aula s02: validação em análises ambientais
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QUÍMICA ANALÍTICA AMBIENTAL 1º período de 2014. Aula S02: Validação em Análises Ambientais. Prof. Rafael Sousa Departamento de Química – UFJF www.ufjf.br/baccan. NA QUÍMICA (ANALÍTICA) AMBIENTAL. Monitoração física, química e biológica de um ecossistema Várias amostras. “ar”. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Aula S02:
Validação em Análises AmbientaisValidação em Análises Ambientais
Prof. Rafael SousaProf. Rafael SousaDepartamento de Química – UFJF
www.ufjf.br/baccanwww.ufjf.br/baccan
QUÍMICA ANALÍTICA AMBIENTALQUÍMICA ANALÍTICA AMBIENTAL1º período de 20141º período de 2014
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NA QUÍMICA (ANALÍTICA) AMBIENTAL ...
AMOSTRAS DE TIPOSDIFERENTES
Águas
Solos Sedimentos
“ar”
Monitoração física, química e biológica de um ecossistema
Várias amostras
Diferentes tipos de ferramentas (coleta, armazenamento e análise) 2
NA QUÍMICA (ANALÍTICA) AMBIENTAL ...
Portabilidade de equipamentos característica importante e desejávelcaracterística importante e desejável
(amostragem + análise)(amostragem + análise)
LIBSLIBS
Cromatógrafo gasosoCromatógrafo gasoso
FRXFRX
Sonda multiparâmetros (fisico-químicos)Sonda multiparâmetros (fisico-químicos)
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Figura Figura – Cromatógrafo portátil** sendo utilizado para medidas de VOCs medidas de VOCs pela CETESB
NA QUÍMICA ANALÍTICA AMBIENTAL ...
Compostos orgânicos– gama maior de analitosgama maior de analitos
((**) FONTE:) FONTE: http://www.cetesb.sp.gov.br/gerenciamento-de-riscos/emergencias-quimicas/84-cromatografo-a-gas-portatil , , acessado 05-05-13acessado 05-05-13..
“CROMATOGRAFIA GASOSA”TÉCNICA MUITO IMPORTANTE EM QAA
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A maioria das análises A maioria das análises não pode não pode ser feita em campo ...ser feita em campo ...
Muitos analitosMuitos analitos precisam sofrer transformações químicas e passar por métodos de precisam sofrer transformações químicas e passar por métodos de purificação para tornar possível a sua determinaçãopurificação para tornar possível a sua determinação
AMOSTRAGEM ADEQUADA
Outra consideração importanteOutra consideração importante: : Variabilidade “natural” na composição Variabilidade “natural” na composição de amostras do mesmo tipo de amostras do mesmo tipo (Validação !)(Validação !)
EMBORA a portabilidade de equipamentos seja real para várias análises,
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VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
IMPORTÂNCIA
Garantir a confiabilidade dos resultados
Avaliando, sistematicamente, o processo de aquisição dos dados analíticos
- Exatidão- Exatidão - Precisão- Precisão
LEMBRAR QUE A ANÁLISE SE INICIA NA AMOSTRAGEMSE INICIA NA AMOSTRAGEM
Etapa em que ocorrem a maior parte dos errosa maior parte dos erros
- - Erros comuns na amostragem
- “Tamanho” da amostra (heterogêneas)- “Tamanho” da amostra (heterogêneas)- Escolha inadequada do ponto de coleta- Escolha inadequada do ponto de coleta- Horário da coleta (estação do ano, ...)- Horário da coleta (estação do ano, ...)
Permite conhecer o método (principalmente)Permite conhecer o método (principalmente)
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VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
O escopo de uma análise ambiental envolveO escopo de uma análise ambiental envolve
11-- Definição do problema analítico Definição do problema analítico
22-- Definição do Definição do ponto de amostragem ponto de amostragem
- Georreferenciamento das amostras
33-- Coleta da amostra Coleta da amostra
- Protocolos específicos (matriz)
Não existe uma regra que define:- número- número- quantidade- quantidade- frequencia da amostragem- frequencia da amostragem
- O analista deve ser minucioso na descrição (e na repetição) do procedimento
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VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
O escopo de uma análise ambiental envolveO escopo de uma análise ambiental envolve
1-1- Definição do problema analítico Definição do problema analítico
2-2- Definição do ponto de amostragem Definição do ponto de amostragem
3-3- Coleta da amostra Coleta da amostra
44-- Transporte das amostras para o laboratório Transporte das amostras para o laboratório
- Armazenagem adequada à amostra e analitos
55-- Análise propriamente dita da amostra ( Análise propriamente dita da amostra (etapa principal da validaçãoetapa principal da validação))
66-- Descartar as amostras após a sua “morte” Descartar as amostras após a sua “morte”(tempo máximo em que a amostra é estável)
77-- Avaliar os dados analíticos Avaliar os dados analíticos- Recursos estatísticos são ferramentas úteis
(às vezes, indispensáveis)8
VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
O escopo de uma amostragem ambiental envolveO escopo de uma amostragem ambiental envolve
1-1- Definição do problema analítico Definição do problema analítico2-2- Definição do ponto de amostragem Definição do ponto de amostragem3-3- Coleta da amostra Coleta da amostra4-4- Transporte das amostras para o laboratório Transporte das amostras para o laboratório
55-- Análise propriamente dita da amostra ( Análise propriamente dita da amostra (etapa principal da validaçãoetapa principal da validação))
6- 6- Descartar as amostras após a sua “morte”Descartar as amostras após a sua “morte”7-7- Avaliar os dados analíticos Avaliar os dados analíticos
Considerar os parâmetros analíticos parâmetros analíticos mais importantes
-Exatidão
-Precisão
-Limites de detecção e quantificação
Dependem daDependem da““Curva de calibração padrão”Curva de calibração padrão”
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VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
ExatidãoExatidão
-Grau de concordância entre o VALOR MEDIDO e o VALOR VERDADEIRO
-Expressa em “porcentagem de recuperação”
% rec.= % rec.= concentração esperadaconcentração esperada x 100 x 100 concentração verdadeiraconcentração verdadeira
quanto mais próximo de 100% MAIS EXATA é a medida/ análisequanto mais próximo de 100% MAIS EXATA é a medida/ análise
-QUAL é o valor verdadeiro valor verdadeiro para os analitos em uma amostra ambiental ??
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VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
ExatidãoExatidão
-Grau de concordância entre o VALOR MEDIDO e o VALOR VERDADEIRO
-Expressa em “porcentagem de recuperação”
% rec.= % rec.= concentração esperadaconcentração esperada x 100 x 100 concentração verdadeiraconcentração verdadeira
quanto mais próximo de 100% MAIS EXATA é a medida/ análisequanto mais próximo de 100% MAIS EXATA é a medida/ análise
-QUAL é o valor verdadeiro valor verdadeiro para os analitos em uma amostra ambiental ??
Geralmente não é conhecido !Geralmente não é conhecido !
% rec. é determinada por meio de uma “fortificação da fortificação da amostraamostra”
(experimento de adição e recuperação de analito)
% rec. = % rec. = concentração amostra fort. – concentração amostra originalconcentração amostra fort. – concentração amostra original x 100 x 100 concentração esperada correspondente à fortificaçãoconcentração esperada correspondente à fortificação
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VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
ExatidãoExatidão
-Com QUANTO FORTIFICAR a amostra ?
- Com quantidades de analito entre 0,5 e 2 vezes 0,5 e 2 vezes o teor obtido na amostra original
- Algumas recomendações (do Professor)
- Testar mais de um nível de fortificaçãoTestar mais de um nível de fortificação - Realizar o procedimento antes do preparo da amostraRealizar o procedimento antes do preparo da amostra
- Aguardar “um tempo” para integração do analito com a matriz Aguardar “um tempo” para integração do analito com a matriz
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VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
PrecisãoPrecisão
-Grau de concordância entre medidas individuais medidas individuais de uma mesma população
Métodode análise
C
B
A
preciso preciso ee exato ! exato !
preciso preciso masmas inexato inexato
impreciso e inexatoimpreciso e inexato
Conc. do analitovalor verdadeiro
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VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
PrecisãoPrecisão
-Grau de concordância entre medidas individuais medidas individuais de uma mesma população
“desvio padrão” (SS)-Expressa desvio padrão relativo (RSDRSD)
diferença percentual relativa (RPDRPD)
SS = (xi – x )2
i=1
N
N-1
RSDRSD = x 100 = x 100 XX
SS
RPDRPD = x 100 = x 100 XX
(X1 – X2)(X1 – X2)
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VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
Exatidão Exatidão ++ Precisão Precisão == Análises quantitativas de boa qualidade Análises quantitativas de boa qualidade
Limites de DETECÇÃO e QUANTIFICAÇÃOLimites de DETECÇÃO e QUANTIFICAÇÃO
- Limite de detecção do método (MDL)
É a conc. mínima que pode ser medida e reportada com 99% de confiança de que a conc. do analito é maior do que “zero” (EPA, 1984)(EPA, 1984).
CálculoCálculo::
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 , , ondeonde tt 99%99%, , 6 graus de liberdade6 graus de liberdade = 3,143 = 3,143 15
VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
Limites de DETECÇÃO e QUANTIFICAÇÃOLimites de DETECÇÃO e QUANTIFICAÇÃO
- Limite de detecção do método (MDL)
CálculoCálculo::
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 , onde tt 99%99%, , 6 graus de liberdade6 graus de liberdade = 3,143 = 3,143
- matriz (≠ matrizes: ≠ métodos)MDL é específico
- instrumento
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VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
Limites de DETECÇÃO e QUANTIFICAÇÃOLimites 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 atendendo a 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
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VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
Curva de calibraçãoCurva de calibração
É um gráfico da Resposta instrumental Resposta instrumental x Concentração do analitoConcentração do analito : :absorbânciaabsorbânciasinal elétricosinal elétricoárea de pico, ...área de pico, ...
AbsAbs= 48,3= 48,3xx + 0,24 + 0,24r= 0,9987
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VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
Curva de calibraçãoCurva de calibração
Características desejáveis::
- utilizar várias soluções padrões (n > 5)
- trabalhar preferencialmente com regressões lineares
AbsAbs= 48,3= 48,3xx + 0,24, + 0,24, r= 0,9987
sensibilidadesensibilidade
IMPORTANTE:
- O parâmetro “sensibilidadesensibilidade” é diferente do parâmetro “detectabilidadedetectabilidade”
- Métodos mais sensíveis devem ser preferidos
““b” deve ser sempre “pequeno”b” deve ser sempre “pequeno”
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VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
Curva de calibraçãoCurva 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)(principalmente espectroscópicos e cromatográficos)
Recomendação prática:
- Na rotina a necessidade de recalibrações necessidade de recalibrações deve ser avaliada analisando-se padrões ou amostras de referência
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VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
Curva de calibraçãoCurva de calibração
Recomendação prática:
- Na rotina a necessidade de recalibrações deve ser avaliada analisando-se padrões ou amostras de referência
- Realizar a calibração na mesma sequencia na mesma sequencia do lote de amostras
- Atentar-se ao uso de diluições diferentes diluições diferentes para amostras do mesmo lote
Os resultados finais terão correções diferentes !Os resultados finais terão correções diferentes !
BOAS PRÁTICAS DE LABORATÓRIOBOAS PRÁTICAS DE LABORATÓRIO21
NESSE CONTEXTO, OS PRINCÍPIOS DA QUÍMICA ANALÍTICA AMBIENTAL
Amostragem adequada
Uso de métodos apropriados ao nível do(s) analito(s) a serem quantificados
Garantir a confiabilidade dos resultados (ensaios de validação)
- Conhecendo os níveis da EXATIDÃO e PRECISÃO
A dotar procedimentos “amigos” do ambiente sempre que possível
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Bibliografia Consultada
11- BAIRD, C. Química Ambiental, São Paulo, Bookman, 2ª ed., 2005.- BAIRD, C. Química Ambiental, São Paulo, Bookman, 2ª ed., 2005.
22- - http://qnesc.sbq.org.br/online/cadernos/01/introd.pdf. Acessado em 13/11/2012 ..
55- ZHANG, C. Fundamentals of Environmental Sampling and Analysis, New Jersey, Wiley & Sons, - ZHANG, C. Fundamentals of Environmental Sampling and Analysis, New Jersey, Wiley & Sons, 2007.2007.
66 - Santos, F. J., Galceran, M. T. The Application of Gas Chromatography to Environmental - Santos, F. J., Galceran, M. T. The Application of Gas Chromatography to Environmental Analysis, Analysis, Trend Anal. ChemTrend Anal. Chem. 21 (2002) 672.. 21 (2002) 672.
8- 8- NASCENTES, C. C.; COSTA, L. M., Química Ambiental, Universidade Federal de Minas Gerais, NASCENTES, C. C.; COSTA, L. M., Química Ambiental, Universidade Federal de Minas Gerais, 2011, p. 1 – 43.2011, p. 1 – 43.
Dúvidas ?Dúvidas ?
Comentários Comentários ?? ??
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