Gascromatografia con spettrometria di massa

Principio fisico-chimico

La gascromatografia separa molecole volatili e semi-volatili in base alla loro affinità con una fase stazionaria liquida non volatile depositata sulla parete interna di una colonna capillare in silice fusa. Il gas carrier (elio o azoto) trasporta gli analiti vaporizzati attraverso la colonna riscaldata in modalità isoterma o con rampa di temperatura.

All'uscita gli analiti vengono ionizzati per impatto elettronico (EI 70 eV), generando spettri di frammentazione caratteristici e riproducibili che possono essere confrontati con la libreria NIST per l'identificazione.

Strumentazione

Configurazione tipica: iniettore split/splitless o PTV programmato in temperatura, colonna capillare DB-5MS o equivalente da 30 m x 0,25 mm x 0,25 µm, forno con rampa fino a 350 °C, interfaccia riscaldata, sorgente EI o CI, analizzatore singolo quadrupolo o triplo quadrupolo per quantificazioni MRM.

Per le acque, il sistema è completato da concentratore Purge & Trap o autocampionatore SPME per i VOC, e da estrattore SPE off-line per i semi-volatili.

Preparazione del campione

Per i VOC il campione (40 mL in vial settati con tappo PTFE/silicone) viene gorgogliato con elio per strippare gli analiti volatili, intrappolati su trappola Tenax e termodesorbiti nell'iniettore. Per IPA e pesticidi semi-volatili si fa estrazione liquido-liquido con diclorometano o SPE su cartuccia C18 e si concentra a 1 mL.

Calibrazione e validazione

Calibrazione interna a 5-7 livelli con standard deuterati (es. toluene-d8, cromene-d12, benzo[a]pirene-d12). Verifica giornaliera del tuning del MS con perfluorotributilammina (PFTBA). Validazione conforme a UNI EN ISO/IEC 17025 con stima di linearità, LOD, LOQ, recupero e incertezza.

Limiti di quantificazione e rilevabilità

I LOQ con purge & trap sono di 0,1-1 µg/L per i VOC normati. Per il benzene, con limite di 1 µg/L, il LOQ tipico di 0,2 µg/L permette ampia riserva di sicurezza analitica. Per il benzo(a)pirene il LOQ è di 0,002 µg/L contro un limite di 0,01 µg/L.

Norme di riferimento

Le norme di riferimento per le acque sono: UNI EN ISO 15680 (VOC), UNI EN ISO 17993 (IPA), UNI EN ISO 6468 (pesticidi clororganici). Negli USA: EPA 524.2, 525.2, 8270D.

Quando si usa

GC-MS è la scelta per VOC (BTEX, alogenati), trialometani (THM), IPA, pesticidi clororganici e fosforati, ftalati e contaminazioni da idrocarburi.

Quando NON si usa

Non si applica a molecole molto polari, ioniche o termolabili (PFAS, glifosato, farmaci), per le quali è obbligatorio LC-MS/MS. Anche metalli e anioni inorganici esulano dal suo dominio.

Confronto con metodi alternativi

Rispetto a HPLC-DAD per IPA, GC-MS offre identificazione spettrale univoca e LOQ migliori. Rispetto a LC-MS/MS è meno costoso e robusto su composti volatili, ma cieco verso le molecole polari.