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題上,國際分析界一直存有爭議。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考察，從方法測定空白的平均波動(dòng)性來統(tǒng)計(jì)估算,也可以根據(jù)分析方法校準(zhǔn)曲線的偏差特性來定量估算等等。

檢出限是評(píng)價(jià)一個(gè)分析方法及測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物質(zhì)。

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

1、檢測限（limit of detection, LOD）定義:

在樣品中能檢出的被測組分濃度（量）稱為檢測限，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)其測定的準(zhǔn)確度和精密度沒有確定的要求。目前，一般將檢測限定義為信噪比（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——檢測器靈敏度；D——檢測限

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)測系統(tǒng)水監(jiān)測操作指南》中規(guī)定：給定置信水平為95%時(shí)，樣品測定值與零濃度樣品的測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 ——測定次數(shù)為n次的空白平行測定（批內(nèi)）標(biāo)準(zhǔn)差（重復(fù)測定20次以上）。

B、國際純粹和應(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 ，空白測定次數(shù)必須足夠多，最好能測20次。國際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)極力提倡取k值為3，一般來說，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線與通過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，重新測定計(jì)算至合格。

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