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如何計算檢出限

更新更新時間:2021-10-09

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                                                                  如何計算檢出限

                                                       上海連橋生物科技有限公司

            如何計算檢出限?

在如何正確或準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一個給定的分析方法在低濃度水平的檢測能力進行準確地評估,而考察一個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重點,如可以從最小信號值與儀器噪音之比來考察,從方法測定空白的平均波動性來統計估算,也可以根據分析方法校準曲線的偏差特性來定量估算等等。

檢出限是評價一個分析方法及測試儀器性能的重要指標,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。

ACS(美國化學學會)對這一定義作了更簡明的概括:檢出限是一個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,即產生信號(峰高)為基線噪音標準差k倍時的樣品濃度,一般為信噪比(S/N)2:1或3:1時的濃度,對其測定的準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時的濃度。

2、計算公式為:

D=3N/S (1)

式中:N——噪音; S——檢測器靈敏度;D——檢測限

而靈敏度的計算公式為:

S=I/Q (2)

式中:S——靈敏度;I——信號響應值;Q——進樣量

將式(1)和式(2)合并,得到下式:

D=3N×Q/I (3)

式中:Q——進樣量;N——噪音;I——信號響應值。I/N即為該進樣量下的信噪比(S/N),該信噪比可通過工作站對圖譜進行自動分析獲得,一般的色譜或質譜工作站都可進行信噪比分析計算。這樣檢測限的計算方法就變得非常方便了。

3、計算方法:

實際計算時,檢出限有2種表示方法:一種是進樣瓶中樣品檢測限,一種是針對原始樣品的方法檢出限。

A、對第一種檢測限,只要知道進樣量和信噪比即可計算。如進樣瓶中樣品濃度為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。也可用絕對進樣量表示,若進樣體積為10 ul,則其檢測限為:D = 3×(1 mgL-1×10 ul)/300 = 0.1 ng。

B、對第二種表示方法,需同時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。

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

4、注意事項

由式(3)可見,信噪比的大小直接關系到檢測限的大小。信噪比計算方法的不同,其比值大小有很大不同,這與計算信噪比時基線噪聲峰值的定義方式有關,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算。

除此之外,信噪比的計算結果還和所取噪聲的位置有很大關系,取信號哪一側基線的噪聲,取多長一段基線上的噪聲,計算結果都很不*相同,有時相差甚遠。一般多取樣品峰兩側的噪聲峰值計算。

5、檢出限的確定

A、《全球環境監測系統水監測操作指南》中規定:給定置信水平為95%時,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 ——測定次數為n次的空白平行測定(批內)標準差(重復測定20次以上)。

B、國際純粹和應用化學聯合會(IUPAC)規定對各種光學分析方法,可用下式計算:

L = KSb/S

L——方法檢出濃度

Sb——空白多次測量的標準偏差(吸光度);

S ——方法的靈敏度(即校準曲線的斜率)

為了評估 ,空白測定次數必須足夠多,最好能測20次。國際純粹和應用化學聯合會極力提倡取k值為3,一般來說,取 相應的置信水平大約為90%。

若 =0,并不意味著 ,或檢出限無限小。這時需配制一個濃度略大于零濃度的試樣系列(能產生一個可測信號值)代替全程序空白試驗,求出其標準偏差,用來代替 。

此外,有時為了工作方便和便于比較,也規定一個大家能接受的信號值作為檢出限,如分光光度法中,規定吸光度為0.010所對應的濃度即為檢出限L。

C、 美國EPA SW—846規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相對應的濃度值或絕對量為檢出限,這是一種實驗室間的協定方案。

E、氣相色譜法:檢測器恰能產生與噪音相區別的響應信號時所需進入色譜的物質最小量為檢出限,一般為噪音的二倍。

F、離子選擇電極法:當校準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,其交點所對應的濃度值即為該離子色譜所對電極法的檢出限。

由測得的空白值計算出的L值不應大于分析方法規定檢出濃度值,如大于方法規定值時,必須尋找原因降低空白值,重新測定計算至合格。

                                                                                                                                    本篇轉載至實驗之家


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