Embed Size (px)
Citation preview
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
PIS = Sanepid
Państwowa Inspekcja Sanitarna zwyczajowo nazywana Sanepidem jest instytucją, która
nadzoruje i kontroluje stan warunków higieny w różnych dziedzinach życia.
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:
• 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.
1952 r. W tym roku zaczęły funkcjonować wojewódzkie i powiatowe stacje sanitarno-epidemiologiczne.
http://blog.zw.com.pl/files/2008/04/sanepid.jpg
Państwowa Inspekcja Sanitarna podlega ministrowi właściwemu do
spraw zdrowia.
Struktura PIS (schemat uproszczony)
Główny Inspektorat Sanitarny
Wojewódzka Stacja Sanitarno-Epidemiologiczna
Powiatowa Stacja Sanitarno-
Epidemiologiczna
Powiatowa Stacja Sanitarno-Epidemiologiczna
• składa się zazwyczaj z dwóch dużych podjednostek:
– nadzoru sanitarnego
– oddziału laboratoryjnego
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
Laboratorium PSSE
• jest jednostką badawczą prowadzącą badania z zakresu mikrobiologii, parazytologii, fizyko-chemii, 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)
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
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.)
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.
PODSTAWY METOD INSTRUMENTALNYCH STOSOWANYCH W LABORATORIACH PIS
Analiza instrumentalna
Jest to dział analizy chemicznej, który posługuje się skomplikowaną i zazwyczaj mocno
zautomatyzowaną aparaturą badawczą (spektrometry, chromatografy, analizatory, itp.).
Analiza instrumentalna
http://www.whitman.edu/chemistry/images/equipment/PE3030FAAS.jpg
Analiza instrumentalna
Stosowana Teoretyczna
Nowe metody i techniki oznaczania, metodyka analiz
• środowiskowa • monitoring • medyczna • procesowa
• 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.
Podział technik instrumentalnych
Próbka
Co?
Ile?
Gdzie?
Struktura? Postać?
Rodzaje analiz Na co odpowiadamy w analizie instrumentalnej?
obiekt próbka obiekt
pomiaru wynik
pomiaru wynik analizy
przygotowanie
oznaczanie
zadania badacza
Etapy analizy Schemat postępowania w badaniach instrumentalnych
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
Jak działa instrument?
Bodziec Odpowiedź
Źródło energii
Odpowiedź analityczna
Badana próbka
zmienione
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!)
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.
Techniki z podziałem na metody
Absolutne (bezwzględne) Względne
Grawimetria — masa produktów reakcji strącania 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
Miareczkowanie — objętość titranta
Gazometria — objętość gazu
Kulometria — ładunek
Elektrograwimetria — masa subst. wydzielonej na elektrodzie
Termograwimetria — ubytek masy
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.
Podział technik analitycznych
• precyzja i dokładność, powtarzalność
• większa czułość
• automatyzacja i oznaczenia „hurtowe”
• czasami jest to jedyna metoda
Zalety metod instrumentalnych
• ceny aparatury
• koszty odczynników, ale to związane jest z zaletami aparatów – m.in. czułością, precyzją i dokładnością
Wady metod instrumentalnych
Analit Analizowany składnik próbki
Próbka laboratoryjna Część próbki reprezentatywnej przeznaczona do
prowadzenia analiz
Próbka analityczna Część próbki laboratoryjnej wykorzystana do
pojedynczego oznaczenia
Próba ślepa (zerowa) Próbka porównawcza, posiadająca cechy próbki
analitycznej nie zawierająca analitu
Oznaczanie Ilościowe określenie zawartości analitu w badanej
próbce
Wykrywanie Określenie obecności lub nieobecności analitu w
badanej próbce
Pojęcia… Pojęcia w analizie instrumentalnej
• 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.
Każda technika instrumentalna ma swoje ograniczenia – tzw. granice
Od
po
wie
dź
apar
atu
Stężenie
Zakres roboczy
zmienione
Dokładność a precyzja a)
b)
c)
d)
dokładny i precyzyjny
niedokładny i precyzyjny
dokładny i nieprecyzyjny
niedokładny i nieprecyzyjny
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.
% SKŁADNIK 100 102
składniki główne 10 101
składniki uboczne 1 100
0.1 miliślady 0.01
0.001 10-3
0.0001 mikroślady 0.00001
0.000001 10-6
0.0000001 nanoślady 0.00000001
0.000000001 10-9
0.0000000001 pikoślady 0.00000000001
0.000000000001 10-12
0.0000000000001 femtoślady 0.00000000000001
0.000000000000001 10-15
0.0000000000000001 attoślady 0.00000000000000001
0.000000000000000001 10-18 pojedyncze cząstki
http://encyklopedia.pwn.pl/haslo.php?id=2337732
Ile m
oże
my
zmie
rzyć
?
Rodzaje próbek w analizie instrumentalnej
Uruchomienie Oznaczenie Zapewnienie jakości
próbki roztworów kalibracyjnych
próbki właściwe próbki zerowe
próbki ślepe próbki powtórzone
próbki roztworów o znanym stężeniu
próbki certyfikowanych
materiałów odniesienia
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
• składu materiału
• stężenia (trzeba spróbować – nauka na błędach)
• czasu, który możemy poświęcić na analizę
• kosztów oznaczenia
Kryteria wyboru metody analitycznej zależą od:
BADANIE W PRAKTYCE
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
• 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
Pobieranie… Badany obiekt
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
Y – wielkość mierzona (sygnał analityczny) a – współczynnik kierunkowy prostej x – stężenie analitu b – przesunięcie krzywej
Y = ax + b
· 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)
Krzywa kalibracyjna Krzywa kalibracyjna
Krzywa kalibracyjna
Stężenie
Od
po
wie
dź
apar
atu
zmienione
Pomiar
• po skalibrowaniu aparatu wykonujemy pomiar
• często bada się próbkę dwukrotnie
• podajemy ostateczny wynik
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…
W trakcie zajęć w WSSE w Krakowie proszę zwrócić uwagę na:
• wyposażenie laboratoriów
• zakres wykonywanych analiz
• system prowadzenia badań
• główne rodzaje wykonywanych analiz
