Analytical quality in environmental studies: uncertainty evaluation of chemical concentrations determined by INAA

Abstract

Instrumental neutron activation analysis (INAA) is a measurement technique of high metrological level for the determination of chemical elements. In the context of BIOTA/FAPESP Program, leaves of trees have been evaluated by INAA for biomonitoring purposes of the Atlantic Forest. To assure the comparability of results in environmental studies, a leaf sample of Marlierea tomentosa (Myrtaceae family) showing the lowest concentrations of chemical elements was selected for the evaluation of analytical quality of the determination under unfavorable conditions. Nevertheless, the homogeneity of chemical concentrations of sample at the 95% of confidence level has been achieved and INAA has presented repeatability of 2% for the determination of Br, Co, Cs, Fe, K, Na, Rb and Sr, the uncertainty could have been overestimated. For the evaluation of uncertainty due to the variability of chemical concentrations in the sample, Jackknife and Bootstrap methods were used to estimate the maximum expected percent standard deviation. The uncertainty budget was considered adequate for the reporting chemical concentrations of environmental samples determined by INAA.A análise por ativação neutrônica instrumental (INAA) é uma técnica analítica de alto nível metrológico para a determinação de elementos químicos. No contexto do programa BIOTA/FAPESP, folhas de árvores vêm sendo avaliadas empregando-se INAA para a biomonitoração da Mata Atlântica. Para garantir a comparabilidade dos resultados em estudos ambientais, amostra de folhas de Marlierea tomentosa, cujas concentrações de elementos químicos obtidas foram as menores, foi selecionada para a avaliação da qualidade analítica na mais desfavorável situação. Esta avaliação levou em consideração a homogeneidade das concentrações de elementos e a estimativa da repetitividade analítica. Embora a homogeneidade das concentrações tenha sido detectada em nível de 95% de confiança e a INAA tenha apresentado repetitividade estimada em 2% para Br, Co, Cs, Fe, K, Na, Rb e Sr, a incerteza pode ter sido superestimada. Para a avaliação da incerteza devido à variabilidade das concentrações químicas na amostra, os métodos Jackknife e Bootstrap foram empregados para estimar o desvio padrão máximo esperado. A estimativa de incerteza foi considerada adequada para a geração de resultados de concentrações químicas em estudos ambientais.

Keywords

• Uncertainty
• INAA
• Jackknife
• Bootstrap