WALIDACJA METODY OZNACZANIA WYBRANYCH ANIONÓW I KATIONÓW W WODZIE I ŚCIEKACH ZA POMOCĄ CHROMATOGRAFII JONOWEJ

Transkrypt

1 XVII Sympozjum Klubu POLLAB Wymagania Techniczne Normy PN-EN ISO/IEC w praktyce laboratoryjnej 3 WALIDACJA WALIDACJA METODY OZNACZANIA WYBRANYCH ANIONÓW I KATIONÓW W WODZIE I ŚCIEKACH ZA POMOCĄ CHROMATOGRAFII JONOWEJ dr Agnieszka Wichłacz Interdyscyplinarny Zespół Badawczy SALUBRIS

2 Metoda jednoczesnego oznaczania wybranych anionów i kationów w wodzie i ściekach za pomocą chromatografii jonowej Obiekt badań: woda pitna, woda powierzchniowa, woda podziemna, woda morska, ścieki, odcieki składowiskowe, wyciągi wodne z odpadów, gleby, kompostu.

3 Stosowane normy Oznaczanie anionów PN-EN ISO :2009 Oznaczanie rozpuszczonych anionów za pomocą chromatografii jonowej - Część 1: Oznaczanie bromków, chlorków, fluorków, azotanów, azotynów, fosforanów i siarczanów Oznaczanie kationów PN-EN ISO 14911:2002 Oznaczanie Li+, Na+, NH4+, K+, Mn2+, Ca2+, Mg2+, Sr2+ i Ba2+ za pomocą chromatografii jonowej - Metoda dla wód i ścieków Normy powiązane: PN-EN 27888:1999 oznaczanie przewodności właściwej PN 89/C 04638/02 bilans jonowy wody PN-EN ISO :2001+Ap1:2004 oznaczanie stężenia jonów wodorowęglanowych

4 Aparatura: dwa chromatografy jonowe Dionex ICS-1000 połączone ze sobą przez podajnik próbek. Chromatograf anionowy Parametry pracy: Kolumna: ASRS 4mm Przepływ: 1.2ml/min Eluent: 9mM Carbonate Model supresora: ASRS 300 4mm Prąd na supresorze: 54 [ma] Temperatura celki konduktometrycznej: 35.0 [ C] Temperatura kolumny: 30.0 [ C] Chromatograf kationowy Parametry pracy: Kolumna: CSRS 4mm Przepływ: 1.2ml/min Eluent: 30mM MSA Model supresora: CSRS 300 4mm Prąd na supresorze: 106 [ma] Temperatura celki konduktometrycznej: 35.0 [ C] Temperatura kolumny: 40.0 [ C]

5 Aparatura: panel sterujący umożliwiający wygodne zarządzanie dwoma chromatografami

6 Określenie parametrów walidacji procedury badawczej ZGODNIE Z WYMAGANIAMI PKT NORMY PN EN ISO/IEC 17025:2005 WALIDACJA POWINNA BYĆ NA TYLE OBSZERNA, NA ILE JEST TO KONIECZNE PRZY DANYM ZASTOSOWANIU. Granica wykrywalności (LOD) i oznaczalności (LOQ) Określone w Rozporządzeniach Ministra Zdrowia, Ministra Środowiska. Zakres pomiarowy Obejmuje stężenia jonów spotykane w analizowanych rutynowo próbkach oraz obejmuje najwyższe dopuszczalne stężenia określone w odpowiednich przepisach i rozporządzeniach. Precyzja w warunkach powtarzalności i odtwarzalnosci (CV %) Woda pitna CV < 10 %, woda podziemna, powierzchniowa CV < 15 %, ścieki CV < 25%. Poprawność (bias) i odzysk (R) Max błąd względny: woda pitna bias < 10 %, woda podziemna powierzchniowa bias < 15 %, ścieki bias < 25%. Odzysk w granicach %. Zależność krzywej kalibracyjnej Współczynnik korelacji R2 > 0,99; krzywa konstruowana na podstawie min. 5 punktów. Walidacja personelu Max błąd względny w stosunku do wyniku odniesienia < 5%. Niepewność pomiaru U (k=2, 95%) Woda 25%, ścieki 35%.

7 Granica wykrywalności LOD i oznaczalności LOQ A. Definicja LOD wg Rozporządzenia Ministra Zdrowia: wartość 3-krotnego odchylenia standardowego dla serii analiz próbek o niskim stężeniu analitu lub 5-krotnego odchylenia standardowego wyznaczonego dla serii analiz prób ślepych. B. Dane literaturowe: LOD obliczona jest jako średnia serii pomiarów próbek ślepych powiększonej o trzykrotną wartość odchylenia LOD=x śr 3s standardowego s, zgodnie z równaniem: LOQ obliczono jako 3-krotną (lub >) wartość granicy wykrywalności. Przeprowadzono analizy kilkunastu niezależnie przygotowanych: próbek ślepych (woda dejonizowana) próbek zawierających aniony i kationy o stężeniach od 0,01 mg/l do 0,1 mg/l Granica wykrywalności wybranych anionów wyznaczona wg definicji A i B. W większości przypadków wyniki obliczonej LOD wg definicji A i B były zbieżne. SPEŁNIENIE ZAŁOŻONYCH WYMAGAŃ (LOD <10% NDS w wodzie do picia oraz < NDS w I klasie wód podziemnych) WYNIK POZYTYWNY

8 Liniowość krzywej kalibracyjnej Fragment PN-EN ISO :2009 Rozdzial 8.2. Kalibracja. PN-EN ISO 14911:2002 Rozdzial Kalibracja....ustalić funkcję kalibracyjną (patrz ISO lub ISO )... Stężenie CRM mg/l Odzysk CRM %

9 Przykłady krzywych kalibracyjnych - aniony Przedstawiono poszczególne krzywe kalibracyjne wraz z zaznaczonymi na czerwono przedziałami ufności krzywej (dla poziomu ufności 95%) oraz na żółto punktami kontroli w procesie sterowania jakością:

10 Przykłady krzywych kalibracyjnych - kationy Przedstawiono poszczególne krzywe kalibracyjne wraz z zaznaczonymi na czerwono przedziałami ufności krzywej (dla poziomu ufności 95%) oraz na żółto punktami kontroli w procesie sterowania jakością.

11 Parametry krzywych kalibracyjnych Porównanie parametrów krzywych kalibracyjnych anionów i kationów (nachylenie, współczynnik korelacji) wykonanych w odstępie 12 miesięcy gdzie: # Points - ilość punktów na krzywej, Slope c1 - nachylenie funkcji kalibracyjnej w środku zakresu roboczego, Corr. Coeff. %- współczynnik korelacji funkcji liniowej, Coeff. Det. % - wsp.korelacji funkcji wyższego rzędu, pola szare - kalibracja , pola białe SPEŁNIENIE ZAŁOŻONYCH WYMAGAŃ (Współczynnik korelacji R2 > 99,5; min. 5 punktów) WYNIK POZYTYWNY

12 Zakres pomiarowy Granica oznaczalności i zakres pomiarowy z aktualnego zakresu akredytacji laboratorium. SPEŁNIENIE ZAŁOŻONYCH WYMAGAŃ (Zakres roboczy oznaczania jonów obejmuje stężenia anionów i kationów spotykane w analizowanych rutynowo próbkach oraz obejmuje najwyższe dopuszczalne stężenia określone w odpowiednich przepisach i rozporządzeniach. ) WYNIK POZYTYWNY

13 Dokładność metody Wynik dokładny to wynik precyzyjny i nie obarczony błędem systematycznym PN-ISO :2002 Dokładność (poprawność i precyzja) metod pomiarowych i wyników pomiarów - Część 1: Ogólne zasady i definicje Materiały odniesienia wykorzystane w procesie walidacji Przy pomocy matrycowego materiału odniesienia RM można zwalidować procedurę badawczą (włączając w to przyrząd pomiarowy) jeżeli użyje się RM jako próbki nieznanej i udowodni się, że: 1. uzyskany wynik pomiaru jest ilościowy 2. wynik uzyskano z określoną i akceptowaną powtarzalnością 3. wynik uzyskano z określoną i akceptowaną odtwarzalnością w czasie 4. wynik uzyskano z akceptowaną niepewnością dr P. Pasławski, Studium Podyplomowe Metrologia Chemiczna 2010 Certyfikowane matrycowe materiały odniesienia: woda pitna LETHBRIDG-03 woda powierzchniowa rzeka Ion-96,3 Matrycowe materiały odniesienia z badań biegłości i porównań miedzylaboratoryjnych: woda bogata w składniki odżywcze woda wysoko zasolona 1A 358 woda miękka (woda podziemna) 1S 353 woda twarda (woda podziemna) 1H 353 woda twarda (woda podziemna) 1H 361 i 2H 361 wody powierzchniowa jezioro WN 14 woda powierzchniowa rzeka WN-14 woda morska WN-14 HRM (ang. house reference material). wzbogacona próbka wody podziemnej przygotowana w laboratorium Materiały odniesienia (do przygotowania roztworów do kalibracji): Dionex, Merck, Environmental Express, OUM Łódź

14 Precyzja Precyzję określono jako stosunek odchylenia standardowego rozkładu wyników pomiarów od średniej i wyrażono w % jako współczynnik zmienności CV (ang. Coefficient of Variation). Badania precyzji w warunkach odtwarzalności Porównanie z normą PN-EN ISO 14911:2002 Zał. A oraz PN-EN ISO :2009 Zał. A SPEŁNIENIE ZAŁOŻONYCH WYMAGAŃ (Woda pitna CV < 10 %, woda podziemna, powierzchniowa CV < 15 %, ścieki CV < 25%.) WYNIK POZYTYWNY

15 Poprawność Poprawność wyrażono jako błąd względny w % i obliczono wg następującego wzoru: Woda wysoko zasolona Woda twarda Woda wysoko zasolona Woda miękka Woda bogata w składniki odżywcze c Woda twarda Woda twarda Woda bogata w składniki odżywcze SPEŁNIENIE ZAŁOŻONYCH Woda twarda WYMAGAŃ (woda pitna bias < 10 %, woda podziemna powierzchniowa bias < 15 %, ścieki bias < 25%, odzysk w granicach %. ) WYNIK POZYTYWNY

16 Poprawność Błędy systematyczne metody można łatwo wykryć dzięki badaniom odzysku. W przypadku analiz wykorzystujących certyfikowany matrycowy materiał odniesienia odzysk obliczono ze wzoru: Odzysk CRM - jon amonowy Odzysk CRM - chlorki W przypadku badania odzysku polegającego na dodawaniu określonej ilości analitu do próbki i porównaniu wartości sygnału dla próbki bez i z dodatkiem analitu : Odzysk wzbogacenia dla jonu amonowego Odzysk wzbogacenia dla chlorków

17 Szacowanie niepewności rozszerzonej U (k=2, 95%) Niepewność rozszerzoną obliczono jako pierwiastek kwadratowy sumy kwadratów niepewności standardowych na podstawie wzoru: Podręcznik obliczania niepewności pomiaru w laboratoriach środowiskowych Biuletyn Informacyjny Klubu POLLAB 2/51/2008 Handbook for Calculation of Measurement Uncertainty in Environmental Laboratories NORDTEST TR537, 3, Niepewność rozszerzona analizy U (k=2, 95%) PN-EN ISO 14911:2002 PN-EN ISO :2009

18 Badania biegłości / porównania miedzylaboratoryjne Trendy wskaźnika z Jon amonowy Azotany Azotyny Chlorki Czy oszacowana w laboratorium niepewność jest realna? Magnez Siarczany

19 Niepewność pobierania próbek Pobrano próbki wody z piezometrów, studni gospodarczych, cieków, rzek, stawów, jezior, wody pitne oraz ścieki komunalne surowe i oczyszczone, ścieki przemysłowe i odcieki składowiskowe wody podziemne PN-ISO :2004; wody powierzchniowe PN-ISO :2003, PN-ISO :2003; ścieki PN-ISO :1997; wody pitne PN-ISO :2003. Szacowanie niepewności wykonano zgodnie z wytycznymi EURACHEM / CITAC Guide "Measurement uncertainty arising from sampling" 2007 podwójne pomiary podwójnych próbek (ang. split replicate design), przy zastosowaniu jednoczynnikowej ważonej analizy wariancji (Robust ANOVA). Niepewność rozszerzona analizy oraz łączna niepewność rozszerzona analizy oraz pobierania próbek (czcionka podkreślona) na przykładzie wybranego anionu i kationu

20 SALUBRIS Interdyscyplinarny Zespół Badawczy Dziękuję za uwagę