Správná laboratorní praxe v chemické laboratoři Ing. Branislav Vrana, PhD. vrana@recetox.muni.cz Doporučená literatura http://www.swift-wfd.com/Local/swift/dir/doc/QUACHA-CZ%20translation.pdf Analýza a účel analýzy • určení kompozice materiálů, tj. identifikaci jeho složek a zjištění • kolik které složky je přítomno • někdy též v jaké formě je přítomna. Účel analýzy - příklady • Vytvoření číselné databanky za účelem zjišťování trendů • Přijetí/odmítnutí chemikálie/výrobku před použitím ve výrobním postupu. • Posouzení hodnoty dodávky zboží před zaplacením. • Soudní žaloba na podnik, který prodal výrobek neodpovídající udané specifikaci • Trestní obvinění osoby, u níž byly nalezeny drogy Závažnostdůsledkůchybnéanalýzy ÚVOD DO PROKAZOVÁNÍ KVALITY vymezení důležitých pojmů Kvalita – Dříve používaný pojem „jakost“ byl v roce 2005 nahrazen pojmem „kvalita“ a v roce 2008 implementován do norem ISO • Kvalita je vhodnost pro daný účel • Kvalita splňuje nebo dokonce přeplňuje zákazníkovo očekávání. • Kvalita je nepřímo úměrná variabilitě výrobku nebo služby. • Kvalita je žádoucí/charakteristická vlastnost nebo rysy výrobku/služby, které výrobek nebo služba má mít SYSTÉMY KVALITY, ŘÍZENÍ KVALITY A PROKAZOVÁNÍ KVALITY (ČSN EN ISO 9000:2001 Systémy managementu kvality) Řízení kvality – Quality control – část managementu kvality zaměřená na plnění požadavků na kvalitu – plánované činnosti s cílem ověřovat kvalitu měření (operativní) Prokazování kvality – Quality assurance – část managementu kvality zaměřená na poskytování důvěry,že požadavky na kvalitu budou splněny – Interní zabezpečení kvality poskytuje důvěru vedení – externí prokazování jakosti poskytuje důvěru zákazníkovi že se jedná o plánované činnosti navržené tak, aby bylo zjevné, že se řádně používají nástroje řízení kvality – Soubor opatření, které laboratoř musí podniknout, aby zajistila, že je vždy schopna poskytnout data s vysokou kvalitou. Systém kvality Organizační struktura, postupy, procesy a zdroje potřebné k zavedení managementu kvality Kvalita měření • reprodukovatelnost měření – porovnatelnost měření provedených různými laboratořemi • návaznost měření k primárnímu etalonu Použití referenčních materiálů návazných na základní SI jednotku (kg, mol...) “Návaznost = vlastnost výsledku měření nebo hodnoty etalonu, kterou může být určen vztah k uvedeným referencím, zpravidla národním nebo mezinárodním etalonům, nepřerušeným řetězcem porovnávání, jejichž nejistoty jsou uvedeny” Úrovně prokazování kvality (QA) • validace a standadisace metod • IQC (vnitřní řízení kvality) – použití referenčních materiálů, regulačních diagramů • ůčast na medzilaboratorních porovnávacích zkouškách • akreditace ISO/IEC 17025 Příručky a standardy pro prokazování kvality (QA) Trends in Analytical Chemistry, Vol. 23, No. 8, 2004, 535-552 Postupy prokazování kvality (QA) při odběru vzorků a při nakládání se vzorky – význam odběru vzorků – identifikace různých typů vzorků – význam vzorkovacích plánů – zákonné požadavky – význam správné manipulace a skladování vzorků. – techniky odběru Postupy prokazování kvality (QA) při odběru vzorků a při nakládání se vzorky • Vzorkování = proces, jímž se nějakým způsobem vybírá podíl materiálu tak, aby representoval nebo poskytl informace o větším souboru materiálu • Musí být specifikováno, co se má zkoušet – důvod analýzy • Analytický výsledek může záviset na postupu použitém k analýze, avšak vždy závisí na typu použitého plánu vzorkování – Chyba se nedá vyhodnocovat ani ovlivňovat pomocí referenčních materiálů – Existují směrnice nebo mezinárodní normy malá chyba při odběru => vážná chyba ve výsledku měření Vzorkovací a analytické operace Normy pro odběr vzorků Příklad: Odběr vzorků vod TYPY VZORKŮ • Fyzikální stav: – plynný – kapalný – tuhý • Homogenní a heterogenní materiál • Vzorkovací plán: – reprezentativní – selektivní – náhodný – směsný vzorek Reprezentativní vzorek • vzorek přenáší z původního vzorku materiál sledované vlastnosti – musíme znát postup, který bude pro analýzu použit – stav původního zkoumaného materiálu • homogenní • heterogenní • statický (zádržný) systém • dynamické podmínky Time Contaminant concentration in a single sample TWA = time-weighted average Concentration Dynamický systém: kontaminant v řece Selektivní vzorek vzorkovací plán, který odděluje • materiály s určitou charakteristikou anebo • vybírá pouze materiál s jinou požadovanou charakteristikou • řízené nebo zaměřené vzorkování Náhodný výběr Vzorek odebraný náhodným procesem, aby se zabránilo pochybnostem o vychýlení při výběru anebo abychom vytvořili podmínky pro statistickou interpretaci naměřených dat – Jednoduchý náhodný výběr – každý vzorek má stejnou pravděpodobnost, že bude vybrán – Náhodný výběr po vrstvách – materiál se rozdělí na vrstvy a z každé vrstvy se odebere prostý vzorek. – Systematické vzorkování – první vzorek se zvolí náhodně a následující vzorky se odebírají podle předem stanoveného plánu, tj. každý pátý, desátý, nebo s jinou vhodnou četností. Směsný (kompozitní) vzorek • způsob, jak snižovat náklady analýzy velkého počtu složek • Složky směsného vzorku se odebírají v poměru k množství materiálu, který reprezentují. • Zastoupení složek ve směsném vzorku může být na základě – objemu – času – průtoku Směsný (kompozitní) vzorek Automatické zařízení na odběr vzorků vody STRATEGIE VZORKOVÁNÍ • Vzorkovací plán = všechny aspekty procesu vzorkování – počet – místo – velikost podílu – instrukce k přípravě laboratorního vzorku – frekvence opakovaného odběru • Vzorkovací schema • Vzorkovací program • Zákonné a právní požadavky Vzorkovací schemata • Pravděpodobnostní výběr – když je zapotřebí reprezentativní vzorek • Nepravděpodobnostní výběr – když nelze odebrat reprezentativní vzorek. Je to metoda vhodná pro selektivní vzorky • Hromadný odběr (bulk sampling) – Tento typ vzorkování zahrnuje odběr vzorku z materiálu, který se neskládá z diskrétních, identifikovatelných nebo stejných jednotek (plyn, kapalina…) • Přejímací plány – Přejímka zahrnuje použití předem stanoveného plánu. Rozhoduje, zda šarže zboží vyhovuje stanoveným kritériím přejímky – Přejímka může být • srovnáváním (podle atributů) • měřením (podle proměnných) PARAMETRY VZORKOVÁNÍ Počet a velikost vzorků • Požadovaná přiměřenost vzorků k analýze – Plány odběru vzorků by měly určit počet a velikost primárních vzorků, – Měla by rovněž popsat, jak má být získán laboratorní vzorek. – je zapotřebí rozhodnout, jak tím bude ovlivněna validita analýzy. PARAMETRY VZORKOVÁNÍ • odebrání reprezentativního vzorku z heterogenního celku • test míry homogenity • postup musí být validován pro odebrané množsví vzorku • analytický problém - Správně zavedený analytický postup postup se musí kontrolovat kontrolními vzorky • sociální/ekonomický problém, který je třeba řešit Počet primárních vzorků • empirická pravidla • primární vzorky se obyčejně smíchají na hromadný vzorek, který, pokud je pro analýzu příliš objemný, se redukuje na reprezentativní dílčí vzorek 3 3 Nn = Dílčí vzorky • podíl, oddělený ze vzorku a připravený tak, aby obsahoval s nějakou spolehlivostí stejnou koncentraci analytu, jaká je přítomna v původním vzorku • chyba dílčího vzorkování se zvyšuje s klesající koncentrací sledovaných prvků Celkový vzorek Laboratorní vzorek Zkoušený podíl Konstanta vzorkování Ks • hmotnost dílčího vzorku, pro kterou je relativní chyba dílčího vzorkování 1 % (hladina spolehlivosti 68 %) při jednotlivém stanovení x s Cv 100 = m K C s v = Dílčí vzorky • granulované tuhé látky – optimální množství lze vyjádřit jako počet částic nezávisle na velikosti částic. Postupy odběru dílčích vzorků Tuhé materiály • jemné mletí – potenciální kontaminace • Kde mletí není možné – kvartování (coning and quartering); riffling Postupy odběru dílčích vzorků Kapalné vzorky • homogenizace suspenze třepáním • filtrace může mít významný vliv na výsledek analýzy!!! Stabilita vzorku • Doba uchovávání - maximální interval, který smí uplynout od odběru vzorků do jejich měření dříve, než dojde k významným změnám vzorku výběrová směrodatná odchylka n d s 2 2 = d je diference mezi n duplikáty Nejdelší doba uchovávání odpovídá bodu, který odpovídá průsečíku přímky a počáteční hodnoty snížené o 3s. MANIPULACE SE VZORKEM • Po převzetí vzorku je třeba jej označit jednoznačnou identifikací, číslem nebo kódem • zaznamenat všechny podrobnosti o vzorku, které zahrnují i podmínky skladování. • Pokud si vzorek předávají dvě osoby, musí to být plně dokumentováno. • Zaznamenat se musí i podrobnosti o vzorkovnici a jejích uzávěrech, neboť mohou být nevhodné a ovlivnit výsledek analýzy. MANIPULACE SE VZORKEM Zdroje chyb při odběru vzorků • znečištění - materiály odběrových zařízení a vzorkovnic, vzorky navzájem, konzervačními činidly, nevhodným skladovaním a dopravou • nestabilita vzorku - nesprávnou volbou typu odběrových zařízení a vzorkovnic, podmínkami přepravy a skladování vzorků) • nesprávna konzervace materiály vzorkovnic a typ konzervačního činidla • nesprávny odběr vzorků odchylka od postupu nebo nesprávna technika odběru • doprava a manipulace se vzorky Nedostatečná nebo absentující komunikace s analytickou laboratoří Vzorkovnice • Nesmí způsobovat – znečištění vzorku – adsorpci na povrchu, pohlcování nebo těkání stanovovaných zložek – uvolňování různých látek do vzorku – speciální vzorkovnice na určité druhy stanovení “slepý” vzorek na ověření zprávnosti výběru a spůsobu čištění vzorkovnic SKLADOVÁNÍ VZORKU • vlastnosti analytu – těkavost – tepelná stabilita – chemická reaktivita • Vzorky se musí skladovat tak, aby nepředstavovaly riziko pro personál • Nesmí nastat nebezpečí kontaminace nebo vzájemné kontaminace – žádný materiál se nesmí dostat do vzorkovnice nebo ji opustit. • je třeba vyvarovat se extrémů prostředí, v němž je uložen • chránit vzorek před světlem, zvýšenou teplotou nebo vlhkostí • skladovat na místě fyzicky odděleném od analytických kalibračních standardů a dalších materiálů, které mohou obsahovat vysokou koncentraci analytu Podmínky skladování analytických vzorků Fyzikální a chemické způsoby konzervování vzorků PŘEDBĚŽNÁ ÚPRAVA VZORKU • příprava vhodného a reprezentativního zkoušeného podílu z původního přijatého vzorku. – předběžné úpravy vzorku – míchání, – Mletí – Drcení – Krájení – Filtrace – Odvržení jeho části a ponechání dílčího vzorku vhodné velikosti • Získání reprezentativního podílu ze vzorku je nejvíce neurčitý stupeň většiny analýz • možnost kontaminace. Téměř všechny techniky přípravy vzorků vyžadují tak těsný fyzický kontakt mezi vzorkem a laboratorním zařízením (a analytikem) - nebezpečí zavedení cizorodých látek do vzorku. • možnost ztrát analytu. • přípravné postupy by se měly projednat se zákazníkem a měl by se získat jeho souhlas v průběhu zadávání práce, ještě před odběrem vzorků. Řízení kvality při odběru vzorků a při nakládání se vzorky Příklad: ČSN ISO 5667-14 „Kvalita vod – Odběr vzorků – Část 14: Pokyny pro zabezpečování kvality odběru vzorků vod a manipulace s nimi.“ • systém slepých vzorků • systém dvou analytických objemů vzorku, ktoré se analyzují • terénní vzorky na slepý pokus – tzv. „trip blanks“ • odběr opakovaných vzorků • obohacené vzorky deionizované vody • obohacené environmentální vzorky