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Aula S02: Validação em Análises Ambientais

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”.

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Presentation Transcript

  1. QUÍMICA ANALÍTICA AMBIENTAL 1º período de 2014 Aula S02: Validação em Análises Ambientais Prof. Rafael Sousa Departamento de Química – UFJF www.ufjf.br/baccan

  2. NA QUÍMICA (ANALÍTICA) AMBIENTAL ...  Monitoração física, química e biológica de um ecossistema  Várias amostras “ar” Águas AMOSTRAS DE TIPOS DIFERENTES Sedimentos Solos  Diferentes tipos de ferramentas (coleta, armazenamento e análise)

  3. NA QUÍMICA (ANALÍTICA) AMBIENTAL ... Sonda multiparâmetros (fisico-químicos) Portabilidade de equipamentos característica importante e desejável (amostragem + análise) FRX LIBS Cromatógrafo gasoso

  4. NA QUÍMICA ANALÍTICA AMBIENTAL ... Compostos orgânicos– gama maior de analitos Figura –Cromatógrafo portátil* sendo utilizado para medidas de VOCspela CETESB  “CROMATOGRAFIA GASOSA” TÉCNICA MUITO IMPORTANTE EM QAA (*) FONTE: http://www.cetesb.sp.gov.br/gerenciamento-de-riscos/emergencias-quimicas/84-cromatografo-a-gas-portatil, acessado 05-05-13.

  5. EMBORA a portabilidade de equipamentos seja real para várias análises, 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 de amostras do mesmo tipo (Validação !)

  6. 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 (principalmente)

  7. VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS O escopo de uma análise ambiental envolve 1- Definição do problema analítico 2- Definição do ponto de amostragem - Georreferenciamento das amostras 3- Coleta da amostra - Protocolos específicos (matriz)  Não existe uma regra que define: - número - quantidade - frequencia da amostragem - O analista deve ser minucioso na descrição (e na repetição) do procedimento

  8. 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)

  9. VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS O escopo de uma amostragem ambiental envolve 1- Definição do problema analítico 2- Definição do ponto de amostragem 3- Coleta da amostra 4- 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”

  10. 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 100 • concentração verdadeira •  quanto mais próximo de 100% MAIS EXATA é a medida/ análise • QUAL é o valor verdadeiro para os analitos em uma amostra ambiental ?

  11. 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 100 • concentração 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 100 • concentração esperada correspondente à fortificação

  12. VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS • Exatidão • Com QUANTO FORTIFICAR a amostra ? • Com quantidades de analito entre 0,5 e 2 vezes o teor obtido na 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

  13. Método de análise preciso e exato ! preciso mas inexato impreciso e inexato C B A valor verdadeiro Conc. do analito VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS • Precisão • Grau de concordância entre medidas individuais de uma mesma população

  14. N  (xi – x )2 S = i=1 N-1 VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS • Precisão • Grau de concordância entre medidas individuais de uma mesma população • “desvio padrão” (S) • Expressa desvio padrão relativo (RSD) • diferença percentual relativa (RPD) RPD = x 100 X RSD = x 100 X (X1 – X2) S

  15. 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% de confiança 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 xt , ondet99%, 6 graus de liberdade = 3,143

  16. 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 xt , onde t99%, 6 graus de liberdade = 3,143 • - matriz (≠ matrizes: ≠ métodos) • MDL é específico • - instrumento

  17. 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 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

  18. Padrões  Sinaldaamostra Absorbância (ua)  Concentraçãoamostra Branco Concentração (mg L-1) 0 1 VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS Curva de calibração É um gráfico da Resposta instrumental x Concentração do analito : absorbância sinal elétrico área de pico, ... Abs= 48,3x + 0,24 r= 0,9987

  19. 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 “b” deve ser sempre “pequeno” sensibilidade Importante: - O parâmetro “sensibilidade” é diferente do parâmetro “detectabilidade” - Métodos mais sensíveis devem ser preferidos

  20. 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 recalibraçõesdeve ser avaliada analisando-se padrões ou amostras de referência

  21. VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS Curva 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 do lote de amostras - Atentar-se ao uso de diluições diferentes para amostras do mesmo lote  Os resultados finais terão correções diferentes ! BOAS PRÁTICAS DE LABORATÓRIO

  22. 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

  23. Bibliografia Consultada Dúvidas ? Comentários ?? 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 SamplingandAnalysis, New Jersey, Wiley & Sons, 2007. 6 - Santos, F. J., Galceran, M. T. The ApplicationofGasChromatographyto 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.

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