Struktura i funkcjonowanie Państwowej Inspekcji Sanitarnej.

Transkrypt

1 Struktura i funkcjonowanie Państwowej Inspekcji Sanitarnej. Podstawy metod instrumentalnych stosowanych w laboratoriach PIS. Materiały dla studentów II roku kierunku Ochrona Środowiska przygotowujące do zajęć w Wojewódzkiej Stacji Sanitarno-Epidemiologicznej w Krakowie

2 PIS = Sanepid Państwowa Inspekcja Sanitarna zwyczajowo nazywana Sanepidem jest instytucją, która nadzoruje i kontroluje stan warunków higieny w różnych dziedzinach życia.

3 PIS, zgodnie z ustawą z dnia 14 marca 1985 r. o Państwowej Inspekcji Sanitarnej jest powołana do realizacji zadań z zakresu zdrowia publicznego, w szczególności poprzez sprawowanie nadzoru nad warunkami:

4 higieny środowiska, higieny pracy w zakładach pracy, higieny radiacyjnej, higieny procesów nauczania i wychowania, higieny wypoczynku i rekreacji, zdrowotnymi żywności, żywienia i przedmiotów użytku, higieniczno-sanitarnymi, jakie powinien spełniać personel medyczny, sprzęt oraz pomieszczenia, w których są udzielane świadczenia zdrowotne w celu ochrony zdrowia ludzkiego przed niekorzystnym wpływem szkodliwości i uciążliwości środowiskowych, zapobiegania powstawaniu chorób, w tym chorób zakaźnych i zawodowych.

5 1952 r. W tym roku zaczęły funkcjonować wojewódzkie i powiatowe stacje sanitarno-epidemiologiczne.

6 Państwowa Inspekcja Sanitarna podlega ministrowi właściwemu do spraw zdrowia.

7 Struktura PIS (schemat uproszczony) Główny Inspektorat Sanitarny Wojewódzka Stacja Sanitarno- Epidemiologiczna Powiatowa Stacja Sanitarno- Epidemiologiczna

8 Powiatowa Stacja Sanitarno-Epidemiologiczna składa się zazwyczaj z dwóch dużych podjednostek: nadzoru sanitarnego oddziału laboratoryjnego

9 Nadzór Sanitarny PSSE jest jednostką kontrolującą różne podmioty w aspekcie utrzymania warunków higieny sprawdza, czy warunki panujące np. w jednostkach gastronomicznych, jednostkach służby zdrowia, zakładach produkujących żywność spełnianie są standardy warunków higieny sprawdza czy wspomniane podmioty wykonały odpowiednie badania (dotyczącej warunków higieny) i uzyskały akceptowalny wynik

10 Laboratorium PSSE jest jednostką badawczą prowadzącą badania z zakresu mikrobiologii, parazytologii, fizykochemii, analizy instrumentalnej i higieny środowiska pracy. wykonuje badania zlecone przez nadzór sanitarny wykonuje odpłatne badania dla klientów zewnętrznych (np. badania wody, badania kału na nosicielstwo pasożytów, badania żywności)

11 Laboratoria Powiatowych Stacji Sanitarno- Epidemiologicznych w Małopolsce 1 Bochnia 2 Brzesko 3 Chrzanów 4 Gorlice 5 Miechów 6 Nowy Sącz 7 Nowy Targ 8 Oświęcim 9 Wadowice 10 Tarnów 11 Zakopane

12 Co bada laboratorium PIS? mikrobiologia wody i żywności (np. obecność Salmonella, Bacilius, Listeria, Escherichia coli, grupa coli, enterokoki, itd.) badania środowiska pracy (mikroklimat, hałas, oświetlenie, metale, rozpuszczalniki organiczne) fizyko-chemia wody (ph, przewodność, stężenie wybranych jonów i pierwiastków, itp.) fizyko-chemia produktów żywnościowych (kwasowość, wilgotność itp.)

13 Wyposażenie laboratoriów większość laboratoriów PIS posiada bardzo nowoczesny sprzęt, w tym aparaturę instrumentalną (spektrometry, chromatografy, analizatory pierwiastkowe, itp.) większość laboratoriów PIS uzyskało akredytację PCA i prowadzi badania na bardzo wysokim poziomie, konkurując z laboratoriami w pełni komercyjnymi.

14 PODSTAWY METOD INSTRUMENTALNYCH STOSOWANYCH W LABORATORIACH PIS

15 Analiza instrumentalna Jest to dział analizy chemicznej, który posługuje się skomplikowaną i zazwyczaj mocno zautomatyzowaną aparaturą badawczą (spektrometry, chromatografy, analizatory, itp.).

16 Analiza instrumentalna

17 Analiza instrumentalna Teoretyczna Stosowana Nowe metody i techniki oznaczania, metodyka analiz środowiskowa monitoring medyczna procesowa

18 Podział technik instrumentalnych Elementarne skład pierwiastkowy próbki tzn. jakie pierwiastki i w jakich ilościach występują w badanym obiekcie Szczegółowe skład obiektu badanego z uwzględnieniem związków chemicznych Specjacyjne identyfikacja i oznaczanie różnych form danego pierwiastka występujących w badanym obiekcie analizy.

19 Rodzaje analiz Na co odpowiadamy w analizie instrumentalnej? Ile? Co? Gdzie? Próbka Struktura? Postać?

20 Etapy analizy Schemat postępowania w badaniach instrumentalnych przygotowanie oznaczanie obiekt próbka obiekt pomiaru wynik pomiaru wynik analizy zadania badacza

21 Jak działa instrument? w bardzo dużym uproszczeniu: badany składnik próbki powoduje pewne specyficzne zjawiska (np. absorpcję określonego promieniowania, emisję, itp.) na podstawie tego zjawiska identyfikowany jest składnik (np. ołów, kadm, rtęć, DDT, itp.) na podstawie intensywności tego zjawiska oceniana jest ilość składnika w badanej próbce

22 Jak działa instrument? Bodziec Odpowiedź Źródło energii Badana próbka Odpowiedź analityczna zmienione

23 Metoda czy technika instrumentalna? wyróżniamy dwie metody w analizie instrumentalnej: względne (czyli te, w których aparat należy skalibrować) bezwzględne (absolutne) ale uwaga: metodą również nazywa się ustawienie aparatu w danej analizie (te dwa pojęcia nie mają ze sobą nic wspólnego!)

24 Technika instrumentalna to sposób analizy bazujący na wybranym zjawisku, które daje odpowiedź analityczną np. atomowa spektrometria absorpcyjna, chromatografia gazowa, HPLC (wysokosprawna chromatografia cieczowa), ICP-MS, itd.

25 Techniki z podziałem na metody Absolutne (bezwzględne) Grawimetria masa produktów reakcji strącania Miareczkowanie objętość titranta Gazometria objętość gazu Kulometria ładunek Elektrograwimetria masa subst. wydzielonej na elektrodzie Termograwimetria ubytek masy Względne oparte na porównaniach sygnału mierzonego dla próbki względem sygnału uzyskanego dla roztworów kalibracyjnych, m.in. techniki AAS, GC, HPLC, ICP-MS, UV-VIS, itp. Krzywa kalibracyjna, dodatek wzorca, wzorzec wewnętrzny

26 Podział technik analitycznych Elektrochemiczne: ph-metria, woltamperometria, konduktometria Optyczne (spektroskopowe): AAS, spektrofotometria w świetle widzialnym (VIS), nadfiolecie (UV) i podczerwieni (IR), EAS Techniki chromatograficzne (rozdzielcze): gazowa (GC), cieczowa (LC, HPLC), jonowa Spektrometria masowa i techniki łączone: GC-MS, ICP-MS.

27 Zalety metod instrumentalnych precyzja i dokładność, powtarzalność większa czułość automatyzacja i oznaczenia hurtowe czasami jest to jedyna metoda

28 Wady metod instrumentalnych ceny aparatury koszty odczynników, ale to związane jest z zaletami aparatów m.in. czułością, precyzją i dokładnością

29 Pojęcia w analizie instrumentalnej Pojęcia Analit Analizowany składnik próbki Próbka laboratoryjna Próbka analityczna Próba ślepa (zerowa) Oznaczanie Wykrywanie Część próbki reprezentatywnej przeznaczona do prowadzenia analiz Część próbki laboratoryjnej wykorzystana do pojedynczego oznaczenia Próbka porównawcza, posiadająca cechy próbki analitycznej nie zawierająca analitu Ilościowe określenie zawartości analitu w badanej próbce Określenie obecności lub nieobecności analitu w badanej próbce

30 Każda technika instrumentalna ma swoje ograniczenia tzw. granice Granica wykrywalności (Limit of Detection - LoD) Najmniejsze stężenie analitu w próbce, które może być wykryte, ale jeszcze nie oznaczone. Granica oznaczalności (Limit of Quantification LoQ) Najmniejsze stężenie analitu w próbe, które może być oznaczone (znamy jego dokładną zawartość). Granica liniowości (Limit of Linearity LoL) Steżęnie przy którym krzywa kalibracyjna zaczyna odbiegać od prostoliniowości.

31 Odpowiedź aparatu Zakres roboczy zmienione Stężenie

32 Dokładność a precyzja a) dokładny i precyzyjny b) niedokładny i precyzyjny c) dokładny i nieprecyzyjny d) niedokładny i nieprecyzyjny

33 Czułość (zdolność rozdzielcza) Cecha ta jest zdefiniowana jako czułość, ale przeważnie pojęcie zdolności rozdzielczej stosuje się w analizie jakościowej. Jest to najmniejsza różnica położeń sygnałów pochodzących od różnych składników, którą da się określić. Czułość spektrometru to stężenie pierwiastka, które daje sygnał o absorbancji 0,0044. Można to wyliczyć z proporcji: jeśli np. 5 mg/l daje A = 0,100, to A = 0,0044 da roztwór o stężeniu 0,22 mg/l i to jest czułość aparatu dla danego pierwiastka.

34 Ile możemy zmierzyć? % SKŁADNIK składniki główne składniki uboczne miliślady mikroślady nanoślady pikoślady femtoślady attoślady pojedyncze cząstki

35 Rodzaje próbek w analizie instrumentalnej Uruchomienie Oznaczenie Zapewnienie jakości próbki roztworów kalibracyjnych próbki właściwe próbki ślepe próbki zerowe próbki powtórzone próbki roztworów o znanym stężeniu próbki certyfikowanych materiałów odniesienia

36 Rodzaje próbek w analizie instrumentalnej próbki ślepe zawierają wszystkie odczynniki, co próbki właściwe i towarzyszą próbką właściwym na każdym etapie analiz próbki zerowe zawierają wszystkie odczynniki co próbki właściwe, ale są sporządzane tuż przed pomiarem próbki powtórzone próbki właściwe badane ponownie certyfikowane materiały odniesienia próbki o zmierzonym przez kilka laboratoriów stężeniu danego analitu

37 Kryteria wyboru metody analitycznej zależą od: składu materiału stężenia (trzeba spróbować nauka na błędach) czasu, który możemy poświęcić na analizę kosztów oznaczenia

38 BADANIE W PRAKTYCE

39 Pobieranie próbek do analizy należy pobierać próbki reprezentatywne nie zanieczyszczać próbki nie stracić lotnych składników próbki (np. gdy badamy rtęć to nie podgrzewać próbki, bo rtęć wyparuje) nie dopuścić do rozkładu pod wpływem powietrza, światła i temperatury nie dopuścić do zmiany składu próbki pod wpływem reakcji katalitycznych

40 Badany obiekt Pobieranie nie badamy całości pobieramy pewną jego część próbkę reprezentatywną dokładność analizy nie jest lepsza niż dokładność pobrania najwięcej błędów w procesie analitycznym popełnianych jest w trakcie pobierania i przygotowania przygotowanie: rozdrabnianie, rozpuszczanie, roztwarzanie, mineralizację, rozdzielanie, zatężanie, itd. - uzyskuje się obiekt pomiaru właściwy dla wybranej metody analitycznej

41 Krzywa kalibracyjna najczęściej stosowana forma kalibracji (oczywiście metod względnych, bo absolutne nie wymagają kalibracji) jest to wykres zależności pomiędzy stężeniem wzorca (znanym!) a odpowiedzią aparatu (np. absorbancją) prosta na wykresie (bo w odpowiednim zakresie jest to zazwyczaj zależność liniowa) ma określone równanie na podstawie którego przeliczymy odpowiedź aparatu dla próbki na stężenie analitu

42 Krzywa kalibracyjna Krzywa kalibracyjna Y = ax + b Y wielkość mierzona (sygnał analityczny) a współczynnik kierunkowy prostej x stężenie analitu b przesunięcie krzywej przygotować serię roztworów wzorcowych (znane stężenie) zmierzyć wartość sygnału analitycznego dla każdego roztworu zmierzyć wartość sygnału dla analizowanej próbki wykreślić krzywą kalibracyjną wyznaczyć stężenie analizowanej próbki Wady: wąski zakres liniowości wpływ matrycy próbki (wartości a i b są różne dla wzorców i próbki)

43 Odpowiedź aparatu Krzywa kalibracyjna zmienione Stężenie

44 Pomiar po skalibrowaniu aparatu wykonujemy pomiar często bada się próbkę dwukrotnie podajemy ostateczny wynik

45 W laboratoriach PIS metodami instrumentalnymi bada się np. stężenia metali w środowisku pracy ph, przewodność i mętność wody skład wody zawartość rozpuszczalników organicznych w środowisku pracy i wiele innych

46 W trakcie zajęć w WSSE w Krakowie proszę zwrócić uwagę na: wyposażenie laboratoriów zakres wykonywanych analiz system prowadzenia badań główne rodzaje wykonywanych analiz

47 dr Łukasz J. Binkowski Instytut Biologii UP w Krakowie