Métodos de ensaio, calibração e validação de métodos na análise química de solo e matéria vegetal

Abstract

As limitações dos recursos naturais, a agricultura sustentável e a crescente preocupação com a poluição ambiental, têm levado a que seja cada vez mais importante, o estudo da fertilidade do solo e da nutrição das plantas, de forma a potenciar a produtividade das culturas e, concomitantemente, o rendimento económico da atividade agrícola. Com este intuito, é imprescindível a realização de análises ao solo e aos tecidos vegetais, com recurso a métodos fiáveis, que originem dados corretos da concentração dos nutrientes disponíveis no solo e, que são efetivamente assimilados pelas plantas. A aquisição destes resultados e a sua posterior interpretação, estão na base da elaboração de planos de fertilização adequados. Neste contexto, a presente dissertação teve como objetivo a validação e o controlo de qualidade de métodos analíticos como a determinação de zinco e cálcio em amostras de solo, a quantificação da capacidade de troca catiónica do cálcio na mesma matriz e, a determinação de boro e potássio em amostras de matéria vegetal. Estes métodos possuem como método de extração, a utilização das soluções extratoras Mehlich 3, cloreto de hexaminocobalto III e, a digestão por micro-ondas, respetivamente. A quantificação foi sempre realizada recorrendo à técnica de ICP-OES. Na validação dos métodos mencionados, foram avaliados os parâmetros de desempenho gama de trabalho, linearidade, limiares analíticos, seletividade, exatidão, precisão e robustez. A incerteza das medições foi também estimada e, foram implementadas ações de controlo de qualidade interno, através da utilização de cartas de controlo. Todos os métodos apresentam, para a gama definida, uma boa correlação linear e limiares analíticos adequados às análises de rotina. Estes mostraram-se ser seletivos, à exceção do método da determinação de potássio, que necessita de um estudo mais aprofundado deste parâmetro. Na verificação da exatidão, através da utilização de amostras de ensaios interlaboratoriais como materiais de referência, obtiveram-se valores de Z-score satisfatórios. A precisão avaliada em condições de repetibilidade, precisão intermédia e reprodutibilidade revelou-se adequada e, os respetivos coeficientes de variação estavam de acordo com os critérios de aceitação estabelecidos. A incerteza das medições determinada, demonstrou-se, também, ser apropriada. As etapas do procedimento experimental, mais suscetíveis de influenciar os resultados, foram também verificadas.

The limitations of natural resources, sustainable agriculture and growing concern about environmental pollution have led to an increasingly important study of soil fertility and plant nutrition, in order to boost crop productivity and, concomitantly, the economic yield of the agricultural activity. For this purpose, it is essential to carry out soil and plant tissue analyses, using reliable methods that give correct data on the concentration of nutrients available in the soil and that are effectively assimilated by the plants. The acquisition of these results and their subsequent interpretation are the basis of the elaboration of adequate fertilization regimes. In this context, the present dissertation aimed at the validation and quality control of analytical methods such as the determination of plant available zinc and calcium in soil samples, the quantification of calcium in the cation exchange complex of the same soil and the determination of boron and potassium in samples of vegetable matter. These methods use Mehlich 3 and hexammine cobalt III chloride as extraction reagents for soils and for plant material extraction, microwave digestion is used. Quantification was always performed using the ICP-OES technique. In the validation of the mentioned methods, the performance parameters of the working range, linearity, analytical thresholds, selectivity, accuracy, precision and robustness were evaluated. The uncertainty of the measurements was also estimated and internal quality control actions were implemented through the use of control charts. All methods present, for the defined range, a good linear correlation and adequate analytical thresholds for the routine analyzes. These were shown to be selective, except for the method of potassium determination, which requires a more in-depth study of this parameter. In the verification of accuracy, interlaboratory test samples were used as reference materials, satisfactory Z-score values were obtained. Precision evaluated under conditions of repeatability, intermediate accuracy and reproducibility proved to be adequate, and the respective coefficients of variation were in accordance with established acceptance criteria. The uncertainty of the measurements has also been shown to be appropriate. The steps of the experimental procedure, more susceptible to influence the results, were also verified.