Sviluppo di una metodica UHPLC-MS/MS per la determinazione di … · 2019-05-29 · Sviluppo di una...

Sviluppo di una metodica UHPLC-MS/MS per la determinazione di sostanze perfluoroalchiliche in

acque destinate al consumo umano e altre matrici: controlli e monitoraggio.

PFAAs – PERFLUORO ALKYL- ACIDS:

• Perfluoroalchilsolfonici (es. PFOS), perfluoroalchilcarbossilici (PFOA)

• Costituiti da catene di atomi di C lineari o ramificate

• In genere da C3 a C14

• Forte stabilità: legame C-F energia di dissociazione ~ 418 Kj•mol -1

• Gruppo idrofilo e gruppo idrofobo

• Discreta tensioattività

Ottenuti per via sintetica attraverso reazioni di fluorurazione elettrochimica…

…telomerizzazione…

Utilizzo dei PFAAs:

• Emulsionanti e surfactanti in prodotti per la pulizia e trattamento di

svariati materiali (tessuti e pelli)

• Filtrazione di acque reflue in impianti di depurazione

• Componenti inerti di fitofarmaci

• Contenitori ad uso alimentare (fast food)

• Shampoo, schiume antincendio, dentifrici, pellicole fotografiche

• PFOA come precursore nella produzione di PTFE (politetrafluoroetilene)

Teflon®

• Gore-tex®

Cronistoria degli eventi:

• 25 Marzo 2013: Valsecchi S., Polesello S. Rischio associato allapresenza di sostanze perfluoro-alchiliche (PFAS) nelle acquepotabili e nei corpi idrici recettori di aree industriali nella Provincia diVicenza e aree limitrofe.

• 11 giugno 2013: Regione Veneto con lettera prot. 247377 informa,tra gli altri, i gestori coinvolti, tra cui Acque del Chiampo S.p.A.

• 12 Agosto 2013: istituzione della Commissione TecnicaInterdisciplinare costituita da rappresentanti della Regione e degliEnti coinvolti


• 29 gennaio 2014: Ministero della Salute, su parere di ISS, fissa i livelli di performance (obiettivo) per:

PFOA ≤ 500 ng/lPFOS ≤ 30 ng/lAltri PFAS ≤ 500 ng/l

• 04 giugno 2014, Prot.0018780 ISS: introduce riferimento ai limiti EFSA:

PFOS ≤ 0,3 µg/lPFOA ≤ 3 µg/l

• 19 giugno 2014: Regione Veneto prot. 265245 "diffusione anche ai Comuni interessati per l’adozione delle ordinanze sindacali…"


• A seguire, ordinanze sindacali da parte dei comuni a tutti "gliutilizzatori di pozzi d’acqua privati per consumo idropotabilepersonale o per produrre alimenti, nonché alle imprese/aziendeagricole o agro-industriali che producono alimenti utilizzandodirettamente acqua di pozzo".

• Analisi da eseguire ogni 6 mesi

• 11/08/15, Prot.0024565 ISS: introduce limiti di performance per PFBA e PFBS:

PFBA ≤ 500 ng/l PFBS ≤ 500 ng/l

∑ Altri PFAS* ≤ 500 ng/l

*…devono essere ricercati almeno…PFPeA, PFHxA, PFHpA, PFHxS, PFNA, PFDA, PFUnA, PFDoA.


• DGRV 1590 e 1591 3 ottobre 2017:

Analita u.m. DGRV 1590 DGRV 1591

PFOA + PFOS ng/l ≤ 90 ≤ 40

PFOS ng/l ≤ 30 ≤ 30

∑ «altri pfas» ng/l ≤ 300 ≤ 300

ACIDI PERFLUOROALCHILICI (PFAAs):

ATTUALI VALORI LIMITE

(*) COMPRENDENTE ALMENO I SEGUENTI COMPOSTI: PFPeA, PFHxA,

PFHxS, PFHpA, PFNA, PFDA, PFUnA, PFDoA

AnalitaValori ISS

(aggiornati al21/08/2015)

Analita DGRV 1590/2017

DGRV 1591/2017

PFOA ≤ 500 ng/l PFOA + PFOS ≤ 90 ng/l ≤ 40 ng/l

PFOS ≤ 30 ng/l PFOS ≤ 30 ng/l ≤ 30 ng/l

PFBA ≤ 500 ng/l / / /

PFBS ≤ 500 ng/l / / /

Σ ALTRI PFAS(*) ≤ 500 ng/l Σ ALTRI PFAS ≤ 300 ng/l ≤ 300 ng/l

Passaggio ad ulteriori matrici

• 6 aprile 2016 prot. 9818 ISS «Limiti allo scarico sostanze perfluoro-alchiliche (PFAS) nelle acque potabili e nelle acque superficiali»: «…siraccomanda di adottare le migliori tecnologie…rispettando in viaprovvisoria…..i seguenti…:PFOS≤0,03 µg/l, PFOA≤0,5 µg/l,PFBS≤0,5 µg/l, PFBA≤0,5 µg/l, altri pfas≤0,5 µg/l»

• 15 novembre 2017: Regione Veneto – prot. 477961 «Sorveglianzasostanze perfluoroalchiliche (PFAS). Indirizzi operativi relativi alcontrollo e monitoraggio delle discariche di rifiuti.

• 21 marzo 2016: Regione Veneto prot. 111133 «…venga garantitol’utilizzo di acqua di abbeverata che rispetti i valori di performancestabiliti per l’acqua potabile (parere del Ministero della Salute29.01.2014)»

• 12 gennaio 2017: Regione Veneto. Sorveglianza acque di abbeverata.Istituzione gruppo di valutazione: «qualora gli esiti analitici evidenzinovalori di PFAS superiori ai valori di performance indicati da ISS (PFOA≤ 500 ng/l. PFOS ≤ 30 ng/l, somma altri PFAS ≤ 500 ng/l, l’azienda ètenuta a intervenire nel più breve tempo possibile….»

70 ng/L

2013 2017

TABELLA RIEPILOGATIVA LIMITI INTERNAZIONALI (Fonte: ULSS 9)

PROPOSTA EUROPEA

…qualità delle acque destinate al consumo umano

«0,1 µg/l per le singole PFAS e 0,5 µg/l cumulativamente»

REACH:

• PFOS: inizialmente inserito nel regolamento reach, ora disciplinato come inquinante organico persistente ai sensi del regolamento (CE) 850/2004 «POPs»

• 2012-2017: UE inserisce in candidate list SVHC ai sensi del Reach alcuni PFAS «a catena lunga»: PFOA, PFNA, PFDeA, PFUnA, PFDoA, PFHxS

• 13 giugno 2017, su proposta di Germania e Norvegia, Regolamento (UE) 2017/1000 modifica l’allegato XVII del regolamento (CE) 1907/2006 (Reach), inserendo nell’elenco di «sostanze soggette a restrizioni» il PFOA, i suoi Sali e le sostanze correlate al PFOA.

Fonte: https://echa.europa.eu/it/candidate-list-table

SVILUPPI APPLICAZIONE METODO

• Monitoraggio pozzi privati uso idropotabile

• Monitoraggio rendimento filtri a carbone

• Studio rendimento resine a scambio anionico forte (UNIPD)

• Ampliamento campo di applicazione a: acqua superficiale, acqua di scarico, fanghi,

terreni, pelli, tessuti, prodotti chimici e filtri campionamento aria

• Tavolo tecnico con ISS e CNR per stesura metodo ufficiale ISS «Revisione della

raccolta – Metodi analitici di riferimento per le acque destinate al consumo umano

ai sensi del D. Lgs. 31/2001. Metodi chimici. Rapporto Istisan 07/31-»

• Partecipazione circuito interlaboratorio JRC

• Accreditamento ISO 17025 acque destinate al consumo umano e acque di scarico

trattate e superficiali

• Nuovo fronte: GENX E C604

Sviluppo di una metodica UHPLC-MS/MS per la determinazione di sostanze perfluoroalchiliche in acque

destinate al consumo umano e altre matrici: controlli e monitoraggio

(Parte 2)

METODI DI RIFERIMENTOEPA 537:2009

Determination of selected perfluorinated alkyl acids in drinking water by solid phase extraction and liquid

chromatography/tandem mass spectrometry (LC/MS/MS)

ASTM D7979-17Determination of Perfluorinated Compounds in Water,

Sludge, Influent, Effluent and Wastewater by Liquid Chromatography Tandem Mass spectrometry (LC/MS/MS)

ASTM D7968-14Determination of Perfluorinated Compounds in Soil by Liquid Chromatography Tandem Mass spectrometry

(LC/MS/MS)

UNI CEN/TS 15698:2010Determinazione del perfluoro ottano sulfonato (PFOS)

estraibile in articoli solidi, rivestiti e impregnati, nei liquidi e nelle schiume antincendio

CONFIGURAZIONE STRUMENTALEXEVO TQD

CONFIGURAZIONE STRUMENTALE

min28.00 29.00 30.00 31.00 32.00 33.00 34.00

%

0

100

F22:MRM of 3 channels,ES-512.99 > 268.97

F_LIN_CCC_6 Smooth(Mn,6x6)F_LIN_CCC F_LIN_CCC

6.326e+00530.90

PFDA30.20

43489.21332012 31.68

32.08

min

%

0

100


F_LIN_CCC_6 Smooth(Mn,6x6)F_LIN_CCC F_LIN_CCC

6.711e+00530.90PFDA30.20

49903.51399700 32.09

31.7531.63

min11.50 12.00 12.50 13.00 13.50 14.00 14.50 15.00 15.50 16.00 16.50

%

0

100


STD C_CCC Smooth(Mn,5x5)STD C

1.316e+003PFHpA11.77

111.761.12e21309

13.3113.91

min

%

0

100


STD C_CCC Smooth(Mn,5x5)STD C

2.774e+003PFHpA11.77

313.953.14e22763

13.3413.16

15.7815.4514.12

SORGENTE ESI

LINEE SOLVENTI IN PEEK

ISOLATOR COLUMN

PROTOCOLLO ESTRAZIONE SPE: EPA vs ADC

EPA 537:2009 ADC

VOLUME ESTRATTO 250 mL 100 mL

TAMPONE Trizma® pH~7 Trizma®Hydrochloride pH=6÷7

FASE ADSORBENTE CARTUCCE SPE Stirenedivinilbenzene Weak Anion Exchange

RICOSTITUZIONE 96% CH3OH + 4% H2O 30% CH3OH + 70% H2O

RECUPERO – PRECISIONE – LQPARAMETRI ACCREDITATI ISO 17025

AnalitaRECUPERO RSD%

N° atomi C CAMPO DI MISURA STRUMENTALEn = 4 - 7

PFPA 71 – 101% 3 - 18% 3 200 - 50000

PFBA 95 – 101% 4 - 10% 4 200 - 50000

PFPeA 97 – 115% 3 - 8% 5 200 - 50000

PFHpS 70 – 122 % 4 - 11% 7 200 - 50000

PFOS 75 – 123 % 6 - 20% 8 200 - 50000

PFBS 85 – 122 % 3 - 7% 4 200 - 50000

PFDA 76 – 125 % 10 - 20% 10 200 - 2000

PFNA 84 – 106 % 7 - 19% 9 200 - 50000

PFDoA 97 – 121 % 5 - 13% 12 200 - 2000

PFHpA 97 – 127 % 4 - 14% 7 200 - 50000

PFHxA 99 – 128 % 2 - 7% 6 200 - 50000

PFUnA 76 – 129 % 3 - 14% 11 200 - 2000

PFOA 91 – 102 % 2 - 14% 8 200 - 50000

PFHxS 92 – 129 % 2 - 13% 6 200 - 50000

P4MHpA 88 – 101 % 6 - 15% 8 1000 - 10000

P5MHpA 104 – 129 % 5 - 6% 8 200 - 10000

P6MHpA 86 – 107 % 6 - 7% 8 500 - 15000

P6MHpS 108 -117 % 7 - 15% 8 200 - 5000

RECUPERO – PRECISIONE - LQ

CONSERVAZIONE - STABILITA’ SOLUZIONI PFAAs

Soluzioni standard e ricostituzione campione

concentrato con Met-OH ≥ 30%

PFDAPFUnAPFDoA

MIX SURROGATI

13C-PFBA13C-PFOA13C-PFOS

13C-PFHxS

MIX STANDARD INTERNI13C-PFHxAM3-PFBAM8-PFOAM8-PFOSM3-PFBS

CONDIZIONI SORGENTE ESI

CROMATOGRAFIA

ELUENTE A 95% CH3COONH4 20 mM + 5% CH3OH

ELUENTE B CH3OH

FASE STAZIONARIA COLONNA C18

Colonna C18 (2,1x150mm) 1,6µm GRADIENTE UPLC

Colonna core-shell (2,1x150mm) 1,6µm:PROFILO CROMATOGRAFICO ISOMERI PFOS

min17.00 17.25 17.50 17.75 18.00 18.25 18.50 18.75 19.00 19.25 19.50 19.75 20.00 20.25

%

0

100


1501696-001 Smooth(Mn,3x3)terreno 75

5.094e+005PFOS19.71

36236.27508717

19.0318.89 19.5719.27

min

%

0

100


1501696-001 Smooth(Mn,3x3)terreno 75

9.628e+005PFOS19.71

68488.30961485

18.80 19.03

?

Colonna core-shell (2,1x150mm) 1,6µm:PROFILO CROMATOGRAFICO ISOMERI PFOA

min

%

0

100


1500859-005 Smooth(Mn,4x3) 69

3.110e+00617.59

17.4416.83

18.32

min

%

0

100

F10:MRM of 4 channels,ES-412.8042 > 369

1500859-005 Smooth(Mn,4x3) 69

2.375e+00718.32

17.5917.44

?

TRANSIZIONI E VOLTAGGIMS file

Analita/i Transizione/i Cono (V)Cella di collisione

(V)PFPA 163 > 119 18 10PFBA 213 > 169 18 10PFPeA 263 > 219 15 9

PFHpS449 > 80 74 56449 > 99 74 34

PFOS499 > 80 60 39499 > 99 60 39

PFBS299 > 80 54 30299 > 99 54 28

PFDA513 > 219 20 16513 > 269 20 16

PFNA163 > 119 20 18163 > 119 20 16

PFHpA363 > 119 16 20363 > 169 16 16

PFHxA313 > 119 16 17313 > 269 16 10

PFUnA563 > 219 20 20563 > 269 20 18

PFOA413 > 369 16 16413 > 169 16 10

PFHxS 399 > 80 40 40

PFDoA613 > 169 25 15613 > 319 25 15613 > 569 25 15

I voltaggi e le masse dello ione precursore e dello ione figlio nelle transizioni soprariportate sono indicativi: i valori impostati in Masslynx si riferiscono all’ultimaverifica/ottimizzazione metrologica effettuata (esprimere i valori delle masse con unacifra decimale). (*) secondo IUPAC - Atomic weights of the elements: review 2000. Leimpostazioni del metodo di massa devono essere tali da garantire almeno 10 punti discansione per picco.

STUDIO TRANSIZIONI:DETERMINAZIONE E QUANTIFICAZIONE ISOMERI

ISOMERI PFOA

413 > 369413 > 169

+413 > 119413 > 219

ISOMERI PFOS

499 > 80499 > 99

+499 > 169499 > 330499 > 280

Colonna core-shell (2,1x150mm) 1,6µm:PROFILO ISOMERI PFOS

P5-MHpS

min17.80 18.00 18.20 18.40 18.60 18.80 19.00 19.20 19.40 19.60

%

0

100


1503542-005 Smooth(Mn,4x3)15-001504/05 89

4.202e+00519.66

18.9818.75

min

%

0

100


1503542-005 Smooth(Mn,4x3)15-001504/05 89

1.253e+00418.98

18.76

17.9218.59

19.66

min

%

0

100


1503542-005 Smooth(Mn,4x3)15-001504/05 89

7.139e+00419.66

18.98

18.82 19.52

min

%

0

100


1503542-005 Smooth(Mn,4x3)15-001504/05 89

4.089e+00519.66

18.9818.60 19.52

min

%

0

100


1503542-005 Smooth(Mn,4x3)15-001504/05 89

2.089e+00418.69

17.93 18.15

19.6618.84

18.97

P3-MHpS

P4-MHpS

P6-MHpS

P2-MHpS P1-MHpS

P3,5-MHxS

L-PFOS

DETERMINAZIONE E QUANTIFICAZIONE ISOMERI: TRANSIZIONI

L-PFOS: 499 > 80 (SO3)Voltaggi: cono = 60V; cc = 39V

CC

CC

C CC C S

O

O-

O

F F F F F F F F

F

FF F F F F F F


P1-MHpS: 499 > 99 (FSO3)Voltaggi: cono = 60V; cc = 39V

CC

CC

C CC C S

O

O-

O

F F F F F F CF3

F

F

F F F F F F FF


P2-MHpS: 499 > 99 (FSO3)Voltaggi: cono = 60V; cc = 39V

CF

CC

C CC C S

O

O-

O

F F F F F F

CF3

F

F F F F

FF


P3-MHpS: 499 > 280Voltaggi: cono = 60V; cc = 39V

CF

CC

C CC C S

O

O-

O

F F F F

F

CF3 F

F F F F F

F

F



CF

CC

C CC C S

O

O-

O

F F F F

FCF3

F

F F

FF

F

F

F

F



CF

CC

C CC C S

O

O-

O

F F F

F

FCF3 F

F F F F F

F

F



CF

CC

C CC C S

O

O-

O

F F FF F

CF3

FF

F

F F F

F

F


P3,5-DMHxS: 499 > 280 Voltaggi: cono = 60V; cc = 39V

CFC

C CC C S

O

O-

O

FCF3 F

F

F

F F F

F

FF

CF3

Colonna core-shell (2,1x150mm) 1,6µm:PROFILO ISOMERI PFOA

min14.80 15.00 15.20 15.40 15.60 15.80 16.00 16.20 16.40 16.60 16.80 17.00

%

0

100


1503542-005 Smooth(Mn,4x3)15-001504/05 89

8.493e+00416.20

15.95

15.31

16.87

min

%

0

100


1503542-005 Smooth(Mn,4x3)15-001504/05 89

4.082e+00516.10

15.95

16.87

min

%

0

100


1503542-005 Smooth(Mn,4x3)15-001504/05 89

5.909e+00616.87

16.10

min

%

0

100


1503542-005 Smooth(Mn,4x3)15-001504/05 89

6.523e+00515.95

15.0816.87

P5-MHpA

L-PFOA

P6-MHpA

P4-MHpA


L-PFOA: 413 > 369Voltaggi: cono = 16V; cc = 10V

CC

CC

C CC C

O

O-

F F F F F F

F

FF F F F F F F


P4-MHpA: 413 > 119Voltaggi: cono = 16V; cc = 10V

CCC

C CC C

O

O-

F F

CF3

F F F

F F

FF

F F

F



CCC

C CC C

O

O-

F F CF3

F

F F

F F F F F F

F



CCC

C CC C

O

O-

F F

CF3

F F FF

F

F F F F

F


P5,5-DMHxA: 413 > 219Voltaggi: cono = 16V; cc = 10V

CC

C CC C

O

O-

CF3

F F

F

F F F F

CF3

F F

ISOMERI PFOA - esempio

L-PFOA = 7230 ng/LP4-MHpA = 709 ng/LP5-MHpA = 892 ng/LP6-MHpA = 1400 ng/LP5,5-MHpA = 46 ng/L

TOT = 10277 ng/L

30% isomeri ramificati

min14.80 15.00 15.20 15.40 15.60 15.80 16.00 16.20 16.40 16.60 16.80 17.00

%

0

100


1503542-005 Smooth(Mn,4x3)15-001504/05 89

8.493e+00416.20

15.95

15.31

16.87

min

%

0

100


1503542-005 Smooth(Mn,4x3)15-001504/05 89

4.082e+00516.10

15.95

16.87

min

%

0

100


1503542-005 Smooth(Mn,4x3)15-001504/05 89

5.909e+00616.87

16.10

min

%

0

100


1503542-005 Smooth(Mn,4x3)15-001504/05 89

6.523e+00515.95

15.0816.87

ISOMERI PFOS - esempio

L-PFOS = 476 ng/LP1-MHpS = 7,2 ng/LP2-MHpS = 4 ng/LP3-MHpS = 23,8 ng/LP4-MHpS = 30,2 ng/LP5-MHpS = 33 ng/LP6-MHpS = 45,9 ng/LP3,5-MHpS = 2,4 ng/L

TOT = 624 ng/L

23% isomeri ramificati

min17.80 18.00 18.20 18.40 18.60 18.80 19.00 19.20 19.40 19.60

%

0

100


1503542-005 Smooth(Mn,4x3)15-001504/05 89

4.202e+00519.66

18.9818.75

min

%

0

100


1503542-005 Smooth(Mn,4x3)15-001504/05 89

1.253e+00418.98

18.76

17.9218.59

19.66

min

%

0

100


1503542-005 Smooth(Mn,4x3)15-001504/05 89

7.139e+00419.66

18.98

18.82 19.52

min

%

0

100


1503542-005 Smooth(Mn,4x3)15-001504/05 89

4.089e+00519.66

18.9818.60 19.52

min

%

0

100


1503542-005 Smooth(Mn,4x3)15-001504/05 89

2.089e+00418.69

17.93 18.15

19.6618.84

18.97

ACIDI PERFLUOROALCHILICI (PFAAs):

RENDIMENTO FILTRI A CARBONE ATTIVO

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

REN

DIM

ENTO

%

TEMPO

L-PFOA

PFBS

P6-MHpA

PFBA

IN

OUT

…D. Lgs. 172/2015

BIBLIOGRAFIA

Shoemaker J.A., Grimmet P.E., Boutin B.K. (2009): EPA 537:2009 – Determinationof selected perfluorinated alkyl acids in drinking water by solid phase extractionand liquid chromatography/tandem mass spectrometry

Valsecchi S., Mazzoni M., Polesello S. (2013): Analisi multiresiduale LC-MSmediante arricchimento in linea del campione (on line SPE/UHPLC-ESI-MS/MS)per la determinazione di acidi perfluoroalchilcarbossilati e perfluoroalchilsolfonatinelle acque dolci naturali. Notiziario dei metodi analitici IRSA-CNR, vol.1

Buck R.C. et al.: Perfluoroalkyl and Polyfluoroalkyl substances in the environment:terminology, classification, and origins. Integrated environmental assessment andmanagement, vol. 7, n. 4 (2011)

Capri S., Polesello S., Guzzella L., Carere M. (2013): Criticità connesseall’applicazione della nuova Direttiva 2013/39/UE sulle sostanze prioritarie negliambienti acquatici. Notiziario dei metodi analitici IRSA-CNR, vol.1

BIBLIOGRAFIA

Benskin J.P., De Silva A.O., Martin J.W. (2010): Isomer profiling of perfluorinatedsubstances as a tool for source tracking: a review of early findings and futureapplications. Reviews of environmental contamination and toxicology, n. 208

Esparza X. et al. (2011): Analysis of perfluorinated phosponic acids andperfluorooctane sulfonic acid in water, sludge and sediment by LC-MS/MS.Talanta, n. 86

Zaggia A., Conte L., Falletti L., Fant M., Chiorboli A. (2016): Use of strong anionexchange resins for the removal of perfluoroalkylated substances fromcontaminated drinking water in batch and continuous pilot plants. Water research.

Zaggia A., Conte L., Falletti L., Pellizzaro A, Fant M. (2017): Identification andquantification of linear and branched isomers of perfluorooctanoic andperfluorooctane sulfonic acids in contaminated groundwater in the veneto region.Journal of cromatography A.

[email protected]

[email protected]

Sviluppo di una metodica UHPLC-MS/MS per la determinazione di … · 2019-05-29 · Sviluppo di una...

Documents

Transcript of Sviluppo di una metodica UHPLC-MS/MS per la determinazione di … · 2019-05-29 · Sviluppo di una...