Wszystkie wyniki dla limitów wykrywalności dla matryc wodnych zostały zebrane razem i przedstawione na Rysunku 1, tj.tj. wykres z paskiem błędów dla średniej wartości granic wykrywalności każdego składnika przedstawionej oddzielnie.
Pasek błędów granicy wykrywalności (ng/L) dla matrycy wodnej.
Granice wykrywalności oparte na stosunku sygnału do szumu (SN)
Wysokości sygnału i szumu są używane do obliczania stosunku sygnału do szumu. Oczywiste jest, że niższe wartości wysokości szumu i wyższe wartości wysokości sygnału skutkują niższymi wartościami limitów detekcji. Takie podejście jest zalecane głównie wtedy, gdy instrument wykazuje szum przy braku analitu. W wytycznych do procedury zatwierdzania Harmonizacji , stosunek sygnału do szumu sugeruje się stosowanie procedur analitycznych, które wykazują szum bazowy. W analizie instrumentalnej jest to uważane za granicę wykrywalności, ponieważ w analizie instrumentalnej, takiej jak chromatografia, odpowiedź instrumentu jest silnie związana ze wszystkimi właściwościami części instrumentalnych razem wziętych, np. port wtryskowy, kolumna, piec, detektor, użytkownik itp. Stosunek sygnału do szumu (S/N) oblicza się jako 2H/h, gdzie: H jest wysokością piku odpowiadającego danemu składnikowi, w chromatogramie otrzymanym z przepisanego roztworu wzorcowego, mierzoną od maksimum piku do ekstrapolowanej linii podstawowej sygnału obserwowanego z odległości równej 20-krotnej szerokości w połowie wysokości; h jest zakresem szumu tła w chromatogramie otrzymanym po wstrzyknięciu lub nałożeniu ślepej próby, obserwowanym z odległości równej 20-krotnej szerokości w połowie wysokości piku w chromatogramie otrzymanym z przepisanego roztworu wzorcowego i, jeśli to możliwe, usytuowanym jednakowo wokół miejsca występowania tego piku. Zgodnie z tym wzorem, wykrycie sygnału wytworzonego przez analit w jego standardowej postaci prowadzi do instrumentalnej granicy wykrywalności, bez uwzględnienia jakichkolwiek etapów obróbki próbki. Dlatego w oznaczaniu wielopozostałościowym, takim jak obecne badanie, każdy analit wykazuje swoją odpowiedź wolną od jakiegokolwiek czynnika zakłócającego, ponieważ jest to tylko roztwór standardowy, i to jest to, co jest ogólnie znane jako instrumentalna granica wykrywalności (IDL).
Tabela 3 ilustruje maksymalną wartość szumu dla 4,4`-DDT (520) jako najwyższą wartość granicy wykrywalności (0,563 μg/L w wodzie). Granice wykrywalności wahały się od 0,066 do 0,563 μg/L w wodzie (średnia 0,202±0,141μg/L); w międzyczasie wysokość szumu i sygnału wahała się od 86 do 520 (średnia 205±126) i od 1526 do 5116 (średnia 3411±997), odpowiednio, dla 2 μg/L wzbogaconej matrycy wody ślepej. Tendencja wzrostowa wartości granic wykrywalności występowała w kolejności: Heptachlor epoksyd< β-HCH< δ-HCH< α-HCH< heptachlor< aldryna< endosulfan II< 4,4′-DDE< dieldryna< endryna< metoksychlor< aldehyd endrynowy< γ-HCH < 4,4′-DD< endosulfan I< siarczan endosulfanu< keton endryny< 4,4′-DDT. Istotnie, SN wskazuje na wydajność aparatu w zakresie pożądanych analitów. Tak więc najważniejsze cechy w wydajności chromatografii to wybrany detektor (ECD), faza stacjonarna (kolumna, HP-5ms), faza ruchoma (gaz nośny, N2), tryb wstrzykiwania (splitless) oraz temperatury portu wstrzykiwania, pieca i detektora.
Limity wykrywalności oparte na nachyleniu krzywej kalibracyjnej (CCS)
Nachylenie krzywej kalibracyjnej jest inną procedurą zakładania granicy wykrywalności w chemii analitycznej. Rajaković i Marković sklasyfikowali granice wykrywalności krzywych kalibracyjnych na trzy grupy: zwykłe krzywe najmniejszych kwadratów, ważone krzywe najmniejszych kwadratów i nieliniowe krzywe kalibracyjne. Wyniki przedstawione w tabeli 4 oparte są na liniowej krzywej najmniejszych kwadratów. Do kwantyfikacji stosuje się dwie metody kalibracji, mianowicie kalibrację wewnętrzną i zewnętrzną. Granice wykrywalności obliczono w oparciu o nachylenia tych dwóch działek. Odpowiedzi analitów (y) zostały wykreślone w odniesieniu do stężeń serii wartości standardowych analitów (x). Granicę wykrywalności obliczono za pomocą równania: a + 3 × nachylenie S D y , (gdzie a jest punktem przecięcia równania kalibracji) . W przypadku kalibracji zewnętrznej (CCSE) granice wykrywalności wynosiły od 0,295 do 2,107 μg/L w wodzie (średnio 1,219±0,466 μg/L). Fatoki i Awofolu określili wartości pomiędzy 5,5 a 20,6 ng/L, w oparciu o równanie liniowej krzywej kalibracyjnej dla niektórych pestycydów chloroorganicznych w próbkach wody. Tymczasem Rajaković i Marković w badaniu dotyczącym granicy wykrywalności arsenu przy użyciu ICP wykazali niewiarygodne wartości granicy wykrywalności w oparciu o liniowe równanie krzywej kalibracyjnej najmniejszych kwadratów.
Z drugiej strony, poprzez kalibrację wzorca wewnętrznego, stwierdzono, że granice wykrywalności (CCSI) wahają się od 0,178 do 2,043 (średnia 1,179±0,494). Tendencja wzrostowa wartości granic wykrywalności występowała w kolejności: siarczan endosulfanu> aldehyd endrynowy> 4,4′-DDE> keton endrynowy> endosulfan II> endryna> metoksychlor> dieldryna> 4,4′-DDT> γ-HCH> endosulfan I> 4,4′-DD> α-HCH> β-HCH> aldryna> epoksyd heptachloru> δ-HCH> heptachlor. Tak więc, najniższa granica wykrywalności była dla siarczanu endosulfanu, a najwyższa dla heptachloru, w oparciu o CCS. W przypadku CCSE tendencja wzrostowa dla granicy wykrywalności jest następująca: heptachlor> endryna> α-HCH> β-HCH> δ-HCH> 4,4′-DDE> epoksyd heptachloru> siarczan endosulfanu> aldehyd endrynowy> keton endrynowy> aldryna> endosulfan II> 4,4′-DDT> 4,4′-DD> γ-HCH> dieldryna > metoksychlor> endosulfan I. Dlatego tendencja wzrostowa dla dwóch metod (CCSI i CCSE) nie jest taka sama, co może być wynikiem względnego współczynnika odpowiedzi pochodzącego z efektu standardu wewnętrznego. Ponadto granice wykrywalności uzyskane z nachylenia kalibracji wzorca wewnętrznego wykazują niższe poziomy dla granic wykrywalności uzyskanych za pomocą CCSE. Jednakże, analizy danych przy pomocy SPSS nie wykazały znaczących różnic pomiędzy granicami wykrywalności tych dwóch metod.
Limity wykrywalności oparte na wzmocnionej laboratoryjnie ślepej próbie (LFB)
Limity wykrywalności oparte na wzmocnionej laboratoryjnie ślepej próbie przedstawiają inny zakres granic wykrywalności dla docelowych pestycydów chloroorganicznych, w oparciu o odchylenie standardowe i wartość T . Granice wykrywalności oparte na LFB wahały się od 0,001 do 0,005 μg/L w wodzie (średnio 0,002±0,001 μg/L). Ten zakres granic wykrywalności jest zgodny z Darko i Akoto , którzy określili pozostałości pestycydów chloroorganicznych w wodzie z jeziora Bosomtwi, Ghana. Jednakże, zakres ten nie potwierdza badań Tan i He oraz Samoh i Ibrahim , którzy podali odpowiednio niższy i wyższy zakres dla granic wykrywalności.
Tendencja wzrostu limitu wykrywania jest następująca: siarczan endosulfanu> 4,4′-DDE> aldehyd endrynowy> keton endrynowy> endosulfan II> endryna> metoksychlor> dieldryna> 4,4′-DDT> γ -HCH> endosulfan I> 4,4′-DD> α-HCH> β-HCH> aldryna> epoksyd heptachloru > δ-HCH> heptachlor. Najniższe i najwyższe wartości granic wykrywalności były odpowiednio dla siarczanu endosulfanu i heptachloru. Laboratoryjnie wzmocniona ślepa próba uwzględnia wszystkie etapy przygotowania i analizy próbki.
Limity wykrywania oparte na LFB dla osadów są przedstawione w tabeli 5. Wartości pokazują poziomy wykrywalności pomiędzy 0,001 i 0,005 ng/g (średnia 0,001±0,001). Zakres ten jest zbliżony do wyników Kim i Kang ( 0,002 do 0,005 ng/g). Wyniki Tan i He (0,01-0,08 ng/g) oraz Kim i Lee (0,02-0.16 ng/kg) wskazują na wyższe i niższe poziomy, w porównaniu z limitami wykrywalności w tym badaniu, odpowiednio
Porównania pomiędzy trzema metodami obliczania limitów wykrywalności
Metody limitów wykrywalności w bieżącym badaniu składają się z trzech metod, które są udokumentowane w chemii analitycznej, a to, którą z nich zastosować, jest decyzją chemika. W metodzie stosunku sygnału do szumu, nacisk kładzie się na właściwości instrumentalne. W metodzie CCS uwaga jest zwrócona na szybkie i wstępne założenie dla granicy wykrywalności. W metodzie LFB przyjmuje się założenie na podstawie procedur wszystkich metod, czy poprawiają one, czy obniżają wartości detekcji. Celem znalezienia różnic między tymi danymi jest ujawnienie wzorców w danych, aby sprawdzić, czy są one wiarygodne dla raportowania wartości granicy wykrywalności. Miller i Miller zalecają porównywanie różnych metod w celu znalezienia wiarygodnych wartości granicznych wykrywalności. Z drugiej strony, w zależności od charakteru każdej metody, chemik powinien zachować ostrożność przy stosowaniu którejkolwiek z nich. Nie zaleca się stosowania metody krzywej kalibracyjnej do kalibracji jednopunktowych. Procedura sygnału do szumu jest najczęściej stosowana do IDL, a nie do granicy wykrywalności metody. LFB może dawać wysokie wartości w przypadkach rosnących zakłóceń na kilku etapach techniki obróbki próbki. Spośród trzech metod obliczeniowych, limity wykrywania oparte na LFB wykazały niższe wartości.
Rozważając zarówno standard wewnętrzny, jak i standard zewnętrzny jako jedną metodę obliczeniową, tendencja wzrostowa w limitach wykrywania jest następująca: LFB<SN<CCS. Chociaż sygnał do szumu powinien mieć najniższą instrumentalną granicę wykrywalności, a metoda LFB powinna być od niej wyższa, ponieważ ma gorszą czułość ze względu na zakłócenia, ustalenie to pokazuje, że analityk może poprawić granice wykrywalności metody w przypadku ograniczenia w IDL. Chung i Chen również wspomnieli o tym efekcie osiągnięcia granicy wykrywalności metody w matrycy spowodowanym przez zmniejszenie szumu chemicznego z ekstrakcji matrycy. Dlatego też, ekstrakcja przez SPE i wzmocnienie może osiągnąć wyniki z niższą granicą wykrywalności podczas analizy pestycydów chloroorganicznych, jak pokazano w tym badaniu. Podobnie, Janska i Lehotay znaleźli niższe limity wykrywalności w ekstraktach matrycowych w swoich badaniach nad warzywami.
Podobieństwa pomiędzy wszystkimi przeprowadzonymi metodami i pobieżna ich inspekcja podnosi możliwość braku istotnych różnic pomiędzy danymi z czterech metod (CCSI, CCSE, SN, LFB) pod względem statystycznym. Dlatego test t z niezależną próbą jest odpowiedni do badania różnic związanych z metodami zastosowanymi do 18 docelowych pestycydów chloroorganicznych. Test t-t z niezależną próbą został przeprowadzony przy użyciu SPSS w celu porównania granic wykrywalności (t(34)=9,5, P=0, dwuwartościowy). Istniała znacząca różnica pomiędzy limitami wykrywalności opartymi na SN (M=0,202, SD=0,14) i wartościami CCS dla CCSI i CCSE opartymi na docelowych OCP. Nie było istotnych różnic pomiędzy wartościami limitów detekcji opartych na CCSI (M=1,12, SD=0,5) i CCSE (M=1,22, SD=0,45; t(34)=0,6, P=0,56, dwuczynnikowy). Granice wykrywalności LFB- (M=0,005, SD=0,002) i SN-based (M=0,202, SD=0,14; t(34)=6, P=0,00, dwuogonowa) wykazały istotne różnice. Przeprowadzono również test t z niezależną próbką w celu porównania wartości wykrywania w oparciu o CCSI i LFB. Stwierdzono istotną różnicę pomiędzy wartościami granicznymi detekcji opartymi na LFB (M=0,005, SD=0,002) a wartościami granicznymi detekcji opartymi na CCSI (M=1,12, SD=0,5; t(34)=-7,5, P=0,00, dwuwartościowy). Podobne wyniki uzyskano w badaniach Rajakovića i Markovića nad różnymi metodami obliczania granicy wykrywalności dla arsenu metodą ICP. Wspomina on, że unikalna wartość LOD obliczona przez pewien model nie może być bezpośrednio porównywana z wartościami obliczonymi przez inne modele.
.