-
Uzorak i uzorkovanjeSvrha veine hemijskih merenja je procena
svojstva ispitivanog materijala, to pomae u donoenju odluke o
njegovom kvalitetu i podobnosti za eljenu upotrebu.
Kako se obino analizira vrlo mali deo ukupnog materijala, koji
nazivamo analitikim ili ispitivanim uzorkom, jasno je da je odabir
tog dela iz celine najkritiniji deo analitikog procesa, jer loe
uzorkovanje unosi u analitiki proces najveu greku.
-
Uzorak i uzorkovanjeUzorak se definie kao jedan ili vie delova
uzetih iz populacije da bi se o njoj dobila potrebna informacija i
kako bi se na osnovu te informacije mogle donositi odluke o
populaciji ili o procesu kojim je ona proizvedena.
Postupak koji se sprovodi radi dobijanja uzorka naziva se
uzorkovanje.
-
Uzorak i uzorkovanjeKako uzorak predstavlja celinu iz koje je
uzet, potrebno je tu celinu, statistiki nazvanu populacija,
identifikovati i definisati. Pri emu se misli na definisanje
hemijskih i fizikih parametara uzorkovanog materijala.
Ako elimo da analizirani uzorak zaista predstavlja celinu,
odnosno da bude reprezentativan, onda on mora posedovati sve bitne
karakteristike celine.
-
Faze analitikog procesa:
Identifikacija problema
Izbor metode
Uzimanje uzorka
Obrada uzorka
Odreivanje
Obrada i prikazivanje rezultata
-
Osnovni principi uzimanja uzorakaInferencijalna statistika
zakljuivanje od posebnog ka optemPopulacija = veliki skup jedinki
koje imaju neku zajedniku karakteristikuUzorak = podskup populacije
reprezentativan za veliku populaciju Reprezentativnost = priblino
ista raspodela vrednosti obeleja posmatranja kao populacija
-
Zato uzorak?
Krae vreme prouavanja Nia cena Destruktivne metode analize
nemogua analiza populacije esto rezultati analize uzorka taniji i
precizniji u odnosu na analizu populacije (nii trokovi analize
skuplje ali tanije metode) Neki uzorci mogu da smanjuju
heterogenost obeleja posmatranja
-
Analitiki Proces okolada : 33% masti , 47% eer, teobromin,
kofein, ... Merenje sadraja kofeina i teobromina u okoladi?Koliko
ima kofeina u okoladi?Uporedi tu koliinu sa koliinom u
bezalkoholnim piima merenjem HPLC?
-
uzorkovanje
priprema uzorka
Analit; - merenje - rastvaranje (masti: ugljovodonini rastvara /
teobromin, kofein: voda) - ekstrakciija (petroleum etar + voda
centrifugiranje) - filtracija (vodenog rastvora)
Analitiki proces
-
Analitiki procesHemijska analiza - hromatografija (ODS kolona,
UV 254 nm detekcija, mobilna faza)
Kalibraciona kriva - metoda najmanjih kvadrata
Interpretacija rezultata - srednja vrednost standardna
devijacija
-
Teobromin Kofein
-
M
-
n =
-
Uzorak i uzorkovanjeU hemijskoj analizi bitna obeleja su
hemijski sastav i veliina estica uzorka.
Jedan od bitnih preduslova dobijanja reprezentativnog uzorka
jeste homogenost populacije, koji se definie kao stupanj jednoline
rasporeenosti svojstva supstance u materijalu.
Ona zavisi od vrste i agregatnog stanja materijala kao i od
veliine ispitivanog uzorka.
-
Uzorak i uzorkovanjeStabilnost uzorka takoe je jedan od
preduslova njegove reprezentativnosti.
Materijal se moe menjati zbog interakcije sa zidovima spremnika
ili zbog izlaganja uticajima okoline poput vlage, suneve svetlosti,
kiseonika, ugljen-dioksida i temperature.
-
Uzorak i uzorkovanjeTrei vean preduslov dobrog uzorkovanja je
sigurnost. Uzorci mogu sadrati opasne i nepoeljne sastojke, pa
osoblje koje rukuje takvim uzorcima treba biti upoznato sa opasnou
i nainom spreavanja moguih nezgoda, opremiti ga posebnom opremom i
periodino kontrolisati njegovo zdravlje.
-
Varijabilnost pri uzorkovanju vodeVremenska
varijabilnostProstorna heterogenostVertikalna stratifikacija
(veliki uzorak)estice vs. voda (mali uzorak)Koncentracija i
teenjeObe veliine varirajuTeenje utie na koncentraciju
-
Prostorna heterogenost: sedimenti
-
Rain watermg L-1River watermg L-1Sea waterg l-1similarCa2+/Cl-
Cl-/SO42-Gibbs, 1970
-
Prostorna heterogenost: zemljite
-
Osiguravanje kvaliteta uzorkovanjaKako bi se dobila korisna
informacija o ispitivanom materijalu, potrebno je osigurati
kvalitet svakog koraka u lancu analitikog postupka.Operacije
uzorkovanja mogu ukljuivati sistemske i sluajne grekeUkupna
varijansa analitkog postupka koja odreuje nesigurnost informacije
jednaka je zbiru pojedinanih varijansi svakog pojedinanog
koraka.
-
Planiranje uzorkovanjaU sklopu ukupnog planiranja analitikog
postupka planiranje uzorkovanja jedno je od najvanijih.Protokol
uzimanja uzorka sadri i podatke:o odreivanom sastojkuo potrebnoj
meri preciznosti, odnosno dozvoljenoj grecio vremenu analize,
laboratoriji i metodi kojom e se uzorci ispitivati
-
Planiranje uzorkovanjao merama zatite u skladu sa zakonskim
propisimao kriterijumima odbacivanja ili prihvatanja pojedinog
uzorkao izboru spremnikao nainu konzerviranja i uvanja uzorkao
nainu beleenja i oznaavanja podataka uzorkovanja
-
Planiranje uzorkovanjao veliini i broju uzorka kao i o mestu
uzorkovanjao nainima obrade uzorkao postupcima poduzorkovanja i
pripreme laboratorijskog uzorkao normi koja e se primenjivatio
nadzoru nad postupkom uzorkovanja
-
Planiranje uzorkovanjaS obzirom na celinu materijala i eljenu
informaciju navodimo nekoliko naina uzorkovanja:
Reprezentetivno uzorkovanje moe se sprovesti ako je materijal
homogen, pa sastav uzorka s obzirom na mereni parametar odgovara
sastavu ukupnog materijala
-
TIPOVI UZORKOVANJA
-
Sluajno uzorkovanje
-
Uzorkovanje heterogenog materijala
-
Prema verovatnoi izbora i prema nainu formiranja razlikuje se
vie vrsta uzoraka.
Najee:
Sluajni Sistematski Stratifikovani
Sluajni = najpoznatiji; Svaka jedinka populacije ima
jednakuverovatnou da bude izabrana u uzorak
Tablice sluajnih brojeva
-
Primer: Priprema sluajnog uzorkaNa osnovu tablice sluajnih
brojeva:
Uzorak
RedKolona12312245803811246617546169383791178451391292109752
-
Sistematski esto se primenjuje umesto sluajnog;jednako
reprezentativni;Bira se po izvesnom sistemu razliita verovatnoa
izbora
Faze formiranje sistematskog uzorka: 1. sastavljanje spiska
jedinica posmatranja osnovnog skupa; 2. izraunavanje koraka izbora
odnos veliine osnovnog skupa i veliine uzorka (K = N / n); 3.
odreivanje sluajnog poetka odabiranja K-tih jedinica;4. izvlaenje
svake K-te jedinice osnovnog skupa iz spiska, poevi od sluajnog
poetka.
-
Stratifikovani (slojeviti) uzorak:Populacija se podeli u
podpopulacije prema nekojkarakteristici iz svakog sloja sluajni
uzorak(homogenost unutar, a heterogenost izmedju stratuma)
esto bolja reprezentativnost Veliina uzorka?esto je jako teko
dati precizan odgovor!
Zavisi od: varijabilnosti merene pojave eljene preciznosti
-
Tipovi uzorkovanjaSistemsko uzorkovanje se temelji na planu
uzorkovanja, a uzorak se uzima u odreenim vremenskim razmacima radi
ispitivanja sistemskih varijabilnosti ukupnog materijala.Sluajno
uzorkovanje se temelji na prikupljanju uzoraka prema planu
pripravljenom na principima verovatnoe i statistike, tako da svaki
potencijalni uzorak ima jednaku verovatnou uzorkovanja.Uzorkovanje
na temelju line procene skupljaa uzorka podlono je sistemskoj
greci.
-
Sluajan izbor uzorkaXXXXXXXXXXXX
-
SISTEMATSKO uzorkovanjeXXXXXXXXXXXvXXXXXXXX
-
Uzorkovanje na osnovu proceneXXXXXX
-
Metode uzorkovanjaManualna, zgrabiAutomatsko, kompozitnot1t2t3t1
t3
-
Statistika uzorkovanjaStatistiko uzorkovanje temelji se na naelu
da mora postojati jednaka verovatnoa da e se sve estice ili delovi
materijala, odnosno populacije, nai u uzetom uzorku.
Za izvoenje statistike procene potrebno je da uzorak bude
sluajno odabran iz populacije, koju je nemogue celu ispitati, te da
bude nezavisan od ostalih uzoraka u poiljci.
-
Statistika uzorkovanjaVeliine m i s osnovnog skupa su fiksne
vrednosti, karakteristine veliine uzorka, a njegov prosek i
varijansa sluajne su veliine, sa raspodelom verovatnoe.
-
Statistika uzorkovanjaAko je prethodno na temelju barem 30
odreivanja za traeni sastojak odreeno eksperimentalno standardno
odstupanje, s i pretpostavljena doputena greka A, broj uzoraka n
moe se izraunati pomou izraza za interval pouzdanosti:
Ako je
-
Statistika uzorkovanjaTada je broj uzoraka
Gde je t statistika veliina kojom se smanjuje greka zbog
upotrebe procene standardnog odstupanja pri malom broju merenja
Za 30 i vie odreivanja uz 95%-tnu verovatnou t(z)=1,96 2
-
Statistika uzorkovanjaRazmotrimo smeu sastavljenu od nA delova
vrste A i nB delova vrste B. Verovatnoa p da e biti uzorkovana
vrsta A je:
Verovatnoa q da e biti uzorkovana vrsta B je:
-
Statistika uzorkovanjaAko se ukupno uzorkuje n estica, oekivani
broj estica vrste A jeste np, a standardno odstupanje izraunava se
iz binomne raspodele prema izrazu:
-
Veliina uzorkaVeliina uzorka statistiaru znai broj odvojenih
jedinica uzetih iz poiljke, a analitiaru obino masu ili zapreminu
uzorka.Ako je materijal koji se uzorkuje homogen ili se moe
homogenizovati, tada se cela poiljka moe posmatrati kao jedinini
uzorak koji je dovoljno velik za izvoenje ponovljenih analiza
ispitnog uzorka.Heterogeni materijal moe biti podeljen u vie
jedininih uzoraka, koje treba dalje poduzorkovati.
-
Veliina uzorkaVeliina uzorka koji se uzima iz ukupnog materijala
zavisi od:
veliine, broja i oblika granuleprosenog udela vrste koja se
odreujerazlike u gustini sastojakadoputenoj greci odreivanja
-
Veliina uzorkaZbirni uzorak se dobiva meanjem delova jedininih
uzoraka. Rezultati analize zbirnog uzorka daju prosean sastav
ispitivanog materijala, to vredi ako je uzorak homogen.
Prednost je skraeno vreme analize, a time i nia cena.
Nedostatak zbirnog uzorka je prikrivenost varijabilnosti izmeu
pojedinih delova poiljke
-
Prikupljanje uzorakaUzimanje delova jedininog uzorka moe biti
samo prvi korak u postupku pripreme laboratorijskog uzorka.
Ako je zbirni uzorak prevelik za izvoenje analize, sprovodi se
poduzorkovanje.
Kako bi se onemoguila promena uzorka, ureaji za uzorkovanje i
spremnici moraju biti izraeni od inertnog materijala i moraju se
redovno istiti.
-
Prikupljanje uzorakaUzorak je, po pravilu , dobro analizirati
odmah posle uzorkovanja, a ako to nije mogue, potrebno je preduzeti
korake da ne dodje do njegove promene.Uzorke treba uvati u
metalnim, staklenim ili plastinim spremnicima, bez prisustva
vazduha kako ne bi dolo do:isparavanja sastojka ili uzorkareakcije
uzorka sa kisenikom ili ugljen-dioksidom iz vazduharaspada zbog UV
zraenja ili promene temperaturepromene zbog katalitike
aktvnosti
-
Uzorkovanje vrstog materijalavrsti uzorak moe biti kompaktan ili
rastresit, tj. Sastavljen od estica razliite veliine.
Ako materijal sadri estice razliitih veliina, bitno je da
jednokratni uzorak bude dovoljno velik kako bi svaka estica imala
jednaku mogunost da bude uzorkovana.
-
Uzorkovanje vrstog materijalaAko se materijal (ruda) prenosi
pokretnom trakom, uzorak se moe uzeti zaustavljanjem trake u
odreenim vremenskim intervalima i uzimati materijal izmeu dve
utvrene take.Uzorak se s pokretne trake moe uzimati runo ili
automatski.
-
Uzorkovanje vrstog materijalaPogodnije je uzorak uzimati s kraja
trake slobodnim padom, automatski ili runo
-
Uzorkovanje vrstog materijalaPostoje razliite naprave za
uzorkovanje rastresitog materijala u mirovanju, na slici je
prikazan kradljivac, koji se sastoji od dve cevi koje tesno
prijanjaju jedna uz drugu. Spoljanja cev zaotrena je sa obe strane,
a obe cevi imaju otvore koji se otvaraju i zatvaraju rotacijom
unutranje cevi.
-
Uzorkovanje vrstog materijalaZbog velike koliine prvobitno
uzetog uzorka, posebno kada je re o materijalu sa velikim rasponom
veliine estica, potrebno je pre konane analize uzorak smanjiti i
homogenizovati, to se ini na nekoliko naina:
drobljenjem ili mlevenjem (mehanikim drobilicama ili mlinovima)
do zahtevane veliine esticahomogenizacijom kuglinim
mlinomsmanjivanjem uzorka postupcima poduzorkovanja
-
Uzorkovanje vrstog materijalaUobiajena tehnika smanjivanja
rastresitog uzorka jeste etvrtanje.
-
Uzorkovanje tenostiPremda tenosti pri uzorkovanju stvaraju manje
problema, to se odnosi samo na relativno male zapremine onih
tenosti koje sadre jednu fazu pa se pre uzorkovanja mogu
homogenizovati.Sa aspekta uzorkovanja tenosti se dele:Na tenosti
koje teku u otvorenim sistemima (reka, kanal)Na tenosti koje teku u
zatvorenim sistemima (cevi)Na tenosti koje miruju u zatvorenim
spremnicimaNa tenosti u otvorenim stajaim vodama, morima, jezerima
ili rezervoarima
-
Uzorkovanje tenostiHemijski sastav tekue vode zavisi od brojnih
parametara, pa je za potpunu informaciju potrebno analizirati
veliki broj uzoraka.Uzorci se uzimaju pogodnim napravama u odreenim
vremenskim intervalima i na odreenim dubinama.
-
Uzorkovanje tenostiPri uzorkovanju otpadnih voda veliina uzorka
obino ne prelazi zapreminu od 2 litra.
Posude za uzorkovanje su staklene ili polietilenske boce irokog
grla, koje pre uzorkovanja valja nekoliko puta isprati vodom koja e
se uzorkovati, s tim to se moraju redovno istiti radi spreavanja
razvijanja bakterija, koje bi mogle prouzrokovati promenu sastava
vode.
-
Uzorkovanje tenostiZavisno od zahteva analize i sastava otpadne
vode, uzorak se moe uzimati jednokratno, u odreeno vreme i na
odreenom mestu, ili se uzorkovanje izvodi u razliitim vremenskim
intervalima na istoj lokaciji, odnosno istovremeno na razliitim
lokacijama.
Zbirni uzorak ne moe se koristiti za analizu sastojaka koji se
znatno menjaju stajanjem, kao npr. Odreivanje rastvorenih gasova,
hlora, rastvornih sulfida ili pak temperature i pH-vrednosti
potrebno je izvesti odmah nakon uzorkovanja in situ.
-
Uzorkovanje tenostiKako bi se osigurala homogenost tenosti,
neposredno pre mesta uzorkovanja treba izazvati turbulentno
strujanje, to se postie suavanjem cevi ili zavojem.
-
Uzorkovanje tenostiSvaka tenost koja due stoji u zatvorenom
spremniku podlona je raslojavanju zbog razliite gustine sastojaka.
Kako je nemogue homogenizovati takvu tenost, uzorak se uzima s
razliitih dubina pogodnim napravama s klipom.
-
Uzorkovanje gasovaUzorkovanje gasova zahteva poznavanje njihovih
osobina. Kako masa gasa u nekoj zapremini zavisi od temperature i
pritiska, sastav uzorka gasa moe zbog promene tih parametara
varirati.S obzirom na brzinu strujanja, pri uzorkovanju gasova nema
problema oko homogenizacije.Zaprenime posuda za uvanje uzoraka
gasova, koji su obino staklene ili nainjene od inertnog metalnog
materijala, iznose od 100 do 250 mL.
-
Uzorkovanje gasovaGasoviti uzorci koji se uzimaju specifinim
pumpama i slinim napravama, pri duem skladitenju gube svoja
svojstva jer se adsorbuju na zidove spremnika i jer lako difunduju
kroz plastine spremnike pa menjaju sastav u zavisnosti od
temperature i pritiska.
-
Pripremanje analitikog uzorkaKako uzorak koji pristigne u
laboratoriju obino vei od koliine potrebne za pojedinanu analizu,
treba ga redukovati, ali tako da zadri svoju reprezentativnost.
Postupak smanjivanja zavisi od agregatnog stanja kao i od
fizikih i hemijskih svojstaja uzorka.
*****************While the absolute concentrations within rain
and sea water are very different, the relative concentrations are
often very similara clue to the origin of these ions.
Rain, especially when falling close to the sea, has sea water as
a major constituent and can often be regarded as diluted sea
water.
Source: Gibbs (1970) referenced in Reeve, R.N. (2002)
Introduction to Environmental Analysis. Wiley.
***Figure: 19-07
Caption:A soil aggregate composed of mineral and organic
components, showing the localization of soil microorganisms. Very
few microorganisms are found free in the soil solution; most of
them occur as microcolonies attached to the soil particles.
**