w laboratorium analitycznym

Wzorce i materiały odniesienia w laboratorium analitycznym rola i zasady stosowania Piotr Konieczka Katedra Chemii Analitycznej Katedra Chemii Analitycznej Wydział Chemiczny Politechnika Gdańska

Terminologia materiał odniesienia Reference Material RM certyfikowany materiał ł Certified Reference Material CRM odniesienia Standard Reference Material SRM materiał do kontroli jakości Quality Control Material QCM laboratoryjny materiał odniesienia pierwotny materiał odniesienia bezmatrycowy materiał odniesienia wzorzec Laboratory Reference Material LRM Primary Reference Material PRM Matrix-free (Matrix-less) Reference Material Standard 2

Materiał odniesienia (ang. Reference Material - RM) wg definicji ISO, to materiał lub substancja, dla których uznano wartości ś jednej j lub większej liczby właściwości za dostatecznie jednorodne i na tyle dobrze określone, żeby można było je stosować do kalibracji przyrządu, sprawdzania procedury pomiarowej lub oznaczania wybranych własności. Materiał odniesienia może być substancją czystą ą lub mieszaniną, występować pod postacią gazu, cieczy lub ciała stałego. 3

Certyfikowany materiał odniesienia (ang. Certified Reference Materiał - CRM), to materiał odniesienia i i opatrzony certyfikatem, tfikt dla którego każdej wartości przypisana jest niepewność na określonym poziomie ufności. 4

Podział materiałów odniesienia MATERIAŁY ODNIESIENIA CERTYFIKOWANE NIECERTYFIKOWANE MATRYCOWE - materiały do kontroli jakości - QCMs Pierwotne -laboratoryjne materiały odniesienia LRMs materiały - wtórne materiały odniesienia - SecRMs odniesienia - PRMs BEZMATRYCOWE -substancje bt czyste - roztwory wzorcowe 5

Porównanie głównych wymagań stawianych materiałom odniesienia i roztworom wzorcowym MATERIAŁ ODNIESIENIA ROZTWÓR WZORCOWY 1. Stężenia wszystkich składników, w tym 1. Nie powinny zawierać zanieczyszczeń składników matrycy, powinny być możliwie wpływających na wynik kalibracji. zbliżone do stężeń ę odpowiednich składników w badanym obiekcie. 2. Dokładność znajomości stężeń 2. Powinny umożliwiać przeprowadzenie składników, powinna umożliwić wykrycie kalibracji w całym zakresie stężeń błędów systematycznych. występowania odpowiednich składników w badanych próbkach. 3. Znana, niska wartość niepewności. 3. Dokładność znajomości stężeń składników, powinna być porównywalna z oczekiwaną dokładnością wyników pomiarów. 6

Zastosowanie materiałów odniesienia proces walidacji procedur analitycznych kalibracja, wyznaczanie dokładności, d ś szacowanie niepewności, ś i systematyczna kontroli jakości prowadzonych prac analitycznych badania międzylaboratoryjne, potwierdzenie umiejętności nowego laboratorium lub nowego analityka, kalibracja przyrządów i metod analitycznych, badanie dokładności i/lub odzysku, wyznaczenie spójności pomiarowej, szacowanie niepewności pomiaru. 7

Zastosowanie wzorców proces walidacji procedur analitycznych kalibracja, wyznaczanie dokładności d ś i( (metoda dodatku d wzorca), wewnątrzlaboratoryjna kontroli jakości prowadzonych prac analitycznych, kalibracja przyrządów i metod analitycznych, badanie dokładności i/lub odzysku. 8

Produkcja materiałów odniesienia Produkcja materiałów odniesienia to proces łączący: wytwarzanie materiału, badanie jednorodności, badanie trwałości, określenie charakterystyki RM, Niepewność wartości odniesienia powinna być oszacowana zgodnie z GUM. 9

Niejednorodność wewnątrzopakowaniowa można ż wyeliminować i ć poprzez pobieranie i do analizy próbkek k materiału o większej masie Producent powinien i określić minimalną i ilość próbki materiału pobieranego do analizy. 10

Niejednorodność międzyopakowaniowa użytkownik nie ma wpływu na wartość tego parametru; Producent powinien określić wartość wariancji międzyopakowaniowej (u bb ) 11

Trwałość (stabilność) materiału odniesienia Wyznaczana w oparciu o porównanie wartości certyfikowanych parametrów uzyskanych w wyniku ich oznaczenia w próbkach danego materiału: przechowywanych w tzw. temperaturze odniesienia (założenie, iż w tej temperaturze nie następuje zmiana składu materiału odniesienia); przechowywanych w temperaturze zalecanej przez producenta (dla danego materiału ł odniesienia); i i 12

Sposoby wyznaczania wartości odniesienia na podstawie dt pomiarów CRM jedna metoda w jednym laboratorium (np.: metoda pierwotna); jedna metoda w kilku laboratoriach; kilka różnych metod w kilku laboratoriach; wdrodze mianowania mianowania wzorzec Dodatek znanej ilości analitu(ów) do próbki czystej matrycy. yy 13

Wyznaczenie wartości odniesienia Na wartość niepewności wartości certyfikowanej materiału odniesienia wpływ mają niepewności związane z: U CRM k u 2 char u 2 bb u 2 lts u 2 sts charakterystyką materiału (u char ); jednorodnością (u bb ); trwałością ą (krótko- (u sts ) i długoterminową ą ( (u lts )); 14

Produkcja materiałów odniesienia Materiały odniesienia powinny być produkowane w odpowiedniej d ilości, by mogły być dostępne przez rozsądny okres czasu. Powinny być dostatecznie trwałe, dobrze opakowane i przechowywane w warunkach zapobiegających itt istotnym zmianom na przestrzeni wielu lat. 15

Ogólną zasadą, która powinna być przestrzegana w odniesieniu i i do wszystkich materiałów odniesienia i i i wzorców jest reguła, że materiał (substancja, roztwór) raz pobrany z pojemnika nigdy nie jest do niego zwracany. 16

Rola materiałów odniesienia Materiał ł odniesienia i i spełniał swoją rolę tlk tylko w przypadku, gdy każdy z użytkowników otrzymuje do analizy taki sam materiał ł (o takich samych parametrach). Można to zrealizować na dwa sposoby: 1. Rozsyłać ten sam materiał od laboratorium do laboratorium. 2. Rozesłać takie same materiały (o takich samych parametrach): jednorodne, trwałe w trakcie przechowywania, trwałe od momentu wyprodukowania do ich wykorzystania. y 17

Wybór materiału odniesienia do badań dostępność (problem składu matrycy) zakres stężeń wartości odniesienia wartość niepewności wartości odniesienia spójność wartości odniesienia wymagana wartość niepewności (pomiaru) wpływ wartości niepewności CRM na złożoną niepewność pomiaru jakość producenta CRM (kompetencje, renoma) skład matrycy cena 18

Wybór wzorców do badań zakres stężeń analitu wartość niepewności spójność wymagana wartość niepewności (pomiaru) wpływ wartości niepewności wzorca na złożoną niepewność pomiaru rodzaj matrycy czystość cena 19

Producenci materiałów odniesienia Bazy danych COMAR - www.bam.de VIRM - www.virm.net REFMAT - www.refmat.org.pl gp producenci indywidualni IRMM: - www.irmm.jrc.be BAM: - www.bam.de LGC: - www.lgc.co.uk NIST: - www.nist.gov IChTJ: - http://www.ichtj.waw.pl/ inni... i 20

Bazy danych http://www.comar.bam.de 21

Bazy danych http://www.virm.net 26

Zgodność z wartością certyfikowaną 40 35 30 25 20 15 10 5 0 wartość odniesienia (certyfikowana) wartość oznaczona 27

Zgodność z wartością certyfikowaną 40 35 30 25 20 15 10 5 0 wartość odniesienia (certyfikowana) wartość oznaczona 1 wartość oznaczona 2 30

Zgodność z wartością certyfikowaną s ozn U CRM n x CRM U CRM x ozn x CRM U CRM 31

Zgodność z wartością certyfikowaną t x ozn s x ozn CRM n t x ozn s x ozn n CRM t u x ozn x CRM u 2 2 ( xozn ) ( xcrm ) t x ozn x u ( xozn CRM ) 32

Zgodność z wartością certyfikowaną x ozn x CRM 2 u 2 ( x ozn ) ( x 2 u CRM ) x ozn x CRM 2 u 2 u 2 ( x ozn ) ( x ) 2 CRM 33

Zgodność z wartością certyfikowaną Wyznaczanie poprawności x R x ozn CRM 100% U k u u 2 2 ( x ) ( x ozn x ozn x CRM 2 CRM ) Poprawność = R U 34

Zgodność z wartością certyfikowaną 35

Stosowanie materiałów odniesienia Raport certyfikacyjny!!! 36

Stosowanie materiałów odniesienia 37

UWAGA!!! Stosuję certyfikowane materiały odniesienia moje wyniki pomiarów są automatycznie miarodajne 44

x y 20,00 32,88 20,00 34,95 20,00 36,11 40,0000 69,34 40,00 68,31 40,00 70,04 60,00 103,27 60,00 102,25 60,00 105,06 80,00 138,16 80,00 140,44 80,0000 134,65 100,00 174,40 100,00 172,58 100,00 176,77 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 CV 4,7% 1,3% 1,4% 2,1% 1,2% u (Kal) U (k=2) 3,3% 8,7% 1,4% 3,3% 0,91% 2,4% 0,72% 2,9% 45 0,67% 1,9%

x y 20,68 50,91 20,68 52,14 20,68 53,08 41,36 100,1717 41,36 98,01 41,36 100,44 62,04 144,85 62,04 146,63 62,04 147,24 82,72 198,02 82,72 195,45 82,72 197,1616 103,40 239,07 103,40 242,11 103,40 238,31 20,68 41,36 62,04 82,72 103,40 CV 2,1% 1,3% 085% 0,85% 0,66% 0,84% u (Kal) U (k=2) 3,1% 6,7% 1,4% 3,2% 0,89% 0,70% 21% 2,1% 1,6% 0,62% 1,6% 46

20,0 40,0 60,0 80,00 100,0 CV u (Kal) U (k=2) 4,7% 3,3% 8,7% 1,3% 1,4% 3,3% 1,4% 0,91% 2,4% 21% 2,1% 0,72% 29% 2,9% 1,2% 0,67% 1,9% 20,68 41,36 62,04 82,72 103,40 CV u (Kal) U (k=2) 2,1% 3,1% 6,7% 1,3% 1,4% 3,2% 0,85% 0,89% 2,1% 066% 0,66% 0,70% 16% 1,6% 0,84% 0,62% 1,6% 47

x y 10,14 31,08 10,14 32,40 10,14 32,51 20,68 50,91 20,68 52,14 20,68 53,08 31,02 79,51 31,02 76,74 31,02 76,54 41,36 100,17 41,36 98,01 41,36 100,44 51,70 125,44 51,70 125,15 51,70 123,44 62,04 144,85 62,04 146,63 62,04 147,24 72,38 169,48 72,38 169,34 72,38 170,69 82,72 198,02 82,72 195,45 82,72 197,16 93,06 217,66 93,06 216,46 93,06 220,08 103,40 239,07 103,40 242,11 103,40 238,31 10,1414 20,68 31,02 41,36 51,70 62,04 72,38 82,72 93,06 103,40 CV 25% 2,5% 2,1% 2,1% 1,3% 0,87% 0,85% 0,44% 0,66% 0,85% 0,84% u (Kal) U (k=2) 55% 5,5% 12% 2,6% 5,8% 1,7% 4,2% 1,2% 3,0% 0,97% 2,2% 0,81% 1,9% 0,70% 1,5% 0,62% 1,5% 0,57% 1,5% 0,53% 1,5% 48

20,68 41,36 62,04 82,72 103,40 CV u (Kal) U (k=2) 2,1% 3,1% 6,7% 1,3% 1,4% 3,2% 0,85% 0,89% 2,1% 066% 0,66% 070% 0,70% 16% 1,6% 0,84% 0,62% 1,6% 10,1414 20,68 31,02 41,36 51,70 62,04 72,38 82,72 93,06 103,40 CV 25% 2,5% 2,1% 2,1% 1,3% 0,87% 0,85% 0,44% 0,66% 0,85% 0,84% u (Kal) U (k=2) 55% 5,5% 12% 2,6% 5,8% 1,7% 4,2% 1,2% 3,0% 0,97% 2,2% 0,81% 1,9% 0,70% 1,5% 0,62% 1,5% 0,57% 1,5% 0,53% 1,5% 49

x y 20,80 43,37 20,80 43,91 20,80 45,26 41,60 90,72 41,60 89,90 41,60 89,99 62,40 133,98 62,40 134,13 62,40 133,82 83,20 178,07 83,20 179,04 83,20 179,23 104,00 219,99 104,00 219,81 104,00 219,50 CV u (Kal) U (k=2) 20,80 41,60 62,40 83,20 104,00 2,2% 0,50% 0,12% 0,35% 0,11% ( ) ( ) 2,3% 5,3% 1,0% 2,2% 0,66% 1,4% 0,51% 1,1% 0,45% 0,95% 50

CV u (Kal) U (k=2) 20,80 22% 2,2% 23% 2,3% 53% 5,3% 41,60 0,50% 1,0% 2,2% 62,40 0,12% 0,66% 1,4% 83,20 0,35% 0,51% 1,1% 104,00 0,11% 0,45% 0,95% 20,68 41,36 62,04 82,72 103,40 CV u (Kal) U (k=2) 2,1% 3,1% 6,7% 1,3% 1,4% 3,2% 0,85% 0,89% 2,1% 0,66% 0,84% 0,70% 1,6% 0,62% 1,6% 51

Spójność pomiarowa Wyniki pomiarów analitycznych y powinny być porównywalne - niezależnie od miejsca i czasu ich uzyskania. Spójność pomiarowa to najlepszy ze sposobów do spełnienia powyższego wymogu. 52

Spójność pomiarowa Jednostka SI ilość substancji wartość Wzorzec odniesienia wartość Wzorzec roboczy wartość Zawartość substancji X w próbce badanego roztworu Na podstawie Quality Assurance in Analytical Chemistry, Springer, 2003 53

Spójność pomiarowa Zapewnienie i wykazanie spójności pomiarowej wyniku wymaga przeprowadzenia każdorazowo porównania wartości mierzonej ze znaną wartością dla odpowiedniego wzorca. Stosowane wzorce robocze muszą być spójne z wzorcami wyższego rzędu. Wykorzystywanie tego typu wzorców,o najwyższej jakości metrologicznej, jest uznawane za najlepszą możliwość zapewnienia spójności pomiarowej biorąc poduwagę określony problem analityczny. 54

http://www.pg.gda.pl/chem/modas/ 55

CRM w ramach MODAS: 1.Gleba silnie zanieczyszczona przez związki z grupy zanieczyszczeń organicznych (WWA, PCB, pestycydy, y y, związki ą metaloorganiczne, pozostałości farmaceutyków) 2.Osad denny zawierający metale, związki cynoorganiczne oraz rtęcioorganiczne i i pozostałości ł ś ifarmaceutyków 3.Tkanka mięśniowa śledzia bałtyckiego zawierająca metale ciężkie oraz ksenobiotyki z grupy WWA i PCB 4.Tkanka kormorana zawierająca metale ciężkie oraz trwałe związki ą organiczne 5.Wątroba rybia zawierająca metale ciężkie oraz związki cynoorganiczne oraz trwałe związki organiczne 6.Włókna szklane zawierające związki powierzchniowe i (chemicznie związane z powierzchnią włókna) będące źródłem lotnych związków organicznych. 56