Cách so sánh phương pháp phân tích môi trường theo tiêu chí phù hợp

Hai phương pháp phải được đặt trong cùng điều kiện so sánh

Điểm đầu tiên cần chuẩn hóa là đối tượng và điều kiện phân tích. Hai phương pháp chỉ có thể so sánh có ý nghĩa khi cùng hướng tới một chất hoặc nhóm chất, cùng loại nền mẫu và cùng mục tiêu đo.

Ví dụ, một phương pháp có thể phù hợp để sàng lọc nhanh nước có nồng độ chất ô nhiễm tương đối cao, nhưng không phù hợp khi cần xác định lượng vết trong nền phức tạp. Khi đó, việc kết luận phương pháp thứ nhất “kém” chỉ vì giới hạn phát hiện cao hơn là chưa đầy đủ.

Các điều kiện nên được cố định trước khi so sánh gồm:

·         Đối tượng cần phân tích

·         Loại nền mẫu

·         Khoảng nồng độ dự kiến

·         Mức giới hạn hoặc ngưỡng cần kiểm soát

·         Số lượng mẫu cần xử lý

·         Mục tiêu sử dụng kết quả

·         Yêu cầu về thời gian trả kết quả

Từ nền tảng này, các tiêu chí kỹ thuật và kinh tế mới có thể được đặt lên cùng một mặt bằng.

So sánh độ đúng và độ chụm trước khi đánh giá phương pháp nào tốt hơn

Độ đúng phản ánh mức độ gần của kết quả đo với giá trị tham chiếu, còn độ chụm phản ánh mức độ nhất quán của các kết quả khi phép đo được lặp lại. Hai khái niệm này cần được tách riêng vì một phương pháp có thể cho kết quả rất ổn định nhưng vẫn lệch khỏi giá trị thực.

Khi đánh giá độ đúng, có thể xem xét độ thu hồi, độ lệch so với giá trị chuẩn hoặc kết quả trên mẫu kiểm soát phù hợp. Với độ chụm, nên xem xét độ lệch chuẩn hoặc %RSD trong điều kiện lặp lại hoặc tái lập tương ứng.

Điểm quan trọng là không nên dùng một con số đơn lẻ để kết luận. Cần xem phương pháp có duy trì chất lượng kết quả trong toàn bộ khoảng nồng độ và loại nền mẫu dự kiến hay không.

Một quy trình so sánh có thể là:

1.    Dùng cùng một tập mẫu cho cả hai phương pháp

2.    Áp dụng cùng cách xử lý mẫu ở mức có thể so sánh

3.    Đối chiếu kết quả với mẫu chuẩn, mẫu thêm chuẩn hoặc giá trị tham chiếu phù hợp

4.    Đánh giá đồng thời độ đúng và độ chụm

5.    Kiểm tra xem sai lệch có tăng ở vùng nồng độ thấp hoặc trong nền phức tạp hay không

Phương pháp có độ đúng tốt nhưng độ chụm kém sẽ khó bảo đảm tính ổn định khi áp dụng thường quy. Ngược lại, độ chụm cao nhưng có sai lệch hệ thống vẫn có thể dẫn đến kết luận sai về mức ô nhiễm.

So sánh độ nhạy bằng LOD, LOQ và khoảng làm việc

Độ nhạy là tiêu chí quan trọng khi cần phát hiện hoặc định lượng chất ở nồng độ thấp, nhưng không nên đồng nhất độ nhạy với chất lượng phương pháp nói chung.

Các chỉ số thường được xem xét gồm giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ) và khoảng làm việc của phương pháp. LOD cho biết khả năng nhận biết tín hiệu ở mức rất thấp, còn LOQ liên quan trực tiếp hơn đến khả năng định lượng với độ tin cậy phù hợp.

Khi đặt hai phương pháp cạnh nhau, cần hỏi:

·         LOD của phương pháp có thấp hơn mức nồng độ cần phát hiện không

·         LOQ có thấp đủ để định lượng tại ngưỡng quan tâm không

·         Khoảng làm việc có bao phủ dải nồng độ thực tế không

·         Độ nhạy có bị suy giảm trong nền mẫu thực hay không

·         Việc đạt độ nhạy cao có đòi hỏi thêm bước xử lý mẫu hoặc thiết bị phức tạp không

Một phương pháp có LOD rất thấp nhưng LOQ vẫn chưa phù hợp với mục tiêu định lượng thì chưa chắc có lợi thế thực tế. Ngược lại, phương pháp có LOD và LOQ cao hơn vẫn có thể đáp ứng tốt nếu nồng độ cần đo nằm đủ xa các ngưỡng đó.

So sánh ảnh hưởng nền, tính chọn lọc và độ bền của kết quả

Hai phương pháp có thể cho kết quả tốt trên mẫu chuẩn nhưng khác nhau đáng kể khi chuyển sang mẫu môi trường thực tế. Nguyên nhân thường nằm ở thành phần nền, các chất gây nhiễu và mức độ chọn lọc của phép đo.

Vì vậy, ngoài độ đúng và độ nhạy, nên đánh giá:

·         Mức ảnh hưởng của nền mẫu

·         Khả năng phân biệt chất cần đo với chất gây nhiễu

·         Độ ổn định khi thành phần nền thay đổi

·         Khả năng duy trì kết quả qua các lô mẫu khác nhau

·         Độ nhạy với thay đổi nhỏ trong điều kiện vận hành

·         Tần suất phải hiệu chuẩn hoặc xử lý lại mẫu

Đây là phần thường bị bỏ qua khi chỉ nhìn vào thông số thiết bị. Một phương pháp có hiệu năng rất tốt trong điều kiện lý tưởng nhưng bị ảnh hưởng mạnh bởi nền có thể phát sinh thêm bước làm sạch, pha loãng, chiết tách hoặc kiểm tra xác nhận. Khi đó, lợi thế kỹ thuật ban đầu có thể bị giảm trong quy trình thực tế.

So sánh chi phí theo toàn bộ quy trình, không chỉ giá mỗi phép đo

Chi phí phân tích không nên được tính bằng riêng giá hóa chất hoặc thời gian chạy thiết bị. Một phép so sánh thực tế cần xem tổng chi phí để tạo ra một kết quả đạt yêu cầu.

Có thể chia thành các nhóm:

·         Chi phí thiết bị và khấu hao

·         Chi phí hóa chất, dung môi và vật tư tiêu hao

·         Chi phí xử lý và chuẩn bị mẫu

·         Chi phí nhân công

·         Chi phí hiệu chuẩn, bảo trì và kiểm tra chất lượng

·         Chi phí xử lý mẫu lặp hoặc kết quả không đạt

·         Chi phí quản lý chất thải phát sinh

·         Chi phí do thời gian trả kết quả kéo dài

Một phương pháp có chi phí vận hành thấp nhưng cần nhiều thao tác thủ công có thể không thực sự rẻ khi số lượng mẫu tăng. Ngược lại, phương pháp có đầu tư ban đầu cao có thể trở nên kinh tế hơn khi throughput lớn và quy trình được tự động hóa.

Do đó, nên tính chi phí theo đơn vị kết quả đạt yêu cầu thay vì chỉ theo một lần chạy máy.

Tổng hợp tiêu chí để chọn phương pháp phù hợp

Sau khi đánh giá từng tiêu chí, nên chuyển từ câu hỏi “phương pháp nào tốt hơn?” sang “phương pháp nào phù hợp hơn với mục tiêu cụ thể?”. Đây là bước quan trọng vì các tiêu chí thường có đánh đổi.

Có thể lập ma trận so sánh như sau:

Nếu mục tiêu chính là phát hiện nồng độ rất thấp, độ nhạy và LOQ có thể được ưu tiên cao hơn chi phí. Nếu mục tiêu là xử lý số lượng mẫu lớn, throughput, độ bền và chi phí trên mỗi kết quả có thể có trọng số lớn hơn. Nếu kết quả được dùng cho mục đích kiểm soát nghiêm ngặt, độ đúng, độ chụm, tính chọn lọc và khả năng kiểm soát chất lượng cần được đặt ở vị trí trung tâm.

Vì vậy, cách so sánh tốt nhất là xác định trọng số cho từng tiêu chí, chấm điểm trên cùng một thang đo và kiểm tra lại các trade-off trước khi đưa ra kết luận.

Khi hai phương pháp được đánh giá trên cùng mẫu, cùng mục tiêu chất lượng và cùng điều kiện vận hành, quyết định lựa chọn sẽ dựa trên bằng chứng thay vì ấn tượng từ một vài thông số riêng lẻ. Phương pháp phù hợp nhất không nhất thiết là phương pháp có độ nhạy cao nhất hoặc chi phí thấp nhất, mà là phương pháp đáp ứng đầy đủ yêu cầu phân tích với mức rủi ro, thời gian và chi phí chấp nhận được.