QUÍMICA ANALÍTICA AMBIENTAL
1º período de 2014
Aula S02:
Validação em Análises Ambientais
Prof. Rafael Sousa
Departamento de Química – UFJF
www.ufjf.br/baccan
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NA QUÍMICA (ANALÍTICA) AMBIENTAL ...
 Monitoração física, química e biológica de um ecossistema
 Várias amostras
Águas
“ar”
AMOSTRAS DE TIPOS
DIFERENTES
Solos
Sedimentos
 Diferentes tipos de ferramentas (coleta, armazenamento e análise)
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NA QUÍMICA (ANALÍTICA) AMBIENTAL ...
Sonda multiparâmetros (fisico-químicos)
Portabilidade de equipamentos
característica importante e desejável
(amostragem + análise)
FRX
LIBS
Cromatógrafo gasoso
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NA QUÍMICA ANALÍTICA AMBIENTAL ...
Compostos orgânicos–
gama maior de analitos
Figura – Cromatógrafo portátil* sendo utilizado
para medidas de VOCs pela CETESB
 “CROMATOGRAFIA GASOSA”
TÉCNICA MUITO IMPORTANTE EM QAA
(*) FONTE:
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http://www.cetesb.sp.gov.br/gerenciamento-de-riscos/emergencias-quimicas/84-cromatografo-a-gas-portatil, acessado 05-05-13.
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 !)
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VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
IMPORTÂNCIA
Garantir a confiabilidade dos resultados
Avaliando, sistematicamente, o processo de aquisição dos dados analíticos
Permite conhecer o método
- Exatidão
- Precisão
(principalmente)
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, ...)
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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
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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)
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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”
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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 ?
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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
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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
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VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
Precisão
-
Grau de concordância entre medidas individuais de uma mesma
população
Método
de análise
C
preciso e exato !
B
preciso mas inexato
A
impreciso e inexato
valor
verdadeiro
Conc. do analito
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VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
Precisão
-
-
Grau de concordância entre medidas individuais de uma mesma
população
Expressa
“desvio padrão” (S)
desvio padrão relativo (RSD)
diferença percentual relativa (RPD)

N
S=
i=1
(xi – x )2
N-1
RPD =
RSD =
S
X
(X1 – X2)
x 100
X
x 100
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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 x t , onde t 99%, 6 graus de liberdade = 3,143
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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 (≠ matrizes: ≠ métodos)
 MDL é específico
- instrumento
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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
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VALIDAÇÃO EM ANÁLISES AMBIENTAIS
Curva de calibração
É um gráfico da Resposta instrumental x Concentração do analito :
absorbância
sinal elétrico
área de pico, ...
Absorbância (ua)
Padrões
Abs= 48,3x + 0,24
r= 0,9987
Branco
0
Concentração (mg L-1)
1
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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
“b” deve ser sempre “pequeno”
IMPORTANTE:
- O parâmetro “sensibilidade” é diferente do parâmetro “detectabilidade”
- Métodos mais sensíveis devem ser preferidos
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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 ser
avaliada analisando-se padrões ou amostras de referência
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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
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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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Dúvidas ?
Comentários ?
?
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,
23
2011, p. 1 – 43.