Antiscalanti e determinazione di glifosato e AMPA in LC-MS/MS: quando il trattamento dell’acqua diventa una variabile analitica
Gli additivi utilizzati negli impianti a membrane possono modificare la matrice analitica. Per glifosato e AMPA il problema non è necessariamente una “interferenza diretta”, ma un insieme di fenomeni di complessazione, derivatizzazione ed effetto matrice che il laboratorio deve conoscere e verificare.
La determinazione di glifosato e AMPA nelle acque rappresenta da anni una delle applicazioni più impegnative della cromatografia liquida accoppiata alla spettrometria di massa.
Le difficoltà sono legate alle caratteristiche stesse delle molecole: elevata polarità, comportamento ionico, presenza di gruppi fosfonici e forte interazione con la composizione minerale della matrice.
A queste criticità se ne può aggiungere un’altra, spesso poco considerata: la presenza di prodotti antiscalanti utilizzati negli impianti di osmosi inversa e nanofiltrazione.
La domanda che ne deriva è apparentemente semplice:
un antiscalante può interferire con la determinazione LC-MS/MS di glifosato e AMPA?
La risposta tecnicamente corretta non è né un “sì” né un “no” generalizzato.
È più appropriato affermare che l’antiscalante rappresenta una potenziale modifica della matrice analitica e che, in determinate condizioni, può influenzare il risultato della prova.
Cosa sono gli antiscalanti
Negli impianti a membrane l’acqua viene progressivamente concentrata. All’aumentare del fattore di concentrazione alcuni sali poco solubili possono raggiungere condizioni di sovrasaturazione e precipitare sulla superficie della membrana.
Gli antiscalanti vengono dosati proprio per limitare nucleazione, crescita dei cristalli e precipitazione.
Il manuale tecnico FilmTec di DuPont identifica tra le principali famiglie di inibitori dello scaling esametafosfato di sodio (SHMP), organofosfonati e poliacrilati. Lo stesso documento evidenzia inoltre possibili interazioni degli inibitori anionici con cationi multivalenti, quali alluminio e ferro. (dupont.com)
Dal punto di vista dell’impianto questo comportamento è desiderato.
Dal punto di vista del laboratorio, invece, significa che l’acqua sottoposta ad analisi può contenere una nuova componente capace di modificare la chimica della matrice.
Ed è proprio questo il punto centrale.
Perché glifosato e AMPA sono particolarmente sensibili alla matrice
Glifosato e AMPA non possono essere trattati analiticamente come normali contaminanti organici apolari.
Il glifosato presenta una forte capacità di interazione con specie ioniche e cationi metallici. La letteratura mostra che Ca²⁺, Mg²⁺ e altri cationi possono influenzarne il comportamento, soprattutto nelle acque caratterizzate da elevata durezza.
Skeff, Recknagel e Schulz-Bull hanno studiato l’effetto delle matrici saline sulla determinazione LC-MS/MS di glifosato, glufosinato e AMPA dopo derivatizzazione con FMOC-Cl. Gli autori hanno osservato modificazioni del comportamento cromatografico e fenomeni di soppressione ionica, evidenziando anche l’utilità degli standard interni isotopicamente marcati per compensare gli effetti della matrice. (PubMed)
La rilevanza della durezza dell’acqua è stata confermata anche da studi successivi.
Ulrich e Ferguson hanno sviluppato un metodo LC-MS/MS specificamente destinato alle acque dure, dimostrando che l’aggiunta di EDTA può aumentare la risposta di glifosato e AMPA, riducendo l’influenza delle specie ioniche e della contaminazione metallica sulla risposta in spettrometria di massa. (PubMed Central (PMC))
Un lavoro pubblicato nel 2026 da Mac Loughlin e collaboratori ha ulteriormente evidenziato l’importanza della complessazione con i cationi bivalenti nella determinazione di glifosato e AMPA mediante FMOC-LC-MS/MS. Il protocollo sviluppato dagli autori utilizza un pretrattamento con EDTA proprio per interrompere i complessi metallici prima della derivatizzazione e mitigare gli effetti di matrice nelle acque sotterranee dure. (PubMed)
Questi studi non dimostrano che “l’antiscalante interferisce”.
Dimostrano però qualcosa di fondamentale: la determinazione di glifosato e AMPA è sensibile alla chimica ionica della matrice.
Dove può entrare in gioco l’antiscalante
L’errore sarebbe cercare esclusivamente un composto dell’antiscalante che presenti la stessa transizione MRM del glifosato o dell’AMPA.
Questa eventualità può essere verificata, ma non rappresenta necessariamente il rischio principale.
La possibile influenza può manifestarsi attraverso più meccanismi.
Il primo è l’effetto matrice nella sorgente ESI. Componenti aggiuntivi della matrice possono determinare soppressione o incremento della ionizzazione, modificando la risposta strumentale dell’analita.
Il secondo riguarda la complessazione. La presenza contemporanea di antiscalante, calcio, magnesio, ferro, alluminio e altri elementi può modificare gli equilibri chimici della matrice. Per molecole come il glifosato questo aspetto non può essere trascurato.
Un terzo elemento riguarda i metodi che prevedono la derivatizzazione con FMOC-Cl. Una diversa composizione ionica, un diverso pH o la presenza di ulteriori specie reattive possono influenzare l’efficienza della derivatizzazione e, conseguentemente, il recupero dell’analita.
Possono inoltre verificarsi co-eluzioni, modificazioni della forma del picco, variazioni del tempo di ritenzione o fenomeni di accumulo sul sistema cromatografico.
In sequenze prolungate, infine, un effetto di matrice non si manifesta necessariamente come errore evidente sul primo campione: può comparire progressivamente come drift della risposta, diminuzione dell’area dello standard interno o aumento dell’effetto memoria.
Sono esattamente i principali meccanismi considerati nella valutazione tecnica originaria.
L’antiscalante più critico è sempre quello a base fosfonica?
I formulati contenenti organofosfonati meritano sicuramente particolare attenzione, per la presenza di gruppi fosfonici e per la loro capacità di interagire con specie metalliche.
Questo, tuttavia, non autorizza a dichiarare automaticamente un’interferenza analitica.
La composizione commerciale di un prodotto può comprendere più componenti e la concentrazione effettivamente presente nel campione dipende dalla dose utilizzata, dal punto di campionamento e dal funzionamento dell’impianto.
Un campione prelevato prima del dosaggio, un’acqua di alimento dopo il dosaggio, un permeato e un concentrato di osmosi inversa rappresentano, da questo punto di vista, quattro matrici differenti.
Il concentrato può essere particolarmente critico perché raccoglie contemporaneamente l’effetto di concentrazione delle specie saline e quello degli additivi eventualmente trattenuti.
Nella valutazione tecnica è pertanto ragionevole attribuire priorità maggiore alle matrici post-dosaggio e ai concentrati, soprattutto in presenza di formulati organofosfonici.
Come dimostrare sperimentalmente l’assenza o la presenza dell’effetto
Per un laboratorio la soluzione più solida non è teorica, ma sperimentale.
Occorre possibilmente utilizzare lo stesso formulato e lo stesso lotto realmente impiegati nell’impianto e riprodurne la concentrazione operativa.
Una strategia particolarmente efficace consiste nel confrontare una matrice priva di prodotto con la stessa matrice contenente antiscalante a più concentrazioni, ad esempio:
0 – 0,5D – D – 2D, dove D rappresenta la concentrazione nominale realmente dosata nell’impianto.
Su ciascuna condizione possono essere analizzati un bianco e campioni fortificati, preferibilmente almeno al livello prossimo al LOQ e a un livello intermedio del campo di misura. Il protocollo proposto nella relazione prevede almeno tre repliche per condizione.
Il confronto non dovrebbe limitarsi alla concentrazione finale calcolata. È utile registrare anche recupero, precisione, area dell’analita, area dello standard interno isotopico, rapporto analita/standard interno, tempo di ritenzione, ion ratio, forma del picco e comportamento dei blank.
In questo modo è possibile distinguere fenomeni differenti.
Una diminuzione simultanea dell’area dell’analita e dello standard interno può indicare un effetto matrice sulla ionizzazione.
Un recupero ridotto con standard interno relativamente stabile potrebbe invece suggerire una criticità nella preparazione o nella derivatizzazione.
Una modifica del tempo di ritenzione o della forma del picco indirizza maggiormente verso un’interazione cromatografica.
La comparsa di un segnale nel blank contenente esclusivamente l’antiscalante richiede invece un approfondimento specifico sull’eventuale interferenza diretta o sulla contaminazione.
L’importanza dello standard interno isotopico
Nella determinazione quantitativa mediante LC-MS/MS lo standard interno isotopicamente marcato rappresenta uno strumento estremamente importante.
Non deve però essere considerato una garanzia assoluta contro qualsiasi effetto di matrice.
La compensazione è particolarmente efficace quando analita e standard interno subiscono in modo analogo gli effetti della preparazione e della ionizzazione.
È quindi opportuno monitorare non solo la concentrazione finale, ma anche l’andamento dell’area dello standard interno lungo l’intera sequenza analitica.
Un progressivo abbassamento della risposta può costituire un indicatore precoce di accumulo o fouling anche quando i risultati quantitativi sembrano ancora accettabili.
Il collegamento con ISO/IEC 17025
Il problema ha anche una conseguenza diretta nella gestione di un metodo accreditato.
Quando nel campione viene introdotta una componente di matrice non precedentemente considerata, il laboratorio deve chiedersi se le prestazioni dimostrate durante la validazione o verifica siano ancora rappresentative delle reali condizioni di utilizzo del metodo.
Non significa necessariamente ripetere l’intera validazione.
Significa però disporre di evidenze tecniche sufficienti per dimostrare che il metodo continua a produrre risultati affidabili nella nuova matrice.
In ottica ISO/IEC 17025, una verifica documentata dell’effetto dell’antiscalante può quindi diventare parte dell’evidenza relativa all’idoneità del metodo e all’assicurazione della validità dei risultati.
Particolare attenzione dovrebbe essere posta anche alle variazioni nel tempo: cambio del prodotto commerciale, cambio di formulazione, nuova dose di esercizio o modifica della configurazione dell’impianto sono tutti elementi che possono rendere necessario un riesame del rischio. Questo principio era già esplicitamente richiamato nella relazione tecnica di partenza.
Conclusioni
Gli antiscalanti sono indispensabili per il funzionamento di numerosi impianti a membrane, ma dal punto di vista del laboratorio rappresentano una variabile di matrice che non dovrebbe essere ignorata.
Per glifosato e AMPA esistono solide evidenze scientifiche sulla sensibilità della determinazione LC-MS/MS alla durezza dell’acqua, ai cationi multivalenti, alla complessazione e alla soppressione ionica. (PubMed Central (PMC))
Da queste evidenze non deriva però che ogni prodotto antiscalante provochi necessariamente un’interferenza.
Ed è proprio questa distinzione a rendere tecnicamente robusta la valutazione.
La domanda corretta per un laboratorio non dovrebbe quindi essere:
“Gli antiscalanti interferiscono con glifosato e AMPA?”
ma:
“Il prodotto antiscalante utilizzato in questo impianto, alla concentrazione realmente presente nel campione e nelle condizioni del nostro metodo, modifica significativamente la prestazione analitica?”
A questa seconda domanda non si risponde con un’ipotesi.
Si risponde con una prova di matrice progettata correttamente, documentata e statisticamente valutabile.
Per impostare lo studio in modo coerente consulta anche la pagina sulla validazione e verifica dei metodi ISO/IEC 17025, la guida su LOD e LOQ e l’approfondimento su recupero e accuratezza.
Devi verificare se una nuova matrice o un trattamento dell’acqua altera le prestazioni del metodo? Richiedi un confronto tecnico →
Riferimenti essenziali
- DuPont Water Solutions, FilmTec™ Reverse Osmosis/Nanofiltration Membranes Technical Manual, Rev. 19, febbraio 2026, §2.3.3 “Scale Inhibitor Addition”. (dupont.com)
- Skeff W., Recknagel C., Schulz-Bull D.E., The influence of salt matrices on the reversed-phase liquid chromatography behavior and electrospray ionization tandem mass spectrometry detection of glyphosate, glufosinate, aminomethylphosphonic acid and 2-aminoethylphosphonic acid in water, Journal of Chromatography A, 2016, 1475, 64–73. (PubMed)
- Ulrich J.C., Ferguson P.L., Development of a sensitive direct injection LC-MS/MS method for the detection of glyphosate and aminomethylphosphonic acid (AMPA) in hard waters, Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2021, 413, 3763–3774. (PubMed Central (PMC))
- Mac Loughlin T.M. et al., Groundwater-adapted FMOC-LC-MS/MS for glyphosate, glufosinate and AMPA: EDTA-assisted preconditioning and application in Buenos Aires wells, Journal of Chromatography A, 2026, 1768, 466708. (PubMed)
Questo, come impostazione, è già un articolo tecnico da sito DN, non una semplice trasformazione della relazione: ha un taglio scientifico, mantiene prudenza nelle conclusioni e soprattutto non fa l’affermazione non dimostrata “antiscalante = interferenza”.