環境監測數據分析的概念介紹檢出限

檢出限

檢出限(Limit of detection minimum detectability)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,單位體積的載氣或單位時間內進入檢測器的組分量稱為檢出限。則:

式中:N——噪聲(mV或A);S——檢測器靈敏度;D——檢出限,其單位隨S不同也有二種:

(1)D_g=2N/S_g,單位為mg/ml;

(2)D_V=2N/S_V,單位為ml/ml;

(3)D_t=2N/S_t,單位為g/s。

有時也用最小檢測量(MDA)或最小檢測濃度(MDC)作為檢出限。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,前名越高后者越低,說明檢測器性能越好。

檢出限的計算方法為:

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。

②國際純粹和應用化學聯合會(IUPAC)對檢出限D.L作如下規定。

對各種光學分析方法,可測量的最小分析信號x_L以下式確定:

式中:x_b——空白多次測得信號的平均值;S_b——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。為了評估算x_b和S_b,實驗次數必須至少20次。

1975年,UPAC建議對光語化學分析法取K=3。由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 EPA SW—846中規定方法檢出限:

④在某些分光光度法中,以打除空值后的與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選擇電極法的檢出限。