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n.13 marzo 2014
screening mirati sono molto costosi, molto
difficili da attuare e non possono garantire
il campionamento e l’analisi con alta
frequenza.
Al chimico analitico è spesso richiesto,
specialmente in caso di sversamenti o
altri casi di inquinamento accidentale o
doloso, di identificare e quantificare tutte
le sostanze presenti nel campione. Per
ottenere informazioni che siano anche rapide
e possano indirizzare gli interventi durante
la fase emergenziale, sono richiesti metodi
analitici in grado di effettuare determinazioni
rapide, sensibili e selettive di un elevato
numero di composti in matrici ambientali
complesse. Le metodologie analitiche
multi residuali stanno diventando perciò
le tecniche preferenziali in grado di fornire
informazioni sulla contaminazione delle
acque riducendo tempi di analisi, numero
di campionamenti e costi totali. La maggior
parte dei metodi multi residuali pubblicati
riguardano determinazioni di analiti ‘target’,
cioè scelti preventivamente da una lista
predefinita in base a caratteristiche di
diffusione, persistenza e pericolosità. In
questo modo però non vengono controllati
migliaia di sostanze e i loro prodotti di
trasformazione.
È necessario perciò che siano proposte
e standardizzate metodiche in grado di
effettuare uno screening rapido e affidabile
di un numero molto ampio di composti
consentendone anche l’identificazione
con un certo grado di probabilità. I metodi
analitici si basano sull’accoppiamento di
separazioni cromatografiche (gas o liquide in
funzione delle caratteristiche chimico-fisiche
delle sostanze) e tecniche di rivelazione
in spettrometria di massa. Per l’ampio
spettro di polarità dei composti analizzabili,
lo screening oggi si basa prevalentemente
sull’accoppiamento della cromatografia
liquida (LC) con la spettrometria di massa
ad alta risoluzione (Hrms), che è divenuta la
tecnica strumentale fondamentale per l’analisi
di una miscela di composti noti e sconosciuti,
polari e semipolari, a basse concentrazioni in
matrici complesse.
L’estrazione del campione
Per le loro caratteristiche di discontinuità, le
tecniche cromatografiche poco si prestano ad
essere inserite in strumentazioni per analisi
in tempo reale o in continuo. Articolandosi in
più fasi (prelievo, trattamento del campione,
iniezione, separazione cromatografica
e rivelazione), per quanto si riesca ad
ottimizzare ciascuna fase, il tempo totale
di queste operazioni rimane comunque
un valore finito, il che rende la misura
cromatografica una misura discontinua.
Per raggiungere i limiti necessari all’analisi
ambientale, la preparazione del campione per
analisi di screening in LC-MS è necessario
preconcentrare le sostanze chimiche presenti
nell’acqua condotta prevalentemente
mediante estrazione in fase solida (SPE),
partendo da volumi di acqua dell’ordine di
alcune centinaia di mL e questa procedura,
che può essere automatizzata, richiede però
un tempo finito.
Per l’automazione della preparazione
del campione, gli approcci possibili sono
essenzialmente due:
1) L’uso di cartucce di concentrazione on-line
ad alta capacità poste sulla linea stessa di
eluizione, controllate da una valvola a 6-8 vie
nelle quali far passare il campione acquoso.
La rotazione della valvola permette di far
passare la fase mobile nella cartuccia e di
trasferire gli analiti concentrati in testa alla
colonna. Questo approccio è particolarmente
indicato nell’analisi di acque pulite o
mediamente pulite, in quanto con queste
matrici minore è il rischio di contaminazione
incrociate tra campioni successivi. Richiede
inoltre l’uso di colonne con alto potere
risolvente in quanto la banda di introduzione
degli analiti è piuttosto ampia.
L’introduzione recente della
tecnica Uhplc, cromatografia
liquida ad ultra-prestazioni,
con colonne impaccate
con particelle <2m, ha
reso questa modalità di
arricchimento applicabile ai
sistemi LC-MS.
2) Il secondo approccio è
quello di separare la fase di
preparazione del campione
da quella di analisi. La
preparazione del campione
viene effettuata
mediante una stazione automatizzata per
estrazione in fase solida (SPE); il campione
viene quindi trasferito, previa eventuale
concentrazione, alla colonna cromatografica.
Il sistema è più laborioso da implementare
e da gestire ma è più duttile, poiché può
essere utilizzato per diverse applicazioni
anche in modo sequenziale con la semplice
sostituzione del tipo di fase stazionaria
nella cartuccia di estrazione. La cartuccia di
estrazione, inoltre, può essere sostituita dopo
ogni analisi riducendo così eventuali effetti
memoria.
Entrambi questo approcci sono stati
esplorati e sviluppati nei laboratori dell’Irsa-
CNR nell’ambito dei programmi di ricerca:
“Aquatec :Tecnologie innovative di controllo
trattamento e manutenzione per la soluzione
dell’emergenza acqua ” finanziato dal Miur
nell’ambito dei PON (Programmi Operativi
Nazionali), “Sistemi di allarme rapido
per la sorveglianza attiva del rischio di
inquinamento di fonti idropotabili”, finanziato
dal Dipartimento della Protezione Civile,
“Realizzazione di uno studio di valutazione
Figura 3 - Stazione automatizzata per l’estrazione
in fase solida da interfacciare con un sistema
LC-MS
RASSEGNA ACQUA
