SVILUPPO DI METODICHE ANALITICHE PER LA DETERMINAZIONE DI CONTAMINANTI EMERGENTI TRAMITE CROMATOGRAFIA E SPETTROMETRIA DI MASSA AD ALTA RISOLUZIONE

Abstract

Negli ultimi anni i contaminanti emergenti (ECs) hanno assunto un ruolo centrale nel monitoraggio ambientale, richiedendo metodi analitici in grado di rilevarli a bassissime concentrazioni in matrici complesse. In questo contesto, la tesi descrive lo sviluppo e l’ottimizzazione di un metodo basato su cromatografia liquida accoppiata a spettrometria di massa ad alta risoluzione con analizzatore ibrido quadrupolo–tempo di volo (LC-QTOF), svolto presso il gruppo di ricerca CroMasS del DCCI dell’Università di Genova. L’obiettivo principale è stato massimizzare la sensibilità per un set di 45 ECs, studiando in modo sistematico i parametri di ionizzazione. A tal fine è stato adottato un approccio multivariato di Design of Experiments (DoE), che ha permesso di valutare simultaneamente l’effetto di diversi fattori e di ottenere un compromesso ottimale tra prestazioni analitiche e sforzo sperimentale. Il metodo finale, caratterizzato attraverso le principali cifre di merito, è stato applicato a campioni reali provenienti da un impianto di trattamento delle acque reflue del Nord Italia e dal porto di Genova. L’acquisizione in modalità targeted ha consentito di verificare la presenza degli analiti selezionati, mentre l’elaborazione dei dati in modalità suspect screening ha reso possibile l’individuazione potenziale di ulteriori contaminanti non ipotizzati a priori, dimostrando la robustezza e la versatilità dell’approccio proposto.

In the last years, emerging contaminants (ECs) have gained a central role in environmental monitoring, requiring analytical methods capable of detecting them at very low concentrations in complex matrices. In this context, this thesis describes the development and optimization of a method based on liquid chromatography coupled to high-resolution mass spectrometry with a hybrid quadrupole–time-of-flight analyzer (LC-QTOF), carried out within the CroMasS research group at the Department of Chemistry and Industrial Chemistry, University of Genoa. The main objective was to maximize sensitivity for a set of 45 ECs by systematically investigating ionization parameters. To this end, a multivariate Design of Experiments (DoE) approach was adopted, allowing the simultaneous evaluation of several factors and the achievement of an optimal compromise between analytical performance and experimental effort. The final method, characterized through its main figures of merit, was applied to real samples collected from a wastewater treatment plant in Northern Italy and from the port of Genoa. Targeted acquisition enabled verification of the presence of the selected analytes, while data processing in suspect screening mode allowed the potential identification of additional, previously non-hypothesized contaminants, thus demonstrating the robustness and versatility of the proposed approach.