檢出限、測定限、分析空白的計算和分析
檢出限、測定限、分析空白的分析
1.檢出限
為某特定分析方法在給定的置信度內可從樣品中檢出待測物質的最小濃度或最小量。所謂“檢出”是指定性檢出，即判定樣品中存有濃度高于空白的待測物質。
檢出限除了與分析中所用試劑和水的空白有關外，還與儀器的穩定性及噪聲水平有關。在靈敏度計算中沒有明確噪聲的大小，因而操作者可以將檢測器的輸出信號，通過放大器放到足夠大，從而使靈敏度相當高。顯然這是不妥的，必須考慮噪聲這一參數，將產生兩倍噪聲信號時，單位體積載氣或單位時間內進入檢測器的組分量稱為檢出限。
則：D = 2N / S
式中：N——噪聲（mV或A）；S——檢測器靈敏度；D——檢出限，其單位隨S不同也有三種：
Dg=2N / Sg, 單位為mg/mlDv=2N / Sv, 單位為ml/mlDt=2N / St, 單位為g/s
有時也用最小檢測量（MDA）或最小檢測濃度（MDC）作為檢測限。它們分別是產生兩倍噪聲信號時，進入檢測器的物質量（g）或濃度(mg/ml)。
不少高靈敏度檢測器，如FID、NPD、ECD等往往用檢出限表示檢測器的性能。
靈敏度和檢出限是兩個從不同角度表示檢測器對測定物質敏感程度的指標，前者越高、后者越低，說明檢測器性能越好。
從而可見，測量方法的檢出限于分析空白值、精密度、靈敏度密切相關。他是分析方法的一個綜合性的重要計量參數。
2.檢出限的計算方法
1）在《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（D.L）。這里的零濃度樣品是不含待測物質的樣品。
D.L = 4.6σ
式中：σ?— 空白平行測定（批內）標準偏差（重復測定20次以上）。
2) 國際純粹和應用化學聯合會（IUPAC）對分析方法的檢出限D.L作如下規定。
在與分析實際樣品完全相同的條件下，做不加入被測組分的重復測定（即空白試驗），測定次數盡可能多（試驗次數至少為20次）。
算出空白觀測值的平均值Xb和標準偏差Sb。在一定置信概率下，被檢出的最小測量值XL以下式確定：
X?L= Xb+ K’?Sb
式中：Xb?—— 空白多次測得信號的平均值；Sb??—— 空白多次測得信息的標準偏差；K’??—— 根據一定置信水平確定的系數。
與XL-Xb?(即K’ Sb)相應的濃度或量即為檢出限:
D.L = X?L- Xb/ K = k’?Sb/ K
式中：k?——方法的靈敏度（即校準曲線的斜率）。為了評估Xb和?Sb，實驗次數必須至少20次。
1975年，IUPAC建議對光譜化學分析法取k’=3。由于低濃度水平的測量誤差可能不遵從正態分布，且空白的測定次數有限，因而與k’=3相應的置信水平大約為90%。
此外，尚有將?K’取為4、4.6、5及6的建議。
3）美國EPASW-846中規定方法檢出限：MDL=3.143δ(δ重復測定7次)
4）在某些分光光度法中，以扣除空白值后的與0.01吸光度相對應的濃度值為檢出限。
5）氣相色譜分析的最小檢測量系指檢測器恰能產生與噪聲相區別的響應信號時所需進入色譜柱的物質的最小量，一般認為恰能辨別的響應信號，最小應為噪聲的兩倍。最小檢測濃度系指最小檢測量與進樣量（體積）之比。
6）某些離子選擇電極法規定：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及為該離子選擇電極法的檢出限。
光度分析中，雖然吸光度最小測讀值為0.001，靈敏度也以A=0.001所相應的被測物濃度表示，但實際上慣常以A=0.05相應的被測物濃度作為有充分置信度的測定限，即最小能夠可靠測定的濃度。這是因為，在吸光度A接近零的情況下，測定值與真實值之比即相對誤差趨向無限大。
其次，由于比色皿的成對性不易做到完全匹配，尤其是使用已久的比色皿的成對性不易保證，因此吸光度很小的測量值在不同操作者、不同試驗室之間常會不一致，除非操作者很有經驗，十分注意比色皿成對性對測量的影響，并在每次測量時予以試驗校正。
2.測定限
1.測定下限
在測定誤差能滿足預定要求的前提下，用特定方法能準確地定量測定待測物質的最小濃度或量，稱為該方法的測定下限。
測定下限反映出分析方法能準確地定量測定低濃度水平待測物質的極限可能性。在沒有（或消除了）系統誤差的前提下，他受精密度要求的限制（精密度通常以相對標準偏差表示）。分析方法的精密度要求越高，測定下限高于檢出限越多。
美國EPASW-846中規定4MDL為定量下限（RQL），即4倍檢出限濃度作為測定下限，其測定值的相對標準偏差約為10%。日本JIS規定定量下限為10倍的MDL。
2.測定上限
在限定誤差能滿足預定要求的前提下，用特定方法能夠準確地定量測定待測物質的最大濃度或量，稱為該方法的測定上限。
對沒有（或消除了）系統誤差的特定分析方法的精密度要求不同，測定上限也將不同。
測定限對于定量分析，進一步計算才能得到與分析物有關的值（例如，各個結果的平均值）。因此，條件更加苛刻，所以測定限總是高于檢出限。
3.檢測限有三種常用的表示方式
（1）儀器檢測下限可檢測儀器的最小訊號，通常用信噪比來表示,當信號與噪聲之比大于等于3時，相當于信號強度的試樣濃度，定義為儀器檢測下限。
（2）方法檢測下限即某方法可檢測的最低濃度。通常用低濃度曲線外推法可求的方法檢測下限。
（3）樣品檢測下限即相對于空白可檢測的樣品最小含量。樣品檢測下限定義為：其信號等于測量空白溶液的信號的標準偏差的3倍時的濃度。
檢測下限是選擇分析方法的重要因素。樣品檢測下限不僅與方法檢測下限有關，而且與空白樣品中空白含量以及空白波動情況有關。只有當空白含量為零時，樣品檢測下限等于方法檢測下限。
然而，空白含量往往不等于零，空白大小受環境對樣品的污染，試劑純度、水質純度、容器的質地及操作等因素的影響。因此，由外推法可求得方法檢測下限可能很低，但由于空白含量的存在，以及空白含量的波動，樣品檢測下限可能要比方法檢測下限大得多。從實用中考慮，樣品檢測下限較為
有用和切合實際。
3.分析空白
一.分析空白的主要來源和控制措施
1.環境對樣品的玷污
主要是由空氣中的污染氣體和沉降微粒引起的。普遍實驗室中每立方米空氣中含有數百微克的微粒。這些微粒含有多種元素，因而可引起多種和痕量元素的玷污。來自環境的玷污不但顯著，而且變動性大。應采取局部或整個實驗室的防塵與空氣凈化措施。
2.試劑對樣品的玷污
試劑對樣品的玷污隨試劑用量而變化。對一定的試劑用量是恒定的。樣品處理過程中用量最多的是水和酸。
3.器皿對樣品玷污
貯存、處理樣品所用的一切器皿，如燒杯、瓶子、過濾器、研缽等，由于其材質不夠純或者未洗滌干凈均可能玷污樣品。在痕量分析中應選用高純惰性材料制成的器皿， 并運用合適的清洗技術。聚四氟乙烯、透明的合成石英的高壓聚乙烯是比較合適的器皿材料。
4.分析測試者對樣品的玷污
分析測試者用手觸摸樣品可引起多種元素的玷污；分析測試者的化妝品常常不知不覺地帶來許多元素的玷污；分析測試者使用的內服和外用藥物也常常玷污樣品；以及分析測試者若不注意個人衛生也會引起樣品的玷污。所以，分析測試者不但要具有正確熟練的操作技巧，而且要知道自身對樣品可能帶來什么玷污，以采取消除玷污的必要措施。
二.分析空白的監測和空白值的扣除
空白值波動較大，往往在百分之幾十，甚至百分之幾百的水平上波動。因而痕量與超痕量分析中，扣除空白是比較困難的，也是不可靠的。可靠并行之有效的方法是把分析空白降至可以忽略不記的程度，同時在分析過程中作空白的平行測定，以監視分析過程。若分析空白明顯的超過正常值，則表明本次分析測定過程有嚴重的玷污，平行樣品的測定結果不可靠。
在分析空白主要來自試劑的玷污時，空白值比較穩定，若有必要，可以扣除空白值。為獲得可靠的空白值，應進行多次重復測定，算出空白值及其置信限：B ±t0.95(SB/n2)。
