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實(shí)例教你——檢測實(shí)驗(yàn)中檢出限的計(jì)算方法

嘉峪檢測網(wǎng)        2018-07-30 09:41

檢出限的定義


 

檢出限是評價(jià)分析方法及測試儀器性能的重要指標(biāo),是指某一特定分析方法,在給定的顯著性水平內(nèi),可以定性地從樣品中檢出待測物質(zhì)的最小濃度或最小量。檢出限可分為儀器檢出限和方法檢出限,考慮樣品基質(zhì)對方法的影響,又引申出樣品檢出限。

國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC) 的《分析術(shù)語綱要》(IUPAC Compendium of Analytical Nomenclature)中規(guī)定:“檢出限以濃度(或質(zhì)量)表示,是指由特定的分析步驟能夠合理地檢測出的最小分析信號XL求得的最低濃度CL(或質(zhì)量qL)”。“檢出”是指定性檢出,即判定樣品中存在濃度高于空白的待測物質(zhì)。檢出限僅僅是一種定性判斷依據(jù),而不是可以定量檢出待測物質(zhì)的濃度。

儀器檢出限指分析儀器能夠檢測的被分析物的最低量或最低濃度,是在儀器正常工作條件下,儀器自身噪音引起測量讀數(shù)的飄移和波動(dòng)。其物理含義是指在一定的置信范圍內(nèi)能與儀器噪音相區(qū)別的最小檢測信號對應(yīng)的濃度值。儀器檢出限表明儀器自身檢出能力,是與信噪比有關(guān)的指標(biāo),是相對于某一待測組分的靈敏度;儀器檢出限一般不用于最終的數(shù)據(jù)報(bào)告,而主要用于數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析及不同儀器的性能比較。

方法檢出限是某分析方法可檢測的待測元素的最小濃度或含量,該過程包括樣品的全部處理和測定,即樣品制備和測定。方法檢出限反映了分析方法的檢出靈敏度,也是衡量不同的實(shí)驗(yàn)室、分析方法和分析人員效能的一個(gè)相對標(biāo)準(zhǔn),是分析化學(xué)中質(zhì)量控制的一個(gè)重要概念和參數(shù)。方法檢出限一般需要在最終的數(shù)據(jù)報(bào)告中提供,用于表示該數(shù)據(jù)的不確定性和局限性。

樣品檢出限,相對于空白可檢測樣品的最小含量。樣品檢出限定義為測量信號等于空白溶液測量信號標(biāo)準(zhǔn)偏差3倍時(shí)的樣品濃度。樣品檢出限不僅與方法檢出限有關(guān),而且與空白中空白含量及空白波動(dòng)情況有關(guān)。考慮到樣品基質(zhì)的干擾,針對不同類型的樣品基質(zhì),同一種測試方法會(huì)具有不同的樣品檢出限。通常情況下,樣品檢出限要比方法檢出限大。樣品檢出限具有針對性和實(shí)用性,是樣品測試一個(gè)重要的質(zhì)控指標(biāo),也可用于不同實(shí)驗(yàn)室或不同分析方法測定同一類型樣品的優(yōu)劣比較。

 

 

計(jì)算方法


 

對于檢出限,不同的行業(yè)、不同的國家有不同的統(tǒng)計(jì)方法和計(jì)算方法。一般采用3倍于空白值的標(biāo)準(zhǔn)偏差作為檢出限的估計(jì)值。下面以氣相色譜法測定海水中十氯酮為例進(jìn)行檢出限的計(jì)算及比較。

IUPAC定義檢出限的計(jì)算公式如下:

實(shí)例教你——檢出限的計(jì)算方法

需通過多次測定求出,一般要測定20次;通常取k=3,此時(shí)置信區(qū)間為99. 6%;由于,由有限次測定求出,對應(yīng)的置信區(qū)間為90%。

 

儀器檢出限


儀器檢出限取決于儀器噪音。以氣相色譜法測定海水中的十氯酮為例,儀器檢出限為在固定的儀器條件下,具電子捕獲檢測器的氣相色譜儀對十氯酮的響應(yīng)靈敏度。

根據(jù)IUPAC定義計(jì)算儀器檢出限,依據(jù)公式((1)及公式(2)可求出該方法的儀器檢出限。

根據(jù)公式要求,需要進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及計(jì)算:(1)以十氯酮定容溶劑(不含十氯酮標(biāo)準(zhǔn))為空白,對該空白用色譜儀測定20次,求20次空白信號的平均值;(2)計(jì)算空白信號值的標(biāo)準(zhǔn)偏差;(3)設(shè)定k值;(4)測定1 μg/L和2 μg/L十氯酮標(biāo)準(zhǔn)溶液(兩溶液濃度均低于十氯酮標(biāo)準(zhǔn)曲線線性范圍最低濃度5μg/L,但均有明顯的信號響應(yīng)),并根據(jù)響應(yīng)信號計(jì)算低濃度時(shí)的靈敏度S;(5)根據(jù)公式(2)計(jì)算儀器檢出限,該檢出限可以為濃度單位,亦可根據(jù)進(jìn)樣量推算為質(zhì)量單位。

1μg/L和2 μg/L十氯酮標(biāo)準(zhǔn)溶液對應(yīng)的色譜峰高分別為654μV和931μV。根據(jù)表1中儀器空白值及標(biāo)準(zhǔn)信號值計(jì)算式((1)一(3)中各參數(shù)值,結(jié)果見表2。由表2可知,氣相色譜法測定十氯酮的儀器檢出限為0.041pg。

實(shí)例教你——檢出限的計(jì)算方法

方法檢出限


方法檢出限取決于儀器靈敏度及分析方法的回收率。氣相色譜法測定海水中的十氯酮,方法檢出限為在固定的儀器條件下海水中十氯酮經(jīng)過二氯甲烷萃取、濃硫酸凈化、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮后采用具電子捕獲檢測器氣相色譜儀器測定時(shí)十氯酮被儀器檢出的能力。

根據(jù)IUPAC定義,依據(jù)公式(1}及公式(2)計(jì)算方法檢出限。

根據(jù)公式要求,需要進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及計(jì)算:(1)以實(shí)驗(yàn)室超純水為空白樣品,將該空白樣品(20份)進(jìn)行二氯甲烷萃取、硫酸凈化、濃縮定容后平行測定,計(jì)算20次空白信號平均值;(2)計(jì)算空白信號值的標(biāo)準(zhǔn)偏差;(3)設(shè)定k值;(4)向空白樣品中添加十氯酮標(biāo)準(zhǔn)品使其濃度分別為2,5 ng/L,進(jìn)行樣品測定,根據(jù)對應(yīng)測試結(jié)果計(jì)算低濃度含量時(shí)的靈敏度,即曲線斜率S;(5)根據(jù)式((2)計(jì)算方法檢出限,該檢出限為濃度單位。

2 ng/L和5 ng/L十氯酮加標(biāo)樣品溶液對應(yīng)的峰高分別為420,753 μV。根據(jù)表3中的方法空白信號值及標(biāo)準(zhǔn)信號值計(jì)算式(1)一(3)中的各參數(shù)值,結(jié)果見表4。由表4可知,氣相色譜法測定十氯酮的方法檢出限為0.60 ng/L。

實(shí)例教你——檢出限的計(jì)算方法

 

樣品檢出限


樣品檢出限除受儀器靈敏度、分析方法回收率影響外,主要取決于樣品基質(zhì)的干擾。氣相色譜法測定十氯酮的樣品檢出限,主要取決于樣品的類型。不同類型的樣品基質(zhì)不同,導(dǎo)致回收率的差異,樣品檢出限也有所不同。一般來講,基質(zhì)越復(fù)雜,干擾越多,回收率越低,樣品檢出限會(huì)越高。

氣相色譜法測定沉積物及生物中的十氯酮,樣品檢出限為在固定的儀器條件下,沉積物、生物樣品中十氯酮經(jīng)過二氯甲烷萃取、濃硫酸凈化、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮后,采用具電子捕獲檢測器的氣相色譜儀器測定時(shí)十氯酮被儀器檢出的能力。

根據(jù)IUPAC定義,依據(jù)公式(1)及公式((2)求出沉積物、生物樣品的檢出限。

根據(jù)公式要求,需要進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及計(jì)算:(1)分別以石英砂、經(jīng)二氯甲烷萃取過的魚肉為空白樣品(各20份),經(jīng)過二氯甲烷萃取、硫酸凈化、濃縮定容后進(jìn)行平行測定,求出20次空白信號的平均值;(2)計(jì)算空白信號值的標(biāo)準(zhǔn)偏差;(3)設(shè)定k值;(4)空白樣品中分別添加2,5 ng十氯酮標(biāo)準(zhǔn)品后進(jìn)行測定,根據(jù)對應(yīng)結(jié)果計(jì)算低濃度含量時(shí)的靈敏度,即曲線斜率S;(5)根據(jù)公式(2)計(jì)算樣品檢出限,該樣品檢出限為濃度單位。

計(jì)算得沉積物樣品中十氯酮的檢出限為0.12 ng/g;生物樣品中十氯酮的檢出限為0.10 ng/g。

檢出限是分析質(zhì)量控制的一個(gè)重要概念和參數(shù),目前分析實(shí)驗(yàn)室無統(tǒng)一方法進(jìn)行檢出限計(jì)算。檢出限僅僅是一種定性的判斷依據(jù),是粗略表征測試體系性能的概念,通常不能用于真實(shí)分析,而常用于儀器比較及方法比對。在環(huán)境監(jiān)測化學(xué)分析中,采用儀器檢出限和方法檢出限作為分析報(bào)告結(jié)果內(nèi)容,很難準(zhǔn)確判斷該方法或者該結(jié)果的真實(shí)性和可靠性。

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來源: 實(shí)驗(yàn)室ISO17025

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