Todos los resultados para los límites de detección para las matrices de agua se reunieron y se muestran en la Figura 1, es decir, un gráfico de barras de error para la media de los límites de detección de cada componente se muestra por separado.
Barra de error del límite de detección (ng/L) para la matriz de agua.
Límites de detección basados en la relación señal/ruido (SN)
Las alturas de señal y ruido se utilizan para calcular la relación señal/ruido. Evidentemente, los valores más bajos de la altura del ruido y los valores más altos de la altura de la señal dan lugar a valores más bajos de los límites de detección. Este enfoque se recomienda sobre todo cuando el instrumento presenta ruido en ausencia de un analito. En las directrices para el procedimiento de validación de la Armonización , relación señal/ruido se sugiere aplicar procedimientos analíticos que exhiben ruido de base. En el análisis instrumental esto se considera el límite de detección, porque en el análisis instrumental, como la cromatografía, la respuesta del instrumento está fuertemente relacionada con todas las propiedades de las partes instrumentales tomadas en conjunto, por ejemplo, el puerto de inyección, la columna, el horno, el detector, el usuario, etc. La relación señal/ruido (S/N) se calcula mediante 2H/h, donde H es la altura del pico correspondiente al componente en cuestión, en el cromatograma obtenido con la solución de referencia prescrita, medida desde el máximo del pico hasta la línea de base extrapolada de la señal observada desde una distancia igual a 20 veces la anchura a media altura; h es el rango del ruido de fondo en un cromatograma obtenido después de la inyección o de la aplicación de un blanco, observado desde una distancia igual a 20 veces la anchura a media altura del pico en el cromatograma obtenido con la solución de referencia prescrita y, si es posible, situado igualmente alrededor del lugar donde se encuentra este pico. Según esta fórmula, la detección de una señal producida por un analito en su forma estándar conduce al límite de detección instrumental, sin considerar ningún paso en el tratamiento de la muestra. Por lo tanto, en una determinación multirresiduo como la del presente estudio, cada analito muestra su respuesta libre de cualquier factor de interferencia, ya que es sólo una solución estándar, y esto es lo que se conoce generalmente como límite de detección instrumental (IDL).
La tabla 3 ilustra el valor máximo de ruido para el 4,4`-DDT (520) como el valor más alto del límite de detección (0,563 μg/L en agua). Los límites de detección oscilaron entre 0,066 y 0,563 μg/L en agua (media de 0,202±0,141μg/L); mientras tanto, el ruido y la altura de la señal oscilaron entre 86 y 520 (media de 205±126) y entre 1526 y 5116 (media de 3411±997), respectivamente, para 2 μg/L de blanco de agua de matriz fortificada. Apareció una tendencia creciente en los valores límite de detección en el orden: Epóxido de heptacloro< β-HCH< δ-HCH< α-HCH< heptacloro< aldrina< endosulfán II< 4,4′-DDE< dieldrín< endrín< metoxicloro< endrín aldehído< γ-HCH< 4,4′-DDD< endosulfán I< endosulfán sulfato< endrín cetona< 4,4′-DDT. De hecho, el SN indica el rendimiento del instrumento en los analitos deseados. Así, las características más importantes en el rendimiento de la cromatografía son el detector seleccionado (ECD), la fase estacionaria (columna, HP-5ms), la fase móvil (gas portador, N2), el modo de inyección (splitless) y las temperaturas del puerto de inyección, del horno y del detector.
Límites de detección basados en la pendiente de la curva de calibración (CCS)
La pendiente de una curva de calibración es otro procedimiento para asumir un límite de detección en química analítica. Rajaković y Marković clasificaron los límites de detección de las curvas de calibración en tres grupos: mínimos cuadrados ordinarios, mínimos cuadrados ponderados y curvas de calibración no lineales. Los resultados de la Tabla 4 se basan en los mínimos cuadrados lineales. Para la cuantificación se utilizan dos métodos de calibración, a saber, la calibración interna y la externa. Los límites de detección se calcularon a partir de las pendientes de estos dos gráficos. Las respuestas de los analitos (y) se trazaron frente a las concentraciones de una serie de valores estándar de los analitos (x). El límite de detección se calculó mediante la ecuación: a + 3 × S D y pendiente , (donde a es un intercepto de la ecuación de calibración) . Para la calibración externa (CCSE), los límites de detección oscilaron entre 0,295 y 2,107 μg/L en agua (media de 1,219±0,466 μg/L). Fatoki y Awofolu determinaron valores entre 5,5 y 20,6 ng/L, basándose en una ecuación de curva de calibración lineal para algunos plaguicidas organoclorados en muestras de agua. Mientras tanto, en un estudio sobre un límite de detección de arsénico utilizando ICP, Rajaković y Marković muestra valores de límite de detección poco fiables basados en una ecuación de curva de calibración lineal de mínimos cuadrados.
Por otro lado, mediante la calibración de estándares internos, se encontró que los límites de detección (CCSI) oscilaban entre 0,178 y 2,043 (media de 1,179±0,494). Apareció una tendencia creciente en los valores del límite de detección en el orden sulfato de endosulfán> endrín aldehído> 4,4′-DDE> endrín cetona> endosulfán II> endrín> metoxicloro> dieldrín> 4,4′-DDT> γ-HCH> endosulfán I> 4,4′-DDD> α-HCH> β-HCH> aldrina> epóxido de heptacloro> δ-HCH> heptacloro. Así, el límite de detección más bajo fue para el sulfato de endosulfán, y el más alto para el heptacloro, basado en el CCS. En el caso del CCSE, la tendencia al aumento del límite de detección es heptacloro> endrín> α-HCH> β-HCH> δ-HCH> 4,4′-DDE> epóxido de heptacloro> sulfato de endosulfán> endrín aldehído> endrín cetona> aldrín> endosulfán II> 4,4′-DDT> 4,4′-DDD> γ-HCH> dieldrina > metoxicloro> endosulfán I. Por lo tanto, la tendencia creciente de los dos métodos (CCSI y CCSE) no es la misma, lo que podría ser el resultado de un factor de respuesta relativo procedente de un efecto de estándar interno. Además, los límites de detección derivados de una pendiente de calibración del estándar interno muestran niveles más bajos para los límites de detección derivados por CCSE. Sin embargo, los análisis de los datos mediante SPSS no mostraron diferencias significativas entre los límites de detección de estos dos métodos.
Los límites de detección basados en el blanco fortificado de laboratorio (LFB)
El límite de detección basado en el blanco fortificado de laboratorio presenta otro rango de límites de detección para los plaguicidas organoclorados objetivo, basado en la desviación estándar y el valor T . Los límites de detección basados en el LFB oscilaron entre 0,001 y 0,005 μg/L en el agua (media de 0,002±0,001 μg/L). Este rango de límites de detección está de acuerdo con Darko y Akoto , quienes determinaron residuos de plaguicidas organoclorados en el agua del lago Bosomtwi, Ghana. Sin embargo, este rango no concuerda con los estudios de Tan y He y Samoh e Ibrahim , que informaron de los rangos más bajos y más altos para los límites de detección, respectivamente.
La tendencia de aumento del límite de detección es del orden sulfato de endosulfán> 4,4′-DDE> endrín aldehído> endrín cetona> endosulfán II> endrín> metoxicloro> dieldrín> 4,4′-DDT> γ -HCH> endosulfán I> 4,4′-DDD> α-HCH> β-HCH> aldrina> epóxido de heptacloro> δ-HCH> heptacloro. Los valores más bajos y más altos de los límites de detección fueron para el sulfato de endosulfán y el heptacloro, respectivamente. Un blanco fortificado de laboratorio tiene en cuenta todos los pasos de la preparación y el análisis de la muestra.
Los límites de detección basados en el LFB para los sedimentos se muestran en la Tabla 5. Los valores muestran niveles de detección entre 0,001 y 0,005 ng/g (media de 0,001±0,001). Este rango es similar a los resultados de Kim y Kang ( 0,002 a 0,005 ng/g). Los resultados de Tan y He (0,01-0,08 ng/g) y Kim y Lee (0,02-0.16 ng/g) indican niveles más altos y más bajos, cuando se comparan con los límites de detección de este estudio, respectivamente
Comparaciones entre los tres métodos de cálculo del límite de detección
Los límites de detección del método en el estudio actual consisten en tres métodos que están documentados en química analítica, y cuál utilizar es una decisión del químico. En el método de relación señal-ruido, el énfasis se pone en las propiedades instrumentales. En el método CCS, se presta atención a una suposición rápida e inicial para el límite de detección. El método LFB hace una suposición basada en los procedimientos de todos los métodos, tanto si mejoran como si reducen los valores de detección. El objetivo de encontrar las diferencias entre estos datos es revelar patrones en los datos, para ver si son fiables para informar de los valores del límite de detección. Miller y Miller recomiendan comparar diferentes métodos para encontrar valores límite de detección fiables. Por otra parte, dependiendo de la naturaleza de cada método, el químico debe tener cuidado al utilizar cualquiera de ellos. No se recomienda utilizar el método de la curva de calibración para calibraciones de un solo punto . El procedimiento señal-ruido se utiliza sobre todo para el IDL, más que para el límite de detección de un método. El LFB puede producir valores elevados en casos de interferencia creciente en varios pasos de una técnica de tratamiento de muestras. Entre los tres métodos de cálculo, los límites de detección basados en LFB mostraron valores más bajos.
Considerando tanto el estándar interno como el estándar externo como un método de cálculo, la tendencia creciente de los límites de detección es la siguiente: LFB<SN<CCS. Aunque la relación señal/ruido debería tener el límite de detección instrumental más bajo y el método LFB debería ser más alto que éste, porque tiene peor sensibilidad debido a la interferencia, este hallazgo muestra que un analista puede mejorar los límites de detección del método en caso de una limitación en IDL. Chung y Chen también mencionaron este efecto de lograr un límite de detección del método en una matriz causado por la reducción del ruido químico de las extracciones de la matriz. Por lo tanto, la extracción por SPE y la mejora pueden lograr resultados con un límite de detección más bajo cuando se analizan plaguicidas organoclorados, como se muestra en este estudio. Del mismo modo, Janska y Lehotay encontraron límites de detección más bajos en los extractos matriciales en su estudio sobre las hortalizas, también.
Las similitudes entre todos los métodos realizados y una inspección casual de los mismos plantea la posibilidad de no tener diferencias significativas entre los datos de los cuatro métodos (CCSI, CCSE, SN, LFB) estadísticamente. Por lo tanto, una prueba t de muestras independientes es apropiada para estudiar las diferencias asociadas a los métodos aplicados a los 18 plaguicidas organoclorados objetivo. Se realizó una prueba t de muestras independientes con SPSS para comparar los límites de detección (t(34)=9,5, P=0, de dos colas). Hubo una diferencia significativa entre los límites de detección basados en SN (M=0,202, SD=0,14) y los valores de CCS para CCSI y CCSE basados en PCO objetivo. No hubo diferencias significativas entre los límites de detección basados en CCSI (M=1,12, SD=0,5) y los límites de detección basados en CCSE (M=1,22, SD=0,45; t(34)=0,6, P=0,56, de dos colas). Los límites de detección basados en LFB (M=0,005, SD=0,002) y SN (M=0,202, SD=0,14; t(34)=6, P=0,00, dos colas) mostraron diferencias significativas. También se realizó una prueba t de muestras independientes para comparar los valores de detección basados en CCSI y LFB. Hubo una diferencia significativa entre los límites de detección basados en LFB (M=0,005, SD=0,002) y los límites de detección basados en CCSI (M=1,12, SD=0,5; t(34)=-7,5, P=0,00, dos colas). Se encontraron resultados similares en la investigación de Rajaković y Marković sobre diferentes métodos de cálculo del límite de detección para el arsénico por ICP. Menciona que un valor único de LOD calculado por un determinado modelo no puede compararse directamente con los calculados por otros modelos.