方法檢出限計算

1、方法檢出限計算方法檢出限有多種分類,不過有一點(diǎn)是對的：方法檢出限是方法的建立都是重要的根本參數(shù)之一,今天咱們就好好聊聊方法檢出限.長期以來,各個領(lǐng)域檢測人員針對檢出限概念、估算方法及在各個不同領(lǐng)域的應(yīng)用均進(jìn)行了大量探討.然而在實(shí)際應(yīng)用中,各種檢出限概念經(jīng)?；靵y,計算方法也不甚了解.檢出限(DetectionLimit,DL或LimitofDetection,LOD)?環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測質(zhì)量保證手冊?中對檢出限的定義為：特定分析方法在給定的置信度內(nèi)可從樣品中檢出待測物質(zhì)的最小濃度或最小量.檢出限是以一定的置信水平為根底的量值,并且隨介質(zhì)、被分析組分以及分析方法的不同而不同.美國自然資源辦公室(DNR)

2、以產(chǎn)生的信噪比大于5所對應(yīng)的濃度來作為LOD,而美國水和廢水標(biāo)準(zhǔn)檢驗法將LOD定為能產(chǎn)生2(或1.645)倍于空白樣品分析的平均標(biāo)準(zhǔn)偏差的信號所對應(yīng)的待測物濃度.檢出限分類1 .儀器的檢出限(InstrumentDetectionLimit,IDL)是指分析儀器能夠檢測的被分析物的最低量或濃度,這個濃度與特定的儀器能夠從背景噪音中區(qū)分的最小響應(yīng)信號相對應(yīng).比方色譜儀的檢出限是產(chǎn)生至少2倍于基線噪音的進(jìn)樣量.儀器的檢出限不考慮任何樣品制備步驟的影響,因此,其值總是比方法的檢出限要低.儀器的檢出限一般不用于最終的數(shù)據(jù)報告,而主要用于數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析,以及不同儀器的性能比擬.2 .方法檢出限(Meth

3、odDetectionLimit,MDL)是指在通過某一種分析方法的全部處理和測定過程之后(包括樣品制備和樣品測定),被測定物質(zhì)產(chǎn)生的信號能以99%置信度區(qū)別于空白樣品而被測定出來的最低濃度.方法的檢出限與儀器的檢出限相似,但考慮了樣品分析前的所有制備過程的影響.方法的檢出限是我們建立分析方法時最關(guān)心的一個參數(shù),本文隨后將對其意義及測定方法進(jìn)行詳細(xì)的討論.3 .定量限(LimitofQuantitation,LOQ)被測組分的濃度能產(chǎn)生比空白足夠大的信號,這個信號能夠被良好實(shí)驗室在常規(guī)操作條件下以指定的置信水平定量檢出,這個濃度就是定量限.一般以產(chǎn)生10倍試劑空白的標(biāo)準(zhǔn)偏差的信號所對應(yīng)的濃度作

4、為定量限.LOQ隨介質(zhì)、分析方法和分析對象的不同而不同.4 .儀器的測定下限和方法的測定下限檢出限只能粗略的表征體系性能,僅是一種定性的判斷依據(jù),通常不能用于真實(shí)分析.測定下限那么是痕量或微量分析定量測定的特征指標(biāo).儀器的測定下限表示儀器進(jìn)行定量分析時所能到達(dá)的最低界限,是指在高置信度下測定物質(zhì)的最低濃度或量.在高置信度下,用特定分析方法能夠準(zhǔn)確定量測定的待測物質(zhì)最小濃度或量,稱為該分析方法的測定下限.5 .應(yīng)用定量限(PracticalQuantitationLimit,PQL)是指在實(shí)際操作和常規(guī)分析上能到達(dá)的定量限,這個定量限能保證檢測結(jié)果有較高的準(zhǔn)確性(置信度99.9%);POL一般為

5、MDL的3-10倍,是指能夠準(zhǔn)確測定的最低濃度,而不僅僅是能檢出.6 .報出限(Reportinglimitorreportinglevel)是一個任意值,低于這個值的數(shù)據(jù)不報出.報出限可以采取統(tǒng)計的方法確定,也可以根據(jù)分析人員的經(jīng)驗和判斷估計.低于報出限的結(jié)果可以以“報出限來表示.7 .預(yù)估檢出限(EDL)化學(xué)分析的范圍是有極限的.下限很重要,由于它決定一個測量結(jié)果是否和零點(diǎn)有區(qū)別.許多專家對于這個檢出限的定義有不同的意見,而且確定這個檢出限是很困難的.聯(lián)邦法規(guī)(40CFR,136局部)提供了一個確定方法檢出限(MDL)的流程.方法檢出限是指在99%置信度下分析結(jié)果不同于零的最低濃度.一個低

6、于方法檢出限的測試結(jié)果是值得高度疑心的.方法檢出限是不確定的.它隨試劑、儀器、分析人員及樣品類型等而改變.因此,已標(biāo)明的方法檢出限可以作為有用的指導(dǎo),但是只對于某一種特定情況才是準(zhǔn)確的.即使使用相同的儀器、試劑和標(biāo)樣,每位分析人員也必須針對特定的樣品確定更準(zhǔn)確的方法檢出限.單位0.010Abs作為每個測試的預(yù)估檢出限.為了確定方法檢出限,靈敏度可當(dāng)作預(yù)估檢出限.為了確定方法檢出限,它可被當(dāng)作一個適宜的起始濃度.不要把預(yù)估檢出限當(dāng)作方法檢出限.確定方法檢出限的條件一定要完全與分析條件相同.在確定方法檢出限方面,預(yù)估檢出限作為一個樣品起始濃度點(diǎn)對分析者可能是有用的.低于預(yù)估檢出限的測量值也可能是有

7、價值的,由于它們代表了一種趨勢,為被分析物的存在與否提供統(tǒng)計數(shù)據(jù).但是,這些數(shù)據(jù)有很大的不確定度.接下來著重介紹一下方法檢出限(MDL)方法檢出限(MDL)的意義對于低濃度檢測數(shù)據(jù)的報告方法一直存在較多的爭議.一般傾向于以最低報出限(MinimumReportingLevel,MRL)來報告,低于MRL的結(jié)果報告為“未檢出"或“<MRL".因此,合理地確定MRL值對于檢出限附近的低濃度結(jié)果的報告具有重要的意義.由于對MRL的定義不明確,只要測定是可靠的,實(shí)驗室、分析人員或數(shù)據(jù)用戶可以根據(jù)自己的理解將它定為任何可以接受的值比方,從統(tǒng)計方法導(dǎo)出的MRL有采用應(yīng)用定量限(P

8、QL)的,有采用定量限(LOQ)的,有采用方法檢出限(MDL)的,還有采用檢出限(LOD)的.由于主觀的因素比擬多,國外的一些水質(zhì)治理部門已經(jīng)不再采用MRL作為低濃度檢測結(jié)果的報告,而代之以方法的檢出限(MDL)或修正的方法檢出限.如果MDL設(shè)置太低,當(dāng)被分析物的濃度在MDL附近時,由于方法不能夠可靠地區(qū)分噪音和被分析物的響應(yīng)信號,出現(xiàn)假正值和假負(fù)值的幾率就會增加,從而誤導(dǎo)檢測結(jié)果；反之,如果MDL設(shè)置太高,雖然會提升檢測結(jié)果的可靠性,但對于一些限制標(biāo)準(zhǔn)很低的檢測指標(biāo),比方一些有毒、有害有機(jī)物和微量元素,往往滿足不了法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的要求,由于方法的檢出限已經(jīng)超過了標(biāo)準(zhǔn)的限制值.在提交檢測報告時,報告

9、方法的檢出限,還能夠提醒數(shù)據(jù)使用者該數(shù)據(jù)的不確定性和局限性.此外,檢出限還是衡量不同的實(shí)驗室、分析方法和分析人員效能的一個相對標(biāo)準(zhǔn).方法檢出限的測定方法方法的檢出限一般采用統(tǒng)計的方法確定.國內(nèi)目前普遍使用的是根據(jù)空白實(shí)驗測定MDL,在這里主要對目前國外水質(zhì)分析中比擬普遍使用的一種檢出限測定方法進(jìn)行介紹.美國EPA對方法檢出限的描述為：能夠被檢出并在被分析物濃度大于零時能以99%置信度報告的物質(zhì)的最低濃度.下面介紹目前國外水質(zhì)檢測實(shí)驗室常用的測定MDL的低濃度加標(biāo)法.美國EPA規(guī)定,在測定MDL時,最少測定七個重復(fù)的低濃度加標(biāo)樣品,加標(biāo)的濃度要適宜,一般為預(yù)期MDL值白11-5倍,并接照給定分析

10、方法的全過程進(jìn)行處理和測定.MDL的計算公式如下：MDL=Sxt(n-1,1-a=0.99)式中：n=重復(fù)測定的加標(biāo)樣品數(shù)S=n次加標(biāo)測定濃度的標(biāo)準(zhǔn)偏差t=自由度為n-1時的Student'st彳1(可查表得到);1-a為置信水平.MDL的測定步驟1 .分析系統(tǒng)的準(zhǔn)備進(jìn)彳TMDL測定的分析儀器系統(tǒng)必須通過了必要的質(zhì)童限制檢查,并運(yùn)行正常.同時應(yīng)保證系統(tǒng)的“干凈,盡量防止以前測定的樣品對系統(tǒng)的污染.2 .校正曲線的選擇正確的校正曲線應(yīng)夜蓋被分析樣品的預(yù)期濃度范圍.建議校正曲線的最低濃度點(diǎn)取定里限附近,其余點(diǎn)覆蓋實(shí)驗室可能遇到的有代表性的樣品濃度.3 .選擇適宜的加標(biāo)濃度MDL是根據(jù)同一濃

11、度的七個或七個以上樣品屢次測定的精密度來確定的,而用于精密度計算的測定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差與濃度有關(guān).因此,選擇適宜的加標(biāo)濃度非常重要.根據(jù)美國EPA的方法,最正確的加標(biāo)濃度為預(yù)期檢出限的1-5倍;同時,加標(biāo)樣品的響應(yīng)信號還要能夠從背景噪音中分辨出來,即還要考慮信噪比S/N.由于精密度與濃度有關(guān),計算的MDL值必須大于加標(biāo)濃度的1/10,即加標(biāo)濃度要小于計算的MDL的10倍,這是測定MDL時允許的樣品最高濃度；另一方面,計算的MDL值不得高于加標(biāo)濃度.以下不等式可用于評價計算的MDL是否適宜：加標(biāo)濃度V10X計算的MDL4 .重復(fù)樣品的制備嚴(yán)格根據(jù)分析方法的要求制備和處理七個以上濃度適宜的重復(fù)加標(biāo)樣

12、品.5 .進(jìn)行空白測定是為了了解背景污染的情況;二是有些分析方法要求減去空白,此時最好測定兩個空白結(jié)果,取平均空白值.6. MDL的計算根據(jù)上述MDL的計算公式,在計算MDL時有以下幾個值得注意的地方：(1)標(biāo)準(zhǔn)偏差采用樣本標(biāo)準(zhǔn)差S而不是總體標(biāo)準(zhǔn)差(To(2)采用正確的t值；(3)有效數(shù)字：在計算過程中不要進(jìn)行數(shù)值修約,計算到最后的結(jié)果時再根據(jù)方法的報告要求修約到適宜的位數(shù).MDL結(jié)果要往上修約,而不能往下.7. MDL合理性驗證MDL值計算出來以后,需要判斷其是否合理有效.這種判斷除了根據(jù)分析工作者的經(jīng)驗以外,可以從以下五個方面來判斷：(1)加標(biāo)濃度是否超過10倍MDL值如果是,那么說明加標(biāo)

13、樣品濃度太高了,需要調(diào)整以后重新測定；(2)MDL是否比加標(biāo)濃度高如果是,那么加標(biāo)濃度太低；(3)MDL是否能滿足有關(guān)法規(guī)的要求(4)信噪比是否在適宜的范圍(5)加標(biāo)樣品的回收率是否合理根據(jù)MDL進(jìn)行數(shù)據(jù)評價時,應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)如果某被測物的濃度等于或低于MDL,說明該物質(zhì)在樣品中存在的可能性低于99%并且隨著濃度值降低,置信度值急劇下降.結(jié)果以“VMDL表示；(2)當(dāng)檢測濃度大于MDL而小于LOQ時,說明樣品中存在被測物質(zhì)的可能性在99%以上,但定量值的準(zhǔn)確性存在疑問,只能確定濃度值在MDL和LOQ之間,數(shù)據(jù)值可供參考；當(dāng)測定濃度大于LOQ時,樣品中99%的可能性存在被測物,定量結(jié)果的置信度高,數(shù)據(jù)可以無條件報出.不能采用上述方法確定MDL值的幾種例外對于水質(zhì)檢驗中大局部檢測工程和分析方法,都可以按前述的步驟來確定分析方法的檢出限,但也有一些例外,不適合用這種方法確定.1 .余氯：余氯的測定方法有電化學(xué)法、比色法和滴定法.余氯MDL值確定的難度在于標(biāo)準(zhǔn)不穩(wěn)定,濃度隨時間改變.應(yīng)根據(jù)采用的分析方法來決定如何確定MDL.一般要求實(shí)驗室的阱聯(lián)甲苯胺法的MDL到達(dá)0.05mg/L.2 .重量法測定的工程：如溶解性總固體和總殘渣等工程,不宜采用前述的加標(biāo)重復(fù)樣測定的方法確定方法的檢出限,而要根據(jù)分析天平的靈敏度來確定檢出限,檢出限還與所處理的樣品體積有