Tutti i risultati dei limiti di rilevamento per le matrici di acqua sono stati raccolti insieme e sono mostrati nella Figura 1, cioè un grafico a barre di errore per la media dei limiti di rilevamento di ogni componente mostrato separatamente.Cioè un grafico a barre di errore per la media dei limiti di rilevamento di ogni componente mostrato separatamente.
Barra di errore del limite di rilevamento (ng/L) per la matrice acqua.
Limiti di rilevazione basati sul rapporto segnale/rumore (SN)
Le altezze del segnale e del rumore sono usate per calcolare il rapporto segnale/rumore. Chiaramente, valori più bassi per l’altezza del rumore e valori più alti per l’altezza del segnale portano a valori più bassi per i limiti di rilevamento. Questo approccio è per lo più raccomandato quando lo strumento presenta rumore in assenza di un analita. Nelle linee guida per la procedura di convalida di Harmonization , il rapporto segnale-rumore è suggerito per applicare procedure analitiche che presentano un rumore di base. Nell’analisi strumentale questo è considerato il limite di rilevazione, perché nell’analisi strumentale, come la cromatografia, la risposta dello strumento è fortemente legata a tutte le proprietà delle parti strumentali prese insieme, ad esempio porta di iniezione, colonna, forno, rivelatore, utente, ecc. Il rapporto segnale/rumore (S/N) è calcolato da 2H/h, dove: H è l’altezza del picco corrispondente al componente in questione, nel cromatogramma ottenuto con la soluzione di riferimento prescritta, misurata dal massimo del picco alla linea di base estrapolata del segnale osservato da una distanza pari a 20 volte la larghezza a metà altezza; h è la gamma del rumore di fondo in un cromatogramma ottenuto dopo l’iniezione o l’applicazione di un bianco, osservato da una distanza pari a 20 volte la larghezza a metà altezza del picco nel cromatogramma ottenuto con la soluzione di riferimento prescritta e, se possibile, situato equamente intorno al luogo in cui si trova questo picco. Secondo questa formula, la rilevazione di un segnale prodotto da un analita nella sua forma standard porta al limite di rilevazione strumentale, senza considerare alcun passaggio nel trattamento del campione. Pertanto, in una determinazione multiresiduo come lo studio attuale, ogni analita mostra la sua risposta libera da qualsiasi fattore interferente, poiché è solo una soluzione standard, e questo è ciò che è generalmente noto come limite di rilevamento strumentale (IDL).
La tabella 3 illustra il valore di rumore massimo per 4,4`-DDT (520) come il valore più alto del limite di rilevamento (0,563 μg/L in acqua). I limiti di rilevamento variavano da 0,066 a 0,563 μg/L in acqua (media di 0,202±0,141μg/L); nel frattempo, l’altezza del rumore e del segnale variava da 86 a 520 (media di 205±126) e da 1526 a 5116 (media di 3411±997), rispettivamente, per 2 μg/L di matrice fortificata acqua bianca. Una tendenza crescente nei valori limite di rilevamento è apparsa nell’ordine: Eptacloro epossido< β-HCH< δ-HCH< α-HCH< eptacloro< aldrin< endosulfan II< 4,4′-DDE< dieldrin< endrin< metossiclor< endrin aldeide< γ-HCH < 4,4′-DDD< endosulfan I< solfato di endosulfan< endrin chetone< 4,4′-DDT. Infatti, SN indica le prestazioni dello strumento negli analiti desiderati. Quindi le caratteristiche più importanti nelle prestazioni della cromatografia sono il rivelatore selezionato (ECD), la fase stazionaria (colonna, HP-5ms), la fase mobile (gas di trasporto, N2), la modalità di iniezione (splitless) e le temperature della porta di iniezione, del forno e del rivelatore.
Limiti di rilevazione basati sulla pendenza della curva di calibrazione (CCS)
La pendenza di una curva di calibrazione è un’altra procedura per assumere un limite di rilevazione in chimica analitica. Rajaković e Marković hanno classificato i limiti di rilevazione della curva di calibrazione in tre gruppi: curve di calibrazione ordinarie ai minimi quadrati, ponderate ai minimi quadrati e non lineari. I risultati nella tabella 4 sono basati sui minimi quadrati lineari. Per la quantificazione sono stati utilizzati due metodi di calibrazione, ovvero la calibrazione interna ed esterna. I limiti di rilevamento sono stati calcolati in base alle pendenze di questi due diagrammi. Le risposte degli analiti (y) sono state tracciate contro le concentrazioni di una serie di valori standard degli analiti (x). Il limite di rilevamento è stato calcolato mediante l’equazione: a + 3 × S D y slope , (dove a è un’intercetta dell’equazione di calibrazione). Per la calibrazione esterna (CCSE), i limiti di rilevamento variavano da 0,295 a 2,107 μg/L in acqua (media di 1,219±0,466 μg/L). Fatoki e Awofolu hanno determinato valori compresi tra 5,5 e 20,6 ng/L, sulla base di un’equazione della curva di calibrazione lineare per alcuni pesticidi organoclorurati in campioni di acqua. Nel frattempo, in uno studio sul limite di rilevamento dell’arsenico utilizzando ICP, Rajaković e Marković mostrano valori limite di rilevamento inaffidabili basati su un’equazione lineare della curva di calibrazione dei minimi quadrati.
D’altra parte, con calibrazione standard interno, limiti di rilevamento (CCSI) sono stati trovati per variare da 0,178 a 2,043 (media di 1,179±0,494). Una tendenza all’aumento dei valori del limite di rilevamento è apparsa nell’ordine: endosulfan solfato> endrin aldeide> 4,4′-DDE> endrin chetone> endosulfan II> endrin> metossiclor> dieldrin> 4,4′-DDT> γ-HCH> endosulfan I> 4,4′-DDD> α-HCH> β-HCH> aldrin> eptacloro epossido> δ-HCH> eptacloro. Così, il limite di rilevamento più basso era per il solfato di endosulfan, e il più alto per l’eptacloro, basato su CCS. Nel caso del CCSE, la tendenza all’aumento del limite di rilevamento è: eptacloro> endrina> α-HCH> β-HCH> δ-HCH> 4,4′-DDE> eptacloro epossido> endosulfan solfato> endrina aldeide> endrina chetone> aldrina> endosulfan II> 4,4′-DDT> 4,4′-DDD> γ-HCH> dieldrin > metossiclor> endosulfan I. Pertanto, la tendenza all’aumento per i due metodi (CCSI e CCSE) non è la stessa, il che potrebbe essere il risultato di un fattore di risposta relativo proveniente da un effetto standard interno. Inoltre, i limiti di rilevamento derivati da una pendenza di calibrazione dello standard interno mostrano livelli più bassi per i limiti di rilevamento derivati dal CCSE. Tuttavia, le analisi dei dati con SPSS non hanno mostrato differenze significative tra i limiti di rilevamento di questi due metodi.
Limiti di rilevamento basati sul bianco fortificato in laboratorio (LFB)
Il limite di rilevamento basato sul bianco fortificato in laboratorio presenta un’altra gamma di limiti di rilevamento per i pesticidi organoclorurati target, basata sulla deviazione standard e sul valore T. I limiti di rilevamento basati su LFB variavano da 0.001 a 0.005 μg/L in acqua (media di 0.002±0.001 μg/L). Questa gamma di limiti di rilevamento è in accordo con Darko e Akoto, che hanno determinato i residui di pesticidi organoclorurati nell’acqua del lago Bosomtwi, Ghana. Tuttavia, questo intervallo non supporta gli studi di Tan e He e Samoh e Ibrahim, che hanno riportato gli intervalli inferiori e superiori per i limiti di rilevamento, rispettivamente.
La tendenza all’aumento del limite di rilevamento è nell’ordine: endosulfan solfato> 4,4′-DDE> endrin aldeide> endrin chetone> endosulfan II> endrin> metossiclor> dieldrin> 4,4′-DDT> γ -HCH> endosulfan I> 4,4′-DDD> α-HCH> β-HCH> aldrin> eptacloro epossido > δ-HCH> eptacloro. I valori più bassi e più alti per i limiti di rilevamento erano rispettivamente per il solfato di endosulfan e l’eptacloro. Un bianco di laboratorio fortificato tiene conto di tutte le fasi di preparazione e analisi del campione.
I limiti di rilevamento basati su LFB per i sedimenti sono riportati nella tabella 5. I valori mostrano livelli di rilevamento tra 0,001 e 0,005 ng/g (media di 0,001±0,001). Questo intervallo è simile ai risultati di Kim e Kang (da 0,002 a 0,005 ng/g). I risultati di Tan e He (0,01-0,08 ng/g) e Kim e Lee (0,02-0.16 ng/kg) indicano livelli più alti e più bassi, se confrontati con i limiti di rilevamento di questo studio, rispettivamente
Confronti tra i tre metodi di calcolo del limite di rilevamento
I limiti di rilevamento del metodo nello studio attuale consistono in tre metodi che sono documentati in chimica analitica, e quale usare è una decisione del chimico. Nel metodo del rapporto segnale-rumore, l’enfasi è sulle proprietà strumentali. Nel metodo CCS, l’attenzione è rivolta a un’assunzione iniziale e veloce per il limite di rilevamento. Il metodo LFB fa un’assunzione basata sulle procedure di tutti i metodi, se migliorano o riducono i valori di rilevazione. Lo scopo di trovare le differenze tra questi dati è quello di rivelare i modelli nei dati, per vedere se sono affidabili per riportare i valori limite di rilevazione. Miller e Miller raccomandano di confrontare diversi metodi per trovare valori limite di rilevazione affidabili. D’altra parte, a seconda della natura di ogni metodo, il chimico dovrebbe fare attenzione quando utilizza uno qualsiasi di essi. Non è consigliabile utilizzare il metodo della curva di calibrazione per calibrazioni a punto singolo. La procedura segnale-rumore è usata soprattutto per l’IDL, piuttosto che per un limite di rilevazione del metodo. LFB può produrre valori elevati in caso di interferenze crescenti in diverse fasi di una tecnica di trattamento del campione. Tra i tre metodi di calcolo, i limiti di rilevamento basati su LFB hanno mostrato valori più bassi.
Considerando sia lo standard interno che lo standard esterno come un metodo di calcolo, la tendenza all’aumento dei limiti di rilevamento è la seguente: LFB<SN<CCS. Anche se il rapporto segnale/rumore dovrebbe avere il limite di rilevamento strumentale più basso e il metodo LFB dovrebbe essere più alto di quello, perché ha una sensibilità peggiore a causa dell’interferenza, questo risultato mostra che un analista può migliorare i limiti di rilevamento del metodo in caso di una limitazione nell’IDL. Chung e Chen hanno anche menzionato questo effetto di raggiungere un limite di rilevamento del metodo in una matrice causato dalla riduzione del rumore chimico dalle estrazioni della matrice. Pertanto, l’estrazione tramite SPE e il potenziamento possono ottenere risultati con un limite di rilevamento inferiore quando si analizzano i pesticidi organoclorurati, come mostrato in questo studio. Allo stesso modo, Janska e Lehotay hanno trovato limiti di rilevamento più bassi negli estratti della matrice nel suo studio sulle verdure, pure.
Le somiglianze tra tutti i metodi condotti e un’ispezione casuale di essi solleva la possibilità di non avere differenze significative tra i dati dei quattro metodi (CCSI, CCSE, SN, LFB) statisticamente. Pertanto, un t-test per campioni indipendenti è appropriato per studiare le differenze associate ai metodi applicati ai 18 pesticidi organoclorurati target. È stato condotto un test t a campione indipendente con SPSS per confrontare i limiti di rilevamento (t(34)=9,5, P=0, a due code). C’era una differenza significativa tra i limiti di rilevamento basati su SN (M=0,202, SD=0,14) e i valori CCS per CCSI e CCSE basati su OCP target. Non c’erano differenze significative tra i limiti di rilevamento basati su CCSI (M=1,12, SD=0,5) e i limiti di rilevamento basati su CCSE (M=1,22, SD=0,45; t(34)=0,6, P=0,56, a due code). I limiti di rilevamento basati su LFB (M=0,005, SD=0,002) e SN (M=0,202, SD=0,14; t(34)=6, P=0,00, a due code) hanno mostrato differenze significative. È stato condotto anche un test t a campione indipendente per confrontare i valori di rilevamento basati su CCSI e LFB. C’era una differenza significativa tra i limiti di rilevamento basati su LFB (M=0,005, SD=0,002) e i limiti di rilevamento basati su CCSI (M=1,12, SD=0,5; t(34)=-7,5, P=0,00, a due code). Risultati simili sono stati trovati nella ricerca di Rajaković e Marković sui diversi metodi di calcolo del limite di rilevamento per l’arsenico tramite ICP. Egli menziona che un valore unico per il LOD calcolato da un certo modello non può essere confrontato direttamente con quelli calcolati da altri modelli.