檢出限的概念、測定及運用詳細介紹

 痕量分析在實驗室分析工作中的地位越來越重要，檢出限作為評價儀器性能和驗證檢測方法的重要參數已成為化學檢測人員必須熟悉，并能夠熟練運用的主要技術參數之一。本文對檢出限相關術語、測定及運用進行介紹。

一、檢出限、定量限、報告限的基本概念

1.1 檢出限

早在1991年8月，全國自然科學名詞審定委員會公布的《化學名詞》規定了檢出限（DL,detection limit; LOD,limit of detection）。國際理論與應用化學聯合會（IUPAC）1998年發表的《分析術語綱要》中規定：“檢出限以濃度（或質量）表示，是指由特定的分析步驟能夠合理地檢測出的最小分析信號求得的最低濃度或質量”。GB/T 5009.1-2003《食品理化檢驗方法 理化部分 總則》直接將檢出限定義為：3倍空白值的標準偏差（測定次數不小于20）相對應的質量或濃度。

通常，檢出限是指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。從這一定義可以看出：檢出限與給出的置信度有關系，儀器相同，但置信度不同，檢出限的大小就會有所不同；檢出限的單位既可以是濃度單位，也可是質量單位。另外，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。

在一些標準中，使用檢測限、測定低限、檢出極限等術語，實際上都是檢出限。為避免引起混淆或歧義，方便交流、學習，宜遵照全國自然科學名詞審定委員會公布的《化學名詞》的規定,逐步用檢出限代替檢測限、檢出極限等稱謂。

檢出限一般有儀器檢出限、方法檢出限之分。

1.1.1儀器檢出限

儀器檢出限(IDL，instrument detectionlimit)是在一定的置信范圍內能與儀器噪音相區別的最小檢測信號對應的被分析物的最低量或最低濃度，通常用信噪比(S/N)表示，當(S/N)≥3時，定義為儀器檢出限。儀器檢出限與儀器的靈敏度有密切的關系，儀器靈敏度越高，儀器性能越好，則檢出限越低。儀器檢出限不考慮任何樣品制備步驟的影響，一般以溶劑空白測定檢出限。

1.1.2方法檢出限

方法檢出限(MDL，method detection limit)是指在通過某一分析方法全部測定過程后(包括樣品預處理)，被分析物產生的信號能以給定的置信度區別于空白樣品而被測定出來的最低量或最低濃度。

方法檢出限不但與儀器噪音有關，而且還決定于方法全部流程的各個環節,如取樣,分離富集,測定條件優化等,即分析者、環境、樣品性質等對檢出限均有影響，因此，不同實驗室同一種分析方法的方法檢出限是不同的，有的甚至差別很大。實際工作中應說明獲得方法檢出限的具體條件。

1.2 定量限

類似于檢出限，定量限（QL，quantificationlimit）也可以分為儀器定量限和方法定量限。儀器定量限指儀器能夠對分析物進行可靠確認和定量的最低濃度值。

方法定量限指在特定基體中在給定置信度內對分析物能進行可靠確認和定量的最低濃度值。

在我國,《化學名詞》規定了測定限（determinationlimit），IUPAC的《分析術語綱要》中則將測定限改稱為定量限或最小定量值（minimumquantifiable value）。由于定量限是對分析物的定量檢測,因此,通常要高于檢出限。

1.3 報告限

在化學檢測中，有時會遇到低含量或未檢出的結果報告問題，特別是對未檢出的樣品和低含量樣品的判定，最好用報告限（RL，report limit；LOR，limit of report）來表征。CNAS-CL10:2012 5.5.2指出：報告限應設在一定置信度下可獲定量結果的水平。

從這一定義看，報告限可以是定量限,但對于儀器靈敏度高而客戶要求低的方法,可以取比定量限大較多的限值作為報告限,以降低檢驗人員的風險。總之,確定報告限時，要依據檢出限和定量限以及客戶或國家標準的要求，結合實驗室的經驗，考慮實驗室的風險而給出。

二、檢出限、定量限的測定及影響因素分析

檢出限是定量限的基礎，而檢驗方法不同，檢出限的測定方法也不同。

2.1檢出限的測定

2.1.1色譜法

色譜法常用于農殘、獸殘、多環芳烴、性激素等痕量檢測，除了關注定量外，定性和確證往往更重要。而對很多樣品，在低含量時干擾多，而儀器本身噪聲很低，為了避免假陽性的出現，通常在滿足客戶或標準要求的基礎上，選擇一個遠高于噪聲的閾值來作為計算方法的檢出限和定量限則更為科學、準確。

在我國，色譜法的檢出限為3倍儀器噪音水平相對應的質量或濃度。具體計算公式為DL=3N/K，其中：DL為檢出限，N為儀器噪音水平，K為校準曲線回歸方程中的斜率，也可稱為儀器的靈敏度。

具體操作步驟是:將樣品不斷稀釋，例如將4mg/L的樣品稀釋10倍、20倍、50倍、100倍.....分別進樣，如果稀釋20倍的樣品信噪比在檢出限的附近(假如信噪比是15:1)，則將原溶液稀釋25倍(或30倍)，直到其信噪比符合檢出限的信噪比要求為止。

當然，自動進樣器也可以通過改變進樣量來使信噪比達到要求(這是偷懶的做法)。然后再根據進樣濃度和進樣量來計算檢出限。

校準曲線的斜率k常隨環境溫度、試劑批號和貯存時間等試驗條件的改變而變動。當試驗條件變化時，應重新繪制校準曲線，并進行曲線線性、截距、斜率檢驗，進而重新確定方法檢出限，以滿足監測要求，保證監測數據的精密度與準確度。

2.1.2 吸光法和熒光法

按IUPAC的規定，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空白試驗，在一定置信度下，檢出限計算公式為:DL=k,Sb/K,其中:DL指檢出限,k,為根據一定置信度及檢測次數確定的系數,可通過查T分布分位數表(見GB/T 4889-2008表A.2)獲得；Sb為空白多次測得的標準偏差；K為校準曲線的斜率。

1975年，IUPAC建議對光譜化學分析法取k,=3,測定次數通常取5-20次，對應的置信度為95%。我國也采用這一系數。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。如在《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。

檢出限計算公式為D.L = 4.6σ，式中：σ為空白平行測定（批內）標準偏差（重復測定20次以上）。因此，空白值是影響方法檢出限的一個重要因素。影響空白值的因素有：實驗用水的質量、試劑的純度、器皿的潔凈程度、計量儀器的性能及環境條件等。

　　⑴ 實驗室環境：實驗室通風良好，布局合理。做到相互干擾的監測項目不在同一實驗室內操作。

　　⑵ 實驗用水：一般分析實驗用水電導率應小于3.0μS/cm。特殊用水按有關規定制備，檢驗合格后使用。盛水容器定期清洗，以保持容器清潔，防止玷污而影響水的質量。

　　⑶ 化學試劑：應采用符合分析方法所規定等級的化學試劑。配制一般試液，應不低于分析純。經常檢驗試劑質量，特別是顯色劑，一旦發現變質、失效的試劑應及時廢棄。

2.1.3分光光度法

分光光度法空白的變異系數比較小，加之現代分光光度計的技術進步，大部分儀器采用光柵分光和低雜散光很低、線性可以到3-4A量級，傳統要求最佳吸光度在0.2-0.8才能保證結果準確已不必要。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。分光光度法的定量基礎是朗伯-比爾定律。

從這一定律看，吸光度與比色皿厚度成正比，所以比色皿越厚，靈敏度越高，檢出限越低。我國現行的HJ 503-2009 《水質 揮發酚的測定 4-氨基安替比林分光光度法》、HJ 535-2009《水質氨氮的測定》等標準中都通過增加比色皿的光程來降低方法檢出限。

2.1.4 滴定法

滴定法是化學分析常用的方法，如果用空白滴定標準偏差計算，很多時候算出來是零。對成熟的方法，空白滴定往往在半滴間就有明顯的突躍，可判斷終點的來臨，我們一般采用半滴即0.025ml對應的含量為檢出限和定量限。

2.2 定量限的測定

定量限是對特定的基體和方法評估的，不同機構之間或在同個機構內由于不同設備、技術和試劑不同而有差異。

在沒有(或消除了)系統誤差的前提下，它受精密度要求的限制。分析方法的精密度要求越高，定量限高于檢出限越多。

在痕量分析中報告數據的準則，可參見下表（σ空表示空白的標準偏差）。

對于儀器定量限，常用信噪比法來確定，一般以信噪比為10:1時相應濃度或注入儀器的量確定定量限。

三、檢出限的運用

檢出限的運用主要體現在檢測方法驗證、檢測結果的報出兩個方面。

3.1 檢測方法的驗證

實驗室在驗證化學檢測方法時，應對方法的檢出限、回收率、準確度（包括精密度、正確度）等特性進行評價，確保這些特性能夠達到標準規定的要求。在方法驗證過程中，檢出限是一個不可或缺的重要指標,是正確選定分析方法并保證檢測分析結果準確可靠的前提。我們在方法驗證中，應根據產品標準中規定的待測物質的限量水平，選擇合理的檢出限，并進行測定。

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，測量方法的檢出限與分析空白值、精密度、靈敏度密切相關，是分析方法的一個綜合性的重要參數。通常對于設定有最高殘留量(MRL，maximumresidue limit)的限用物質，檢出限加上樣品在MRL處的標準偏差,不應超過MRL值。對于禁用物質,檢出限應盡可能低。

3.2 檢測結果的報出

當檢測結果低于檢出限時，有的檢驗報告只簡單地表述為“未檢出”。嚴格地說，這是不科學的。因為不同的方法、不同的儀器，其檢出限是不一樣的。用A儀器a方法沒有檢出，而用B儀器b方法可能就能夠檢出。

因此，當檢測結果低于檢出限時，應在檢測報告中提供檢出限的數值，表述分析結果可以用“未檢出”。從前面分析可知，提供的檢出限應當是該實驗室的方法檢出限。

四、結語

檢出限、定量限、報告限在化學分析中特別是微量、痕量分析中是十分重要的技術參數，本文給出的測定方法僅是常用的方法，在一些特定的場合，為了防控風險，實驗室可能還需要根據各種因素，依據國家有關規定、標準，對檢出限、定量限的計算公式的相關系數、倍數進行選擇、調整。

（內容來源儀器信息網）