如何計(jì)算檢出限

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            如何計(jì)算檢出限？

在如何正確或準(zhǔn)確地估算檢出限的問(wèn)題上,國(guó)際分析界一直存有爭(zhēng)議。檢出限的特殊意義在于可以對(duì)一個(gè)給定的分析方法在低濃度水平的檢測(cè)能力進(jìn)行準(zhǔn)確地評(píng)估，而考察一個(gè)分析方法在低濃度范圍的檢測(cè)性能，可以基于不同的角度或不同的側(cè)重點(diǎn),如可以從最小信號(hào)值與儀器噪音之比來(lái)考察，從方法測(cè)定空白的平均波動(dòng)性來(lái)統(tǒng)計(jì)估算,也可以根據(jù)分析方法校準(zhǔn)曲線的偏差特性來(lái)定量估算等等。

檢出限是評(píng)價(jià)一個(gè)分析方法及測(cè)試儀器性能的重要指標(biāo),所謂“檢出"是性檢出，即判定樣品中存在有濃度高于空白的待測(cè)物質(zhì)。

ACS(美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì))對(duì)這一定義作了更簡(jiǎn)明的概括:檢出限是一個(gè)分析方法能夠可靠地檢測(cè)出被分析物濃度。

1、檢測(cè)限（limit of detection, LOD）定義:

在樣品中能檢出的被測(cè)組分濃度（量）稱為檢測(cè)限，即產(chǎn)生信號(hào)（峰高）為基線噪音標(biāo)準(zhǔn)差k倍時(shí)的樣品濃度，一般為信噪比（S/N）2:1或3:1時(shí)的濃度，對(duì)其測(cè)定的準(zhǔn)確度和精密度沒(méi)有確定的要求。目前，一般將檢測(cè)限定義為信噪比（S/N）3:1時(shí)的濃度。

2、計(jì)算公式為：

D=3N/S （1）

式中：N——噪音; S——檢測(cè)器靈敏度；D——檢測(cè)限

而靈敏度的計(jì)算公式為：

S=I/Q （2）

式中：S——靈敏度；I——信號(hào)響應(yīng)值；Q——進(jìn)樣量

將式（1）和式（2）合并，得到下式：

D=3N×Q/I (3)

式中：Q——進(jìn)樣量；N——噪音；I——信號(hào)響應(yīng)值。I/N即為該進(jìn)樣量下的信噪比（S/N），該信噪比可通過(guò)工作站對(duì)圖譜進(jìn)行自動(dòng)分析獲得，一般的色譜或質(zhì)譜工作站都可進(jìn)行信噪比分析計(jì)算。這樣檢測(cè)限的計(jì)算方法就變得非常方便了。

3、計(jì)算方法：

實(shí)際計(jì)算時(shí)，檢出限有2種表示方法：一種是進(jìn)樣瓶中樣品檢測(cè)限，一種是針對(duì)原始樣品的方法檢出限。

A、對(duì)第一種檢測(cè)限，只要知道進(jìn)樣量和信噪比即可計(jì)算。如進(jìn)樣瓶中樣品濃度為1 mg/L,在此濃度下的信噪比為300(由工作站分析獲得)，則其檢測(cè)限為：D =（3×1 mg L-1）/300 = 0.01 mg/L。也可用絕對(duì)進(jìn)樣量表示，若進(jìn)樣體積為10 ul，則其檢測(cè)限為：D = 3×（1 mgL-1×10 ul）/300 = 0.1 ng。

B、對(duì)第二種表示方法，需同時(shí)考慮原始樣品的取樣量和提取樣品的定容體積。仍按前述樣品計(jì)算，若取樣量為5克，最后定容體積為5 mL，則方法檢測(cè)限為：D = 0.01 mgL-1×5 mL/5 g = 0.01 mg/kg。

即當(dāng)原始樣品中待檢物質(zhì)的濃度為0.01mg/kg時(shí)，若取樣量為5g,樣品經(jīng)前處理后定容體積為5mL時(shí),進(jìn)樣瓶中樣品的濃度可達(dá)0.01mg/L（假定回收率為100%）,此時(shí)，在其它給定的分析條件下，能產(chǎn)生3倍噪聲強(qiáng)度的信號(hào)。在實(shí)際檢測(cè)工作中，第二種表示方法更為常見。

4、注意事項(xiàng)

由式（3）可見，信噪比的大小直接關(guān)系到檢測(cè)限的大小。信噪比計(jì)算方法的不同，其比值大小有很大不同，這與計(jì)算信噪比時(shí)基線噪聲峰值的定義方式有關(guān)，一般有三種不同的定義：

A、峰/峰（peak to peak）信噪比，用某一段基線噪聲的平均高度；

B、峰/半峰（half peak to peak）信噪比, 用某一段基線噪聲平均高度的1/2；

C、均方根（RMS）信噪比，用某一段基線噪聲的均方根值計(jì)算。

除此之外，信噪比的計(jì)算結(jié)果還和所取噪聲的位置有很大關(guān)系，取信號(hào)哪一側(cè)基線的噪聲，取多長(zhǎng)一段基線上的噪聲，計(jì)算結(jié)果都很不*相同，有時(shí)相差甚遠(yuǎn)。一般多取樣品峰兩側(cè)的噪聲峰值計(jì)算。

5、檢出限的確定

A、《全球環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)水監(jiān)測(cè)操作指南》中規(guī)定：給定置信水平為95%時(shí)，樣品測(cè)定值與零濃度樣品的測(cè)定值有顯著性差異即為檢出限：

L = 4.6Sb

式中：L——方法檢出濃度。

Sb ——測(cè)定次數(shù)為n次的空白平行測(cè)定（批內(nèi)）標(biāo)準(zhǔn)差（重復(fù)測(cè)定20次以上）。

B、國(guó)際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）規(guī)定對(duì)各種光學(xué)分析方法，可用下式計(jì)算：

L = KSb/S

L——方法檢出濃度

Sb——空白多次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差（吸光度）；

S ——方法的靈敏度（即校準(zhǔn)曲線的斜率）

為了評(píng)估 ，空白測(cè)定次數(shù)必須足夠多，最好能測(cè)20次。國(guó)際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)極力提倡取k值為3，一般來(lái)說(shuō)，取 相應(yīng)的置信水平大約為90%。

若 =0，并不意味著 ，或檢出限無(wú)限小。這時(shí)需配制一個(gè)濃度略大于零濃度的試樣系列（能產(chǎn)生一個(gè)可測(cè)信號(hào)值）代替全程序空白試驗(yàn)，求出其標(biāo)準(zhǔn)偏差，用來(lái)代替 。

此外，有時(shí)為了工作方便和便于比較，也規(guī)定一個(gè)大家能接受的信號(hào)值作為檢出限，如分光光度法中，規(guī)定吸光度為0.010所對(duì)應(yīng)的濃度即為檢出限L。

C、 美國(guó)EPA SW—846規(guī)定方法中的檢出限為：

L=3.143Sb

D、某些分光光度法是以吸光度（扣除空白）為0.010相對(duì)應(yīng)的濃度值或絕對(duì)量為檢出限，這是一種實(shí)驗(yàn)室間的協(xié)定方案。

E、氣相色譜法：檢測(cè)器恰能產(chǎn)生與噪音相區(qū)別的響應(yīng)信號(hào)時(shí)所需進(jìn)入色譜的物質(zhì)最小量為檢出限，一般為噪音的二倍。

F、離子選擇電極法：當(dāng)校準(zhǔn)曲線的直線部分外延的延長(zhǎng)線與通過(guò)空白電位且平行于濃度軸的直線相交時(shí)，其交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的濃度值即為該離子色譜所對(duì)電極法的檢出限。

由測(cè)得的空白值計(jì)算出的L值不應(yīng)大于分析方法規(guī)定檢出濃度值，如大于方法規(guī)定值時(shí)，必須尋找原因降低空白值，重新測(cè)定計(jì)算至合格。

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