AN-M-017
2025-09
Análise de ácido trifluoroacético por IC-MS/MS de acordo com a norma DIN 38407-53
TFA: um produto de degradação de PFAS persistente e motivo de preocupação crescente
Resumo
O ácido trifluoroacético (TFA) em águas superficiais e potáveis levanta preocupações devido à sua persistência, mobilidade e opções limitadas de mitigação [1–3]. Como produto de degradação de PFAS (substância per- e polifluoroalquilada), o TFA é liberado principalmente por sítios industriais, enquanto fontes secundárias incluem a degradação de compostos que contêm grupos trifluorometil (por exemplo, certos pesticidas e refrigerantes) [4–6]. Para garantir um monitoramento confiável, o órgão alemão de normalização DIN publicou uma norma para análise de TFA usando LC-MS/MS por injeção direta. Esse método quantifica o TFA na faixa de 0,1–3,0 µg/L e foi validado em 12 laboratórios na Alemanha e na Suíça [7,8].
Esta Nota de Aplicação descreve a configuração do método validado usando cromatografia iônica (IC) com detecção de massa subsequente por espectrômetro de massa triplo quadrupolo.
Antecedentes
O ácido trifluoroacético (TFA) é um PFAS (substância per- e polifluoroalquilada) de cadeia ultracurta, pertencente ao grupo dos ácidos carboxílicos polifluorados, assim como o ácido perfluorooctanoico (PFOA) (Figura 1) [9]. No geral, as concentrações de TFA são significativamente mais altas do que as de outros PFAS, já que o TFA é um produto de degradação dessas substâncias [3]. Por exemplo, o TFA representou mais de 90% do total de PFAS medido em diversas águas potáveis alemãs analisadas [9]. Ele se tornou uma substância onipresente e persistente, com alta mobilidade devido à sua baixa sorção, e levanta diversas preocupações ambientais e regulatórias [3–6,10]. As emissões contínuas de TFA estão causando aumentos irreversíveis de concentração, por exemplo, em água de chuva, solos e água potável, mas também em soro humano, plantas e alimentos de origem vegetal [3]. As concentrações medianas medidas de TFA na precipitação atingiram 0,29 µg/L nos EUA [11], 0,21 µg/L na Alemanha [1], e 0,70 µg/L na China [12]. As concentrações medianas de TFA em água potável, variando de 0,08 µg/L (EUA) a 0,5 µg/L (Suíça), e chegando até 1,5 µg/L (Alemanha), foram semelhantes ou superiores aos limites propostos de PFAS total em água potável (0,5 µg/L) na Diretiva de Água Potável da UE [9,13].
Os limites para efeitos irreversíveis ainda não são claros, mas estudos de toxicidade em mamíferos sugerem que o TFA também é prejudicial ao fígado e à reprodução [3].
Como as tecnologias convencionais de tratamento de água oferecem pouca ou nenhuma eficiência de remoção para o TFA, o risco de seu acúmulo está crescendo [3]. Consequentemente, agências ambientais e de saúde estão pedindo medidas regulatórias mais rígidas — como a restrição de pesticidas contendo PFAS e de gases fluorados — para limitar a formação adicional de TFA [3,8,9].
Em 2020, a Agência Federal do Meio Ambiente da Alemanha (UBA) estabeleceu um valor de referência de saúde de 60 µg/L para o TFA em água potável, mas recomenda não exceder 10 µg/L como precaução [14]. Outros países estabeleceram limites semelhantes, como 9 µg/L na Dinamarca e 2,2 µg/L na Holanda [15,16].
Reconhecendo a necessidade de um monitoramento confiável, a organização alemã de normalização DIN desenvolveu uma norma para análise de TFA [7]. Esse método usa injeção direta — cromatografia líquida com espectrometria de massa em tandem (LC-MS/MS) — para quantificar o TFA na faixa de 0,1–3,0 µg/L, e foi validado por 12 laboratórios na Alemanha e na Suíça [8].
Diferente da maioria das normas, a DIN 38407-53 permite o uso de diversas técnicas de LC, como HPLC com colunas HILIC, modo misto e fase reversa (RP), além de abordagens por cromatografia iônica [7,8]. A Metrohm aprimorou e adaptou o método para análise por IC-MS/MS, atendendo aos requisitos descritos na DIN 38407-53 [7,8]. Esta Nota de Aplicação descreve a configuração do método usando um cromatógrafo iônico Metrohm, uma coluna de separação Metrosep A Supp 17, e detecção de massa com um espectrômetro de massa triplo quadrupolo 6475 da Agilent (m/z 113 e 69). O método atendeu a todos os requisitos e foi validado com sucesso durante o ensaio interlaboratorial.
Amostra e preparo de amostra
Oito amostras foram incluídas no conjunto: duas amostras de água subterrânea, uma amostra de água de chuva, uma amostra de água potável, duas amostras de água superficial, e duas amostras de água superficial fortificadas com concentrações nominais de 1,18 µg/L e 2,87 µg/L de TFA [8]. As amostras foram transportadas em caixa térmica e refrigeradas a 4 °C antes da análise. Todas as amostras foram analisadas dentro de sete dias. Nenhum padrão interno foi usado para a fortificação adicional das amostras e dos padrões.
Experimental
Padrões e amostras foram injetados diretamente, sem etapas adicionais de preparo (Figura 2). Após a separação em uma coluna de troca aniônica, o TFA foi detectado com um espectrômetro de massa triplo quadrupolo 6475 da Agilent.
O manuseio de amostras e padrões foi realizado usando o rápido 889 IC Sample Center – cool, aumentando a estabilidade dos líquidos a serem medidos. Foi executada uma injeção full-loop de 100 µL. Todas as medições, incluindo padrões, brancos (0,1% de metanol em água ultrapura) e amostras, foram realizadas em triplicata.
A separação do TFA de outras espécies aniônicas foi obtida em uma coluna Metrosep A Supp 17 – 150/4.0, equipada com uma coluna de guarda Metrosep RP2 Guard/3.5 para melhorar ainda mais a separação de compostos orgânicos aniônicos. Foram usadas condições isocráticas com um eluente de carbonato fortificado com metanol (ou seja, 5 mmol/L de Na₂CO₃, 0,2 mmol/L de NaHCO₃ e 10% de metanol) para melhorar a evaporação durante a ionização por electrospray (ESI).
O IC foi controlado com o software MagIC Net, que possibilita a detecção dos ânions principais, além do ácido trifluoroacético alvo, por meio de medições de condutividade. O sinal de MS foi registrado usando um Agilent 6475 TQ MS com uma voltagem de fragmentação de 65,0 V para separar os íons em m/z 113 e 69. A aquisição de dados foi realizada usando o software Agilent MassHunter Workstation (LC/TQ). Para sincronizar os dois equipamentos, uma remote box é obrigatória.
O sistema foi calibrado na faixa de 0,2 a 4,0 µg/L (Figura 3). No entanto, a expansão da faixa de calibração para 6,0 µg/L demonstrou linearidade adequada no sinal de espectrometria de massa (MS).
Resultados
As curvas de calibração para o sinal de MS mostraram relações lineares, conforme exigido pelo método DIN, com valor de R² de 0,9998. A exatidão calculada para os padrões, com base na correlação entre a concentração alvo e a concentração medida, variou de 98,1% a 110,1%. Os limites de detecção (LOD) e de quantificação (LOQ) foram determinados em 0,017 µg/L e 0,062 µg/L, respectivamente, de acordo com a DIN 32645 [17].
Após análise em triplicata das amostras, as concentrações medidas de TFA variaram de 0,38 µg/L na água potável a 1,93 µg/L na água de chuva (Tabela 1). As amostras de água superficial fortificadas tinham concentrações nominais de 1,18 µg/L e 2,87 µg/L. Os resultados do teste de validação foram 1,28 ± 0,01 µg/L e 2,92 ± 0,01 µg/L, indicando recuperações de 109% e 102%, respectivamente.
A variação nas medições em triplicata das amostras ficou entre 0,3% e 2%. O tempo de retenção (RT) do TFA foi, em média, de 8,2 min, com variação inferior a 0,1%.
Para os padrões de controle de qualidade (QC) nas concentrações de 0,6 µg/L e 2,0 µg/L, as taxas de recuperação em três determinações replicadas dentro da série de medição da amostra foram de 100% e 99%, respectivamente.
Todos os resultados atenderam aos requisitos do ensaio interlaboratorial, que serve para validar o método.
| Amostra | R1 [µg/L] | R2 [µg/L] | R3 [µg/L] | Média [µg/L] | DP [µg/L] |
|---|---|---|---|---|---|
| Água subterrânea | 0.7058 | 0.7031 | 0.6922 | 0.7004 | 0.01 |
| Água subterrânea | 0.7745 | 0.7728 | 0.7602 | 0.7692 | 0.01 |
| Água de chuva | 1.9488 | 1.9382 | 1.9116 | 1.9329 | 0.02 |
| Água potável | 0.3812 | 0.3796 | 0.3856 | 0.3821 | 0.00 |
| Água superficial | 1.2145 | 1.2214 | 1.2165 | 1.2175 | 0.00 |
| Água superficial | 0.9859 | 0.9649 | 0.9478 | 0.9662 | 0.02 |
| Água superficial fortificada (fortificação de 1,18 µg/L de TFA) | 1.2930 | 1.2820 | 1.2732 | 1.2827 | 0.01 |
| Água superficial fortificada (fortificação de 2,87 µg/L de TFA) | 2.9365 | 2.9203 | 2.9139 | 2.9236 | 0.01 |
Conclusão
O desenvolvimento e a validação da DIN 38407-53 por IC-MS/MS marcam um avanço significativo nos métodos analíticos para IC acoplada à espectrometria de massa em tandem (MS/MS). Notavelmente, o IC-MS/MS apresenta vantagens distintas na análise de compostos fluorados de cadeia curta, como o TFA, devido à sua alta resistência a matriz e à longa vida útil da coluna. Isso torna o IC-MS/MS uma abordagem alternativa validada aos métodos tradicionais de HPLC.
O método desenvolvido atende aos requisitos da DIN 38407-53. Recursos automatizados, como a diluição inline, aumentam ainda mais a praticidade do uso de IC para a análise de ácido trifluoroacético.
Referências
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