Sesia - Lorenzin

WORKSHOP
WORKSHOP
Validazione
Validazione dei
dei metodi
metodi ee incertezza
incertezza di
di misura
misura nei
nei
laboratori
laboratori di
di prova:
prova: le
le linee
linee guida
guida delle
delle Agenzie
Agenzie
Ambientali
Ambientali
Ancona,
Ancona,27
27Ottobre
Ottobre2003
2003
GdL Fitofarmaci: attività per ottimizzare
la qualità dei dati
Gruppo di lavoro APAT-ARPA-APPA Fitofarmaci
Elio Sesia ARPA Piemonte
Michele Lorenzin APPA Trento
1
Il gruppo di lavoro APAT-ARPA-APPA Fitofarmaci è stato
costituito nel 1997, dando seguito agli indirizzi del consiglio delle
Agenzie Ambientali e alle indicazioni emerse nell'ambito della 1ª
Conferenza Nazionale delle Agenzie per la Protezione
dell'Ambiente
La composizione del GdL comprendeva i rappresentanti delle
ARPA-APPA all’epoca già istituite:
Piemonte, Toscana, Emilia Romagna, Trento, Bolzano, Liguria
Responsabilità del coordinamento (APPA Trento)
Nella prima riunione del GdL (Bologna 10 luglio 1997) è stato
approvato il regolamento e definiti gli obiettivi generali
Attualmente fanno parte del GdL rappresentanti di 17 ARPAAPPA e dell’APAT
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Elio Sesia, Michele Lorenzin - Gruppo di lavoro APAT-ARPA-APPA Fitofarmaci
Obiettivi del GdL Fitofarmaci
• Individuazione e promozione di linee di
indirizzo per affrontare le problematiche
ambientali e della prevenzione collettiva
connesse all’utilizzo di prodotti fitosanitari
in agricoltura
• Coordinamento delle attività delle Agenzie
in relazione ai fitofarmaci
• Supporto tecnico ad APAT, ISS e ai
Ministeri dell’Ambiente e della Salute su
temi specifici relativi ai fitofarmaci
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Elio Sesia, Michele Lorenzin - Gruppo di lavoro APAT-ARPA-APPA Fitofarmaci
La tematica è estremamente complessa:
• Elevato numero di sostanze attive
chimico fisiche e chemiodinamiche
diverse
con proprietà
anche molto
• Componenti ambientali e matrici su cui effettuare i
controlli molto diversificate (ortofrutticoli, acque
ecc.)
• Basse quantità in gioco (fino a ppt)
• Finalità e modalità di lavoro diversificate in
relazione al contesto di riferimento (ambientale,
prevenzione collettiva)
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Elio Sesia, Michele Lorenzin - Gruppo di lavoro APAT-ARPA-APPA Fitofarmaci
Questa complessità, nella programmazione, nella esecuzione delle
analisi e nella elaborazione e interpretazione dei dati ottenuti,
ha indirizzato il GdL verso quattro filoni principali di attività:
• Definire metodologie e fornire supporto nella programmazione
delle attività delle ARPA-APPA, in particolare nella definizione
dei protocolli analitici
• Fornire supporto ai laboratori volto al miglioramento della
qualità dei dati analitici prodotti
• Proporre metodologie per la elaborazione e valutazione dei dati
ottenuti
• Divulgare le conoscenze e discutere le problematiche con
iniziative pubbliche e rapporti tecnici
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Elio Sesia, Michele Lorenzin - Gruppo di lavoro APAT-ARPA-APPA Fitofarmaci
La finalità delle varie iniziative intraprese dal
GdL Fitofarmaci è quindi di fornire un
contributo affinchè le attività del Sistema
delle Agenzie Ambientali producano dati e
conoscenze sempre più consistenti, tali da
rappresentare in modo corretto un fenomeno,
sia esso la contaminazione delle acque da
prodotti fitosanitari in attività di monitoraggio
ambientale o la presenza di residui negli
ortofrutticoli nel controllo ufficiale degli
alimenti.
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Elio Sesia, Michele Lorenzin - Gruppo di lavoro APAT-ARPA-APPA Fitofarmaci
Le principali iniziative del GdL sono state:
• Organizzazione di Proficiency test su matrici vegetali e acque
• Predisposizione di un programma per l’elaborazione dei dati di
vendita dei prodotti fitosanitari SIAN come sostanze attive
• Elaborazione dei dati di vendita dal 1996 al 2000
• Proposta di un Indice di Priorità per ottimizzare la ricerca dei
residui nelle acque
• Collaborazione (con ISS e IRSA) nella stesura di metodi di
analisi multiresiduo per i prodotti vegetali e le acque
• Rilevazione a scala nazionale dei controlli effettuati sulle
acque dalle ARPA-APPA (anni 1997-2000-2002)
• Organizzazione con APAT e varie ARPA di 4 edizioni del
Convegno Nazionale Fitofarmaci e Ambiente con presentazione
di relazioni
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Elio Sesia, Michele Lorenzin - Gruppo di lavoro APAT-ARPA-APPA Fitofarmaci
L’accreditamento dei laboratori di prova secondo la
norma 17025, e più in generale l’adozione di sistemi
di qualità nei laboratori di molte ARPA-APPA, ha
messo in luce il problema dell’incertezza di misura e
della validazione dei metodi analitici per la
determinazione dei residui di fitofarmaci sia in
prodotti di origine vegetale che in matrici ambientali.
La validazione dei metodi per la ricerca dei residui di
prodotti fitosanitari richiede un notevole impegno a
causa della elevata quantità di combinazioni fra
matrice, sostanze attive e livelli di concentrazione
significativi.
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Elio Sesia, Michele Lorenzin - Gruppo di lavoro APAT-ARPA-APPA Fitofarmaci
Per questa ragione, sono state proposte linee guida per un
approccio semplificato alla validazione dei metodi multiresiduo,
con applicazione al metodo per la ricerca dei residui di
fitofarmaci in prodotti di origine vegetale e al metodo per la
ricerca dei residui di fitofarmaci in matrici ambientali.
Queste proposte sono state illustrate in due relazioni di
componenti del GdL nell’ultimo Convegno Nazionale Fitofarmaci e
Ambiente svoltosi a Napoli nel maggio 2003
Un approccio, cosiddetto semplificato di validazione di un metodo
multiresiduo, richiede, in prima battuta, la scelta di “target” di
matrice, di sostanze attive e di livelli di concentrazione, sui quali
condurre la sperimentazione del metodo e la valutazione delle sue
prestazioni.
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Elio Sesia, Michele Lorenzin - Gruppo di lavoro APAT-ARPA-APPA Fitofarmaci
APPROCCIO TEORICO
Tiene in considerazione
tutte le
possibili combinazioni fra:
• MATRICE
• SOSTANZA ATTIVA
• LIVELLO DI CONCENTRAZIONE
Validazione
metodo
APPROCCIO SEMPLIFICATO
Scelta di target di:
• MATRICE
• SOSTANZA ATTIVA
• LIVELLO DI CONCENTRAZIONE
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Elio Sesia, Michele Lorenzin - Gruppo di lavoro APAT-ARPA-APPA Fitofarmaci
Scelta di matrici rappresentative (target)
Per la determinazione dei residui in prodotti di origine vegetale,
la scelta delle matrici target è strategica a causa dell’elevato
numero di tipologie e caratteristiche possibili.
Questo problema non esiste per le acque dove la matrice è unica.
Scelta delle matrici rappresentative per i prodotti vegetali
• Matrici caratteristiche in funzione di contenuto di
acqua, di clorofilla, di acidi, di oli essenziali, di
grassi
• Matrici nelle quali si riscontrano più comunemente
residui
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Elio Sesia, Michele Lorenzin - Gruppo di lavoro APAT-ARPA-APPA Fitofarmaci
Scelta di sostanze attive rappresentative
(target)
• Sostanze attive riscontrate più comunemente
• Sostanze attive rappresentative di classi chimiche e
gruppi funzionali
• Sostanze attive rappresentative per S, Pv, Kow, pKa
ecc.
• Sostanze attive imposte da normativa
• Sostanze attive potenzialmente pericolose per la
salute o per l’ambiente
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Scelta di livelli di concentrazione
rappresentativi (target)
• LMR
• LCL
• Valori tipici
Range di concentrazioni valori medi nelle acque
(Rilevazione AAAF 2000)
Superficiali
0,00 – 0,75 (95°) ; Xm 0,14 µg/l
Sotterranee
0,00 – 0,35 (95°) ; Xm 0,06 µg/l
Livelli significativi
0,02 - 0,05 µg/l
0,10 µg/l
(LCL)
(LMR)
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Elio Sesia, Michele Lorenzin - Gruppo di lavoro APAT-ARPA-APPA Fitofarmaci
Definiti i target, il laboratorio pianifica l’esperimento
con un numero di repliche adeguato, in genere 6 per
ogni livello di concentrazione, per calcolare la propria
precisione ed esattezza.
Per la verifica della precisione si utilizza la funzione
di Horwitz corretta per concentrazioni inferiori a 120
ppb con la funzione di Thompson.
Se la verifica della precisione è positiva, l’incertezza
estesa si calcola dallo scarto tipo di riproducibilità
ottenuto dalla funzione di Horwitz o Thompson
applicando un adeguato grado di copertura
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Elio Sesia, Michele Lorenzin - Gruppo di lavoro APAT-ARPA-APPA Fitofarmaci
Verifica della precisione
Horrat non significativamente > 1
Horrat r
=
sr
σ
Condizioni di
ripetibilità
r
σr = 0.66 σR (Horwitz/Thompson)
Sr= Scarto tipo di ripetibilità ottenuto nella validazione
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Valori target di precisione intralaboratorio
Funzione di Horwitz e di Thompson (CVr % = 0,66 CVR %)
0,00001
0,00010
0,00100
0,01000
50,0
45,0
40,0
35,0
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
0,10000
1,00000
CVr %
Concentrazione (ppm)
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Elio Sesia, Michele Lorenzin - Gruppo di lavoro APAT-ARPA-APPA Fitofarmaci
INCERTEZZA DI MISURA
INCERTEZZA COMBINATA
INCERTEZZA ESTESA
u = sR Ho/Th
U = 2
*
sR Ho/Th
Per concentrazioni < 120 ppb
U = ± 2
*
22% C
C = concentrazione misurata
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Elio Sesia, Michele Lorenzin - Gruppo di lavoro APAT-ARPA-APPA Fitofarmaci
Criteri di accettabilità dell’esattezza
(recupero)
Recuperi accettabili
70 – 110 %
( 75 – 125 % D.lgs 31/2001 )
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Elio Sesia, Michele Lorenzin - Gruppo di lavoro APAT-ARPA-APPA Fitofarmaci
INCERTEZZA DI MISURA
Approccio metrologico
Approccio chimico classico
INCERTEZZA DI CATEGORIA A
USO dello Scarto tipo di
riproducibilità (SR)
• misurata dai dati sperimentali
INCERTEZZA DI CATEGORIA B
• ricavata da dati e informazioni
esterne alla sperimentazione
•
•
•
•
pesate e diluizioni
tolleranze strumenti
curva di taratura
incertezza materiale di rifer.
•
•
•
•
del metodo normato
del circuito interlaboratorio
del materiale di riferimento
dedotta dalla funzione di
Horwitz/Thompson
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Elio Sesia, Michele Lorenzin - Gruppo di lavoro APAT-ARPA-APPA Fitofarmaci
Valori target di precisione interlaboratorio
Funzione di Horwitz e di Thompson (CVR %)
80,0
70,0
60,0
50,0
40,0
25% (D.lgs 31/2001)
CVR %
30,0
20,0
10,0
0,0
0,00001
0,0001
0,001
0,01
0,1
1
Concentrazione (ppm)
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Risultati proficiency test sulle acque
Aus 1
Aus 2
Unichim
sostanza attiva
livello
CVR%
livello
CVR%
livello
CVR%
ATRAZINA
ATRAZINA-DESETIL
BENTAZONE
SIMAZINA
TERBUTILAZINA
METOLACLOR
ALACLOR
MECOPROP
D, 2,4LINURON
HEXAZINONE
METALAXIL
0,059
0,101
0,162
0,262
0,160
0,111
0,178
0,361
0,187
0,110
0,087
0,252
10,4
19,4
22,3
14,3
18,2
33,3
23,3
9,3
14,4
5,7
22,9
17,6
0,387
0,240
0,096
0,143
0,072
7,9
4,5
49,0
13,4
17,8
0,223
27,3
0,588
0,744
0,912
0,275
37,9
27,4
25,1
29,4
n° laboratori (ca)
20
0,199
0,194
0,187
0,110
0,249
0,161
13,7
27,7
14,4
5,7
22,0
15,3
20
40
AAAF
livello
CVR%
0,780
23,0
0,662
29,6
25
21
Elio Sesia, Michele Lorenzin - Gruppo di lavoro APAT-ARPA-APPA Fitofarmaci
Ripetibilità (CV% r) intralaboratorio sulle acque
Scarto tipo ripetibilità (38 s.a.)
25
20
CV% r
Th
15
10
5
0
0.02 µg/L
0.06 µg/L
0.12 µg/L
0.6 µg/L
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Elio Sesia, Michele Lorenzin - Gruppo di lavoro APAT-ARPA-APPA Fitofarmaci
Confronto fra vari approcci di incertezza
tipo
sostanza
U%
conc. (ppb)
Thompson
tutte
44
< 120
metrologico
atrazina
10-28
0,05-0,2
metrologico
atrazina
22
0,09
metrologico
terbutilazina
13
0,06
proficiency test
≈ 25
9-88
0,05-1,0
proficiency test
atrazina
16-54
0,06-0,4
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INCERTEZZA DI MISURA
Approccio metrologico
dedotta dalla funzione di
Horwitz/Thompson
Svantaggi
La validazione e più complessa e
difficilmente applicabile alla
determinazione su prodotti vegetali
L’incertezza può essere sovrastimata
Vantaggi
Fornisce un dato misurato
dell’incertezza
E’ più agevole il confronto e la
elaborazione di dati di provenienza
diversa
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