Todos os resultados para os limites de detecção de matrizes de água foram reunidos e são mostrados na Figura 1, i.e. um gráfico de barras de erro para a média dos limites de detecção de cada componente mostrado separadamente.
Barra de erro do Limite de Detecção (ng/L) para matriz de água.
Limites de detecção baseados na relação sinal-ruído (SN)
As alturas de sinal e ruído são usadas para calcular a relação sinal-ruído. Claramente, valores mais baixos para a altura do ruído e valores mais altos para a altura do sinal resultam em valores mais baixos para os limites de detecção. Esta abordagem é recomendada principalmente quando o instrumento exibe ruído na ausência de um analista. Nas diretrizes para o procedimento de validação da Harmonização , relação sinal-ruído é sugerido aplicar procedimentos analíticos que exibam ruído de linha de base. Na análise instrumental isto é considerado o limite de detecção, porque na análise instrumental, como a cromatografia, a resposta do instrumento está fortemente relacionada com todas as propriedades das partes instrumentais consideradas em conjunto, por exemplo, porta de injecção, coluna, forno, detector, utilizador, etc. A relação sinal/ruído (S/N) é calculada por 2H/h, onde: H é a altura do pico correspondente ao componente em questão, no cromatograma obtido a partir da solução de referência prescrita, medida a partir do máximo do pico até à linha de base extrapolada do sinal observado a uma distância igual a 20 vezes a largura a meia altura; h é a amplitude do ruído de fundo num cromatograma obtido após a injecção ou aplicação de um branco, observado a uma distância igual a 20 vezes a largura a meia altura do pico no cromatograma obtido com a solução de referência prescrita e, se possível, situado igualmente em redor do local onde este pico é encontrado. De acordo com esta fórmula, a detecção de um sinal produzido por um analito na sua forma padrão leva ao limite de detecção instrumental, sem considerar quaisquer passos no tratamento da amostra. Portanto, em uma determinação multi-resíduos como o estudo atual, cada analito mostra sua resposta livre de qualquer fator interferente, pois é apenas uma solução padrão, e isto é o que é geralmente conhecido como limite de detecção instrumental (IDL).
Tabela 3 ilustra o valor máximo de ruído para 4,4`-DDT (520) como o maior valor de limite de detecção (0,563 μg/L em água). Os limites de detecção variaram de 0,066 a 0,563 μg/L em água (média de 0,202±0,141μg/L); enquanto isso, o ruído e a altura do sinal variaram de 86 a 520 (média de 205±126) e de 1526 a 5116 (média de 3411±997), respectivamente, para 2 μg/L de água de matriz fortificada em branco. Uma tendência crescente nos valores-limite de detecção apareceu na ordem: Heptachlor epoxide< β-HCH< α-HCH< α-HCH< heptachlor< aldrin< endosulfan II< 4,4′-DDE< dieldrin< endrin< methoxychlor< endrin aldehyde< γ-HCH < 4,4′-DDDD< endosulfan I< endosulfan sulfate< endrin ketone< 4,4′-DDDT. Na verdade, SN indica o desempenho do instrumento nos analitos desejados. Assim, as características mais importantes no desempenho cromatográfico são o detector selecionado (ECD), fase estacionária (coluna, HP-5ms), fase móvel (gás portador, N2), modo de injeção (splitless) e as temperaturas da porta de injeção, forno e detector.
Limites de detecção baseados na inclinação da curva de calibração (CCS)
A inclinação de uma curva de calibração é outro procedimento para assumir um limite de detecção em química analítica. Rajaković e Marković classificou os limites de detecção da curva de calibração em três grupos: curvas de calibração ordinárias de mínimos quadrados, de mínimos quadrados ponderados e não lineares. Os resultados da Tabela 4 são baseados nos mínimos quadrados lineares. Dois métodos de calibração são utilizados para quantificação, nomeadamente a calibração interna e externa. Os limites de detecção foram calculados com base nas inclinações destas duas parcelas. As respostas dos analitos (y) foram plotadas em relação às concentrações de uma série de valores padrão dos analitos (x). O limite de detecção foi calculado pela equação: a + 3 × S D y declive , (onde a é uma intercepção da equação de calibração) . Para a calibração externa (CCSE), os limites de detecção variaram de 0,295 a 2,107 μg/L em água (média de 1,219±0,466 μg/L). Fatoki e Awofolu determinaram valores entre 5,5 e 20,6 ng/L, baseados em uma equação da curva de calibração linear para alguns pesticidas organoclorados em amostras de água. Entretanto, em um estudo sobre um limite de detecção de arsênico usando ICP, Rajaković e Marković mostra valores limite de detecção não confiáveis baseados em uma equação da curva de calibração linear mínima quadrada.
Por outro lado, pela calibração padrão interna, foram encontrados limites de detecção (CCSI) que variam de 0,178 a 2,043 (média de 1,179±0,494). Uma tendência crescente nos valores-limite de detecção apareceu na ordem: sulfato de endossulfan> aldeído de endrina> 4,4′-DDE> cetona de endrina> endossulfan II> endrina> metoxicloro> dieldrina> 4,4′-DDT> γ-HCH> endosulfan I> 4,4′-DDDD> α-HCH> β-HCH> aldrin> heptachlor epoxide> β-HCH> heptachlor. Assim, o menor limite de detecção foi para o sulfato de endossulfan e o maior para o heptacloro, com base na CCS. No caso do CCSE, a tendência crescente para o limite de detecção é: heptacloro> endrin> α-HCH> β-HCH> β-HCH> 4,4′-DDE> epoxídico de heptacloro> sulfato de endossulfan> aldeído de endrin> cetona de endrin> aldrina> endossulfan II> 4,4′-DDT> 4,4′-DDDD> γ-HCH> dieldrin > metoxicloro> endosulfan I. Portanto, a tendência crescente para os dois métodos (CCSI e CCSE) não é a mesma, o que poderia ser o resultado de um fator de resposta relativa proveniente de um efeito padrão interno. Além disso, os limites de detecção derivados de uma inclinação de calibração do padrão interno mostram níveis mais baixos para os limites de detecção derivados pelo CCSE. Contudo, as análises de dados por SPSS não mostraram diferenças significativas entre os limites de detecção destes dois métodos.
Limites de detecção baseados em branco fortificado de laboratório (LFB)
O limite de detecção baseado em branco fortificado de laboratório apresenta outra gama de limites de detecção para pesticidas organoclorados alvo, com base no desvio padrão e no valor T . Os limites de detecção baseados em LFB variaram de 0,001 a 0,005 μg/L em água (média de 0,002±0,001 μg/L). Esta gama de limites de detecção está de acordo com Darko e Akoto , que determinaram resíduos de pesticidas organoclorados na água do Lago Bosomtwi, Gana. Entretanto, esta faixa não suporta os estudos de Tan e He e Samoh e Ibrahim , que relataram as faixas mais baixas e mais altas para os limites de detecção, respectivamente.
A tendência de aumento dos limites de detecção está na ordem: sulfato de endossulfan> 4,4′-DDE> aldeído de endrina> cetona de endrina> endossulfan II> endrina> metoxicloro> dieldrina> 4,4′-DDT> γ -HCH> endosulfan I> 4,4′-DDDD> α-HCH> β-HCH> aldrin> heptachlor epoxide > α-HCH> heptachlor. Os valores mais baixos e mais altos para os limites de detecção foram para sulfato de endossulfan e heptacloro, respectivamente. Um branco fortificado de laboratório leva em conta todas as etapas de preparação e análise da amostra.
LFB para sedimento são mostrados na Tabela 5. Os valores mostram níveis de detecção entre 0,001 e 0,005 ng/g (média de 0,001±0,001). Este intervalo é semelhante aos resultados de Kim e Kang ( 0,002 a 0,005 ng/g). Os resultados de Tan e He (0,01-0,08 ng/g) e Kim e Lee (0,02-0.16 ng/kg) indicam níveis superiores e inferiores, quando comparados com os limites de detecção deste estudo, respectivamente
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Comparações entre os três métodos de cálculo de limites de detecção
Limites de detecção do método no estudo atual consistem em três métodos que estão documentados em química analítica, e que a utilização é uma decisão do químico. No método da relação sinal/ruído, a ênfase é colocada nas propriedades instrumentais. No método CCS, a atenção é dada a uma suposição rápida e inicial para o limite de detecção. O método LFB faz uma suposição baseada em todos os procedimentos dos métodos, quer eles melhorem ou reduzam os valores de detecção. O objetivo de encontrar as diferenças entre esses dados é revelar padrões nos dados, para ver se eles são confiáveis para relatar os valores-limite de detecção. Miller e Miller recomenda a comparação de diferentes métodos para encontrar valores limite de detecção confiáveis. Por outro lado, dependendo da natureza de cada método, o químico deve ter cuidado ao utilizar qualquer um deles. Não é recomendado o uso do método da curva de calibração para calibrações de ponto único. O procedimento sinal-ruído é usado principalmente para IDL, e não para um limite de detecção de método. LFB pode produzir valores altos em casos de interferência crescente em várias etapas de uma técnica de tratamento de amostras. Entre os três métodos de cálculo, os limites de detecção baseados em LFB apresentaram valores mais baixos.
Considerando tanto o padrão interno como o padrão externo como um método de cálculo, a tendência crescente nos limites de detecção é a seguinte LFB<SN<CCS. Embora o sinal ao ruído deva ter o limite de detecção instrumental mais baixo e o método LFB deva ser mais alto do que isso, porque tem pior sensibilidade devido à interferência, este achado mostra que um analista pode melhorar os limites de detecção do método no caso de uma limitação no IDL. Chung e Chen também mencionaram este efeito de alcançar um limite de detecção do método em uma matriz, causado pela redução do ruído químico das extrações da matriz. Portanto, a extração por SPE e o aprimoramento podem alcançar resultados com um limite de detecção mais baixo ao analisar pesticidas organoclorados, como mostrado neste estudo. Da mesma forma, Janska e Lehotay também encontraram limites de detecção mais baixos em extratos de matriz em seu estudo sobre vegetais.
As semelhanças entre todos os métodos conduzidos e uma inspeção casual dos mesmos levanta a possibilidade de não haver diferenças significativas entre os dados dos quatro métodos (CCSI, CCSE, SN, LFB) estatisticamente. Portanto, um teste t de amostra independente é apropriado para estudar as diferenças associadas com os métodos aplicados aos 18 pesticidas organoclorados alvo. Um teste t de amostra independente foi conduzido com SPSS para comparar os limites de detecção (t(34)=9,5, P=0, bicaudal). Houve uma diferença significativa entre os limites de detecção baseados em SN (M=0,202, SD=0,14) e os valores de CCS para CCSI e CCSE baseados em OCPs alvo. Não houve diferenças significativas entre os limites de detecção baseados em CCSI (M=1,12, DP=0,5) e os baseados em CCSE (M=1,22, DP=0,45; t(34)=0,6, P=0,56, bicaudais). Os limites de detecção LFB- (M=0,005, DP=0,002) e SN (M=0,202, DP=0,14; t(34)=6, P=0,00, bicaudais) mostraram diferenças significativas. Um teste t de amostra independente também foi realizado para comparar valores de detecção baseados em CCSI e LFB. Houve diferença significativa entre limites de detecção baseados em LFB (M=0,005, SD=0,002) e limites de detecção baseados em CCSI (M=1,12, SD=0,5; t(34)=-7,5, P=0,00, bicaudais). Resultados semelhantes foram encontrados na pesquisa de Rajaković e Marković sobre diferentes métodos de cálculo de limites de detecção de arsênico pelo ICP. Ele menciona que um valor único para o LOD calculado por um determinado modelo não pode ser diretamente comparado com aqueles calculados por outros modelos.