Aula S02: Validação em Análises Ambientais

Aula S02:

Validação em Análises AmbientaisValidação em Análises Ambientais

Prof. Rafael SousaProf. Rafael SousaDepartamento de Química – UFJF

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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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http://www.cetesb.sp.gov.br/gerenciamento-de-riscos/emergencias-quimicas/84-cromatografo-a-gas-portatil

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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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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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


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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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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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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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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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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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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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




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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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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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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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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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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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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http://qnesc.sbq.org.br/online/cadernos/01/introd.pdf.%20Acessado%20em%2013/11/2012

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