\u2019alta concentrazione dell\u2019acido il campione \u00e8 stato diluito cinque volte con acqua deionizzata prima di procedere con la fortificazione a 40 e 160\u202fppt.<\/p>\n\n\n\n

Risultati e discussione<\/h2>\n\n\n\n

Prestazione cromatografica<\/h3>\n\n\n\n

\u00c8 stata definita un\u2019\u200aeluizione isocratica che ha prodotto un\u2019\u200aanalisi semplice e veloce dei PFAS a catena ultra-corta insieme a quelli tradizionali e alternativi nei campioni di acqua. Tutti gli analiti sono stati eluiti in 4 minuti con ritenzione equilibrata e ottime forme del picco (Figura\u202f1). Utilizzando un ciclo di 8 minuti non sono state rilevate interferenze della matrice in nessuno dei campioni di acqua. Come illustreremo in seguito, si \u00e8 rivelato necessario un tempo di mantenimento di circa 4 minuti dopo l\u2019ultimo composto eluito per evitare possibili interferenze della matrice.<\/p>\n\n\n\n

Linearit\u00e0<\/h3>\n\n\n\n

Il range di calibrazione \u00e8 di 20\u2013800 ppt per il TFA e di 10\u2013800 ppt per tutti gli altri analiti. Sono stati valutati 4 standard interni per determinare la curva di calibrazione pi\u00f9 adeguata per i diversi analiti. Tutti i composti hanno mostrato una linearit\u00e0 accettabile con valori di R2 >0,996 e deviazioni <20% utilizzando una regressione quadratica pesata 1\/x.<\/p>\n\n\n\n

Accuratezza e precisione<\/h3>\n\n\n\n

Nei nostri esperimenti iniziali, \u00e8 stata osservata un\u2019interferenza della matrice per il segnale del TFA per l\u2019analisi dei campioni di acqua effettuata utilizzando una corsa isocratica di 5 minuti. Sono stati testati diversi tempi di analisi ed \u00e8 stato stabilito che \u00e8 necessario un tempo di corsa di 8\u202fminuti per evitare le interferenze della matrice per tutti gli analiti. Potrebbe essere necessario modificare il tempo di mantenimento isocratico sulla base della strumentazione utilizzata e\/o dei campioni analizzati.<\/p>\n\n\n\n

I campioni bianchi di acqua hanno mostrato livelli diversi di TFA, PFAS C3, C4, C6 e C8, in assenza di ADONA, HFPO-DA, 9Cl-PF3ONS e 11Cl-PF3OUdS rilevabili (Tabella II). La Figura 2 mostra un esempio di cromatogramma per l\u2019analisi di PFAS a catena ultra-corta con determinazione simultanea di PFAS tradizionali e alternativi in un campione bianco di acqua proveniente da un impianto pubblico per il trattamento delle acque reflue.<\/p>\n\n\n\n

Tabella II:<\/strong> Analiti rilevabili nei campioni bianchi di acqua.<\/p>\n\n\n\n

 <\/td> <\/td>Concentrazione rilevata (ng\/L)<\/strong><\/td><\/tr>
Samples<\/strong><\/td>TFA<\/strong><\/td>PFPrA<\/strong><\/td>PFBA<\/strong><\/td>PFHxA<\/strong><\/td>PFOA<\/strong><\/td>HFPO-DA<\/strong><\/td>ADONA<\/strong><\/td>PFEtS<\/strong><\/td>PFPrS<\/strong><\/td>PFBS<\/strong><\/td>PFHxS<\/strong><\/td>PFOS<\/strong><\/td>9Cl-PF3ONS<\/strong><\/td>11Cl-PF3OUdS<\/strong><\/td><\/tr>
Acqua di rete<\/td>164.2<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td><\/tr>
Acuq di fiume<\/td>193.3<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td><\/tr>
Acqua di falda<\/td>1425<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td>5.4<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td>6.7<\/td>3.9<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td><\/tr>
Acqua da POTW<\/td>352.8<\/td>9.6<\/td>15.3<\/td>93.5<\/td>20.4<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td>NR<\/td>6.8<\/td>6.7<\/td>9.6<\/td>NR<\/td>NR<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

NR: non rilevabile<\/p>\n\n\n\n

Per determinare l\u2019accuratezza (recupero percentuale), le quantit\u00e0 misurate nei campioni fortificati sono state adeguate per tener conto della concentrazione nei campioni bianchi. I campioni di acqua sono stati fortificati a bassa e alta concentrazione in duplicato per ogni batch analitico. In totale sono stati analizzati 3 batch analitici in giorni diversi. La Tabela III mostra i risultati di accuratezza e precisione calcolati sui dati raccolti in tutti e tre i batch. L\u2019accuratezza del metodo \u00e8 stata dimostrata dai valori di recupero, che sono rimasti entro il 30% della concentrazione nominale dei livelli fortificati e di LLOQ nei campioni di acqua. L\u2019RSD <20% indica una precisione del metodo accettabile per l\u2019analisi simultanea dei PFAS a catena ultra-corta e dei composti alternativi e tradizionali in acqua.<\/p>\n\n\n\n

Tabella III:<\/strong> Accuratezza e precisione del metodo<\/p>\n\n\n\n

Accuratezza percentuale media (%RSD)<\/strong><\/td><\/tr>
Matrici<\/strong><\/td>Acqua di rete<\/strong><\/td>Acqua di fiume<\/strong><\/td>Acqua di falda**<\/strong><\/td>Acqua da POTW<\/strong><\/td>Acqua deionizzata<\/strong><\/td><\/tr>
Conc. (ng\/L)<\/strong><\/td>40<\/strong><\/td>160<\/strong><\/td>40<\/strong><\/td>160<\/strong><\/td>40<\/strong><\/td>160<\/strong><\/td>40<\/strong><\/td>160<\/strong><\/td>10*
(LLOQ)<\/strong><\/td><\/tr>
TFA<\/strong><\/td>106 (16.9)<\/td>97.9 (7.10)<\/td>97.4 (10.8)<\/td>97.6 (6.12)<\/td>97.5 (14.5)<\/td>103 (8.87)<\/td>102 (17.1)<\/td>96.4 (7.33)<\/td>107
(3.55)<\/td><\/tr>
PFPrA<\/strong><\/td>95.1 (4.08)<\/td>105 (3.48)<\/td>94.5 (6.85)<\/td>104 (2.36)<\/td>103 (9.37)<\/td>105 (8.34)<\/td>91.8 (4.90)<\/td>104 (7.09)<\/td>109
(1.61)<\/td><\/tr>
PFBA<\/strong><\/td>106 (6.80)<\/td>117 (3.18)<\/td>105
(7.40)<\/td>		114 (4.91)<\/td>111 (2.48)<\/td>120 (3.27)<\/td>106 (6.58)<\/td>114 (4.85)<\/td>104
(4.91)<\/td><\/tr>
PFHxA<\/strong><\/td>93.3 (7.41)<\/td>111 (2.61)<\/td>91.8 (11.34)<\/td>103 (4.55)<\/td>102 (6.62)<\/td>109 (7.11)<\/td>103 (8.37)<\/td>108 (3.13)<\/td>115
(1.64)<\/td><\/tr>
PFOA<\/strong><\/td>100 (4.24)<\/td>107 (3.14)<\/td>103
(6.71)<\/td>		105 (2.64)<\/td>92.6 (3.85)<\/td>107 (3.09)<\/td>102 (4.57)<\/td>109 (3.64)<\/td>106
(3.28)<\/td><\/tr>
HFPO-DA<\/strong><\/td>95.7 (11.9)<\/td>108 (9.05)<\/td>86.6 (8.97)<\/td>104 (5.45)<\/td>94.1 (18.6)<\/td>105 (9.35)<\/td>95.2 (8.49)<\/td>106 (9.23)<\/td>102
(16.8)<\/td><\/tr>
ADONA<\/strong><\/td>106 (3.75)<\/td>116 (2.38)<\/td>100
(6.86)<\/td>		110 (4.59)<\/td>104 (4.91)<\/td>113 (5.23)<\/td>111 (5.26)<\/td>115 (2.65)<\/td>105
(4.76)<\/td><\/tr>
PFEtS<\/strong><\/td>94.8 (9.68)<\/td>110 (5.39)<\/td>89.4 (7.43)<\/td>102 (9.76)<\/td>96.5 (4.09)<\/td>108 (6.11)<\/td>104 (8.18)<\/td>109 (5.23)<\/td>99.8
(9.85)<\/td><\/tr>
PFPrS<\/strong><\/td>104 (4.97)<\/td>115 (4.19)<\/td>95.0 (3.87)<\/td>107 (4.26)<\/td>106 (10.6)<\/td>114 (3.36)<\/td>111 (4.88)<\/td>114 (2.96)<\/td>108
(3.28)<\/td><\/tr>
PFBS<\/strong><\/td>97.4 (10.1)<\/td>113 (3.97)<\/td>93.6 (5.24)<\/td>104 (4.19)<\/td>97.8 (4.47)<\/td>107 (4.23)<\/td>94.1 (10.7)<\/td>108 (4.48)<\/td>100
(11.0)<\/td><\/tr>
PFHxS<\/strong><\/td>99.4 (15.7)<\/td>114 (3.56)<\/td>94.3 (9.79)<\/td>104 (5.28)<\/td>95.2 (5.63)<\/td>112 (3.20)<\/td>104 (8.19)<\/td>111 (4.07)<\/td>107
(11.7)<\/td><\/tr>
PFOS<\/strong><\/td>104 (7.54)<\/td>107 (7.69)<\/td>103
(8.43)<\/td>		105 (7.23)<\/td>97.3 (14.9)<\/td>110 (4.84)<\/td>109 (7.47)<\/td>108 (7.53)<\/td>102
(4.20)<\/td><\/tr>
9Cl-PF3ONS<\/strong><\/td>98.7 (3.52)<\/td>105 (8.35)<\/td>91.8 (7.66)<\/td>103 (5.68)<\/td>94.7 (9.83)<\/td>105 (8.90)<\/td>105 (6.76)<\/td>107 (8.27)<\/td>107
(4.31)<\/td><\/tr>
11Cl-PF3OUdS<\/strong><\/td>106 (10.1)<\/td>113 (3.54)<\/td>95.0 (3.52)<\/td>113 (8.15)<\/td>107 (6.61)<\/td>112 (4.54)<\/td>119 (4.25)<\/td>120 (9.10)<\/td>98.2
(11.3)<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

*20 ng\/L LLOQ per il TFA<\/p>\n\n\n\n

**L’acqua di falda \u00e8 stata diluita cinque volte solo per il TFA<\/p>\n\n\n\n

<\/div>\n\n\n\n

Conclusioni<\/h2>\n\n\n\n

\u00c8 stato sviluppato e verificato un metodo isocratico semplificato per l\u2019analisi simultanea dei PFAS a catena ultra-corta e dei composti tradizionali e alternativi nei campioni di acqua. Grazie alla ritenzione bilanciata e multimodale di questi analiti su una colonna Raptor Polar\u202fX (2,7\u202f\u00b5m, 50\u202fx\u202f2,1 mm), il metodo analitico si \u00e8 dimostrato rapido, affidabile e sensibile presentando accuratezza e precisione accettabili. Questo metodo \u00e8 indicato per i laboratori analitici che desiderano includere nelle analisi dei PFAS in acqua potabile e non potabile attualmente condotte anche i composti C2 e C3.<\/p>\n\n\n\n

Bibliografia<\/h2>\n\n\n\n
    \n
  1. S. Taniyasu, K. Kannan, L.W.Y. Yeung, K.Y. Kwok, P.K.S Lam, N. Yamashita, Analysis of trifluoroacetic acid and other short-chain perfluorinated acids (C2-C4) in precipitation by liquid chromatography-tandem mass spectrometry: comparison to patterns of long-chain perfluorinated acids (C5-C18), Anal. Chim. Acta. 619 (2008) 221-230. https:\/\/pubmed.ncbi.nlm.nih.gov\/18558116\/<\/a><\/li>\n\n\n\n
  2. J. Janda, K. Nodler, H-J. Brauch, C. Zwiener, F.T. Lange, Robust trace analysis of polar (C2-C8) perfluorinated carboxylic acids by liquid chromatography-tandem mass spectrometry: method development and application to surface water, groundwater, and drinking water, Environ. Sci. Pollut.R. 26 (2018) 7326-7336. https:\/\/pubmed.ncbi.nlm.nih.gov\/29557039\/<\/a><\/li>\n\n\n\n
  3. K.Y. Kwok, S. Taniyasu, L.W.Y. Yeung, M.B. Murphy, P.K.S. Lam, Y. Horii, K. Kannan, G. Petrick, R.K. Sinha, N. Yamashita, Flux of perfluorinated chemicals through wet deposition in Japan, the United States, and other countries, Environ. Sci. Technol. 44 (2010) 7043-7049. https:\/\/pubmed.ncbi.nlm.nih.gov\/20795671\/<\/a><\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n
    <\/div>\n\n\n
    \n

    Products Mentioned<\/h3>\n
    \n
    \n
    \n
    \n Catalog No. 9311A52 <\/a> <\/div>\n
    \n
    Colonna LC Raptor Polar X, 2,7um, 50×2,1mm<\/div>\n <\/div>\n
    \n Esplora Prodotto<\/a>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n \n\n\n
    <\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    Alla luce del crescente interesse per il monitoraggio di una gamma pi\u00f9 ampia di PFAS nell\u2019acqua potabile e non potabile, utilizzare una metodologia efficiente \u00e8 fondamentale. 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