Pytanie 1. Zarządzanie jakością w laboratorium analitycznym. Pojęcie systemu zarządzania jakością, akredytacji laboratorium, zakresu akredytacji.
System zarządzania jakością – narzędzie umożliwiające każdemu przedsiębiorstwu (np. laboratorium) podnoszenie poziomu jakości wytwarzanych wyrobów/oferowanych usług poprzez ciągłe doskonalenie metod i sposobów działania. Jest częścią systemu zarządzania organizacją, która jest ukierunkowana na osiągnięcie wyników odniesionych do celów dotyczących jakości, spełniających potrzeby, wymagania, oczekiwania stron zainteresowanych (klientów). System zarządzania jakością gwarantuje organizacji stabilną pozycję na rynku oraz stały postęp i rozwój. Dzieje się tak przez: planowanie, nadzorowanie i ciągłe doskonalenie podejmowanych działań.
System zarządzania jakością dla laboratoriów badawczych dotyczy: kompetencji do przeprowadzania badań/szacowań przy wykorzystaniu metod znormalizowanych i nieznormalizowanych oraz metod własnych wypracowanych przez laboratorium.
QUALITY CONTROL:
przedmiot badań,
urządzenia, kalibracja i obsługa,
dobra praktyka laboratoryjna lub akredytacja,
dobre przeszkolenie pracowników,
właściwe dopasowanie urządzenia i rozpuszczalnika,
dobra praktyka zarządzania personelem,
procedura analityczna (instrukcja),
dobra dokumentacja.
Akredytacja laboratorium – jest to formalne uznanie przez upoważnioną jednostkę organizacyjną kompetencji pewnej jednostki organizacyjnej lub osoby działającej w obszarze oceny zgodności. Służy jako rodzaj kredytu zaufania dla danej jednostki czy też referencji potwierdzających rzetelność organizacji oferującej dany rodzaj usługi.
Zakres akredytacji – obszar działalności laboratorium, na który otrzymuje akredytację. Polskie centrum akredytacji udziela akredytacji na działalność laboratorium jaką są:
badania, łącznie z pobieraniem próbek,
pobieranie próbek,
badanie obiektów i próbek dostarczonych do laboratorium,
opinie,
interpretacje.
Norma PN-EN ISO/IEC 17025:2005 Apl:2007 – zawiera aktualne wymagania dla akredytowanych laboratoriów badawczych i pomiarowych. Tylko laboratoria spełniające wymagania tej normy i legitymujące się certyfikatem akredytacji mają szansę utrzymać się na rynku. Norma ta zawiera wymagania dotyczące systemu zarządzania oraz wymagania techniczne jakie powinno spełniać laboratorium w zależności od rodzaju wykonywanych badań/wzorcowań.
Dobra Praktyka Laboratoryjna (GLP) – dotyczy przede wszystkim badania leków, a w niektórych krajach także żywności oraz kosmetyków. Ich wdrożenie i stosowanie jest obowiązkowe w większości rozwiniętych krajów świata
Pytanie 2. Metody pobierania próbek środowiskowych i przemysłowych: gazowe, ciekłe i stałe. Wyjaśnienie różnic w metodach pasywnych i dynamicznych pobierania próbek gazowych i ciekłych.
Pobieranie próbek gazowych:
bez wzbogacania – stosuje się czułe czujniki (detektor ECD) – oznaczenie – stężenie w ppm,
ze wzbogacaniem
Metody wzbogacania:
pasywne – dyfuzja przez membranę (warstwa dyfuzyjna – przegroda umożliwiająca dyfuzję, ale nie przepuszcza wiatru),
dynamiczne – sorpcja w rozpuszczalnikach (absorpcja, chemisorpcja), adsorpcja na powierzchni ciała stałego, wymrożenie (pułapki kriogeniczne).
Rurki adsorpcyjne do metod dynamicznych i pasywnych – tzw. rurki Drager’a, umieszczane bezpośrednio w rurkach.
Pobieranie próbek ciekłych:
bez wzbogacania
ze wzbogacaniem
Metody wzbogacania:
pasywne – dyfuzja przez membranę (SPM, SPMD),
dynamiczne – adsorpcja na powierzchni ciała stałego, ekstrakcja do ciała stałego (SPE), mikroekstrakcja do fazy stałej (SPME – Solid Phase MicroExtraction), metoda zawieszonej kropli, ekstrakcja do dysku wirującego (SDSE).
Pobieranie próbek stałych:
Jedynie bez wzbogacania (próbek stałych nie pobiera się ze wzbogaceniem) – konserwowanie próbek przed analizą, próbka musi być reprezentatywna, zmianie mogą ulegać właściwości chemiczne i fizyczne.
Porównanie metod pasywnych i dynamicznych
Metody dynamiczne umożliwiają chwilowy pomiar dający rzeczywiste stężenie w danym momencie (w momencie pomiaru), w metodzie tej występuje wymuszony przepływ zanieczyszczeń np. przez pompę. W metodzie pasywnej próbnik jest umieszczany w badanym miejscu przynajmniej na okres dwóch tygodni. Pobieranie analitów następuje na drodze swobodnego transportu masy przez membranę do medium zatrzymującego, na skutek różnicy potencjałów związków w medium zatrzymującym i środowiskiem wodnym/gazowym, w którym umieszczony jest próbnik. Metody pasywne: SPMD, paski LDPE, MESCO, POCIS.
Pytanie 3. Metody pobierania i wzbogacania próbek powietrza oraz wody do oznaczania trwałych zanieczyszczeń organicznych.
Powietrze:
wysokoobjętościowy próbnik do oznaczania zanieczyszczeń powietrza,
pipeta gazowa,
rurki adsorpcyjne do metod dynamicznych i pasywnych, tzw. rurki Drager’a,
naczynia próżniowe do pobierania próbek powietrza,
Airpointer – automatyczny analizator zanieczyszczeń powietrza,
analizator VOC w powietrzu,
próbnik z polietylenem PUF,
SPMDS.
Gdy pobierany gaz jest pod ciśnieniem atmosferycznym stosuje się pojemniki próżniowe lub zasysa gaz do pojemnika przez wypływającą z niego ciecz. Pojemniki próżniowe to zakończone zatopioną kapilarą szklane ampułki gazowe, z których uprzednio odpompowano powietrze. Większe objętości gazów pobiera się do butli próżniowych.
Woda i ścieki:
próbki pobiera się do naczyń z silanizowanego szkła lub ze szkła borokrzemianowego zamykanego z teflonowym uszczelnieniem,
konserwuje się za pomocą metanolu lub chloroformu,
nie wolno pobierać w tym celu próbek do naczyń z tworzyw sztucznych,
pobieranie za pomocą próbnika z membraną z polietylenu wypełnioną trioleiną.
Próbki można oznaczyć metodami GC.
Próbki gazowe:
bez wzbogacania – osuszanie,
ze wzbogacaniem – ekstrakcja rozpuszczalnikowa, usunięcie wody, zatężenie ekstraktu, termiczna desorpcja, przez wymrożenie.
Próbki ciekłe:
substancje trudno lotne (POP, TZO)
bezpośrednie wzbogacenie do GC (woda i czyste rozpuszczalniki organiczne),
wzbogacenie przez ekstrakcję ciecz/ciecz, osuszenie i zatężenie,
wzbogacenie przez ekstrakcję SPE, ekstrakcja rozpuszczalnikiem i zatężenie.
substancje lotne (VOC)
bezpośrednie wprowadzenie do GC,
analiza fazy nadpowierzchniowej,
analiza przez rugowanie gazami obojętnymi i wyłapanie.
Pytanie 4. Metody pobierania i wzbogacania próbek powietrza oraz wody do oznaczania lotnych związków organicznych.
Powietrze:
rurki adsorpcyjne do metod dynamicznych i pasywnych,
naczynie próżniowe powlekane tantalem do pobierania próbek powietrza
Woda i ścieki:
próbniki SPMD,
paski LDPE,
MESCO,
POCIS,
próbnik typu CHEMCATCHER (budowa: obudowa , membrana, medium zatrzymujące).
Pobieranie analitów następuje na drodze swobodnego transportu masy przez membranę do medium zatrzymującego, na skutek różnicy potencjałów chemicznych związków w medium zatrzymującym i środowiskiem wodnym, w którym umieszczany jest próbnik.
Metody ekstrakcji i wzbogacania lotnych związków organicznych z próbek wodnych:
analiza fazy nadpowierzchniowej (statyczna HS) – Head Space,
analiza fazy nadpowierzchniowej (dynamiczna ze wzbogacaniem) – Purge & Trap,
wzbogacanie kriogeniczne (metody odwadniania próbek gazowych – Nafion),
desorpcja termiczna on-line i off-line,
Pytanie 5. Metody pobierania próbek spalin – na przykładzie oznaczania dioksyn w spalinach.
Sposób prowadzenia oznaczanie dioksyn prowadzi się przy pomocy użycia GC w sprzężeniu ze spektrometrem mas.
Aparatura do poboru dioksyn:
sonda (wykonana z tytanu – materiał lekki i nie reaktywny chemicznie) – filtr pyłowy grzany – chłodnica wodna – zbiornik kondensatu – sorbent – osuszacz – urządzenie kontrolujące temperaturę, ciśnienie, objętość itp. – pompa
Metody poboru spalin:
1. metoda chłodzenia sondy – pobieranie próbek z wychłodzeniem gazu spalinowego przed odbiornikiem frakcji pyłowej bez filtracji, ale z zastosowaniem sorpcji w roztworze lub w fazie stałej,
2. metoda z rozcieńczeniem strumienia spalin – następuje rozcieńczenie spalin powietrzem, filtracja a następnie sorpcja,
3. metoda filtracji i kondensacji – filtracja na gorąco frakcji pyłowej, wykroplenie kondensatu pary przez wychłodzenie gazu, a następnie sorpcja na fazie stałej.
4. sposób izokinetycznego poboru próbek:
pobieranie cząstek zawieszonych w strumieniu gazu w taki sposób, że prędkość strumienia częściowego ma taką samą wartość i kierunek jak prędkość głównego strumienia gazu w punkcie pobierania,
prędkość zasysania próbek spalin musi być taka sama jak prędkość gazu płynącego przez komin,
pompy – grafitowe, bezsmarowe, wysokotemperaturowe, długo działające, nie wprowadzające zanieczyszczeń
przypadek pod-izokinetyczny – prędkość wlotu mniejsza, strumień masy za mały, mniej frakcji drobnych,
przypadek nad-izokinetyczny – prędkość wlotu większa, strumień za duży, mniej frakcji grubszych.
Pytanie 6. Podział zanieczyszczeń chemicznych w środowisku pod kątem metod ich oznaczania.
PESTYCYDY – związki chemiczne pochodzenia naturalnego i syntetycznego, stosowane do niszczenia pasożytów, zwalczanie chorób roślin, usuwania chwastów. Są to związki toksyczne, które kumulują się w organizmie człowieka, dostają się do żywności w wyniku używania ich niezgodnie z zasadami dobrej praktyki rolniczej i niedostatecznej kontroli. Oznaczane techniką GC.
POLICHLOROWANE BIFENOLE (PCB) – transport PCD do ekosystemów to pożary i wycieki z transformatorów i kondensatorów oraz wysypisk odpadów, ulegają bioakumulacji i biomagnifikacji. Charakteryzują się toksycznością reprodukcyjną i rozwojową oraz powodują zaburzenia hormonalne. Oznaczane techniką GC.
DIOKSYNY I FURANY POLICHLOROWANE (dibenzodioksyny PCDD, dibenzofurany PCDF) – należą do grupy aromatycznych zawiązków chloro organicznych. Wydzielane do środowiska m.in. w czasie kontrolowanego spalania odpadów komunalnych, spalanie odpadów szpitalnych i przemysłowych oraz w czasie wzbogacania rud metali. Powstają łącząc się z chlorem w wysokiej temperaturze. Mają działanie kancerogenne. Oznaczane w GC z detekcją ECD oraz w GC-MS metodą rozcieńczenia izotopowego.
WWA – wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, są to substancje mutagenne i kancerogenne. Są produktami niecałkowitego spalanie paliw kopalnych. Zawarte są w lotnych pyłach i popiołach ze spalania paliw i utylizacji odpadów. W żywności – z wędzenia (wytworzony dym ze spalania drewna), smażenia i pieczenia (piroliza tłuszczów), suszenia (użyte do tego spaliny), grillowania (wytopienie tłuszczu i skraplanie na rozżarzony węgiel). Analiza metodą GC-MS.
Pytanie 7. Związki aktywne w środowisku na przykładzie związków zakłócających funkcje endokrynne (ED).
Związki endokrynne (EDCs) – związki pochodzenia zewnętrznego (pozaustrojowego), które wpływają na: syntezę, wydzielanie, transport, wiązanie, działanie, eliminacje naturalnych hormonów w organizmie, które są odpowiedzialne za utrzymanie homeostazy, zachowanie organizmu i jego reprodukcję. Przykłady: dioksyny, estron, estriol, testosteron, progesteron, kortyzon, prednizon, lewonorgestrol, noretyndron.
Potencjał endokrynny – potencjał endokrynny różnych ksenobiotyków może być porównywalny poprzez określenie stężenia równoważnikowego endokrynności (EEQ).
EEQi = Ci · EEFi
EEQt = ΣEEQi
gdzie: Ci – stężenie danego ksenobiotyku, EEF – współczynnik endokrynności.
Wartości liczbowe współczynnika EEF wyrażają względną endokrynność danego ksenobiotyku w stosunku do endokrynności estradiolu lub 17 β-estradiolu.
Właściwości endokrynne SA określane za pomocą różnych biotestów (ER-CALUX, YES, E-screen transgenic zabrafish).
Pytanie 8. Membrany SPMD w oznaczaniu zanieczyszczeń organicznych wód i ścieków.
Membrany SPMD wykorzystuje się w pasywnych technikach pobierania próbek – pobieranie analitów następuje na drodze swobodnego transportu masy przez membranę do medium zatrzymującego, na skutek różnicy potencjałów chemicznych związków w medium zatrzymującym i środowiskiem wodnym, w którym umieszczany jest próbnik. membrana jest wykonana z polietylenu, wypełniona trioleiną. Membrana w SMPD spełnia analogiczną funkcję co błona komórkowa.
Próbki analitów pobrane z wykorzystaniem tej metody charakteryzują się mniej skomplikowaną matrycą niż próbki otrzymane z wykorzystaniem organizmów wodnych jako biomonitorów. Taki dozymetr stosuje się do pobierania próbek tj.: WWA, pestycydy. Urządzenie typu SPMD składa się z ułożonej płasko rurki z polietylenu o małej gęstości otaczającej cienki film tri oleiny.
Pytanie 9. Cele i metody wzbogacania próbek przed oznaczeniem metodami instrumentalnymi.
Cele wzbogacenia próbek:
wzbogacenie próbki w mikroskładniki (zwiększenie ich stężenia),
usunięcie matrycy próbki,
uzyskanie granicy oznaczalności.
Wzbogacanie próbek gazowych:
metody pasywne – dyfuzja przez membranę,
metody dynamiczne – sorpcja w rozpuszczalnikach, adsorpcja na powierzchni ciała stałego, wymrożenie.
Wzbogacanie próbek ciekłych:
metody pasywne – dyfuzja przez membranę (SPMD, SPM),
metody dynamiczne – adsorpcja na powierzchni ciała stałego, ekstrakcja do ciała stałego (SPE), mikroekstrakcja do fazy stałej (SPME).
Pytanie 10. Metody ekstrakcji próbek ciekłych i stałych w oznaczaniu związków organicznych w próbkach środowiskowych i przemysłowych.
Do ekstrakcji związków organicznych z próbek ciekłych lub stałych można stosować jeden rozpuszczalnik (polarny lub niepolarny) w zależności od grupy badanych związków. W przypadku złożonych próbek stosuje się ekstrakcję sekwencyjną polegającą na traktowaniu kolejno tej samej próbki rozpuszczalnikami o coraz większej polarności. Obecnie stosowane techniki ekstrakcji dzielą się na 3 zasadnicze grupy i też mogą być stosowane do związków organicznych.
techniki klasyczne: ekstrakcja rozpuszczalnikiem z wytrząsaniem, za pomocą strumienia rozpuszczalnika, w aparacie Soxhleta, homogenizacja próbki rozpuszczalnikiem,
nowoczesne techniki z wykorzystaniem dodatkowych czynników (ultradźwięki, promieniowanie mikrofalowe). Do tej grupy należą: przyspieszona ekstrakcja rozpuszczalnikiem (ASE) za pomocą rozpuszczalnika pod zwiększonym ciśnieniem (MPLE), za pomocą rozpuszczalnika wspomagana promieniowaniem mikrofalowym (MAE),
techniki, w których wykorzystuje się płyny w stanie nadkrytycznym.
Pytanie 11. Zasady metod SPE, SPME, SDE, MEPS, ASE.
SPE (ekstrakcja do fazy stałej) – metoda ekstrakcji nielotnych substancji z cieczy, szczególnie z wody w układzie ciecz-ciało stałe. Metoda ta jest tania, łatwa i możliwa do wykonania przy użyciu prostej aparatury i małych ilości rozpuszczalników organicznych. Metoda ta umożliwia oddzielenie analitu od matrycy i zanieczyszczeń oraz jego zatężenie. SPE polega na przepuszczaniu ciekłej analizowanej próbki o znanej objętości (np. 1 litr) przez złoże adsorbentu (ciało stałe) w kolumience ekstrakcyjnej i adsorpcję oznaczanych związków na cząsteczkach złoża. Przed przepuszczeniem próbki, kolumienkę przemywa się wstępnie, zwykle rozpuszczalnikiem, który jest używany do wymywania z niej analitu. Po przemyciu (w celu usunięcia zaadsorbowanych zanieczyszczeń) zaadsorbowany analit wymywa się ilościowo niewielką ilością rozpuszczalnika (np. 1 ml). W taki sposób można uzyskać wielokrotne zatężenie analizowanych substancji z wysokim odzyskiem. Otrzymany roztwór analizuje się dowolną metodą chromatograficzną.
SPME (mikroekstrakcja do fazy stałej) – Jest metodą szybką, tanią, bezrozpuszczalnikową, realizowaną przy użyciu prostych przenośnych urządzeń. Możliwa do automatyzacji. Stosując tę metodę można osiągnąć granicę wykrywalności 5 – 50 ppt dla związków lotnych i nielotnych. Nie używa się rozpuszczalników, a czas przygotowania próbki do analizy wynosi 2 – 15 min. W przyrządzie do mikroekstrakcji znajduje się cienki drut stalowy przesuwany wewnątrz igły mikrostrzykawki, przedłużany włóknem o właściwościach sorpcyjnych. Włókno to zanurza się na kilka min w wodzie i w tym czasie substancje z wody osadzają się na nim w wyniku adsorpcji lub rozpuszczania. Po wyciągnięciu włókna do igły strzykawki, wkłuwa się ją do dozownika chromatografu gazowego, gdzie po wysunięciu włókna z igły następuje odparowanie analitów i ich rozdzielenie w kolumnie chromatograficznej. Mikroekstrakcję stosuje się zwykle do analiz substancji lotnych za pomocą chromatografii gazowej. SPME można również stosować do analiz substancji nielotnych za pomocą chromatografii cieczowej.
SDE (ekstrakcja kroplą rozpuszczalnika) – w tym sposobie ekstrakcji do mikrostrzykawki zasysa się np. 2 ul rozpuszczalnika i igłę strzykawki wprowadza się do naczynka, w którym znajduje się analizowana próbka, np. ścieków. Następnie wypycha się z igły rozpuszczalnik, który w postaci kropli utrzymuje się na końcu igły. Po pewnym czasie kroplę rozpuszczalnika wciąga się do igły i wyjmuje się ją z naczynka, po czym wykorzystując zwykły dozownik do chromatografu gazowego – dozuje się ekstrakt z mikrostrzykawki do kolumny chromatograficznej. Na efektywność ekstrakcji przy użyciu kropli rozpuszczalnika wpływa: rodzaj rozpuszczalnika, temperatura próbki, wielkość kropli i czas pozostawienia jej w naczynku z próbką. Czas i temperaturę ekstrakcji należy optymalizować dla poszczególnych rodzajów próbek i rozpuszczalnika użytego do ekstrakcji.
MEPS (mikroekstrakcja do fazy upakowanej) – jest to metoda przygotowania do analizy próbek w postaci trwałych związków organicznych z matrycy wodnej. Przyrząd MEPS ma postać strzykawki o pojemności 100 lub 250 ul z wymiennymi igłami wyposażonymi w stalowy pojemnik napełniony sorbentem w ilości ok. 1mg. Stosowane są sorbenty otrzymywane przez związanie z żelem krzemionkowym n-alkanu o 18, 8 lub 2 atomach węgla w cząsteczce. Ekstrakcja analitów za pomocą MEPS może być wykonana szybko przy użyciu małych ilości próbek i rozpuszczalników. Metoda ta jest szybka, tania i prosta. Wadą tej metody jest otrzymywanie małych odzysków, co utrudnia jej stosowanie w analizach śladowych.
ASE (ekstrakcja rozpuszczalnikowa) – anality z materiałów stałych można wyodrębnić rozpuszczalnikiem. W tym celu używa się aparatu Soxhleta. Sprawność tej ekstrakcji zależy od rodzaju rozpuszczalnika tzn. od jego polarności i zdolności rozpuszczania analitu. Jeżeli z ciała stałego zamierza się ekstrahować substancje polarne należy użyć rozpuszczalnika polarnego, a jeżeli substancje niepolarne – rozpuszczalnika niepolarnego.
Pytanie 12. Metody ekstrakcji i wzbogacania lotnych związków organicznych z próbek wodnych.
Analiza fazy nadpowierzchniowej (statyczna HS) – jest możliwa, gdy lotność i stężenie substancji oznaczanej w analizowanej próbce są wystarczające do wytworzenia dostatecznie dużego stężenia analitu w fazie gazowej, aby można było go analizować przy zastosowaniu GC. W technice tej analizowane substancje znajdują się nad powierzchnią cieczy lub ciała stałego w nieruchomej warstwie powietrza. W metodzie tej należy dysponować termostatem i naczynkiem, z którego strzykawką możemy pobierać mieszaninę gazową. Przykładem takiej analizy jest oznaczanie alkoholu we krwi z zastosowaniem wzorca wewnętrznego (np. propanolu).
Analiza fazy nadpowierzchniowej (dynamiczna) – jest możliwa, gdy lotność analizowanych substancji lub ich stężenia są małe. Wtedy przez ciecz przepuszcza się gaz (powietrze lub gaz obojętny). Technika ta polega na odpędzaniu lotnych analitów i ich wyłapywaniu.
Wzbogacanie kriogeniczne (metody odwadniania próbek gazowych – Nafion) – próbka gazowa do analizowania musi być czysta, pozbawiona cząsteczek stałych oraz wilgoci, gdyż zmniejsza ona stężenie obecnych gazów. Próbkę pobiera się do specjalnych naczyń pokrytych kopolimerem, którym jest nafion, co pozwala na usunąć wilgoć. Duża chłonność wody przez ten związek związana jest z faktem posiadania grup sulfonowych. Jest to bardzo dobra metoda, ponieważ nie powoduje strat w analizowanej próbce, a nafion jest inertny i charakteryzuje się wysoką selektywnością absorpcyjną.
Desorpcja termiczna on-line i off-line – umożliwia ona całkowitą desorpcję analizowanej substancji ze złoża adsorbentu I bezpośrednie jej wprowadzenie do kolumny chromatografu gazowego pod warunkiem, że analizowana substancja i adsorbent są wystarczająco trwałe termicznie.