ID Nº 293 PREPARO DE AMOSTRAS DE REFERÊNCIA PARA LABORATÓRIOS DE ANÁLISES AMBIENTAIS

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1 ID Nº 293 PREPARO DE AMOSTRAS DE REFERÊNCIA PARA LABORATÓRIOS DE ANÁLISES AMBIENTAIS Zenilde das Graças Guimarães Viola (1), Marina Miranda Marques Viana (1), Gleidiane Salomé de Souza Oliveira (1), Josiane Gonçalves de Oliveira Gomes (1), Patrícia Neres dos Santos (1), Patrícia Pedrosa Marques Guimarães (1), Júlia Mazôco Leão de Melo (2) Viana, Michelle Cançado Araújo Barros (2) 1 Instituto SENAI de Tecnologia em Meio Ambiente, Belo Horizonte, Brasil 2 Rede Metrológica de Minas Gerais, Belo Horizonte, Brasil Resumo Laboratórios de análises ambientais que realizam ensaios na matriz água bruta devem atender em seus limites de quantificação, sobretudo os padrões de qualidade da água em todas as classes de enquadramento estabelecidos na Resolução CONAMA 357 de 17 de março de Portanto, a credibilidade dos resultados das análises químicas quantitativas torna-se fundamental. O conceito de ensaio de proficiência é a avaliação do desempenho do participante contra critério pré-estabelecidos por meio de comparações interlaboratoriais. (DOQ CGCRE 020 e ABNT NBR ISO/IEC 17043). A condução e organização dos ensaios de proficiência são realizadas por provedores de Ensaio de Proficiência que tem como atividades: a seleção de itens de ensaio de proficiência apropriada, planejamento dos ensaios, condução das medições de estabilidade e homogeneidade, preparação, manuseio e distribuição dos itens do programa, realização de análise estatística, avaliação de desempenho de participantes, emissão de opiniões e interpretações, emissão de relatórios de Ensaio de Proficiência, dentre outras. Nesse trabalho, destaca-se a importância dos cuidados e do controle do preparo das amostras de referência utilizadas nos ensaios de proficiência realizados por esses laboratórios. As amostras de referência foram preparadas para serem realizados os ensaios de alcalinidade, condutividade elétrica, demanda bioquímica de oxigênio, ph, sólidos dissolvidos, sulfato, demanda química de oxigênio, dureza total, fósforo total e

2 nitrogênio amoniacal total. Para avaliação da qualidade das amostras de referência foram realizados estudos de homogeneidade e estabilidade. No primeiro caso, apenas o parâmetro sólidos dissolvidos totais não se apresentou homogêneo. No caso da estabilidade, mais de 50% dos parâmetros não se apresentaram estáveis, corroborando com o prazo de validade da amostra para a realização do ensaio. Palavras-chave: amostras de referência, análises ambientais, ensaio de proficiência. 1 INTRODUÇÃO Os laboratórios que realizam ensaios com o objetivo de avaliação dos resultados frente a padrões de qualidade de água devem conseguir demonstrar que atendem aos limites legais tanto em relação aos limites de quantificação dos métodos aplicados quanto em relação à exatidão requerida. A participação em ensaios de proficiência é ferramenta importante e fundamental para a avaliação da exatidão dos métodos e é também considerada obrigatória para laboratórios que buscam acreditação inicial ou a manutenção de seu escopo acreditado. A norma NIT DICLA 026 estabelece as diretrizes para a seleção e periodicidade de participação em atividades de ensaio de proficiência. Para solicitar a acreditação ou a extensão da acreditação, os laboratórios devem participar em pelo menos uma atividade de ensaio de proficiência com desempenho satisfatório. Além disso, os laboratórios acreditados em ensaios químicos em água devem participar anualmente de pelo menos uma atividade de ensaio de proficiência para pelo menos um dos ensaios químicos em água do seu escopo de acreditação. Também deve ser garantida a participação em pelo menos uma atividade de ensaio de proficiência para cada parte significativa do escopo acreditado. (NIT DICLA 026) Os resultados obtidos pelos laboratórios fornecem importantes informações sobre a confiança analítica, a exatidão e a validade de seus resultados, podendo, ainda, contribuir para a avaliação da incerteza de medição dos ensaios realizados pelo laboratório, identificação de possíveis erros de medição, tendências e eventual necessidade de aprimoramento dos processos analíticos. A validade de todo o processo de condução do ensaio de proficiência depende fundamentalmente do planejamento, procedimentos, controle de preparo e distribuição dos itens de ensaio, de modo a garantir o propósito do programa. (ABNT NBR ISO/IEC 17043). Cabe ressaltar ainda que a acreditação dos provedores de ensaios de

3 proficiência de acordo com a ABNT NBR ISO/IEC deve ser considerada para a seleção do programa. Para a execução de um ensaio de proficiência, o provedor deve atender aos requisitos da ABNT NBR ISO/IEC destacando-se, para fins deste trabalho, o estudo de homogeneidade e estabilidade das amostras preparadas. Este estudo é realizado a partir de critérios estatísticos estabelecidos em normas de referência, destacando-se a ABNT NBR ISO/IEC 17043:2011 Avaliação de conformidade Requisitos gerais para ensaios de proficiência e da ISO 13528:2015(E) Statistical methods for use in proficiency testing by interlaboratory comparisons. Cabe ao provedor, apresentar em seus relatórios a estatística definida e aplicada a determinado programa. Destaca-se ainda, que, para que a confiabilidade dos resultados seja alcançada, o laboratório deve ter procedimentos de garantia da qualidade, para assegurar junto a seus clientes que são capazes de fornecer dados com a qualidade requisitada. Para isso, os procedimentos de análise são validados, existem procedimentos internos de controle da qualidade e procedimento externo de controle da qualidade, como a participação em ensaios de proficiência. Após tratamento estatístico, as amostras de referência deverão apresentar-se adequadas para o laboratório usuário verificar se atinge exatidão desejada nos processos analíticos a serem monitorados, tendo, assim, a avaliação de seu desempenho comprovada. O estudo de estabilidade das amostras distribuídas em um ensaio de proficiência deve considerar as características dos parâmetros contemplados no programa. Para os ensaios de DBO (5 dias a 20 C), ph e sólidos dissolvidos a 180 C, o estudo de estabilidade não é previsto, considerando-se os prazos estabelecidos pelos métodos de referência para a realização destes serem inferiores aos prazos definidos para um estudo de estabilidade. Cabe ressaltar que para o ensaio de ph, considera-se as prescrições da ABNT NBR ISO/IEC 17043, quando estabelece que o provedor deve demonstrar que os procedimentos utilizados para coleta, produção, embalagem e distribuição dos itens de ensaio de proficiência são suficientes para o propósito do ensaio de proficiência quando os ensaios de homogeneidade e estabilidade não são aplicáveis.

4 2 OBJETIVO Preparar amostras de referência para ensaios de proficiência em água e efluente, avaliar a homogeneidade e estabilidade das amostras para os parâmetros monitorados, inclusive daqueles em que o teste de estabilidade não é aplicável. 3 MÉTODOS E MATERIAIS 3.1 Preparo das amostras de referência As amostras de referência foram preparadas para serem realizados os ensaios de alcalinidade, condutividade elétrica, demanda bioquímica de oxigênio, ph, sólidos dissolvidos, sulfato, demanda química de oxigênio, dureza total, fósforo total e nitrogênio amoniacal total. A concentração de cada analito foi estimada para atender aos limites legais da Resolução CONAMA 357, conforme apresentado na Tabela 1. Tabela 1: Condições de preparo das amostras de referência Reagentes Parâmetro Unidade Faixa de concentração Alcalinidade mg de CaCO 3 /L 50 a 250 Ácido Glutâmico Glicose NaHCO 3 Na 2 SO 4 Condutividade Elétrica µs/cm 400 a 800 DBO mg de O 2 /L 50 a 100 ph Unidade de ph 5,0 a 9,0 Sólidos Dissolvidos a 180ºC mg de sólidos/l 80 a 500 Sulfato mg de SO 4 /L 50 a 250 C 8 H 5 KO 4 (NH 4 ) 2 HPO 4 Ácido sulfúrico concentrado para preservação (2mL por litro de amostra) Demanda Química de Oxigênio (DQO) mg de O 2 /L 50 a 250 Dureza Total mg CaCO 3 /L 30 a 60 Fósforo Total mg de P/L 0,10 a 1,00 Nitrogênio Amoniacal Total mg de N/L 0,5 a 5,0 Por se tratar de análises ambientais, foi utilizada como matriz, a água de fonte natural conhecida, e a preservação das amostras foi realizada de acordo com o ensaio a ser realizado e em conformidade com o método de referência apresentado na Tabela 2.

5 Tabela 2: Métodos de referência e limites de quantificação dos ensaios realizados nas amostras de referência Parâmetro Unidade Método de referência Alcalinidade mg de CaCO 3 /L SMEWW, 22ª Edição, Método 2320B, 2012 Limite de quantificação 1,0 Condutividade Elétrica µs/cm SMEWW, 22ª Edição, Método 2510 B, 2012 Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) mg de O 2 /L SMEWW, 22ª Edição, Método 5210 B, 2012 ph Unidade de ph SMEWW Method 4500 H+ B, 22º ed Sólidos Dissolvidos a 180ºC mg de sólidos/l ABNT NBR 10664:1989 Sulfato mg de SO 4 /L SMEWW, 22ª Edição, Método 4500SO42- E, 2012 Demanda Química de Oxigênio (DQO) mg de O 2 /L SMEWW, 22ª Edição, Método 5220 B e C, 2012 Dureza Total mg CaCO 3 /L SMEWW, 22ª Edição, Método 2340 C/2012 Fósforo Total mg de P/L SMEWW, 22ª Edição, Método 4500P B/E, 2012 Nitrogênio Amoniacal Total mg de N/L EPA Method 350.2, ,0-2,0 5,0 5,0 1,0 0,02 0,1 3.2 Testes de Homogeneidade e Estabilidade Para avaliação da qualidade das amostras de referência, foram realizados estudos de homogeneidade e estabilidade. Para o estudo de homogeneidade, foram selecionados aleatoriamente 10 frascos de cada lote e, destes 10, foram selecionados aleatoriamente outros 3 frascos para o estudo da estabilidade. Foram realizadas leituras em duplicata de cada um dos parâmetros e utilizados critérios específicos para determinação de cada estudo. Tendo como objetivo avaliar uma possível estabilidade destes ensaios por período superior ao estabelecido pelo método de referência, as amostras foram armazenadas e

6 mantidas a temperatura controlada. Os ensaios de estabilidade foram realizados 15 dias após o preparo das amostras, contemplando três amostras para cada analito em estudo e ensaios realizados em duplicata. Os resultados obtidos para estudo da homogeneidade e da estabilidade foram avaliados segundo as recomendações do documento ABNT NBR ISO/IEC 17043:2011 Avaliação de conformidade Requisitos gerais para ensaios de proficiência e da ISO 13528:2015(E) Statistical methods for use in proficiency testing by interlaboratory comparisons Homogeneidade Para o estudo de homogeneidade, foram selecionados aleatoriamente 10 frascos de cada lote (A, B e C) de amostras produzido. Para cada um dos parâmetros, foram feitas duas leituras. Segundo a norma ISO 13528:2015, o critério de homogeneidade suficiente é expresso na relação B.2 do Anexo B da norma: s s 0,3σˆ Onde: σˆ é o desvio-padrão estimado no ensaio de proficiência e s s é o desvio-padrão entre amostras do teste de homogeneidade Estabilidade Para o estudo da estabilidade, foram selecionados aleatoriamente 3 (três) frascos de cada lote (A, B e C) de amostras produzido. Para cada um dos parâmetros, foram feitas duas leituras. O critério adotado para verificação da estabilidade das amostras é: x-y 0,3σˆ Onde: x é a média obtida no teste de homogeneidade e y é a média obtida ao final do programa 4 RESULTADOS Os resultados do estudo de homogeneidade estão apresentados na Tabela 3.

7 Tabela 3: Valores da avaliação estatística da homogeneidade Parâmetro Média Geral da Homogeneidade s s σˆ 0,3* σˆ Resultado Alcalinidade 67,605 0,127 14,700 4,410 Há homogeneidade Condutividade 394,900 0,667 34,800 10,110 Há homogeneidade DBO 128,00 1,999 20,600 6,180 Há homogeneidade ph 7,075 0,052 0,300 0,090 Há homogeneidade Sólidos Dissolvidos (180 C) 467,900 25,979 46,000 13,800 Não há homogeneidade Sulfato 53,200 1,489 9,000 2,700 Há homogeneidade DQO 84,250 0,247 23,100 6,930 Há homogeneidade Dureza Total 47,945 0,198 5,330 1,599 Há homogeneidade Fósforo Total 0,986 0,005 0,070 0,021 Há homogeneidade s s = Desvio entre as amostras; σˆ = Desvio padrão para avaliação do desempenho; Critério de avaliação da homogeneidade: s s 0,3σˆ Conforme apresentado na Tabela 3, o critério estabelecido na ISO 13528:2015 para a homogeneidade não foi atendido para o parâmetro sólidos dissolvidos a 180 C. No caso de um ensaio de proficiência, deve-se calcular um novo desvio padrão entre as amostras (Ss) para incluir a compensação pela não homogeneidade do desvio padrão para a avaliação do desempenho. Na Tabela 4, estão apresentados os resultados do estudo de estabilidade realizado após 15 dias. Conforme apresentado na Tabela 4, para o critério estabelecido na ISO 13528:2015 a estabilidade dos itens não foi atendida para os parâmetros alcalinidade, DBO, ph, sólidos dissolvidos e sulfato, ou seja, 5 dos 9 parâmetros monitorados. Destes que não foram estáveis, esse resultado já era esperado para os parâmetros alcalinidade, DBO, ph e sólidos dissolvidos, corroborando com o prazo de validade da amostra para realização desses ensaios, que é inferior a 15 dias. Ressalta-se, no entanto, que, dos ensaios com prazo de validade da amostra superior a 15 dias - sulfato, DQO, fósforo total, nitrogênio amoniacal (28 dias) e dureza (140 dias) apenas o resultado de sulfato não demonstrou estabilidade. No caso de um ensaio de proficiência, seguindo a mesma recomendação relativa à homogeneidade para o caso de não atendimento dos critérios estabelecidos, deve-se calcular um novo desvio padrão entre as amostras s s para incluir a compensação pela não estabilidade no desvio padrão para a avaliação de desempenho.

8 Tabela 4: Valores da avaliação estatística da estabilidade Parâmetro x y x-y σˆ 0,3* σˆ Resultado Alcalinidade 67,605 56,417 11,188 14,700 4,410 Não há estabilidade Condutividade 394, ,167 6,267 34,800 10,440 Há estabilidade DBO 128,00 95,67 32,33 2,600 0,78 Não há estabilidade ph 7,075 6,820 0,258 0,300 0,090 Não há estabilidade Sólidos Dissolvidos (180 C) 467, ,300 57,570 46,000 13,800 Não há estabilidade Sulfato 53,200 67,183 13,983 9,000 2,700 Não há estabilidade DQO 84,250 86,5 2,25 23,100 6,930 Há estabilidade Dureza Total 47,945 47,917 0,002 5,330 1,599 Há estabilidade Fósforo Total 0,986 0,97 0,016 0,07 0,021 Há estabilidade x = Média Geral da Estabilidade; y = Média Geral da Estabilidade; σˆ = Desvio padrão para avaliação do desempenho; Critério de avaliação da estabilidade: x-y 0,3σˆ 5 CONCLUSÃO Homogeneidade é a condição de uniformidade de estrutura ou composição com respeito a uma ou mais propriedades especificadas. Nesse trabalho, verificou-se que no preparo de amostra de referência o ensaio de sólidos dissolvidos totais não se apresentou homogêneo. Isso pode estar relacionado com as propriedades físicas desse parâmetro, que dependerá das propriedades físicas individuais de cada reagente utilizado no preparo da amostra, assim como das condições da água natural que foi utilizada como matriz. Em relação ao estudo de estabilidade, mais de 50% dos parâmetros não se mostraram estáveis. Ressalta-se, portanto, a importância em assegurar que os períodos indicados nos métodos de referência para os ensaios sejam cumpridos. O preparo de amostras de referência após tratamento estatístico apresenta-se adequado para o laboratório usuário verificar se atinge exatidão desejada nos processos analíticos a serem monitorados. Em um caso real, seria necessário calcular o desempenho dos participantes considerando o efeito da falta de homogeneidade e de estabilidade dos parâmetros que assim se apresentaram. Destaca-se, ainda, a necessidade de aumento do número de provedores de ensaios de proficiência acreditados, de modo a cobrir matrizes e faixas de trabalho para diversos objetivos.

9 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (SMEWW) 22 ed. Washington: APHA, AWWA, WEF, v. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT/NBR ISO/IEC Avaliação de conformidade Requisitos gerais para ensaios de proficiência. Rio de Janeiro, p. INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION ISO 13528:2015(E): Statistical methods for use in proficiency testing by interlaboratory comparisons p.