Come si analizzano i PFAS nell’acqua (LC-MS/MS)

Questa pagina fa parte dei metodi analitici per l’acqua impiegati da un laboratorio accreditato e approfondisce, dal punto di vista strumentale, la tecnica che rende possibile misurare i PFAS in acqua a livello di tracce: la cromatografia liquida abbinata alla spettrometria di massa tandem, nota con l’acronimo LC-MS/MS. Chi cerca invece come si richiede l’analisi, come si organizza il prelievo o come si legge il referto trova il percorso operativo nella pagina analisi PFAS nell’acqua: metodo e costo; qui l’obiettivo è spiegare, senza semplificazioni fuorvianti, cosa succede davvero al campione una volta arrivato in laboratorio e perché serve proprio questa tecnica.

In breve

• I PFAS si analizzano con LC-MS/MS (cromatografia liquida - spettrometria di massa tandem), l’unica tecnica in grado di separare e riconoscere con certezza decine di composti chimicamente simili a concentrazioni molto basse.
• La cromatografia liquida separa nel tempo i diversi composti PFAS del campione facendoli passare in una colonna specifica.
• Lo spettrometro di massa tandem identifica e quantifica ogni composto già separato, misurando il rapporto massa/carica di ioni precursori e frammenti in modo specifico per ciascuna molecola.
• Prima dell’iniezione il campione richiede una preparazione dedicata, spesso con estrazione in fase solida, per concentrare i PFAS ed eliminare interferenze.
• Si usano standard marcati isotopicamente aggiunti al campione, per correggere perdite di preparazione e variazioni strumentali e rendere la quantificazione più accurata.
• Il metodo distingue i singoli composti PFAS, che poi confluiscono nei parametri aggregati "Somma di PFAS" e "PFAS totali" previsti dal D.Lgs. 18/2023.
• Un valore "sotto il limite di quantificazione" non equivale ad assenza certa del composto: è un concetto tecnico da leggere correttamente sul referto.
• L’affidabilità del dato dipende da controlli di qualità sistematici, elemento verificato dall’accreditamento del laboratorio.

Cos’è la tecnica LC-MS/MS

La sigla LC-MS/MS indica l’accoppiamento di due tecniche distinte: la cromatografia liquida (Liquid Chromatography), che separa i composti presenti in un campione, e la spettrometria di massa tandem (tandem Mass Spectrometry), che li identifica e quantifica in base alla loro massa. Insieme costituiscono la tecnica di riferimento per l’analisi quantitativa dei singoli composti perfluoroalchilici in acqua, perché uniscono un potere di separazione elevato a una specificità di riconoscimento molto alta, condizione indispensabile quando si cercano decine di molecole diverse, spesso chimicamente molto simili tra loro, a concentrazioni nell’ordine dei nanogrammi per litro.

Come funziona la separazione cromatografica

In sintesi, la cromatografia liquida separa i composti PFAS nel tempo facendo scorrere il campione, insieme a una fase liquida mobile, attraverso una colonna cromatografica che trattiene in modo diverso ogni molecola in base alle sue caratteristiche chimico-fisiche; il risultato è che i vari PFAS raggiungono lo spettrometro di massa in istanti differenti, distinti gli uni dagli altri.

Il campione preparato viene iniettato in un flusso di solventi che lo trasporta attraverso una colonna riempita di un materiale specifico. Ogni composto interagisce in modo differente con questo materiale, restando trattenuto per un tempo caratteristico (il tempo di ritenzione) prima di uscire dalla colonna. Questa separazione preliminare è essenziale: senza di essa, allo spettrometro di massa arriverebbero contemporaneamente decine di molecole diverse, con il rischio di sovrapposizioni difficili da interpretare, specialmente tra composti PFAS con struttura molto simile tra loro (ad esempio isomeri dello stesso composto).

Come funziona l’identificazione con la spettrometria di massa tandem

Lo spettrometro di massa tandem riceve i composti già separati dalla cromatografia e li identifica trasformandoli in ioni, selezionando uno ione "precursore" caratteristico di ciascun composto, frammentandolo e misurando la massa di uno o più ioni "prodotto" generati dalla frammentazione. Questa combinazione precursore-frammento è specifica per ogni singolo PFAS e permette allo strumento di riconoscerlo con un elevato grado di certezza, anche in presenza di altre sostanze nel campione.

Il termine "tandem" (doppio stadio) indica proprio questa sequenza a due passaggi: un primo analizzatore di massa seleziona lo ione precursore, una cella di collisione lo frammenta, un secondo analizzatore misura i frammenti prodotti. L’intensità del segnale registrato, confrontata con una curva di taratura costruita con standard di concentrazione nota, permette di risalire alla concentrazione del composto nel campione originale.

Fase del metodo	Cosa fa	Perché è necessaria
Preparazione del campione	Estrazione e purificazione, spesso in fase solida, per concentrare i PFAS ed eliminare interferenze	Le concentrazioni cercate sono molto basse; serve "ripulire" il campione prima dell’iniezione
Separazione cromatografica (LC)	Separa nel tempo i diversi composti PFAS facendoli passare in una colonna dedicata	Evita sovrapposizioni tra composti chimicamente simili
Identificazione (MS/MS)	Frammenta ogni composto e ne misura la massa in due stadi	Garantisce specificità di riconoscimento anche a concentrazioni molto basse
Quantificazione con standard isotopici	Corregge perdite di preparazione e variazioni di risposta strumentale	Rende il dato numerico accurato e confrontabile con il valore di parametro

Il ruolo degli standard marcati isotopicamente

In sintesi, gli standard marcati isotopicamente sono versioni dei composti PFAS costruite con isotopi diversi da quelli naturalmente presenti, aggiunte al campione prima della preparazione: permettono al laboratorio di correggere eventuali perdite durante l’estrazione e le variazioni di risposta dello strumento, migliorando l’accuratezza del risultato finale.

Poiché ogni fase di preparazione del campione (estrazione, purificazione, concentrazione) può comportare una piccola perdita dell’analita cercato, aggiungere una quantità nota di uno standard isotopico "gemello" del composto naturale permette allo strumento di misurare quanto di questo standard viene effettivamente recuperato al termine del processo, e di usare questa informazione per correggere matematicamente il dato del composto naturale corrispondente. È una delle ragioni per cui la LC-MS/MS, se applicata correttamente, fornisce dati quantitativi affidabili anche su matrici complesse.

Dal singolo composto ai parametri aggregati del referto

Il metodo LC-MS/MS misura ogni composto PFAS singolarmente; è poi il referto a organizzare questi dati anche nei due indicatori aggregati previsti dal D.Lgs. 18/2023, la "Somma di PFAS" e i "PFAS totali", ottenuti sommando i valori di un elenco definito di composti. La logica e la differenza tra questi due indicatori sono spiegate nella scheda PFAS nell’acqua: cos’è, valori limite e rischi, mentre l’elenco completo dei parametri introdotti dalla normativa attuale è descritto nella pagina sui nuovi parametri del D.Lgs. 18/2023 (PFAS, bisfenolo A, microcistine).

Un aspetto spesso frainteso riguarda i valori riportati come "inferiore al limite di quantificazione": non significano che il composto sia certamente assente dall’acqua, ma che la sua eventuale presenza è sotto la soglia che il metodo, in quelle condizioni, è in grado di misurare con affidabilità. Per l’interpretazione pratica del referto, comprese le implicazioni di questo dettaglio tecnico, la pagina di riferimento resta analisi PFAS nell’acqua: metodo e costo.

Esempio pratico. Un laboratorio riceve un campione d’acqua di pozzo prelevato secondo le indicazioni per il campionamento per PFAS. In laboratorio il campione viene sottoposto a estrazione in fase solida per concentrare i composti perfluoroalchilici ed eliminare interferenze, quindi arricchito con standard marcati isotopicamente. L’estratto viene iniettato nel sistema LC-MS/MS: la colonna cromatografica separa nel tempo i diversi PFAS, lo spettrometro di massa tandem li identifica e quantifica uno per uno confrontando il segnale con la curva di taratura. Il laboratorio verifica che i controlli di qualità della sessione analitica rientrino nei criteri previsti, poi riporta nel referto ogni composto con la relativa concentrazione, il limite di quantificazione, i due parametri aggregati "Somma di PFAS" e "PFAS totali", ciascuno confrontato con il valore di parametro del D.Lgs. 18/2023.

Perché conta l’accreditamento del laboratorio

L’affidabilità di un dato ottenuto in LC-MS/MS non dipende solo dalla sofisticazione dello strumento, ma dal sistema di controllo qualità che accompagna ogni sessione analitica: bianchi analitici per escludere contaminazioni, standard di verifica periodici, uso sistematico di standard isotopici, partecipazione a circuiti di confronto tra laboratori. L’accreditamento secondo la norma di riferimento per i laboratori di prova, rilasciato in Italia da ente di accreditamento, attesta che questi controlli sono applicati in modo sistematico e documentato per le prove incluse nello scopo di accreditamento, un elemento particolarmente rilevante per un parametro di interesse sanitario come i PFAS.

In sintesi

Il metodo LC-MS/MS è ciò che rende possibile distinguere e quantificare decine di composti PFAS diversi in acqua, anche a concentrazioni molto basse, unendo la separazione cromatografica all’identificazione per massa in doppio stadio. Per capire il quadro generale sui PFAS, dalla loro origine ai valori limite, la guida di riferimento resta PFAS nell’acqua: guida completa; per orientarsi tra tutte le tecniche impiegate da un laboratorio accreditato, il punto di partenza è l’hub metodi analitici per l’acqua. Se vuoi passare dalla teoria alla pratica, la pagina analisi PFAS nell’acqua: metodo e costo spiega come costruire correttamente la richiesta, mentre per attivare un controllo sul tuo caso specifico puoi richiedere un’analisi indicando fonte d’acqua, uso e finalità del controllo.