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.