检出限、测定限、分析空白的分析

1.检出限

为某特定分析方法在给定的置信度内可从样品中检出待测物质的最小浓度或最小量。所谓“检出”是指定性检出，即判定样品中存有浓度高于空白的待测物质。
检出限除了与分析中所用试剂和水的空白有关外，还与仪器的稳定性及噪声水平有关。在灵敏度计算中没有明确噪声的大小，因而操作者可以将检测器的输出信号，通过放大器放到足够大，从而使灵敏度相当高。显然这是不妥的，必须考虑噪声这一参数，将产生两倍噪声信号时，单位体积载气或单位时间内进入检测器的组分量称为检出限。
则：D = 2N / S
式中：N——噪声（mV或A）；S——检测器灵敏度；D——检出限，其单位随S不同也有三种：
Dg=2N / Sg, 单位为mg/mlDv=2N / Sv, 单位为ml/mlDt=2N / St, 单位为g/s
有时也用最小检测量（MDA）或最小检测浓度（MDC）作为检测限。它们分别是产生两倍噪声信号时，进入检测器的物质量（g）或浓度(mg/ml)。
不少高灵敏度检测器，如FID、NPD、ECD等往往用检出限表示检测器的性能。
灵敏度和检出限是两个从不同角度表示检测器对测定物质敏感程度的指标，前者越高、后者越低，说明检测器性能越好。
从而可见，测量方法的检出限于分析空白值、精密度、灵敏度密切相关。他是分析方法的一个综合性的重要计量参数。

2.检出限的计算方法

1）在《全球环境监测系统水监测操作指南》中规定：给定置信水平为95%时，样品测定值与零浓度样品的测定值有显著性差异即为检出限（D.L）。这里的零浓度样品是不含待测物质的样品。
D.L = 4.6σ
式中：σ — 空白平行测定（批内）标准偏差（重复测定20次以上）。
2) 国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC）对分析方法的检出限D.L作如下规定。
在与分析实际样品完全相同的条件下，做不加入被测组分的重复测定（即空白试验），测定次数尽可能多（试验次数至少为20次）。
算出空白观测值的平均值Xb和标准偏差Sb。在一定置信概率下，被检出的最小测量值XL以下式确定：
X L= Xb+ K’ Sb
式中：Xb —— 空白多次测得信号的平均值；Sb  —— 空白多次测得信息的标准偏差；K’  —— 根据一定置信水平确定的系数。
与XL-Xb (即K’ Sb)相应的浓度或量即为检出限:
D.L = X L- Xb/ K = k’ Sb/ K
式中：k ——方法的灵敏度（即校准曲线的斜率）。为了评估Xb和 Sb，实验次数必须至少20次。
1975年，IUPAC建议对光谱化学分析法取k’=3。由于低浓度水平的测量误差可能不遵从正态分布，且空白的测定次数有限，因而与k’=3相应的置信水平大约为90%。
此外，尚有将 K’取为4、4.6、5及6的建议。
3）美国EPASW-846中规定方法检出限：MDL=3.143δ(δ重复测定7次)
4）在某些分光光度法中，以扣除空白值后的与0.01吸光度相对应的浓度值为检出限。
5）气相色谱分析的最小检测量系指检测器恰能产生与噪声相区别的响应信号时所需进入色谱柱的物质的最小量，一般认为恰能辨别的响应信号，最小应为噪声的两倍。最小检测浓度系指最小检测量与进样量（体积）之比。
6）某些离子选择电极法规定：当校准曲线的直线部分外延的延长线与通过空白电位且平行于浓度轴的直线相交时，其交点所对应的浓度值及为该离子选择电极法的检出限。
光度分析中，虽然吸光度最小测读值为0.001，灵敏度也以A=0.001所相应的被测物浓度表示，但实际上惯常以A=0.05相应的被测物浓度作为有充分置信度的测定限，即最小能够可靠测定的浓度。这是因为，在吸光度A接近零的情况下，测定值与真实值之比即相对误差趋向无限大。
其次，由于比色皿的成对性不易做到完全匹配，尤其是使用已久的比色皿的成对性不易保证，因此吸光度很小的测量值在不同操作者、不同试验室之间常会不一致，除非操作者很有经验，十分注意比色皿成对性对测量的影响，并在每次测量时予以试验校正。
2.测定限

1.测定下限

在测定误差能满足预定要求的前提下，用特定方法能准确地定量测定待测物质的最小浓度或量，称为该方法的测定下限。
测定下限反映出分析方法能准确地定量测定低浓度水平待测物质的极限可能性。在没有（或消除了）系统误差的前提下，他受精密度要求的限制（精密度通常以相对标准偏差表示）。分析方法的精密度要求越高，测定下限高于检出限越多。
美国EPASW-846中规定4MDL为定量下限（RQL），即4倍检出限浓度作为测定下限，其测定值的相对标准偏差约为10%。日本JIS规定定量下限为10倍的MDL。

2.测定上限

在限定误差能满足预定要求的前提下，用特定方法能够准确地定量测定待测物质的最大浓度或量，称为该方法的测定上限。
对没有（或消除了）系统误差的特定分析方法的精密度要求不同，测定上限也将不同。
测定限对于定量分析，进一步计算才能得到与分析物有关的值（例如，各个结果的平均值）。因此，条件更加苛刻，所以测定限总是高于检出限。

3.检测限有三种常用的表示方式

（1）仪器检测下限可检测仪器的最小讯号，通常用信噪比来表示,当信号与噪声之比大于等于3时，相当于信号强度的试样浓度，定义为仪器检测下限。
（2）方法检测下限即某方法可检测的最低浓度。通常用低浓度曲线外推法可求的方法检测下限。
（3）样品检测下限即相对于空白可检测的样品最小含量。样品检测下限定义为：其信号等于测量空白溶液的信号的标准偏差的3倍时的浓度。
检测下限是选择分析方法的重要因素。样品检测下限不仅与方法检测下限有关，而且与空白样品中空白含量以及空白波动情况有关。只有当空白含量为零时，样品检测下限等于方法检测下限。
然而，空白含量往往不等于零，空白大小受环境对样品的污染，试剂纯度、水质纯度、容器的质地及操作等因素的影响。因此，由外推法可求得方法检测下限可能很低，但由于空白含量的存在，以及空白含量的波动，样品检测下限可能要比方法检测下限大得多。从实用中考虑，样品检测下限较为 有用和切合实际。
3.分析空白

一.分析空白的主要来源和控制措施

1.环境对样品的玷污

主要是由空气中的污染气体和沉降微粒引起的。普遍实验室中每立方米空气中含有数百微克的微粒。这些微粒含有多种元素，因而可引起多种和痕量元素的玷污。来自环境的玷污不但显著，而且变动性大。应采取局部或整个实验室的防尘与空气净化措施。

2.试剂对样品的玷污

试剂对样品的玷污随试剂用量而变化。对一定的试剂用量是恒定的。样品处理过程中用量最多的是水和酸。

3.器皿对样品玷污

贮存、处理样品所用的一切器皿，如烧杯、瓶子、过滤器、研钵等，由于其材质不够纯或者未洗涤干净均可能玷污样品。在痕量分析中应选用高纯惰性材料制成的器皿， 并运用合适的清洗技术。聚四氟乙烯、透明的合成石英的高压聚乙烯是比较合适的器皿材料。

4.分析测试者对样品的玷污

分析测试者用手触摸样品可引起多种元素的玷污；分析测试者的化妆品常常不知不觉地带来许多元素的玷污；分析测试者使用的内服和外用药物也常常玷污样品；以及分析测试者若不注意个人卫生也会引起样品的玷污。所以，分析测试者不但要具有正确熟练的操作技巧，而且要知道自身对样品可能带来什么玷污，以采取消除玷污的必要措施。
二.分析空白的监测和空白值的扣除
空白值波动较大，往往在百分之几十，甚至百分之几百的水平上波动。因而痕量与超痕量分析中，扣除空白是比较困难的，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记的程度，同时在分析过程中作空白的平行测定，以监视分析过程。若分析空白明显的超过正常值，则表明本次分析测定过程有严重的玷污，平行样品的测定结果不可靠。
在分析空白主要来自试剂的玷污时，空白值比较稳定，若有必要，可以扣除空白值。为获得可靠的空白值，应进行多次重复测定，算出空白值及其置信限：B ±t0.95(SB/n2)。