Giới hạn định lượng xác định mức thấp nhất đo tin cậy thế nào?

Trong phân tích môi trường, ý nghĩa này đặc biệt quan trọng vì mẫu có thể chứa chất phân tích ở mức vết, trong khi nền mẫu như nước thải, đất hoặc các vật liệu môi trường khác lại gây ảnh hưởng đáng kể đến hiệu năng của phương pháp.

Giới hạn định lượng là gì và trả lời câu hỏi nào trong phân tích môi trường?

LOQ trả lời câu hỏi: “Ở nồng độ thấp đến mức nào thì phương pháp vẫn có thể đưa ra một kết quả định lượng phù hợp với mục đích sử dụng?”

Điểm cốt lõi là LOQ phải gắn với chất phân tích, phương pháp, nền mẫu và điều kiện thực hiện. Một giá trị LOQ được xác lập cho một phương pháp không nên mặc nhiên được xem là mức áp dụng chung cho mọi chất, mọi nền hoặc mọi phòng thí nghiệm. EPA cũng lưu ý rằng không có một định nghĩa duy nhất phù hợp với tất cả phương pháp hóa học; các giới hạn định lượng cần được kiểm tra bằng vật liệu chứa chất phân tích tại chính mức giới hạn được công bố.

Vì vậy, khi đọc một báo cáo môi trường, LOQ nên được hiểu là giới hạn năng lực định lượng của phương pháp trong điều kiện xác định, chứ không phải một hằng số cố định của bản thân chất ô nhiễm.

LOQ được xác định dựa trên những yếu tố nào?

Ở vùng nồng độ thấp, tín hiệu của chất phân tích dễ bị ảnh hưởng bởi dao động nền, nhiễu, độ không đảm bảo và các bước chuẩn bị mẫu. Vì thế, LOQ phải phản ánh hiệu năng thực tế của toàn bộ quy trình, từ xử lý mẫu đến đo và tính kết quả.

Các yếu tố quan trọng gồm:

·         Độ chính xác và độ chụm: Kết quả ở vùng LOQ phải đạt yêu cầu hiệu năng đặt ra cho phương pháp

·         Nền mẫu: Cùng một chất phân tích nhưng nền mẫu khác nhau có thể tạo ra khả năng định lượng khác nhau

·         Thiết bị và quy trình phân tích: Chuẩn bị mẫu, tách, đo và hiệu chuẩn đều có thể ảnh hưởng đến giới hạn định lượng

·         Mức độ không đảm bảo đo: LOQ phải phù hợp với mức bất định chấp nhận được cho mục đích sử dụng

·         Yêu cầu chất lượng dữ liệu: Mức LOQ cần đủ thấp để đáp ứng mục tiêu của chương trình quan trắc hoặc kiểm nghiệm

Eurachem mô tả LOQ là nồng độ thấp nhất có thể xác định với mức độ không đảm bảo chấp nhận được; phạm vi làm việc cũng cần được thiết lập cho từng nền mẫu thuộc phạm vi phương pháp.

LOQ khác giới hạn phát hiện LOD như thế nào?

Hai khái niệm dễ bị nhầm nhưng phục vụ hai câu hỏi khác nhau.

LOD tập trung vào khả năng nhận biết rằng chất phân tích có hiện diện ở mức đủ để phân biệt với nền hoặc mẫu trắng hay không. Trong khi đó, LOQ đi thêm một bước: không chỉ cho biết chất có thể được phát hiện, mà còn phải xác định được lượng của chất với độ tin cậy phù hợp. EPA mô tả MDL là mức thấp nhất có thể báo cáo với độ tin cậy xác định rằng tín hiệu của chất phân tích có thể phân biệt với nền phương pháp; còn LOQ liên quan đến mức có thể thực hiện phép định lượng đáp ứng yêu cầu chất lượng dữ liệu.

Có thể hình dung theo chuỗi:

Không phát hiện rõ → Có thể phát hiện → Có thể định lượng đáng tin cậy

LOD nằm ở vùng “có thể phát hiện”, còn LOQ nằm ở vùng “có thể định lượng”.

Do đó, LOQ không đồng nghĩa với LOD, và không nên dùng hai giá trị này thay thế cho nhau khi diễn giải kết quả phân tích môi trường.

LOQ được thiết lập và kiểm chứng ra sao trong phòng thí nghiệm?

Không có một công thức duy nhất áp dụng cho mọi phương pháp. Tùy thiết kế phương pháp và hệ thống chất lượng, LOQ có thể được ước tính từ dữ liệu mẫu trắng, mẫu thêm chuẩn hoặc dữ liệu độ chụm và sau đó phải được kiểm chứng trong điều kiện phù hợp.

IUPAC lưu ý rằng khi LLOQ được ước tính từ độ phân tán của kết quả mẫu trắng hoặc mẫu có bổ sung lượng nhỏ chất phân tích, hệ số nhân phải được nêu rõ; các hệ số như 5, 6 hoặc 10 có thể được sử dụng tùy cách tiếp cận.

Trong hướng dẫn SW-846, EPA hiện khuyến khích tiếp cận LLOQ để thiết lập giới hạn báo cáo và yêu cầu xác minh ban đầu bằng cách bổ sung chất phân tích vào vật liệu kiểm soát sạch, sau đó xử lý qua toàn bộ các bước chuẩn bị và đo của phương pháp. Giới hạn thu hồi phù hợp với từng phòng thí nghiệm cũng cần được thiết lập khi có đủ dữ liệu.

Điểm quan trọng là LOQ không nên chỉ được tạo ra bằng phép tính rồi sử dụng như một con số lý thuyết. Nếu giới hạn được công bố nhưng chưa được kiểm chứng trên nền mẫu và quy trình tương ứng, ý nghĩa thực tế của nó có thể không đủ mạnh.

Điều gì làm LOQ thay đổi giữa các mẫu và phương pháp?

LOQ có thể thay đổi vì hiệu năng phân tích phụ thuộc vào điều kiện thực tế. Một phương pháp có thể đạt giới hạn định lượng thấp hơn trên nền mẫu đơn giản nhưng kém hơn khi áp dụng cho nền phức tạp.

Trong phân tích môi trường, cần đặc biệt chú ý:

Nền mẫu có thể làm thay đổi khả năng thu hồi và độ phân tán của kết quả.

Quy trình chuẩn bị mẫu có thể làm mất chất phân tích, cô đặc chất phân tích hoặc đưa thêm nguồn biến thiên vào phép đo.

Phương pháp và thiết bị có các đặc tính hiệu năng khác nhau, nên không thể suy ra LOQ chỉ từ tên chất phân tích.

Mục tiêu sử dụng dữ liệu cũng ảnh hưởng đến mức LOQ cần đạt. Một giới hạn phù hợp cho mục đích sàng lọc chưa chắc phù hợp cho một yêu cầu định lượng nghiêm ngặt.

EPA nêu rõ rằng khoảng định lượng phải được xem xét trong chính nền mẫu nằm trong phạm vi áp dụng của phương pháp và rằng hiệu năng phương pháp, bao gồm độ đúng và độ chụm, thay đổi theo nồng độ.

Đọc kết quả gần LOQ cần lưu ý những gì?

Khi một kết quả nằm gần hoặc dưới LOQ, không nên diễn giải nó giống như một giá trị định lượng thông thường.

Một kết quả trên LOQ thường nằm trong vùng mà phương pháp được thiết kế để định lượng và báo cáo theo tiêu chí đã xác lập.

Một kết quả gần LOQ cần được xem xét cùng độ không đảm bảo, hiệu năng thu hồi và quy tắc báo cáo của phương pháp.

Một kết quả dưới LOQ không nhất thiết đồng nghĩa với “hoàn toàn không có chất”. Nó có thể cho thấy chất hiện diện nhưng lượng đó nằm dưới mức mà phương pháp có thể định lượng với chất lượng dữ liệu yêu cầu.

Eurachem cũng lưu ý rằng LOD và LOQ không phải những ranh giới tuyệt đối mà dưới đó việc định lượng trở nên bất khả thi; vấn đề là độ không đảm bảo của kết quả trở nên lớn so với chính giá trị cần đo.

Vì vậy, khi đọc báo cáo môi trường, cần xem giá trị đo cùng LOQ, LOD, đơn vị, nền mẫu, phương pháp và quy tắc báo cáo, thay vì chỉ nhìn vào một con số nồng độ.

Trong phân tích môi trường, giới hạn định lượng là mức thấp nhất mà một quy trình phân tích có thể đưa ra kết quả định lượng đáp ứng yêu cầu về chất lượng và độ tin cậy cho mục đích sử dụng. LOQ không phải một con số cố định cho mọi phòng thí nghiệm hay mọi nền mẫu; nó phụ thuộc vào phương pháp, chất phân tích, điều kiện đo và yêu cầu hiệu năng. Vì vậy, muốn đánh giá một kết quả ở nồng độ thấp, cần đọc LOQ như một thuộc tính của toàn bộ phương pháp đo, đồng thời phân biệt rõ LOQ với giới hạn phát hiện LOD.