CO TO JEST CHEMIA ANALITYCZNA?

Transkrypt

1 CO TO JEST CHEMIA ANALITYCZNA? AUTOR DEFINICJI DEFINICJA Prof. Ch. N. REILLEY University of North Carolina, Chapel HILL, NC, USA Division of Analytical Chemistry American Chemical Society (ACS) Division of Analytical Chemistry, American Chemia analityczna to jest to, czym zajmują się analitycy Chemia analityczna poszukuje ciągle ulepszonych sposobów mierzenia składu chemicznego materiałów naturalnych i syntetycznych. Techniki analityczne używane są do identyfikowania substancji, które mogą być obecne w materiale oraz oznaczenia dokładnej ilości zidentyfikowanych substancji. Analitycy zajmują się ulepszaniem miarodajności istniejących technik celem spełnienia oczekiwań lepszych pomiarów chemicznych, które wciąż istnieją w naszym społeczeństwie. Adaptują oni wypróbowane metodyki do nowych rodzajów materiałów lub odpowiadają na nowe pytania odnośnie składu tych materiałów Chemical Society (ACS) Analitycy prowadzą badania mające na celu odkrycie nowych zasad pomiarowych i są w awangardzie wykorzystującej nowe osiągnięcia w dziedzinie wiedzy, takie jak lasery lub obwody scalone, do celów praktycznych. Wnoszą oni istotny wkład w inne dziedziny tak rozmaite jak chemia sądowa, archeologia i kosmologia. Federation of European Chemical Societes (FECS) w roku 1992 ogłosiła konkurs na najlepszą definicję. Konkurs wygrał prof. K. COMMANN, University of Munster, Niemcy Chemia analityczna zapewnia metody i środki niezbędne do wglądu w świat materialny. Analityk specjalizuje się w odpowiedzi na cztery podstawowe pytania dotyczące próbki materialnej: Co? Gdzie? Ile? Jakie rozmieszczenie, struktura lub forma?

2 ŹRÓDŁA INFORMACJI NAUKOWEJ W ZAKRESIE ANALITYKI CHE- MICZNEJ I SPOSÓB ICH CYTOWANIA I. Czasopisma naukowe - prace oryginalne - prace przeglądowe 1. Rodzaje czasopism analitycznych - ogólnoanalityczne Analytical and Bioanalytical Chemistry (d. Fresenius Journal of Analytical Chemistry) (Anal. Bioanal. Chem.) Talanta Analytical Chemistry (Anal. Chem.) Chemia Analityczna (Chem. Anal.) Analyst Analytical Letters (Anal. Lett.) Analytica Chimica Acta (Anal. Chim. Acta) Analytical Sciences (Anal. Sci.) - specjalistyczne poświęcone określonemu działowi analityki chemicznej International Journal of Environmental Analytical Chemistry (Intern. J. Environ. Anal. Chem.) Journal of Environmental Monitoring (J. Environ. Monit. JEM) Environmental Monitoring and Assessment (Environ. Monit. Assess.) Microchemical Journal (Microchem. J.) Mikrochimica Acta (Mikrochim. Acta) Toxicological and Environmental Chemistry (Toxicol. Environ. Chem.) Journal of Automated Methods and Management in Chemistry (J. Aut. Meth. Manag. Chem.) - specjalistyczne poświęcone określonemu działowi nauki i techniki Atmospheric Environment (Atmos. Environ.) Chemosphere Water, Air and Soil Pollution (Water Air Soil Pollut.) The Science of the Total Environment (Sci. Total Environ.) Polish Journal of Environmental Studies (Pol. J. Environ. Stud.) Chemia I Inżynieria Ekologiczna (Chem. Inż. Ekol.) Water Research (Water Res.) Marine Chemistry (Mar. Chem.)

3 Sensors and Actuctors Instrumental Science and Technology (Instr.Sci. Technol.) Environmetal Science and Technology (Environ. Sci. Technol. EST) Occupational Hygiene (Occup. Hyg.) Journal of Atmospheric Chemistry (J. Atmos. Chem.) Environmental Technology (Environ. Technol.) Environmetrics Journal of Aerosol Science (J. Aerosol. Sci.) - specjalistyczne poświęcone określonej technice analitycznej Journal of Chromatography(J. Chromatogr.) Journal of Chromatographic Science (J. Chromatogr. Sci.) Spectrochimica Acta (Spectrochim. Acta) Electroanalysis Journal of Thermal Analysis (J. Therm. Anal.) Journal of Analytical Atomic Spectrometry (J. Anal. At. Spectrom.) Journal of Flow Injection Analysis (J. Flow Inj. Anal.) - czasopisma z artykułami przeglądowymi Critical Reviews in Analytical Chemistry (Crit. Rev. Anal. Chem.) Trends in Analytical Chemistry (Trends Anal. Chem. - TrAC) Critical Reviews in Environmental Science and Technology (Crit. Rev. Environ. Sci. Technol.) Oprócz tego artykuły dotyczące określonych zagadnień analitycznych są zamieszczane w czasopismach o charakterze bardziej ogólnym (np. w czasopismach ogólnochemicznych) Wiadomości Chemiczne Wiad. Chem. Przemysł Chemiczny Przem. Chem. Specjalną rolę w zdobywaniu informacji naukowych odgrywają czasopisma referatowe Analytical Abstracts (Chem. Abstr.) Referatiwnyj Żurnał (Ref. Ż.) Jeśli nie udało się nam dotrzeć do oryginalnego źródła to wtedy przy cytowaniu trzeba podać informację, że opieraliśmy się jedynie na streszczeniu pracy zawartej w takim czasopiśmie - wg. Chem. Abstr. 137, (2002)

4 2. Sposób cytowania publikacji Aby informacja analityczna była w pełni wartościowa źródła literaturowe powinny być właściwie cytowane - są uniwersalne zasady obowiązujące w tym zakresie, - wszyscy powinni się do tego stosować. Dotyczy to także - sprawozdań z prac laboratoryjnych - prac dyplomowych. Proszę więc wziąć to pod uwagę przy redakcji własnej pracy. W jaki więc sposób zacytować publikację zamieszczoną w czasopiśmie nukowym. Przykład Najpierw wszystkie dane o konkretnej pracy: Marzena Grynkiewicz, Żaneta Polkowska, Agata Kot-Wasik, Jacek Namieśnik, Determination of phenols in runoff. Polish Journal of Environmental Studies, vol. 11, Nr 1, str , W TAK PODANYM ODNOŚNIKU WYSTĘPUJE NADMIAR INFORMACJI I WŁA- ŚCIWY CYTAT WYGLĄDA NASTĘPUJĄCO: M. Grynkiewicz, Ż. Polkowska, A. Kot-Wasik, J. Namieśnik, Pol. J. Environ. Stud. 11, 85, Uwaga: czasem redakcje czasopism mają inne zasady, ale podany powyżej system obowiązuje w kraju. II. Książki i podręczniki - trzy warianty A/ J. Namieśnik, J. Łukasiak, Z. Jamrógiewicz, Pobieranie próbek środowiskowych do analizy. Wydawnictwa Naukowe PWN, Warszawa, 1995 (może być podana strona). B/ Zarys Ekotoksykologii (praca zbiorowa pod redakcją J. Namieśnika i J. Jaśkowskiego) EKO-Pharma, Gdańsk, C/ J. Nawrocki, S. Biłozor, W. Ilecki, Utlenianie w technologii uzdatniania wody. W: Uzdatnianie wody. Procesy chemiczne i biologiczne. (Praca zbiorowa pod redakcją J. Nawrockiego i S. Biłozora). Wydawnictwa Naukowe PWN, Warszawa, 2001, str

5 III. Materiały konferencyjne J. Namieśnik, Monitoring i analityka zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego. Materiały IV Konferencji Problemy ochrony powietrza w aglomeracjach miejskoprzemysłowych Ustronie, , str IV. Prace dyplomowe, doktorskie i habilitacyjne A/ K. Redyk, Oznaczanie lotnych amin alifatycznych w powietrzu na stanowiskach pracy z wykorzystaniem układu SPME-GC-FID, Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska, Gdańsk, B/ H. Giergielewicz-Możajska, Opracowanie nowej procedury oznaczania wybranych zanieczyszczeń organicznych w próbkach gleb i osadów dennych. Rozprawa doktorska, Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska, Gdańsk, C/ B. Zygmunt, Wybrane metody przygotowania próbek środowiskowych do chromatograficznego oznaczania zanieczyszczeń organicznych. Rozprawa habilitacyjna. Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska, Gdańsk, V. Patenty PL Patent, P VI. Normy A/ Normy zakładowe ZN... B/ Normy branżowe BN... C/ Normy krajowe PN-67/C Produkty chemiczne. Wytyczne pobierania i przygotowania próbek DIN normy niemieckie GOST normy rosyjskie NIST normy amerykańskie (USA) Normy międzynarodowe: ISO (International Standard Organization) VII. Sieć internetowa - przykład: VIII. Informacja prywatna IX. Materiały reklamowe - przykład: J.T. Baker Catalogue 2001/2002, nr 4863

6 PODSTAWOWA TERMINOLOGIA Analiza chemiczna Chemia analityczna Analityka chemiczna Próbka: reprezentatywność wielkość próbki, losowy charakter wyboru miejsc pobierania próbki, stabilność składu, właściwe zasady przechowywania i transportu; stosowanie odpowiednich przyrządów i pojemników do pobierania próbek (próbniki) stosowanie właściwych zasad przygotowania próbki do analizy próbki pierwotne, próbka ogólna, średnia próbka laboratoryjna, zasady i sposoby pomniejszania próbki, pobieranie próbek; (POBÓR) punkty (miejsca, stacje pobierania próbek), skład próbki (rodzaje składników) matryca, interferenty (substancje przeszkadzające), analit(y);

7 skład próbki (poziom stężeń analitów) składniki główne, składniki uboczne (domieszki), składniki śladowe SPECJALNE SPOSOBY WYRAŻANIA STĘŻEŃ SKŁADNIKÓW ŚLADOWYCH IUPAC definicja pojęcia składnik śladowy SPECJALNY TOK POSTĘPOWANIA efekt pamięci ścianki, (wall memory effect) zanieczyszczenia wtórne, zanieczyszczenia krzyżowe (cross contamination). Analiza (badanie) próbki. Oznaczanie analitów (składników). Metoda analityczna - opis sposobu postępowania prowadzącego do uzyskania wyniku końcowego analizy.

8 Technika analityczna - opis oprzyrządowania i sprzętu kontrolno-pomiarowego niezbędnego do uzyskania wyniku końcowego analizy. Pomiar czujnik (detektor), analizator, monitor. (SENSOR) Metoda analityczna (podział ze względu na wykorzystywane zasady pomiaru). metody bezwzględne (absolutne) metody względne. Metoda analityczna (podział ze względu na sposób prowadzenia pomiarów) metody bezpośrednie metody pośrednie konieczność odpowiedniego przygotowania próbki do analizy. Metodyka (procedura) analityczna. Przygotowanie próbki do analizy usunięcie interferentów, ekstrakcja, izolacja analitów, matryca pierwotna, zmiana matrycy, matryca wtórna (odbierająca) operacje wykonywane in situ, w laboratorium wzbogacanie analitów

9 Sample collection Sample storage Sample determina-

10 Oznaczanie analitów (Zatężanie, prekoncentracja, zagęszczanie) wynik pomiaru, wynik końcowy analizy, µ = x ± t x x n s = ± precyzja oznaczeń (metody), dokładność oznaczeń (metody), porównywanie precyzji i dokładności - testy statystyczne powtarzalność wyników, odtwarzalność wyników. Charakterystyka analityczna metody (techniki) analitycznej (WALIDACJA) kalibracja (wzorcowanie), metoda dodatku wzorca, (Fortyfikacja, wzmacnianie próbki) metoda roztworów ograniczających, materiały odniesienia, spójność pomiarowa (traceability), kontrola i zapewnienie jakości wyników pomiarowych (QA/QC). Dobra Praktyka Laboratoryjna (Good Laboratory Practice -GLP) Akredytacja Atestacja

11 RODZAJE INFORMACJI ANALITYCZNYCH ZA- WARTE W WYNIKU ANALITYCZNYM I. Informacje jakościowe 1. Czy analit występuje w próbce? TAK/NIE II. Informacje ilościowe 1. Czy analit występuje w próbce na poziomie wyższym niż dopuszczalny? TAK/NIE 2. Jakie jest stężenie/ilość analitu w próbce? 3. W jakiej formie fizycznej lub postaci chemicznej analit występuje w próbce? ANALITYKA SPECJACYJNA 4. W jakiej części badanego obiektu występuje analit? ANALITYKA ROZMIESZCZENIA 5. Jakie są fluktuacje czasowe stężenia analitu?

12

13

14

15 POJĘCIA PODSTAWOWE C (stężenie analitu) najwyższe dopuszczalne stężenie (NDS, MDS) CQL granica wykrywalności (Quantitation Limit QL) CDL granica wykrywalności (Detection Limit DL) 0 Stężenie C DL odpowiada sygnałowi X DL, który statystycznie jest odróżnialny od sygnału tła Xв i może być wyrażone w postaci: X DL = Xв + 3δ B gdzie: X B - wartość średnia otrzymana dla pomiarów tła (n > 30) δ B - odchylenie standardowe wyników pomiaru tła Stężenie C QL odpowiada poziomowi stężeń, powyżej którego możliwa jest analiza ilościowa XQL= Xв + 6 δ B M. Valcarcet, S. Cardenas, M. Gallego, Quantitative analysis revisited. Crit. Rev.Anal.Chem., 30, (2000).

16 SELEKTYWNOŚĆ SPECYFICZNOŚĆ Koncepcja selektywność i specyficzność odnosi się do rzeczywistych układów analitycznych, które zazwyczaj są układami wieloskładnikowymi. Selektywność i specyficzność odnosi się do konkretnej procedury analitycznej Każda zmiana warunków tj: - ph roztworu, - temperatura, - skład badanej mieszaniny (np. w wyniku dodania czynników maskujących) może zakłócić przebieg procesu analitycznego co w efekcie końcowym prowadzi do zmiany w selektywności bądź też specyficzności. Przy takich założeniach selektywność jest związana z analizą wieloskładnikową. Selektywność metody analitycznej charakteryzuje taką sytuację gdy n analitów może być mierzonych jednocześnie z wykorzystaniem n czujników (kanałów pomiarowych) bez interferencji ze strony innych składników to znaczy może być wykrywanych lub oznaczanych niezależnie i bez zakłóceń. Specyficzność jest związana z analizą jednoskładnikową. Specyficzność oznacza, że jeden składnik w próbce rzeczywistej może być mierzony bez zakłóceń w wyniku wykorzystania specyficznego odczynnika lub właściwego czujnika albo też układu pomiarowego.

17 TERMINOLOGIA ZAAKCEPTOWANA PRZEZ IUPAC Dokładność (Accuracy) Zgodność pomiędzy wynikiem oznaczenia i prawdziwą zawartością analitu w próbce. Precyzja (Precision) Zgodność pomiędzy niezależnymi wynikami uzyskanymi w określonych warunkach. Walidacja (Validation) Jest to potwierdzenie przez badania i zastrzeżenia że ściśle określone wymogi dla specyficznego, zamierzonego wykorzystania są spełnione. Walidacja jest procesem służącym do potwierdzenia, że dana metoda lub procedura analityczna jest odpowiednia dla określonego celu. Prawdziwość (Trueness) Zgodność pomiędzy wartością średnią otrzymaną na podstawie dużej serii równoległych oznaczeń i akceptowaną wartością odniesienia. Wartość prawdziwa (True value) Wartość która charakteryzuje doskonale zdefiniowaną ilość w warunkach istniejących kiedy ta ilość była określana. Wartość prawdziwa (ilość) stanowi podstawę teoretycznych rozważań i ogólnie rzecz biorąc nie może być znana dokładnie. To jest wartość która może być uzyskana w wyniku pomiarów doskonałych. Z natury rzeczy wartość prawdziwa nie może być oznaczona. Konwencjonalna wartość rzeczywista (Conventional true value) Wartość przypisywana określonej ilości i akceptowana niekiedy w ramach określonej konwencji jako charakteryzująca się niepewnością właściwą dla odpowiedniego celu.

18 Odtwarzalność (Reproducibility) Zgodność pomiędzy wynikami oznaczeń tego samego analitu w próbkach badanego materiału gdy poszczególne pomiary są prowadzone w zmienionych warunkach (analityk, przyrząd pomiarowy, miejsce analizy, warunki analizy, czas analizy) ale przy wykorzystaniu tej samej metody. Miara: odchylenie standardowe. Zgodność spójność pomiarowa (Traceability) Właściwość wyniku oznaczenia, która sprawia, że wynik może być odniesiony do odpowiedniego wzorca (standardu) najczęściej międzynarodowego poprzez nieprzerwany łańcuch porównań. Ścieżka pomiarowa (Trackability) Właściwość wyniku oznaczenia, która sprawia, że wynik może być odniesiony w sposób jednoznaczny do badanej próbki. Każdy etap procedury analitycznej winien być udokumentowany w ten sposób, że wynik pomiaru może być powiązany w jednoznaczny sposób z konkretną próbką. Niepewność pomiarowa (Uncertainty of measurement) Parametr związany z wynikiem analizy, który charakteryzuje rozproszenie wartości pomiarowych, które mogłyby racjonalnie być przypisane do analitu. Niepewność określa granice w których wynik jest traktowany jako dokładny to znaczy precyzyjny i prawdziwy. Niepewność pomiarowa ogólnie rzecz biorąc obejmuje wiele składników. Niektóre z nich mogą być oszacowane na podstawie statystycznego rozkładu wyników serii pomiarów i mogą być charakteryzowane za pomocą doświadczalnego odchylenia standardowego. Inne składniki niepewności, które również mogą być charakteryzowane za pomocą odchylenia standardowego są oszacowywane na podstawie przyjętego rozkładu prawdopodobieństwa biorąc pod uwagę doświadczenie lub inne informacje.

19 PROCES OSZACOWANIA NIEPEWNOŚCI Identyfikacja źródeł niepewności Przedstawić jasny wykaz tego co będzie mierzone i zależności pomiędzy tym i parametrami od których to zależy Identyfikacja źródeł niepewności Wyszczególnić źródła niepewności na każdym etapie procesu lub dla każdego parametru Ilościowe określenie składowych niepewności Określić wielkość każdej niepewności. (Na tym etapie przybliżone wartości są wystarczające. W sposób bardziej szczegółowy muszą być określone na kolejnych etapach procesu). Przekształcenie składników niepewności w odchylenie standardowe Wyrazić każdy składnik niepewności w postaci odchylenia standardowego Obliczenia całkowitej niepewności Połączyć niepewność poszczególnych składników procesu wykorzystując do tego celu bądź metodę arkusz kalkulacyjnego (spreadsheet) bądź też na drodze algebraicznej. Zidentyfikować najważniejsze składowe niepewności. Ponowne oszacowanie głównych składników niepewności Czy główne Składniki mogą być ponownie oszacowane? Koniec

20 Substancja odniesienia (Reference material - RM) Materiał lub substancja której jedna lub więcej charakterystycznych wartości są wystarczająco homogeniczne i ustalone żeby można je było wykorzystać do kalibracji aparatury, oceny metod pomiarowych lub też do ustalenia wartości materiałów. Certyfikowany materiał odniesienia (Certified reference material - CRM) Substancja odniesienia wyposażona w certyfikat dla której jedna lub więcej charakterystycznych wartości jest potwierdzona w wyniku procedury, która zapewnia zgodność w celu dokładnego podania jednostek w których te charakterystyczne wartości są wyrażone i dla których każda certyfikowana wartość jest podana łącznie z niepewnością na określonym poziomie ufności. Kalibracja (Calibraton) Zestaw operacji, które pozwalają na ustalenie, w określonych warunkach, zależności pomiędzy wartościami (ilościami) wskazywanymi przez instrument pomiarowy albo system pomiarowy bądź też wartościami którymi charakteryzuje się materiał pomiarowy lub substancja odniesienia i odpowiednimi wartościami którymi charakteryzują się standardy. Wyniki operacji kalibracji są często wyrażane w postaci współczynnika kalibracji (calibration factor) lub też krzywej kalibracji. Powtarzalność (Repeatability) Zgodność pomiędzy wynikami niezależnych oznaczeń tego samego analitu przeprowadzonych przy zachowaniu następujących warunków: ta sama metoda analityczna; ten sam analityk; ten sam przyrząd analityczny; to samo miejsce wykonywania pomiarów; te same warunki prowadzenia pomiarów; krótki odstęp czasu pomiędzy pomiarami. Miara: odchylenie standardowe.

21 ŚCIEŻKA POMIAROWA Wynik analizy Obróbka danych Oznaczanie ilościowe Przekształcanie składników niepewności w odchylenie standardowe Rozdzielanie Przechowywanie Pobieranie próbek

22 TERMINOLOGIA związana z operacjami przygotowywania próbek do analizy Przygotowanie próbki Próbka ogólna Porcja materiału Próbka laboratoryjna Próbka analityczna Próbka badana Jednostka badana Jednostka losowania Zbiór operacji (rozdrobnienie, mieszanie, dzielenie, etc.) koniecznych do przekształcenia próbki ogólnej w próbkę laboratoryjną lub w próbkę analityczną. Próbka otrzymana w wyniku połączenia wszystkich porcji materiału pobranych z populacji. Jest to zatem próbka utworzona zgodnie z procedurą pobierania próbek do badań. Określona ilość materiału pobrana jednorazowo z jednego miejsca populacji. W terminologii polskiej nazywana jest próbką pierwotną. W terminologii polskiej próbkę ogólną otrzymuje się w wyniku połączenia wszystkich próbek pierwotnych pobranych z populacji. Próbka przeznaczona do badań laboratoryjnych. Próbka w całości przeznaczona do wykonania w jednym czasie określonej analizy lub określonego badania. Zbiór jednostek badanych. Jednostka losowania albo porcja materiału lub część porcji materiału przeznaczona do określonego badania. Część populacji, która może być pobrana jednorazowo z jednego miejsca populacji w celu utworzenia próbki. Jednostką losowania może być jednostka wyrobu, jej część lub wielokrotność, albo określona ilość materiału bezkształtnego.

23 Próba jednostkowa Mała porcja materiału pobrana za pomocą odpowiedniego urządzenia (przyrządu) Próba ogólna Kilka próbek jednostkowych Połączonych i zmieszanych razem Próba zredukowana Próbka ogólna podzielona na kilka identycznych porcji Próba laboratoryjna Przygotowanie z próbki ogólnej (lub próbki zredukowanej) po operacjach mielenia, przesiewania, mieszania, osuszania i innych zabiegach właściwych dla danego typu materiału. Uzyskuje się je przez podzielenie próbki ogólnej lub zredukowanej na próbki przeznaczone dla: -zleceniodawcy -wykonawcy analizy (próbki analityczne) -laboratoriów odniesienia (próbki rozjemcze) Próba analityczna Próbka przeznaczona do przeprowadzenia zleconych badań analitycznych Próba testowa Części próbki analitycznej wykorzystywana do przeprowadzenia pojedynczej analizy Hierarchia terminów związanych z przygotowaniem próbki do analizy

24 Incremental samples A small portion of the product taken by a sampling device Aggregate sample Several incremental samples mixed together Reduced sample Aggregate sample divided into some identical portions Laboratory samples Prepared from the aggregate or reduced sample by grinding, sieving, mixing, drying or other appropriate treatment and then divided into some identical portions for delivery to seller's, buyer's and reference laboratories Test sample Sample prepared for analytical studies Test portion A part of the test sample used in a single test or determination Hierarchy of sampling terms

25 WALIDACJA METODY (Eurachem 1998) Analiza próbek metodą badaną Analiza próbek z dodatkiem interferentów Analiza 10 próbek ślepych Analiza 10 próbek ślepych z dodatkami Selektywność i specyficzność metody Granica wykrywalności Analiza próbek metodą niezależną Ślepa pr s Analiza 10 próbek ślepych Analiza 10 próbek ślepych z dodatkami Granica oznaczalności Ślepa próba + 6 Analiza 6 próbek ślepych z różnymi dodatkami Analiza 6 próbek ślepych z różnymi dodatkami x3 Zakres roboczy Zakres liniowości Ocena wizualna liniowości Obliczyć współczynnik regresji

26 Materiał odniesienia i ślepa próba odczynnikowa x10 Ten sam analityk 10 x RM Różni analitycy 10 x RM cd. Dokładność Poprawność Powtarzalność Odtwarzalność Wartość certyfikowana Metoda niezależna Analiza RM Badanie odporności metody Zmienne warunki analizy Analiza próbki z dodatkiem wzorcax6 Odzysk % Niepewność standardowa Niepewność standardowa złożona Niepewność rozszerzona Oszacowanie niepewności Metoda zwalidowana Budżet niepewności U = k x uc U² = (dokładność)² + (powtarzalność)²

27 METROLOGIA Jest to nauka o pomiarach, co oznacza, że obejmuje te wszystkie zagadnienia, które dotyczą prowadzenia pomiarów. Wynik analityczny powinien zawsze zawierać wyznaczoną wartość wraz z niepewnością WYNIK = WARTOŚĆ ŚREDNIA + NIEPEWNOŚĆ

28 KONTROLA JAKOŚCI (QUALITY CONTROL QC) w chemii analitycznej polega na wykorzystaniu specyficznych sposobów postępowania celem zapewnienia PRECYZJI i DOKŁADNOŚCI na każdym etapie procedury analliittycznejj dla otrzymania wyniików analliittycznych wysokiej jakości. ZAPEWNIENIE JAKOŚCI (QUALITY ASSURANCE QA) stanowi szczegółowy opis postępowania - od momentu pobrania próbki aż do obróbki wyników - w zakresie kontroli działań zapewniających wysoką jakość wyników analitycznych. Program ten musi być przedstawiony w formie pisemnej.

29 Zakresy współpracy zleceniodawcy (Z) i analityka (A) w trakcie realizacji procesu analitycznego Etapy procesu analitycznego Relacja Przykłady działań Ogólne określenie Problemu Określenie analitycznych aspektów problemu Wybór procedury analitycznej Z Z A A Z zanieczyszczenie wód podziemnych azotanami ustalenie strategii pobierania próbek metoda spektofotometryczna Pobieranie próbek Z + A otrzymywanie reprezentatywnej próbki Preparowanie próbki A np. sączenie, maskowanie interferencji Pomiar A pomiar absorbancji Ocena wyniku A sporządzenie wykresu analitycznego, kwantyfikacja Wnioskowanie A korelacja z masą próbki, dokładność, niepewność Końcowe sprawozdanie A Z zalecenia dalszych działań

30 JAKOŚĆ WYNIKÓW ALALITYCZNYCH Prawdziwość Precyzja Porównywalność ZAPEWNIENIE JAKOŚCI TESTY BIEGŁOŚCI AKREDYTACJA LABORATORÓW (ISO/IEC ) NORMY CEN MATERIAŁY ODNIESIENIA (RM + CRM) METODY ODNIESIENIA SPÓJNOŚĆ POMIAROWA Z MIĘDZYNARODOWYMI STANDARDAMI

31 Materiały odniesienia (RM`s, CRM`s) Testy biegłości (Proficiency tests PT`s) Kontrola i zapewnienie jakości wyników analitycznych QA/QC

32 USYTUOWANIE PRZYRZĄDU ANALITYCZNEGO WZGLĘDEM BADANEGO OBIEKTU MATERIALNEGO OFF- LINE Próbkę pobiera asie zgodnie z obowiązującymi zasadami i po zabezpieczeniu jest ona transportowana do laboratorium celem przeprowadzenia analizy. AT- LINE Przyrząd pomiarowy jest przenoszony na miejsce pobierania próbki. Próbka jest ręcznie wprowadzana do przyrządu. ON-LINE Przyrząd pomiarowy jest na stałe zainstalowany w miejscu pobierania próbek. Próbka (przy zachowaniu odpowiedniego reżimu czasowego) jest pobierana automatycznie i wprowadzana do przyrządu. IN- LINE Czujnik przyrządu kontrolno - pomiarowego jest na stałe umieszczony w badanym medium. Poziom stężenia określonego analitu mierzony jest w sposób ciągły.

33 1 doba Opóźnienie czasowe pomiędzy etapem pobierania próbek i oznaczeniem końcowym 1 godzina On-line Off-line 1 minuta 1 sekunda 1 sekunda 1 minuta 1 godzina 1 doba In-line Opóźnienie czasowe pomiędzy dwoma pomiarami Oszczędność czasu w wyniku przeprowadzenia analizy w różnych układach (in-line, on-line, off-line)

34 off-line zakład produkcyjny linia produkcyjna informacja transport próbki centralne laboratorium analityczne zakład produkcyjny linia produkcyjna laboratorium przy ciągu produkcyjnym at-line zakład produkcyjny linia produkcyjna linia analityczna Próbka

35 on-line zakład produkcyjny linia produkcyjna pomiar analityczny in situ in-line Schematyczne przedstawienie różnych typów analizy przemysłowej.

36 log (stężenie,%) lata możliwości ] potrzeby Możliwości i potrzeby w zakresie analizy śladowej

37 Przykłady usterek terminologii i żargonu laboratoryjnego Wiele nieporozumień budzi stosowanie terminów analiza" i oznaczanie". W żadnym razie nie są to synonimy. Przeprowadza się analizę próbki by oznaczyć w niej określone składniki (anality). Poniżej chciałbym przedstawić najczęstsze przypadki usterek terminologicznych i żargonu laboratoryjnego. 1. Bezpośrednie wprowadzanie do języka polskiego terminów obcojęzycznych. Jest Powinno być 1. standard (etalon) - wzorzec 2. septa - membrana (np. w dozowniku) 3. liner - wkładka (łącznik) 4. analiza head space. - analiza fazy nad powierzchniowej 5. recykling - recyrkulacja 6. techniki injekcji próbki - techniki dozowania próbek (wprowadzania do przyrządu pomiarowego) 7. elektrospray - elektrorozpraszanie 8. kontaminacja - zanieczyszczenie 9. wiale - fiolki (naczyńka) 10. stripping - barbotaż 11. próg (limit) detekcji (wykrywalności) - granica wykrywalności 12. próg (limit) oznaczalności - granica oznaczalności 13. sensor - czujnik 14. kit - zestaw 15. fortyfikacja - dodawanie wzorca 16. autosampler - automatyczny podajnik próbek 17. sampler - próbnik 18. immobilizowanie na nośniku - osadzanie na nośniku 19. nebulizer (nebulizator) - rozpylacz 20. sedymenty - osady 21. analiza skryningowa - analiza przesiewowa 22. blending mieszaniny - komponowanie (sporządzanie) mieszaniny 23. supernatant - roztwór nad osadem 24. SD - odchylenie standardowe (s) 25. RSD - względne odchylenie standardowe

38 2. Niewłaściwe przetłumaczenie terminu obcojęzycznego. 26. szybkie dyski ekstrakcyjne - dyski do przyspieszonej (szybkiej) ekstrakcji 27. metoda referencyjna - metoda odniesienia 28. materiał referencyjny - materiał odniesienia 29. ekstrakcja na fazie stałej - ekstrakcja do fazy stałej 30. tuba dyfuzyjna - rurka dyfuzyjna 31. tuba sorpcyjna - rurka sorpcyjna 32. okno detekcji - okienko optyczne kolumny 33. elektroda pracująca - elektroda robocza 34. dotowana próbka - próbki z dodatkiem wzorca 35. kontroler przepływu mas - masowy regulator przepływu 36. linia bazowa - linia podstawowa 37. cela detekcji - naczyńko pomiarowe 38. derywatyzacja pokolumnowa - derywatyzacja za kolumną 3. Skróty myślowe 39. rysunek (tabela) przedstawia... - na rysunku (tabeli) przedstawiono prędkość (przepływu) gazu nośnego - natężenie przepływu strumienia gazu nośnego 41. zagęszczanie próbki - wzbogacanie analitów z próbki 42.do rurki sorpcyjnej -... do rurki sorpcyjnej pobrano anality z próbki pobierano 1000 cm 3 powietrza powietrza o objętości 1000 cm 3

39 4. Żargon laboratoryjny 43. naważka - odważka 44. myjka ultradźwiękowa - łaźnia ultradźwiękowa 45. chromatografia na fazach - chromatografia w odwróconym układzie faz odwróconych 46. pobór próbek - pobieranie próbek 47. rozdział mieszaniny - rozdzielanie mieszaniny na poszczególne składniki 48. zagęszczanie (zatężanie, - wzbogacanie składników próbki prekoncentracja) próbki 49. oznaczany analit - analit 50. interesujące nas anality - anality 51. dozowanie na kolumnę - dozowanie do kolumny 52. chromatografia w stanie - chromatografia z fazą ruchomą w stanie nadkrytycznym (nadkrytyczna) nadkrytycznym 53. ekstrakcja (mineralizacja) mikrofalowa - ekstrakcja (mineralizacja) wspomagana promieniowaniem mikrofalowym 54. ekstrakcja ultradźwiękami - ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami (ultradźwiękowa) 55. ekstrakcja Soxhleta - ekstrakcja w aparacie Soxhleta 56. osuszacz - osuszalnik 57. spektrometria masowa - spektrometria mas (detektor masowy) (detektor mas) 58. ekstrakcja nadkrytyczna - ekstrakcja za pomocą płynu w stanie nadkrytycznym 59. ekstrakcja fluidalna - ekstrakcja za pomocą płynu w stanie nadkrytycznym 60. wysypisko śmieci - składowisko odpadów 61. ekwiwalent wysokości półki teoretycznej 62. wysokość równoważna półki teoretycznej wysokość równoważna półce 63. równoważnik wysokości półki teoretycznej teoretycznej (wysokość półki) 64. wysokość wypełnienia równoważna półce teoretycznej 65. sprawność półkowa kolumny - sprawność kolumny (wyrażona liczbą półek teoretycznych) 66. tolerancja analizy 67. tolerancja wykonania dokładność analizy 68. stężenie inertu - stężenie składnika obojętnego 69. wartość szczytowa - wartość maksymalna 70. próg wartości dopuszczalnej stężenia - stężenie progowe 71. lokalizacja poboru próbek - lokalizacja punktów pobierania próbek 72. duża stała podziału - duża wartość stałej podziału 73. raportowanie wyników - opracowanie i prezentacja wyników 74. słaby rozdział - niecałkowite rozdzielenie 75. minimalna wykrywalność - granica wykrywalności 76. czułość detekcji - granica wykrywalności 77. zakres prostoliniowości - zakres liniowości 78. oznaczanie na kolumnie - rozdzielanie składników na kolumnie przed ich końcowym oznaczeniem

40

41 gazy odlotowe powietrze na stawiskach pracy powietrze atmosferyczne 0,1 ppb 10 ppb 1 ppm 100 ppm 1 % 100 % Poziomy stężeń analitów w gazach odlotowych, w powietrzu na stanowiskach pracy oraz w powietrzu atmosferycznym

42 Obszar zastosowań analityki śladów OBSZAR ZASTOSOWAŃ Udział procentowy w ogólnej liczbie publikacji analitycznych analityka skladnikow organicznych analityka skladnikow nieorganicznych biotechnologia 7 2 analityka wody i powietrza 68 3 analityka żywności 3 2 przemysł chemiczny i farmaceutyczny 2 3 rolnictwo i przemysł przetwórczy 2 2 OGÓŁEM 22 12

43 Klasyfikacja metod i technik analitycznych ze względu na stężenia analitu w próbce. Ogólne określenie analitu Składnik submikrośladowy Składnik ultramikrośladowy Składnik mikrośladowy Składnik śladowy Składnik uboczny (domieszka) Stężenie analitu < 100 ppt (< 10-8%) < 10 ppb (<10-6 %) < 1 ppm (<10-4 %) < 100 ppm (< 0.01%) <1% Składnik główny 1-100% Potoczna nazwa działań Przykłady analitycznych Oznaczanie dioksyn w próbkach o różnej matrycy Oznaczanie trihalometanów w wodzie pitnej i moczu ludzkim. ANALIZA Oznaczanie lotnych związków SLADOW organicznych w powietrzu wewnętrznym Oznaczanie tlenku węgla w powietrzu atmosferycznym Oznaczanie metanu w powietrzu atmosferycznym SEMIMIKRO- Oznaczanie dwutlenku węgla w ANALIZA powietrzu atmosferycznym Oznaczanie tlenu w gazach odlotowych. Oznaczanie dwutlenku MAKROANALIZA węgla w gazach spalinowych.

44 Jednostki służące do wyrażania stężeń składników śladowych i ultraśladowych. Nazwa Jednostki stężenia Część na tysiąc Część na milion Część na bilion Część na trylion Część na kwadrylion Część na kwintylion Część na sekstylion Stężenie objętościowoobjętościowe vpth (ppth v/v) vpm (ppm v/v) vpb (ppb v/v) vpt (ppt v/v) vpq (ppq v/v) vpq ui (ppq ui v/v) vps (pps v/v) Stężenie masowo - masowe Stężenie procentowe (%) ppth ppm ppb ppt ppq ppq ppm Ilość analitu w próbce o masie 1 grama 1 miligram (1mg) 1 mikrogram (1µg) 1 nanogram (1ng) 1 pikogram (1pg) 1 femtogram (1fg) 1 attogram (1ag) 1 zeptogram (1zg)

45 Ryc. 2. Komora z laminarnym nadmuchem czystego powietrza: 1 zespół filtrów (filtr wstępny, filtr HEPA), 2 osłona foliowa nadmuchiwanego powietrza Fig. 2. Laminar flow box

46 Schematyczne przedstawienie czynników, które mogą wpływać na poziom składników śladowych w próbce ciekłej. 1 - kontakt z powietrzem laboratoryjnym; 2 - pozostałości składników mieszanin do mycia naczyń; 3 - woda destylowana; 4 - stosowane odczynniki i rozpuszczalniki; 5 - kontakt z analitykiem; 6 - odparowanie najlotniejszych składników; procesy adsorpcji-desorpcji (efekt pamięci ścianki); 9 - adsorpcja analitów na zawiesinie; 10 - wytrącanie osadów; 11 - wyługowywanie składników z materiału naczynia; proces permeacji (przenikania) składników przez materiał naczynia; 14 - reakcja analitu z materiałem naczynia; 15 - reakcja chemiczna pomiędzy składnikami roztworu.

47 Sposoby eliminacji lub zmniejszania intensywności wpływu różnych czynników na zmiany stężenia składników śladowych w próbce ciekłej Lp Czynnik oddziaływujący na stężenie składnika śladowego w próbce ciekłej Kontakt próbki z powietrzem laboratoryjnym Pozostałości składników mieszanin do mycia naczyń Woda wykorzystywana w operacjach przygotowywania próbek Stosowane odczynniki i rozpuszczalniki 5. Kontakt z analitykiem 6. Odparowanie lotnych składników 7-8. Procesy adsorpcji - desorpcji składników śladowych na ściankach (efekt pamięci ścianki) 9. Adsorpcja analitów na zawiesinie Sposoby przeciwdziałania - hermetyzacja wszystkich czynności i operacji - wykorzystanie komór manipulacyjnych (clean box) i czystych pomieszczeń (clean room) do przeprowadzenia operacji związanych z przygotowaniem - korzystanie z właściwych środków myjących i odpowiednich (sprawdzonych) procedur oczyszczania, mycia i suszenia naczyń - właściwe techniki przygotowywania wody (dejonizacja, destylacja, itp.) - wykorzystywanie odczynników wysokiej czystości (cz.d.a., odczynniki specjalnej czystości - High Purity Reagent - HPR), - wykorzystywanie odczynników z tej samej szarży produkcyjnej, - dodawanie odczynników jedynie w uzasadnionym nadmiarze, - zmniejszenie skali oznaczeń, - wykorzystywanie tzw. bezrozpuszczalnikowych technik przygotowania próbek - stosowanie odzieży ochronnej (nakrycie głowy, rękawice, itp.) - hermetyzacja operacji przygotowania próbek, - przechowywanie roztworów i próbek w naczyniach wy pełnionych pod korek", - stosowanie naczyń o właściwej objętości - stosowanie naczyń wykonanych z odpowiednich materiałów, - specjalne przygotowanie powierzchni naczyń (dezaktywacja) poprzez: - elektropolerowanie - elektropasywację - silanizację - obniżenie temperatury przechowywania próbek i roztworów, - przemywanie naczyń za pomocą części próbki lub roztworu - wstępne usuwanie zawiesiny poprzez: - dekantację, - filtrację, 10. Wytrącanie osadów - zakwaszanie próbki 11. Wyługowywanie składników z materiału naczynia - stosowanie naczyń wykonanych z odpowiednich materiałów

48 12. Permeacja (przenikanie) składników powietrza do roztworu - stosowanie naczyń z tworzyw o niskiej wartości stałej przenikalności w stosunku do gazów 13. Permeacja składników roztworu na zewnątrz 14. Reakcja analitów z materiałem naczynia 15. Reakcje chemiczne pomiędzy składnikami roztworu - stosowanie naczyń z tworzyw o niskiej wartości stałej przenikalności w stosunku do składników roztworu, - stosowanie grubościennych naczyń z tworzyw sztucznych - specjalne przygotowanie powierzchni naczyń - obniżenie temperatury roztworu, - wstępne przygotowanie próbki poprzez derywatyzację składników reaktywnych 16. Fotodegradacja - przechowywanie próbek bez dostępu światła 17. Biodegradacja - dodawanie biocydów

49 Przyczyny źródeł błędów wpływających na wartość wyniku końcowego analizy. Lp. Zródlo błędu Nazwa błędu 1. Dostarczanie" do próbki dodatkowych ilości Błąd dodatni 2. Strata analitu Błąd ujemny 3. Pojawienie się" w próbce dodatkowych Interferencje składników

50 Ogólny schemat analizy śladowej (na przykładzie materiału stałego) [11,12] Czynniki wpływające na wynik końcowy Operacja analityczna Metoda oznaczania końcowego homogeniczność MATERIAŁ DO ANALIZY niedestrukcyjna przechowywanie narzędzia i przyrządy atmosfera odczynniki zmiany w składzie próbki analitycznej pobieranie próbki mielenie mieszanie oczyszczanie powierzchni PRÓBKA LABORATORYJNA Spopielenie (mineralizacja) bezpośrednia (dla materiałów stałych) Roztworzenie ROZTWÓR PRÓBKI bezpośrednia (dla materiałów ciekłych) oddzielenie oddzielanie matrycy składników głównych naczynia odczynniki atmosfera lotność składników WZBOGACANIE ROZTWÓR SKŁADNIKÓW ŚLADOWYCH Separacja jednoczesne oznaczanie kilku składników INDYWIDUALNE SKŁADNIKI ŚLADOWE oznaczanie końcowe poszczególnych składników

51 Zanieczyszczenia próbki ołowiem pochodzącym z powietrza [15] Materiał zlewki Warunki odparowania Laboratorium Czas odparowania [dni] Zawartość ołowiu (µg) na otwartym powietrzu zwykłe w przepływie czystego azotu zwykłe TEFLON na otwartym powietrzu klimatyzowane w przepływie czystego azotu klimatyzowane w przepływie czystego azotu klimatyzowane SZKŁO boro-krzemowe w przepływie czystego azotu klimatyzowane

52 ZMIANA FAZY PRZEMIANA solwatacja SKŁADNIKÓW krystalizacja hydroliza przejście do stanu pary utlenianie redukcja adsorpcja UWOLNIENIE SKŁADNIKÓW DEGRADACJA odparowanie radioliza przenikanie (permeacja) auto kataliza dyfuzja fotoliza wypłukanie przestrzeni powrót do stan gazowej nad cieczą równowagi

53 Tabela. Skuteczność filtracji dla różnych rodzajów zanieczyszczeń powietrza Podział filtrów Klasy filtrów wg Aerozol testowy / Rodzaj zatrzymywanych zanieczyszczeń Wielkość cząstek wg EN 779, prpn-en 779 aerozolu Dobra i bardzo dobra skuteczność prpn-en 779 prpn-en1822-l testowego Filtry wstępne (Coarse Filters) Filtry dokładne (Fine Filters) HEPA ULPA Gl G2 G3 G4 F5 F6 F7 F8 F9 H10 Hll H12 H13 H14 U15 U16 U17 Pył syntetyczny <80 µm Aerozol pyłu atmosferycznego µm Aerozol mgły oleju DEHS, DOP lub oleju parafinowego µm owady, włókna np. bawełniane, piasek większe pyłki kwiatowe większe pyłki kwiatowe, gruby pył metalurgiczny pyłki kwiatowe, gruby pyl metalurgiczny wszystkie rodzaje pyłu, sadze, mgła olejowa, zarodniki grzybów sadza, mgła olejowa, bakterie (wysoka skuteczność) bakterie, dym tytoniowy, wszystkie rodzaje dymu i aerozoli (wysoka skuteczność) bakterie, pył radioaktywny, dym tytoniowy, wszystkie rodzaje dymu i aerozoli (wysoka skuteczność), dobra skuteczność dla większości wirusów Ograniczona skuteczność dym, sadza, mgła olejowa dym, sadza, mgła olejowa dym tytoniowy, bakterie dym tytoniowy

54 Tabela. Charakterystyka pomieszczeń czystych Klasa czystości wg Fed.Std E (M6.5) (M5.5) (m4.5) (m3.5) (m2.5) (1.5) - Klasa czystości wg VDI Przepływ powietrza prawie turbulentny laminarny laminarny Średnia prędkość powietrza (m/s) Prędkość powietrza wywiewanego (m/s) Ilość wymian powietrza (h=3m) (h) < Nawiew powietrza Wywiew powietrza nawiewnik wirowy sufitowy lub strop perforowany Ściana boczna nawiewnik wirowy sufitowy Dół ściany bocznej Nisko Usytuowany lub podłogowy Strop laminarny filtracyjny Podłogowy Filtr wstępny I stopnia EU3 EU4 Filtr wstępny II stopnia EU7 EU9 R (EU11-EU12) Filtr końcowy Q/R/S (EU10-EU13) S (EU12-EU13) T (EU14) U(EU15) Powierzchnia filtrów (%) >80 >90 Różnica ciśnienia pomiędzy pom. (Pa) Pow. na 1 pracownika (m) Wymagana pow. techniczna dla pom. czystego (%) Zliczanie pyłu co rok rok miesiąc 2 tygodnie tydzień dzień pomiar ciągły

55 Sterylne sale operacyjne Produkcja szczepionek Przemyśl farmaceutyczny Produkcja sprzętu medycznego Sale operacyjne Pom. laboratoryjne - zwierzętarnie Produkcja przetworów mlecznych Hodowla grzybni oraz tkanek biologicznych Produkcja przetworów mięsnych M2.5 M3.5 M4.5 M5.5 M6.5 (10) (100) (1000) (10000) (100000) Klasy pomieszczeń czystych Rys. Zastosowanie pomieszczeń czystych w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i szpitalnictwie.

56 Produkcja układów scalonych Przemyśl optyczny wysokoprecyzyjny Produkcja półprzewodników Budowa satelitów Produkcja wysokoprecyzyjnych żyroskopów Produkcja precyzyjnych mikrołożysk Pralnie dla pomieszczeń czystych Produkcja elementów hydrauliki ciśnieniowej Produkcja filmów światłoczułych Montaż, układów scalonych Montaż półprzewodników Produkcja części elektronicznych Produkcja urządzeń kontroli automatycznej Drukowanie wysokoprecyzyjne Produkcja standardowych łożysk Produkcja urządzeń optycznych Produkcja komputerów Produkcja dokładnych urządzeń pomiarowych Produkcja elementów próżniowych Produkcja dużych łożysk M 2.5 M 3.5 M 4.5 M 5.5 M 6.5 (10) (100) (1000) (10000) (100000) Klasy pomieszczeń czystych Rys. Zastosowanie pomieszczeń czystych w przemyśle mikioelektronicznym, optycznym.

57 Jakość powietrza jest sklasyfikowana od liczby cząstek pyłu w jednostce objętości. Stosuje się tu najczęściej jednostki amerykańskie, zgodnie z U.S. Federal Standard 209, który określa liczbę cząstek pyłu o średnicy µm w stopie sześciennej powietrza. Wyróżnione zostały klasy: 100, 1000, , , W czystym pomieszczeniu o turbulentnym przepływie zachowana jest klasa 1000 lub , natomiast pod LFB musi być osiągnięta klasa 100. (tabela3) Tabela 3. Klasy czystości powietrza [37] U.S.Fed. Stand. W 1 ft 3 (28dm) Liczba cząsteczek o średnicy (µm) Tabela 4. Emisja pyłu przez człowieka (cząstki wielkości >0.3 µm) Zachowanie siedzi lub stoi bez ruchu lekkie ruchy głową lub ręką przyjęcie postawy stojącej powolny chód wolne ćwiczenia i zabawy Cząstek/min milionów Tabela 5. Zawartość metali w woreczkach odkurzaczy (mg/kg) Tubingen Zurich Pb Cu Cd Zn Cr Ni Hg

58 Tabela III.6 Stężenie niektórych pierwiastków w poszczególnych elementach składowych środowiska, z którymi może stykać się próbka Pierwiastek Gleba [%] Powietrze niefiltrowane [µg/g pyłu] Powietrze filtrowane [µg/g pyłu] Pot ludzki [µg/cm3] Skóra [mg/g] Włosy [mg/g] Al As < Br < Ca < Cd Cl < Co Cr < Fe < K < Mg Na P Pb < S < Zn <

59 Klasa czystości w.g. Fed-Std-209e(d) Klasa czystości w.g. VDI 2083 Przepływ powietrza Sposób nawiewu powietrza Średnia prędkość nawiewanego powietrza (m/s) Prędkość powietrza wywiewanego (m/s) Ilość wymian powietrza (h pom =3m)(h -1 ) Nawiew powietrza Wywiew powietrza - Charakterystyka pomieszczeń czystych M6.5 ( ) M5.5 (10 000) M4.5 (1 000) M3.5 (100) M2.5 (10) M1.5 (1) turbulentny wentylacja mieszająca quasilaminarny laminarny nawiew laminarny < sufitowy nawiewnik wirowy lub strop perforowany ściana boczna sufitowy nawiewnik wirowy dół ściany strop laminarny nisko usytuowany lub podłogowy Filtracyjny strop laminarny z tkanią Wyrównującą wpływ powietrza podłogowy bocznej Filtr wstępny I stopnia G3 F5 F6 F7 Filtr wstępny II stopnia F7 F9 H10 H11 H12 Filtr końcowy H13 H14 U15 U16 U17 Powierzchnia filtrów(%) >80 >90 Różnica ciśnienia pomiędzy pomieszczeniami(pa) Powierzchnia przypadająca na 1 pracownika (m 2 ) Wymagana powierzchnia techniczna dla pomieszczenia czystego (określana jako % powierzchni pomieszczenia czystego) Częstotliwość wykonania pomiaru ilości cząstek pyłu w powietrzu rok miesiąc 2 tygodnie tydzień dzień pomiar ciągły

60 Rozmiary cząstek frakcji sitowych wyrażone w meshach i milimetrach Charakterystyka frakcji sitowej mesh Charakterystyka frakcji sitowej mm sito górne sito dolne Charakterystyka frakcji sitowej mesh sito górne Charakterystyka frakcji sitowej mm sito dolne 10/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / Uwaga: mesh liczba otworów w sicie na 1 cal, np. 10 mesh 10 otworów na 2,54 mm

61 Table 3-2. Necessary actions to change an ordinary laboratory into a trace element laboratory Replace all rusted and corroded hoi plates, heating unils. ashing ovens. etc. with ceramic-iop hot plates and ceramic-lined ovens. Replace rusting ring stands. clamps. racks. hood ajid window paneis. metal cabinets. etc. or sirip and paint with epoxy paint. Remove ajl unnecessary shelving. partitions. furniiure and other dust- COllection items from the laboratory. InstaJl filters on all incoming air sources (air conditioning. heating. etc.) Class is advi$abie.' InstaJl a laminar-llow hood. provided with HEPA filters. for cleaning ot' eąuipment by boiling in acids or Tor open dry or wet digestion. InstaJl a laminar-how box where critical work has to be done. Coat ordinary bench tops with epoxy p;iint and cover them with adhesive backed Teflon or pc ^ethylene shecting. Replace all metal parts of lab fumiture or eąuipment with plastics when possible. orcover with epoxy paint. Remove all metal glass cylinders from the laboratory to an adjacent lab or separate cylinder room. Run a Teflon or polyethylene distribution linę from each gas source to the laboratory reąuiring the gas. Paint wails in the analysis room with two component epoxy paint or cover the wajlswith plastic (e.g. PVC) insenions. Cover floors with one-piece vinyl flooring. Place sticky mats near the entrance. Limit the accessibility of persońnel into the lab. Construct a barrier in the entrance of the lab which discourages quickly slipping in and out. Oblige the wearing of special dusłpoor clothes and change of shoes. Preferably. hair should be cover«l Leave the tracę element lab as empty as possible. The morę equipment present. the morę people have to be in the lab and the morę difficult the clean conditions are to be maintained

62 WARUNKI MODERNIZACJI POMIESZCZEŃ LABORATORYJNYCH W CELU UWZGLĘDNIENIA WYMOGÓW ANALITYKI ŚLADÓW 1. Zastąpienie wszystkich zniszczonych i skorodowanych płytek grzejnych, urządzeń grzewczych, mineralizatorów itp. przez piece i urządzenia grzewcze z płytkami ceramicznymi. 2. Wymianę wszystkich korodujących uchwytów, stelaży i stojaków, wyciągów i paneli okiennych, bądź też ich oczyszczenie i pokrycie warstwą farby epoksydowej 3. Usunięcie z laboratorium wszystkich zbędnych półek, ścianek działowych, mebli i innych elementów zatrzymujących pył. 4. Zainstalowanie filtrów na wszystkich źródłach dodatkowego powietrza (wentylatory, klimatyzatory). 5. Zainstalowanie wyciągów laboratoryjnych z laminarnym przepływem powietrza i odpowiednimi filtrami do wszystkich operacji suchej i mokrej mineralizacji (w układzie otwartym) oraz mycia naczyń w kąpielach kwaśnych. 6. Zainstalowanie komór manipulacyjnych z laminarnym przepływem powietrza do prac szczególnie,,delikatnych,,. 7. Pokrycie blatów stołów i ławek warstwą farby epoksydowej i położenie warstwy samoprzylepnej folii teflonowej lub polietylenowej. 8. Zastąpienie wszystkich metalowych części mebli i wyposażenia laboratoryjnego częściami wykonanymi z tworzyw sztucznych bądź pokrycie tych części warstwą farby epoksydowej. 9. Usunięcie z laboratorium wszystkich butli z gazami i umieszczenie ich w osobnym pomieszczeniu. Zainstalowanie sieci przewodów gazowych, wykonanych z teflonu lub polietylenu, do zasilania urządzeń laboratoryjnych. 10.Pokrycie ścian pomieszczenia analitycznego za pomocą warstwy dwuskładnikowej farby epoksydowej bądź też pokrycie ścian płytkami z tworzywa sztucznego (np. PCV) 11.Pokrycie podłogi wykładziną z PCV. Umieszczenie lepkich mat w pobliżu wejścia do laboratorium. 12.Ograniczenie liczby personelu mającego prawo wejścia do laboratorium i zainstalowanie barier uniemożliwiających szybkie wchodzenie do pomieszczenia i jego szybkie opuszczanie. 13.Zobligowanie personelu do noszenia specjalnej odzieży oraz zmiany obuwia, jest też korzystne noszenie nakrycia głowy. 14.Pozostawienie laboratorium możliwie jak najbardziej pustego; duża ilość wyposażenia w laboratorium powoduje wzrost liczby personelu przebywającego w pomieszczeniu i utrudnia utrzymania czystości.

63 Zawartość pierwiastków w kwasach i w wodzie (µg/l) Cd Cu Fe Al Pb Mg Zn HCL 10 mol/l subb < < HCL 12 mol/i cz.d.a HCL Suprapur Merck HNO 3 15 mol/l subb s0.04 HNO 3 15 mol/l cz.d.a HNO 3 Suprapur Merck HF 54% subb HF 48% cz.d.a woda subb Ryc. 1. aparatura do mycia naczyń za pomocą par kwasu azotowego 1- chłodnica zwrotna 2- pomieszczenie czyszczące 3- rurki odprowadzające parę 4- kolba okrągłodenną 5- ogrzewacz

64

65

66

67 Wielkość oddziaływania polarnych związków organicznych z różnymi materiałami wykorzystywanymi do budowy pojemników Materiał konstrukcyjny stal chromowa molibdenowa stal pokryta teflonem aluminium szkło przemyte kwasem oczyszczone aluminium elektropolerowana stal nierdzewna oczyszczona elektropolerowana stal nierdzewna szkło silikonowane Wielkość oddziaływań gaz powierzchnia pojemnika NAJWIĘKSZA najmniejsze Wpływ warunków strącania na czystość osadów