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Aula S03:
Validação em Análises Ambientais
Prof. Rafael SousaDepartamento de Química – UFJF
www.ufjf.br/baccan
LABORATÓRIO DE QUÍMICA AMBIENTAL2º período de 2013
NA QUÍMICA (ANALÍTICA) AMBIENTAL ...
Portabilidade de equipamentos característica importante e desejável
LIBS
Cromatógrafo gasoso
FRX
Sonda multiparâmetros (fisico-químicos)
Figura – Cromatógrafo portátil* sendo utilizadopara medidas de VOCs pela CETESB
NA QUÍMICA ANALÍTICA AMBIENTAL ...
Compostos orgânicos–gama maior de analitos
(*) FONTE:http://www.cetesb.sp.gov.br/gerenciamento-de-riscos/emergencias-quimicas/84-cromatografo-a-gas-portatil, acessado 05-05-13.
���� “CROMATOGRAFIA GASOSA”TÉCNICA MUITO IMPORTANTE EM QAA
A maioria das análises não pode ser feita em campo ...
Muitos analitos precisam sofrer transformações químicas e passar por métodos de purificação para tornar possível a sua determinação
AMOSTRAGEM ADEQUADA
Outra consideração importante: Variabilidade “natural” na composição deamostras do mesmo tipo (Validação !)
EMBORA a portabilidade de equipamentos seja real para
várias análises,
VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
IMPORTÂNCIA
Garantir a confiabilidade dos resultados
Avaliando, sistematicamente, o processo de aquisição dos dados analíticos
- Exatidão- Precisão
LEMBRAR QUE A ANÁLISE SE INICIA NA AMOSTRAGEM
Etapa em que ocorrem a maior parte dos erros
- Erros comuns na amostragem
- “Tamanho” da amostra (heterogêneas)- Escolha inadequada do ponto de coleta- Horário da coleta (estação do ano, ...)
Permite conhecer o método
VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
O escopo de uma análise ambiental envolve
1- Definição do problema analítico
2- Definição do ponto de amostragem
3- Coleta da amostra
- Protocolos específicos (matriz)
���� Não existe uma regra que define:- número- quantidade- frequencia da amostragem
- Georreferenciamento das amostras
- O analista deve ser minucioso na descrição (e na repetição)do procedimento
VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
O escopo de uma análise ambiental envolve
1- Definição do problema analítico
2- Definição do ponto de amostragem
3- Coleta da amostra
4- Transporte das amostras para o laboratório
- Armazenagem adequada à amostra e analitos
5- Análise propriamente dita da amostra (etapa principal da validação)
6- Descartar as amostras após a sua “morte”(tempo máximo em que a amostra é estável)
7- Avaliar os dados analíticos- Recursos estatísticos são ferramentas úteis
(às vezes, indispensáveis)
VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
O escopo de uma amostragem ambiental envolve
1- Definição do problema analítico2- Definição do ponto de amostragem3- Coleta da amostra4- Transporte das amostras para o laboratório
5- Análise propriamente dita da amostra (etapa principal da validação)
6- Descartar as amostras após a sua “morte”7- Avaliar os dados analíticos
Considerar os parâmetros analíticos mais importantes
- Exatidão
- Precisão
- Limites de detecção e quantificação
Dependem da“Curva de calibração padrão”
VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
Exatidão
- Grau de concordância entre o VALOR MEDIDO e o VALOR VERDADEIRO
- Expressa em “porcentagem de recuperação”
% rec.= concentração esperada x 100concentração verdadeira
���� quanto mais próximo de 100% MAIS EXATA é a medida/ análise
- QUAL é o valor verdadeiro para os analitos em uma amostra ambiental ?
? ?
VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
Exatidão
- Grau de concordância entre o VALOR MEDIDO e o VALOR VERDADEIRO
- Expressa em “porcentagem de recuperação”
% rec.= concentração esperada x 100concentração verdadeira
���� quanto mais próximo de 100% MAIS EXATA é a medida/ análise
- QUAL é o valor verdadeiro para os analitos em uma amostra ambiental ?
Geralmente não é conhecido !
���� % rec. é determinada por meio de uma “fortificação da amostra”(experimento de adição e recuperação de analito)
% rec. = concentração amostra fort. – concentração amostra original x 100concentração esperada correspondente à fortificação
VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
Exatidão
- Com QUANTO FORTIFICAR a amostra ?
- Com quantidades de analito entre 0,5 e 2 vezes o teor obtidona amostra original
- Algumas recomendações (do Professor)
- Testar mais de um nível de fortificação
- Realizar o procedimento antes do preparo da amostra
- Aguardar “um tempo” para integração do analito com a matriz
VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
Precisão
- Grau de concordância entre medidas individuais de uma mesmapopulação
Métodode análise
C
B
A
preciso e exato !
preciso mas inexato
impreciso e inexato
Conc. do analitovalor verdadeiro
VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
Precisão
- Grau de concordância entre medidas individuais de uma mesmapopulação
“desvio padrão” (S)- Expressa desvio padrão relativo (RSD)
diferença percentual relativa (RPD)
S = Σ(xi – x )2
i=1
N
N-1
RSD = x 100
X
S
RPD = x 100
X
(X1 – X2)
VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
Exatidão + Precisão = Análises quantitativas de boa qualidade
Limites de DETECÇÃO e QUANTIFICAÇÃO
- Limite de detecção do método (MDL)
É a conc. mínima que pode ser medida e reportada com 99% deconfiança de que a conc. do analito é maior do que “zero” (EPA, 1984).
Cálculo:
1- Matriz livre de analito: reagentes (branco)
2- Fortificação do branco de 3 – 5x o teor esperado para o MDL
3- Análise do branco fortificado ( n > 7)
���� MDL = S x t , onde t 99%, 6 graus de liberdade = 3,143
VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
Limites de DETECÇÃO e QUANTIFICAÇÃO
- Limite de detecção do método (MDL)
Cálculo:
1- Matriz livre de analito: reagentes (branco)
2- Fortificação do branco de 3 – 5x o teor esperado para o MDL
3- Análise do branco fortificado ( n > 7)
���� MDL = S x t , onde t 99%, 6 graus de liberdade = 3,143
- matriz (≠ matrízes: ≠ métodos)� MDL é específico
- instrumento
VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
Limites de DETECÇÃO e QUANTIFICAÇÃO
- Limite de detecção do método (MDL)
NÃO SE UTILIZA resultados no nível do MDL !
Apenas no nível do LIM. DE QUANTIFICAÇÃO PRÁTICO (PQL)
PQL é a menor conc. que pode ser determinada com confiabilidade atendendoa níveis de precisão e exatidão durante condições operacionais de rotina(EPA, 1996).
Cálculo: PQL = (2x a 10x) MDL
Recomendação:O valor do PQL deve ser o 1º ponto da curva de calibração
padrão
VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
Curva de calibração
É um gráfico da Resposta instrumental x Concentração do analito :absorbânciasinal elétricoárea de pico, ...
Concentração (mg L-1)0 1
Absorbância(ua) Padrões
Branco
Concentração (mg L-1)0 1
Absorbância(ua) Padrões
Branco
Abs= 48,3x + 0,24r= 0,9987
VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
Curva de calibração
Características desejáveis:
- utilizar várias soluções padrões (n > 5)
- trabalhar preferencialmente com regressões lineares
Abs= 48,3x + 0,24, r= 0,9987
sensibilidade
IMPORTANTE:
- O parâmetro “sensibilidade” é diferente do parâmetro “detectabilidade”
- Métodos mais sensíveis devem ser preferidos
“b” deve ser sempre “pequeno”
VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
Curva de calibração
Características desejáveis:
- utilizar várias soluções padrões (n > 5)
- trabalhar preferencialmente com regressões lineares
- necessária para TODOS os métodos instrumentais(principalmente espectroscópicos e cromatográficos)
Recomendação prática:
- Na rotina a necessidade de recalibrações deve seravaliada analisando-se padrões ou amostras de referência
VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
Curva de calibração
Recomendação prática:
- Na rotina a necessidade de recalibrações deve seravaliada analisando-se padrões ou amostras de referência
- Realizar a calibração na mesma sequencia do lotede amostras
- Atentar-se ao uso de diluições diferentes paraamostras do mesmo lote
� Os resultados finais terão correções diferentes !
BOAS PRÁTICAS DE LABORATÓRIO
OS PRINCÍPIOS DA QUÍMICA ANALÍTICA AMBIENTAL
���� Amostragem adequada
���� Uso de métodos apropriados ao nível do(s) analito(s) aserem quantificados
���� Garantir a confiabilidade dos resultados (validação)
- Conhecendo os níveis da EXATIDÃO e PRECISÃO
� A dotar procedimentos “amigos” doambiente sempre que possível
Bibliografia Consultada
1- BAIRD, C. Química Ambiental, São Paulo, Bookman, 2ª ed., 2005.
2- http://qnesc.sbq.org.br/online/cadernos/01/introd.pdf. Acessado em 13/11/2012.
5- ZHANG, C. Fundamentals of Environmental Sampling and Analysis, New Jersey, Wiley & Sons, 2007.
6 - Santos, F. J., Galceran, M. T. The Application of Gas Chromatography to Environmental Analysis, Trend Anal. Chem. 21 (2002) 672.
8- NASCENTES, C. C.; COSTA, L. M., Química Ambiental, Universidade Federal de Minas Gerais, 2011, p. 1 – 43.