Ingeniera Ambiental

TCNICAS DE MUESTREO,

ANLISIS E INTERPRETACIN

DE DATOS

MUESTREO

UNIDAD N2

DEFINICIONES

Muestra: parte representativa del material sobre el cual se desea realizar un anlisis.

Alcuota: porcin de muestra.

Analito: especie qumica objeto del anlisis.

Matriz: ser el conjunto de todas aquellas especies qumicas que acompaan al analito en la muestra.

Muestra Blanco: muestra que solo contiene la matriz de la muestra.

Muestra Patrn: muestra que contiene el analito en una concentracin conocida.

DEFINICIONES

Interferentes: son especies qumicas presentes en la matriz que dificultan la respuesta del analito ya sea por exceso (interferencia positiva) o por defecto (interferencia negativa).

Enmascaramiento: es un mtodo utilizado para la evitar el efecto de los interferentes.

Ensayo o Tcnica Analtica: es el procedimiento por el cual se realiza el anlisis qumico.

Mtodo Analtico: no solo describe el proceso de la determinacin del analito, sino que comprende todo el procedimiento llevado a cabo hasta la obtencin de los resultados.

ANLISIS DE GLUCOSA EN SANGRE. MUESTRA: SANGRE ANALITO: GLUCOSA MATRIZ: PROTENAS, SALES MINERALES, COLESTEROL TCNICA ANALTICA: ESPECTROFOTOMETRA DE ABSORCIN MOLECULAR VISIBLE. MTODO ANALTICO: IMPLICA DESDE LA TOMA DE MUESTRA HASTA LA OBTENCIN DEL RESULTADO FINAL.

EJEMPLO:

PROCESO ANALTICO GENERAL

Problema

Eleccin del

mtodo analtico

Toma de

muestra Tratamiento

de la muestra

Proceso de

medida Tratamiento

de los datos

Informe y

conclusiones

MTODO ANALTICO

Valoracin de

los resultados

El Anlisis Qumico alcanza sus objetivos mediante el PROCESO

ANALTICO, que es la aplicacin del mtodo cientfico,

implicando el proceso de la figura:

DEFINIR EL PROBLEMA ANALTICO

1. Cul es el analito a determinar?

2. Qu exactitud y precisin se requieren?

3. Qu metodologas analticas se disponen para su

determinacin?

4. Cul es la muestra en que se encuentra el analito?

5. De cunta muestra se dispone?

6. Cul es el nivel de concentracin del analito ?

7. Qu componentes de la muestra interferirn en la

determinacin?

8. Cules son las propiedades fsicas y qumicas de la matriz de la

muestra?

9 Cuntas muestras deben analizarse

CONSIDERACIONES ADICIONALES

Costo y disponibilidad de equipos.

Costo por muestra.

Tiempo requerido para el anlisis.

Complejidad del mtodo.

Habilidad del operador.

Existencia de muestras estndar o patrn.

Problema

Eleccin del

mtodo analtico

Toma de

muestra Tratamiento

de la muestra

Proceso de

medida Tratamiento

de los datos

Informe y

conclusiones

MTODO ANALTICO

Valoracin de

los resultados

Mtodos

Cualitativos Cuantitativos

Clsicos o Qumicos Instrumentales

Mtodos

Macro

> 0,1g

Semimicro

10-1g a 10-2g

Micro

10-2 g a 10-4g

Ultramicro

< 10-4g

Mtodos

Principales

1% a 100%

Minoritarios o Menores

0,01% a 1%

Traza

100 ppm a 1ppb

Ultratraza

< 1 ppb

MTODO GRAVIMTRICO

Determinacin de la masa del analito o compuesto que est

qumicamente relacionado.

MTODO VOLUMTRICO

Medicin de volumen de una solucin que contiene suficiente

reactivo para reaccionar completamente con el analito.

Mtodos Qumicos

MTODOS ELECTROANALTICOS

Medicin de propiedades elctricas como: potencial, corriente,

resistencia y cantidad de carga.

MTODOS ESPECTROSCPICOS

Medicin de la interaccin de la radiacin electromagntica con

los tomos o molculas del analito, o la radiacin producida por

los mismos.

MTODOS SEPARACIN

Se basan en la interaccin selectiva del analito/analitos con una

fase extrayente o estacionaria.

MTODOS DIVERSOS

Medicin de propiedades como la relacin masa-carga, calor de

reaccin, velocidades de reaccin, ndice de refraccin,

conductividad trmica, etc.

Mtodos Instrumentales

INFLUENCIA EN LOS RESULTADOS

Muestreo

Envasado, conservacin y

transporte

Preparacin de la muestra

Anlisis

Problema

Eleccin del

mtodo analtico

Toma de

muestra Tratamiento

de la muestra

Proceso de

medida Tratamiento

de los datos

Informe y

conclusiones

MTODO ANALTICO

Valoracin de

los resultados

MUESTREO

Operacin necesaria para conseguir en una reducida cantidad

de producto, una muestra que resulte ser representativa de una

masa que constituye el material a analizar

Operacin de suma importancia, puesto que si la muestra no est

bien tomada, el anlisis no tendr ningn valor

MUESTRA

Estado fsico

Tipo de analito

Homogeneidad-Distribucin

Concentracin

Estabilidad

Interferencias

DEFINICIONES

Lote: material completo del que se toman las muestras. A menudo estn formados por unidades muestrales.

Muestra Bruta: muestra que se toma del lote para el anlisis o almacenamiento. Debe ser representativa del

lote. Su eleccin es crtica para un anlisis vlido

Muestra de Laboratorio: Tiene la misma composicin de la muestra bruta, pero de menor tamao.

Muestra Analtica: misma composicin de la muestra de laboratorio, pero ha sido sometida a un proceso previo a

su anlisis, generalmente molienda y pulverizado.

Alcuotas: Pequeas porciones de la muestra de laboratorio que se toman para realizar anlisis

individuales.

OBTENCIN

DE MUESTRAS

REQUISITOS BSICOS

Representatividad

Estado fsico del

lote

Nmero y tamao

porciones

Flutuaciones espaciales o

temporales

Manipulacin. almacenamiento

y transporte

El muestreo debe asegurar la representatividad de la muestra

CONDICIONES DE LA MUESTRA

Una muestra adecuada debe ser

representativa del material a

analizar

Adems la muestra a analizar

debe ser homognea, lo que

significa que debe ser igual en

todas sus partes. Sin estas

condiciones el muestreo no es

adecuado.

Muestra

REPRESENTATIVA HOMOGNEA

En la medida que se logra que las muestras sea homogneas y

representativas, el error de muestreo se reduce.

Sabemos que con bastante frecuencia el muestreo es el factor

limitante tanto en precisin y exactitud de los valores obtenidos.

PLAN DE MUESTREO: FUNDAMENTO

Antes de proceder al muestreo y con el objetivo de asegurar la representatividad de la muestra hay que abordar una etapa en la que se disea el plan de toma de muestra. Dicho plan debe contemplar las tres decisiones que se representan en la figura, para dar respuesta a qu?, cunto? y cmo? muestrear.

PLAN DE MUESTREO:

METODOLOGA

Un plan de toma de muestra est formado por las etapas que

aseguran que la muestra que ser analizada sea representativa de la

poblacin de todo el lote de muestra. Es un procedimiento

predeterminado para seleccionar, tomar, preservar, transportar y

preparar las porciones que se han de separar de la poblacin en

forma de muestras. Los detalles del plan dependern del problema

analtico a solucionar y debern ser especificados a priori,

adaptndose al objetivo del problema.

PLAN DE MUESTREO:

METODOLOGA

Definicin de los objetivos

Seleccin del lote de

muestra, de los analitos y

de los mtodos analticos

Diseo del mtodo y

procedimiento operativo de

toma de muestra (criterios

estadsticos; descripcin de

equipos; calidad)

Seleccin de los

mtodos para preservar

la muestra y de

pretratamiento

Redaccin del protocolo

Revisin en

funcin de la

experiencia

1 FASE

Conocimiento de la muestra para establecer objetivos

- Estado fsico - Estabilidad

- Homogeneidad

- Concentracin

- Matriz compleja o sencilla

Clave en la planificacin de la metodologa a seguir: tipo de muestreo: aleatorio, sistemtico tipo y magnitud de muestras: individuales, compuestas, n, tamao pretatamientos

tipo de anlisis: en laboratorio, in situ, clsico, instrumental

2 FASE

Determinacin de la poblacin objeto de determinacin

(lmites espacio temporales)

Seleccionando

N de lote, Analitos, Mtodo analtico

3, 4 Y 5 FASE

Eleccin mtodos analticos

Determinacin del proceso a seguir tras la toma de muestra

(conservacin y preparacin)

Diseo, adecuacin y concrecin

(f) precisin, exactitud, reproducibilidad y limites de deteccin

Desarrollo del protocolo de muestreo

TIPOS DE MUESTREO

Probabilsticos (basados en mtodos estadsticos)

Aleatorio

Sistemtico

Estratificado

Dirigido o a juicio del experto

(no estadstico)

De Protocolo

Muestra Aleatoria

Muestra Representativa

Muestra Estratificada

Muestra Selectiva

MUESTREO ALEATORIO

Poca informacin del lote

Nmeros aleatorios (tablas y programas)

Uso combinado con la estratificacin

(mayor nmero de muestras)

MUESTREO SISTEMTICO

MUESTREO ESTRATIFICADO

Divisin de la poblacin en estratos (grupos homogneos)

Muestreo (generalmente probabilstico) ponderado en cada

estrato

MUESTREO DIRIGIDO

Toma de muestra realizada a criterio del tcnico y

basada en la experiencia.

Por ejemplo, en las medidas de la contaminacin, determinar los puntos de toma de muestra en base a las

zonas que se estiman afectadas.

DETERMINACIN ESTADSTICA:

Anlisis de las varianzas de las medidas y del mtodo

(ANOVA)

Mtodo del CV (mtodo estadstico aproximado basados en la

experiencia)

Clculos estadsticos y uso de tablas

Tambin utilizado para determinar el espaciado entre muestras

CV coeficiente de variacin

t parmetro de poblacin, que se obtiene de tablas para un

nivel de probabilidad dado. (t=1,96 para un nivel de confianza

del 95%)

E error mximo aceptado

MAGNITUD DEL MUESTREO

TAMAO

Depende de:

matriz de la muestra distribucin del analito homogeneidad error exigido

N DE MUESTRAS

variabilidad de los resultados finales

=

2

VALIDACIN MTODOS

Mtodos Oficiales de Anlisis (Directivas Europeas, BOE,

EPA...)

Mtodos Normalizados de Anlisis o Estndar (ISO, UNE,

ASTM)

Mtodos recomendados por expertos (The Analyst,

Analytica Chimica Acta, Qumica Analtica )

Mtodos desarrollados en el laboratorio "in house"

Consideraciones importantes durante la etapa de

preparacin de muestra

1) La preparacin de la muestra no puede implicar prdidas de

analito, ni tampoco contaminaciones.

3) Si es necesario, se eliminarn las interferencias de la matriz,

mejorando as la selectividad del mtodo.

4) No se deben introducir nuevas interferencias.

5) Debe considerarse la dilucin o preconcentracin del analito, de

manera que se halle en el intervalo de linealidad del mtodo

seleccionado.

2) Se debe transformar el analito en la mejor forma qumica para el

mtodo analtico seleccionado.

ALMACENAMIENTO DE MUESTRAS

La muestra puede estar sometida a los siguientes riesgos:

Deshidratacin

Hidratacin

Oxidacin

Contaminacin.

Los requisitos para un correcto almacenamiento son:

Envase adecuado

Etiquetado Correcto

Condiciones adecuadas de conservacin (temperatura, humedad y exposicin a la luz).

Problema

Eleccin del

mtodo analtico

Toma de

muestra Tratamiento

de la muestra

Proceso de

medida Tratamiento

de los datos

Informe y

conclusiones

MTODO ANALTICO

Valoracin de

los resultados

Muestra bruta

Muestreo

Preservacin

Disolucin

Disgregacin

Instrumento

Medicin

masa-volumen

Pulverizacin

tamizado Homogeneizacin

Secado

Reacciones

analticas

Destruccin

materia

orgnica

Tcnicas

separativas

Otras

reacciones

qumicas

Transporte

introduccin

instrumento