Międzynarodowe badania międzylaboratoryjne SPRAWOZDANIE Z EKSPLOATACJI ANALIZA LABORATORYJNA KONTROLA JAKOŚCI BADANIA MIĘDZYLABORATORYJNE

Transkrypt

1 SPRAWOZDANIE Z EKSPLOATACJI ANALIZA LABORATORYJNA KONTROLA JAKOŚCI BADANIA MIĘDZYLABORATORYJNE ChZT NH 4 -N NO 3 -N TN Orto PO 4 -P P og Międzynarodowe badania międzylaboratoryjne Ponad 94 proc. wszystkich nadesłanych wyników pomiarów uznano za prawidłowe! Ten znakomity wynik potwierdził niezależny holenderski instytut Kiwa Water Research podczas przeprowadzonych pod koniec 27 roku międzynarodowych badań międzylaboratoryjnych. Wzięło w nich udział prawie 3 użytkowników produktów firmy HACH LANGE z 18 krajów w Europie. Uczestnicy komunalnych oczyszczalni ścieków, laboratoriów badawczych oraz różnego rodzaju zakładów przemysłowych, niezależnie od branży, osiągnęli bardzo dobre wyniki. Przy użyciu testów kuwetowych LANGE analizie poddano parametry takie jak ChZT, azot amonowy, azot azotanowy, azot ogólny oraz ortofosforan i fosfor ogólny. Badania i analizę wyników przeprowadzono według koncepcji Youdena. Autor: Petra Pütz - Inż. chemii - Zastosowanie produktów laboratoryjnych HACH LANGE

2 2 MIĘDZYNARODOWE BADANIA LABORATORYJNE_PRZESŁANKI Kontrola jakości na poziomie międzynarodowym Analiza międzynarodowych badań międzylaboratoryjnych 27 Parametr Liczba wartości Z tego pomiaru prawidłowych Ogółem 2.64 >94 % ChZT niski % ChZT wysoki 274 >95 % NH 4 -N %* NO 3 -N 42 >95 % TN 382 >95 % Orto PO 4 -P 37 >93 % P og 424 >95 % Tabela 1: Jakość wyników użytkowników produktów firmy HACH LANGE podczas międzynarodowych badań międzylaboratoryjnych Kiwa Water Research 27 * Wynik dla NH 4 -N jest dobrym przykładem tego, jak dzięki badaniom międzylaboratoryjnym można wykryć błędy w zastosowaniu: W przypadku tego parametru wielokrotnie stosowano na przykład test kuwetowy z nieprawidłowym zakresem pomiaru. Błąd wykryto podczas analizy badań międzylaboratoryjnych, ponieważ wartości pomiarowe nie zgadzały się (patrz strona 6). Za udziałem w badaniach międzylaboratoryjnych przemawia wiele powodów: Zewnętrzna niezależna kontrola analiz stanowi ważny element analitycznej kontroli jakości. Każdy użytkownik ma możliwość porównania swoich wyników pomiaru z pozostałymi uczestnikami. Na podstawie odchyleń wyników możliwe jest wykrycie błędów, których będzie można uniknąć w przyszłości. Oficjalne uznanie wyników analizy jest warunkiem uczestnictwa użytkownika w badaniach międzylaboratoryjnych. Użytkownicy produktów HACH LANGE pracują profesjonalnie i prawidłowo. Tą wypowiedzią akredytowany holenderski instytut Kiwa Water Research podsumował przeprowadzone pod koniec 27 roku międzynarodowe badania międzylaboratoryjne. Wzięło w nich udział około 3 użytkowników produktów firmy HACH LANGE z Europy, osiągając wspaniały rezultat: ponad 94 proc. nadesłanych wyników pomiarów mieściło się w przedziale ufności. Innymi słowy wyniki te były prawidłowe! (patrz tabela 1) Organizacja i realizacja badań Podstawę tego badania międzylaboratoryjnego stanowiła tak zwana koncepcja Youdena. W instytucie Kiwa Water Research przygotowano rzeczywiste próbki ścieków, zawierające dwa różne stężenia badanych parametrów (ChZT, TN, NH 4 -N, NO 3 -N, Orto PO 4 -P oraz P og ). Dzięki temu uczestnicy uzyskali dwa różne wyniki pomiaru, odpowiednio dla każdego parametru. Koncepcja ta pozwala na późniejszą szybką analizę błędów, np. czy różnice w wynikach pomiarów poszczególnych uczestników powstały wskutek błędów systematycznych czy przypadkowych. Powstałe w ten sposób roztwory do badań międzylaboratoryjnych zabezpieczono i wysłano w trybie ekspresowym do wszystkich krajów. Po otrzymaniu próbek uczestnicy musieli przeprowadzić analizy w przeciągu trzech dni. Nadesłanie wyników do instytutu miało nastąpić najpóźniej 14 dni po otrzymaniu próbek. Analiza i prezentacja wyników Po otrzymaniu wyników badań międzylaboratoryjnych instytut Kiwa Water Research poddał dane analizie pod względem parametrów (patrz poniższe rysunki). Ponieważ znane były różnice stężenia poszczególnych par Youdena, można było jednocześnie sprawdzić, czy wartości są prawidłowe. Nie testowano indywidualnej odtwarzalności w laboratorium i/lub powtarzalności. Uczestnicy Branże Analizowane parametry 3 uczestników z 18 krajów Europy (Belgii, Danii, Niemiec, Finlandii, Wielkiej Brytanii, Włoch, Lichtensteinu, Luksemburga, Holandii, Norwegii, Austrii, Polski, Portugalii, Szwecji, Szwajcarii, Słowacji, Hiszpanii, Czech) Komunalne oczyszczalnie ścieków Laboratoria badawcze Przemysł papierniczy Przemysł spożywczy Przemysł chemiczny Inne ChZT niski (LCK314, LCI5) ChZT wysoki (LCK514, LCI4) TN (LCK238) NH 4 -N (LCK33) NO 3 -N (LCK339) Orto PO 4 -P (LCK349) P og (LCK349) Tabela 2: Uczestnicy i parametry międzynarodowych badań międzylaboratoryjnych instytutu Kiwa Water Research

3 3 Metody oceny W celu ustalenia wyników całej grupy uczestników dla danego pomiaru, obliczono dodatkowo tzw. alternatywne stopnie oceny. Ocena od (bardzo źle) do 1 (doskonale) pozwala stwierdzić, czy istnieje zapotrzebowanie na działania dotyczące poprawy i/lub harmonizacji metod pomiaru. Ocena składa się z wartości punktowych udziału procentowego wartości odstającej, stopnia całkowania oraz współczynnika wariacji odtwarzalności. Również tutaj widoczna jest duża wydajność testów kuwetowych firmy LANGE. W porównaniu z wynikami badań międzylaboratoryjnych, uzyskiwanymi metodami normalizacyjnymi (ISO), użytkownicy produktów firmy HACH LANGE osiągają równie dobre wartości (patrz tabela 3). Instytut Kiwa Water Research jest wiodącym, niezależnym instytutem badawczym, specjalizującym się w dziedzinie wody pitnej, ścieków oraz związanych z tym zagadnieniach ekologicznych. Siedziba instytutu znajduje się w Holandii. Instytut dysponuje trzema w pełni wyposażonymi laboratoriami do analizy chemicznej, mikrobiologii i badań materiałowych. Gonny de Jong (koordynatorka ds. badań laboratoryjnych) i Marieke ten Broeke (asystentka) pracują w laboratorium instytutu Kiwa Water Research, zajmującym się badaniami materiałowymi i analityką nieorganiczną. Są one odpowiedzialne za badania naukowe, opracowywanie metodologii i przeprowadzanie badań międzylaboratoryjnych. Gonny de Jong: Kontrola jakości ma ogromne znaczenie dla każdego laboratorium. Składa się ona z kilku etapów: 1. Analiza roztworów standardowych o znanym stężeniu 2. Wewnątrzzakładowe badania międzylaboratoryjne (pozostałe działy dostarczają nieznane próbki) 3. Zewnętrzne badania międzylaboratoryjne Parametr Matryca: Ścieki ISO 25 ISO 26 ISO 27 HACH LANGE 27 ChZT 7,3 7,3 8,7 8, NH 4 -N 5,5 5, 6,7 6, NO 3 -N 8, 7,3 8, 8, TN 7,7 6,7 7,3 8, Orto PO 4 -P 8,7 8, 8, 8, P og 8, 6,8 7,1 7,3 Tabela 3: Alternatywne stopnie oceny (skala: = bardzo źle do 1 = doskonale) metod ISO i testów kuwetowych LANGE, stosowane w badaniach międzylaboratoryjnych instytutu Kiwa Water Research Źródło: Instytut Kiwa Water Research Marieke ten Broeke: Oprócz dwóch pierwszych etapów szczególnie zalecane jest regularne uczestniczenie w zewnętrznych badaniach międzylaboratoryjnych. Dostarczają one bowiem uczestnikom dodatkowych informacji z zakresu ich analityki. Gonny de Jong: Zaletą uczestnictwa w zewnętrznych badaniach międzylaboratoryjnych jest również możliwość przetestowania przez uczestników jakości własnych analiz na podstawie rzeczywistych prób. W odróżnieniu od roztworów standardowych, Charakteryzują się one rzeczywistą matrycą próbek dokładnie tak, jak normalne próbki ścieków. Marieke ten Broeke: Regularne branie udziału w takich badaniach międzylaboratoryjnych umożliwia stałe zachowanie kontroli nad jakością analiz. Gonny de Jong: Jeśli wyniki badań międzylaboratoryjnych jednego z uczestników znacznie się różnią, zwykle oznacza to, że podczas pomiaru popełniono błędy. Najczęstsze błędy to: - Zamiana próbek - Przygotowanie próbek (temperatura, homogenizacja) - Rozregulowane pipety lub nieprawidłowe korzystanie z pipet - Metody pracy Dzięki uczestnictwu w badaniach laboratoryjnych udaje się łatwo wykryć takie błędy, co oznacza, że w przyszłości można ich uniknąć. Marieke ten Broeke: Podczas aktualnego badania z udziałem uczestników stosujących produkty HACH LANGE, odnotowano podobnie jak w dwóch wcześniejszych badaniach bardzo dobre wyniki. Takie wyniki to komplement pod adresem uczestników i ich pracy.

4 4 MIĘDZYNARODOWE BADANIA MIĘDZYLABORATORYJNE_WYNIKI NO 3 -N, PO 4 -P Międzynarodowe badania międzylaboratoryjne 27: Wyniki mg/l NO 3 -N Wyniki NO 3 -N (LCK339) Rys. 1: Podział pojedynczych wyników azotu azotanowego w odniesieniu do wartości zadanych: próbka 1 = 4,5 mg/l NO 3 -N, próbka 2 = 7,5 mg/l NO 3 -N. Ponad 95 proc. wyników uznano za prawidłowe! mg/l NO 3 -N (Probe 2) Maks. dopuszczalne odchylenie w wynikach Błąd systematyczny Wyniki NO 3 -N (LCK339) Wartość zadana, próbka Błąd systematyczny Dany numer uczestnika Prezentacja wyników Rys : Na diagramie w kształcie piły przedstawiono graficzną prezentację wyników wszystkich uczestników dla dwóch próbek jednej pary Youdena. Linie ciągłe oznaczają wartości zadane, linie przerywane wskazują maksymalne dopuszczalne odchylenie dolne i górne (lub percentyle 95 % i 5 %). Za pomocą grafiki piłokształtnej można porównać wynik każdego uczestnika z wynikami pozostałych uczestników. Rys : Na diagramie Youdena przedstawiono oba wyniki pary Youdena. Dla każdego uczestnika wynik uzyskany dla 1 próbki pracy jest określony w postaci punktu do wyniku uzyskanego z próbki 2 (oś x: próbka 1, oś y: próbka 2). Elipsa wokół punktu przecięcia wartości zadanych (mediany) wskazuje dopuszczalne odchylenie. Diagram jest podzielony na 4 kwadranty. W zależności od położenia punktu, dany uczestnik może bezpośrednio wywnioskować, gdzie popełnił ewentualne błędy: Zawyżone wyniki w obu próbkach; jeśli punkt znajduje się na linii przerywanej, wystąpił błąd systematyczny. Zawyżony wynik w próbce 1 i zaniżony wynik w próbce 2 Zaniżone wyniki w obu próbkach; jeśli punkt znajduje się na linii przerywanej, wystąpił błąd systematyczny. Zaniżony wynik w próbce 1 i zawyżony wynik w próbce mg/l NO 3 -N (Probe 1) Rys. 2: Wyniki azotu azotanowego w diagramie Youdena

5 5 2,5 2 1,5 Wyniki P og (LCK349) mg/l P og 1, Rys. 3: Podział pojedynczych wyników ogólnych PO 4 -P w odniesieniu do wartości zadanych: próbka 1 =,93 mg/l P og, próbka 2 = 1,53 mg/l P og Ponad 95 proc. wyników uznano za prawidłowe! mg/l P og (próbka 2) 2,5 2 1,5 1,5 Maks. dopuszczalne odchylenie w wynikach Błąd systematyczny Wyniki P og (LCK349) Wartość zadana, próbka Dany numer uczestnika,5 1 1,5 2 mg/l P og (próbka 1) Rys. 4: Wyniki ogólne PO 4 -P w diagramie Youdena Błąd systematyczny Od roku 26 korzystamy z testów kuwetowych firmy HACH LANGE. W naszym laboratorium wykonujemy szereg analiz przy użyciu testów np.analizy azotu amonowego, azotu ogólnego, azotanów, fosforanów i ChZT. Zaznaczyć należy fakt, iż nasze laboratorium posiada akredytację Polskiego Centrum Akredytacji na większość badań wykonywanych przy użyciu testów kuwetowych HACH LANGE. Udział w międzynarodowych laboratoryjnych badaniach testów kuwetowych był dla nas możliwością weryfikacji uzyskanych wyników i porównania ich z wynikami innych klientów HACH LANGE a także potwierdzeniem profesjonalizmu personelu i precyzji sprzętu kontrolno-pomiarowego, na którym zostały wykonane badania. Uzyskane przez nasze laboratorium wyniki były bardzo zadowalające, ponad 9 % wykonanych pomiarów była prawidłowa. Otrzymane próbki były próbkami gotowymi do badania i ich analiza nie wymagła żadnych dodatkowych czynności poza rutynowo wykonywanymi, tym samym nie wprowadzała dodatkowych źródeł błędu a opracowanie wyników było bardzo przejrzyste. Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji Jarocin, Pani Karolina Osiałkowska Laboratorium

6 6 MIĘDZYNARODOWE BADANIA MIĘDZYLABORATORYJNE_WYNIKI NH 4 -N ORAZ ZJA Badania międzylaboratoryjne Do czego służą błędy? Azot amonowy: Dlaczego tylko 85 proc. wyników uznano za prawidłowe? To pytanie zadali sobie pracownicy instytutu Kiwa Water Research i firmy HACH LANGE po analizie danych. W porównaniu z wynikiem ogólnym, wynoszącym ponad 94 % prawidłowych wartości pomiarów, wynik 85 % wydał się zaskakująco niski. Poza tym wystąpiło nieproporcjonalnie dużo wartości odstających, przede wszystkim w próbce 2. Dzięki celowym dochodzeniom szybko udało się ustalić przyczynę: Wielu uczestników stosowało zamiast testu LCK33 nieodpowiedni test kuwetowy, którego zakres pomiaru nie nadawał się do stężenia próbek bez rozcieńczenia. To doprowadziło do poważnych błędów w wynikach, które w większości przypadków nie zostały przez użytkownika rozpoznane. Skorygowana analiza, w której rozdzielono wyniki na osiągnięte za pomocą testu LCK33 oraz bez zastosowania testu LCK33, przedstawia już zupełnie inny rezultat: Uczestnicy, którzy zastosowali test LCK33, osiągnęli bardzo dobre wyniki na poziomie 94 proc.! Optymalizacja metod Brak rozpoznania przekroczenia zakresu pomiarowego stanowi istotny problem w przypadku podstawowej metody pomiarowej (błękit indofenolowy wg normy DIN 3846 E5) i występuje niezależnie od zastosowanego systemu analitycznego. W przypadku wartości pomiarowych, leżących znacznie poza zakresem pomiaru, wskazywane są normalne (lecz nieprawidłowe, zbyt niskie) wyniki. mg/l NH 4 -N Dla wszystkich użytkowników spektrofotometru firmy HACH LANGE pojawiło się teraz nowe rozwiązanie problemu zawodnej jednak metody błękitu indofenolowego: Dodatkowa możliwość analizy testów kuwetowych azotu amonowego, pozwalająca na natychmiastowe rozpoznanie przekroczenia zakresu pomiarowego i jego wskazanie (aplikacja DOC firmy HACH LANGE, do pobrania na stronie Wyniki NH 4 -N (prawidłowy test kuwetowy LCK33) Rys. 5: Wyniki międzynarodowych badań międzylaboratoryjnych 27, NH 4 -N, przeprowadzonych prawidłowo przy zastosowaniu testu LCK33: 94 proc. prawidłowych wyników pomiaru! Wyniki NH 4 -N (wszyscy uczestnicy) Wyniki NH 4 -N ( nieprawidłowy test kuwetowy) mg/l NH4-N Rys. 6: Podział wyników NH 4 -N (wszystkich uczestników) w odniesieniu do wartości zadanej: próbka 1 = 7 mg/l NH 4 -N, próbka 2 = 14 mg/l NH 4 -N. 85 proc. prawidłowych wyników pomiarów. mg/l NH 4 -N Rys. 7: Wyniki międzynarodowych badań międzylaboratoryjnych 27, NH 4 -N, z zastosowaniem testu kuwetowego z nieprawidłowym zakresem pomiarowym: Tylko 66 proc. prawidłowych wartości pomiarowych!

7 7 Analityczna kontrola jakości Pojęcia kontrola jakości i analityka są ściśle ze sobą powiązane. Uznawane (również oficjalnie) są wyłącznie udokumentowane wartości pomiarowe. Oznacza to, że regularne wyznaczanie standardów, uczestnictwo w badaniach laboratoryjnych oraz kontrole zgodności (rozcieńczanie lub dodanie wzorca do próbek) są stałymi elementami każdego procesu analitycznego. Klasycznym przykładem sensu i znaczenia analitycznej kontroli jakości są wyniki badań międzylaboratoryjnych azotu amonowego. Stosując kontrole zgodności można by natychmiast zauważyć przekroczenie zakresu pomiarowego. Powtórzenie pomiaru z rozcieńczoną próbką doprowadziłoby do uzyskania prawidłowych wyników. Tym samym błąd ten został rozpoznany wyłącznie dzięki badaniom międzylaboratoryjnym Kiwa i precyzyjnym dochodzeniom. Lecz co może się stać, jeśli takie lub inne błędy pomiarowe pozostaną niewykryte, w najgorszym przypadku podczas badania ważnej próbki ścieków? Podsumowanie Dzięki badaniom międzylaboratoryjnym użytkownicy testują swoje własne wyniki oraz stosowaną metodę analityczną w realnych warunkach. Systematyczne lub przypadkowe błędy są natychmiast wykrywane na podstawie odchyleń w wynikach, co umożliwia ich uniknięcie w przyszłości. Użytkownicy produktów firmy HACH LANGE już od ponad 2 lat regularnie i z wielkim powodzeniem biorą udział w badaniach międzylaboratoryjnych (por. Sprawozdanie robocze DOC ). Tak było też pod koniec 27 roku podczas pierwszego tej wielkości międzynarodowego badania analitycznego, zorganizowanego przez akredytowany holenderski instytut Kiwa Water Research. Wyniki nadesłane przez prawie 3 uczestników z całej Europy były w ponad 94 proc. przypadków prawidłowe. Uwzględniając wszystkie branże (oczyszczalnie ścieków, laboratoria, zakłady przemysłowe) oraz wszystkie parametry (NH 4 -N, NO 3 -N, TN, P og oraz Orto PO 4 -P). Na błędach można się wiele nauczyć! Po ustaleniu przyczyny wielokrotnych odchyleń w wynikach w przypadku NH 4 -N, firma HACH LANGE zareagowała w sposób bezpośredni: Dzięki dodatkowej, opcjonalnej możliwości analizy dla testu LCK34 w spektrofotometrach DR, popełnienie tego rodzaju błędów w przyszłości zostało wykluczone. Literatura - Kiwa Water Research Küvetten-Test HACH LANGE, November 27 - HACH LANGE Praxisbericht Geprüfte Qualität: Ringversuche mit LANGE Küvetten-Tests, DOC Jun8 - HACH LANGE Raport Zapewnienie jakości analitycznej, DOC May7 - HACH LANGE Poster Gwarancja jakości analizy, DOC Jan8 Rys. 8: System ADDISTA obejmujący roztwory standardowe / wzorcowe oraz dwa roztwory do badań międzylaboratoryjnych, przeznaczone do kontroli wyników pod kątem precyzji i prawidłowości Rys. 9: Produkcja próbek do badań międzylaboratoryjnych w ramach międzynarodowych badań międzylaboratoryjnych w 27 r. w holenderskim instytucie Kiwa Water Research

8 MIĘDZYNARODOWE BADANIA MIĘDZYLABORATORYJNE Produkty HACH LANGE, stosowane podczas międzynarodowych badań Testy kuwetowe LANGE Parametry Test kuwetowy LANGE Zakres pomiaru Substancje niebezpieczne ChZT LCK mg/l T, C ChZT LCI5 15 mg/l T, C ChZT LCK mg/l T, C ChZT LCI4 1. mg/l T, C NH 4 -N LCK mg/l Xn, N NO 3 -N LCK339,23 13,5 mg/l C TN LCK mg/l C PO 4 -P (Orto + P og ) LCK349,5 1,5 mg/l C, Xn Usługi HACH LANGE Zadzwoń, aby złożyć zamówienie. Informacje i porady: Zadzwoń, aby uzyskać wsparcie techniczne. Pomoc techniczna w terenie. Zapewnienie jakości, łącznie z roztworami wzorcowymi, serwisem i testowaniem urządzenia. Seminaria i warsztaty. Dalsze szkolenia i wymiana doświadczeń dotyczacych wykonywania analiz w praktyce. Zapewnienie zgodności z prawem i ochroną środowiska poprzez przyjmowanie zużytych odczynników. Rys. 1: Spektrofotometr DR 38 sc z ekranem dotykowym, funkcją automatycznego rozpoznawania testu kuwetowego, eliminacją wartości odstających i opcjonalnym zestawieniem danych procesowych Rys. 11: Termostat LT 2 do roztwarzania podczas pomiaru ChZT, TN i P og Aktualne informacje. Symbole niebezpieczeństwa Produkt toksyczny Produkt żrący Rys. 12: Test kuwetowy LCK349 firmy LANGE dla fosforanów, zakres pomiaru,5 1,5 mg/l PO 4 -P Produkt szkodliwy Produkt niebezpieczny dla środowiska DOC Sep8