痕量分析在實(shí)驗(yàn)室分析工作中的地位越來越重要，檢出限作為評(píng)價(jià)儀器性能和驗(yàn)證檢測(cè)方法的重要參數(shù)已成為化學(xué)檢測(cè)人員必須熟悉，并能夠熟練運(yùn)用的主要技術(shù)參數(shù)之一。本文對(duì)檢出限相關(guān)術(shù)語、測(cè)定及運(yùn)用進(jìn)行介紹。
一、檢出限、定量限、報(bào)告限的基本概念
1.1 檢出限
早在1991年8月，全國自然科學(xué)名詞審定委員會(huì)公布的《化學(xué)名詞》規(guī)定了檢出限（DL,detection limit; LOD,limit of detection）。國際理論與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）1998年發(fā)表的《分析術(shù)語綱要》中規(guī)定：“檢出限以濃度（或質(zhì)量）表示，是指由特定的分析步驟能夠合理地檢測(cè)出的最小分析信號(hào)求得的最低濃度或質(zhì)量”。GB/T 5009.1-2003《食品理化檢驗(yàn)方法 理化部分 總則》直接將檢出限定義為：3倍空白值的標(biāo)準(zhǔn)偏差（測(cè)定次數(shù)不小于20）相對(duì)應(yīng)的質(zhì)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(nèi)可從樣品中檢出待測(cè)物質(zhì)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(guān)系，儀器相同，但置信度不同，檢出限的大小就會(huì)有所不同；檢出限的單位既可以是濃度單位，也可是質(zhì)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(cè)物質(zhì)。
在一些標(biāo)準(zhǔn)中，使用檢測(cè)限、測(cè)定低限、檢出極限等術(shù)語，實(shí)際上都是檢出限。為避免引起混淆或歧義，方便交流、學(xué)習(xí)，宜遵照全國自然科學(xué)名詞審定委員會(huì)公布的《化學(xué)名詞》的規(guī)定,逐步用檢出限代替檢測(cè)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(nèi)能與儀器噪音相區(qū)別的最小檢測(cè)信號(hào)對(duì)應(yīng)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(dāng)(S/N)≥3時(shí)，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(guān)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(cè)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(cè)定過程后(包括樣品預(yù)處理)，被分析物產(chǎn)生的信號(hào)能以給定的置信度區(qū)別于空白樣品而被測(cè)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(guān)，而且還決定于方法全部流程的各個(gè)環(huán)節(jié),如取樣,分離富集,測(cè)定條件優(yōu)化等,即分析者、環(huán)境、樣品性質(zhì)等對(duì)檢出限均有影響，因此，不同實(shí)驗(yàn)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(shí)際工作中應(yīng)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?qū)Ψ治鑫镞M(jìn)行可靠確認(rèn)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(nèi)對(duì)分析物能進(jìn)行可靠確認(rèn)和定量的最低濃度值。
在我國,《化學(xué)名詞》規(guī)定了測(cè)定限（determinationlimit），IUPAC的《分析術(shù)語綱要》中則將測(cè)定限改稱為定量限或最小定量值（minimumquantifiable value）。由于定量限是對(duì)分析物的定量檢測(cè),因此,通常要高于檢出限。
1.3 報(bào)告限
在化學(xué)檢測(cè)中，有時(shí)會(huì)遇到低含量或未檢出的結(jié)果報(bào)告問題，特別是對(duì)未檢出的樣品和低含量樣品的判定，最好用報(bào)告限（RL，report limit；LOR，limit of report）來表征。CNAS-CL10:2012 5.5.2指出：報(bào)告限應(yīng)設(shè)在一定置信度下可獲定量結(jié)果的水平。
從這一定義看，報(bào)告限可以是定量限,但對(duì)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(bào)告限,以降低檢驗(yàn)人員的風(fēng)險(xiǎn)。總之,確定報(bào)告限時(shí)，要依據(jù)檢出限和定量限以及客戶或國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的經(jīng)驗(yàn)，考慮實(shí)驗(yàn)室的風(fēng)險(xiǎn)而給出。
二、檢出限、定量限的測(cè)定及影響因素分析
檢出限是定量限的基礎(chǔ)，而檢驗(yàn)方法不同，檢出限的測(cè)定方法也不同。
2.1檢出限的測(cè)定
2.1.1色譜法
色譜法常用于農(nóng)殘、獸殘、多環(huán)芳烴、性激素等痕量檢測(cè)，除了關(guān)注定量外，定性和確證往往更重要。而對(duì)很多樣品，在低含量時(shí)干擾多，而儀器本身噪聲很低，為了避免假陽性的出現(xiàn)，通常在滿足客戶或標(biāo)準(zhǔn)要求的基礎(chǔ)上，選擇一個(gè)遠(yuǎn)高于噪聲的閾值來作為計(jì)算方法的檢出限和定量限則更為科學(xué)、準(zhǔn)確。
在我國，色譜法的檢出限為3倍儀器噪音水平相對(duì)應(yīng)的質(zhì)量或濃度。具體計(jì)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(zhǔn)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(jìn)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(dāng)然，自動(dòng)進(jìn)樣器也可以通過改變進(jìn)樣量來使信噪比達(dá)到要求(這是偷懶的做法)。然后再根據(jù)進(jìn)樣濃度和進(jìn)樣量來計(jì)算檢出限。
校準(zhǔn)曲線的斜率k常隨環(huán)境溫度、試劑批號(hào)和貯存時(shí)間等試驗(yàn)條件的改變而變動(dòng)。當(dāng)試驗(yàn)條件變化時(shí)，應(yīng)重新繪制校準(zhǔn)曲線，并進(jìn)行曲線線性、截距、斜率檢驗(yàn)，進(jìn)而重新確定方法檢出限，以滿足監(jiān)測(cè)要求，保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精密度與準(zhǔn)確度。
2.1.2 吸光法和熒光法
按IUPAC的規(guī)定，在與分析實(shí)際樣品完全相同的條件下，做不加入被測(cè)組分的空白試驗(yàn)，在一定置信度下，檢出限計(jì)算公式為:DL=k,Sb/K,其中:DL指檢出限,k,為根據(jù)一定置信度及檢測(cè)次數(shù)確定的系數(shù),可通過查T分布分位數(shù)表(見GB/T 4889-2008表A.2)獲得；Sb為空白多次測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)偏差；K為校準(zhǔn)曲線的斜率。
1975年，IUPAC建議對(duì)光譜化學(xué)分析法取k,=3,測(cè)定次數(shù)通常取5-20次，對(duì)應(yīng)的置信度為95%。我國也采用這一系數(shù)。由于低濃度水平的測(cè)量誤差可能不遵從正態(tài)分布，且空白的測(cè)定次數(shù)有限，因而與k,=3相應(yīng)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(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)水監(jiān)測(cè)操作指南》中規(guī)定：給定置信水平為95%時(shí)，樣品測(cè)定值與零濃度樣品的測(cè)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(cè)物質(zhì)的樣品。
檢出限計(jì)算公式為D.L = 4.6σ，式中：σ為空白平行測(cè)定（批內(nèi)）標(biāo)準(zhǔn)偏差（重復(fù)測(cè)定20次以上）。因此，空白值是影響方法檢出限的一個(gè)重要因素。影響空白值的因素有：實(shí)驗(yàn)用水的質(zhì)量、試劑的純度、器皿的潔凈程度、計(jì)量?jī)x器的性能及環(huán)境條件等。
�、� 實(shí)驗(yàn)室環(huán)境：實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)良好，布局合理。做到相互干擾的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目不在同一實(shí)驗(yàn)室內(nèi)操作。
�、� 實(shí)驗(yàn)用水：一般分析實(shí)驗(yàn)用水電導(dǎo)率應(yīng)小于3.0μS/cm。特殊用水按有關(guān)規(guī)定制備，檢驗(yàn)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(zhì)量。
�、� 化學(xué)試劑：應(yīng)采用符合分析方法所規(guī)定等級(jí)的化學(xué)試劑。配制一般試液，應(yīng)不低于分析純。經(jīng)常檢驗(yàn)試劑質(zhì)量，特別是顯色劑，一旦發(fā)現(xiàn)變質(zhì)、失效的試劑應(yīng)及時(shí)廢棄。
2.1.3分光光度法
分光光度法空白的變異系數(shù)比較小，加之現(xiàn)代分光光度計(jì)的技術(shù)進(jìn)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(jí)，傳統(tǒng)要求最佳吸光度在0.2-0.8才能保證結(jié)果準(zhǔn)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(duì)應(yīng)的濃度值為檢出限。分光光度法的定量基礎(chǔ)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(xiàn)行的HJ 503-2009 《水質(zhì) 揮發(fā)酚的測(cè)定 4-氨基安替比林分光光度法》、HJ 535-2009《水質(zhì)氨氮的測(cè)定》等標(biāo)準(zhǔn)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(xué)分析常用的方法，如果用空白滴定標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算，很多時(shí)候算出來是零。對(duì)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(diǎn)的來臨，我們一般采用半滴即0.025ml對(duì)應(yīng)的含量為檢出限和定量限。
2.2 定量限的測(cè)定
定量限是對(duì)特定的基體和方法評(píng)估的，不同機(jī)構(gòu)之間或在同個(gè)機(jī)構(gòu)內(nèi)由于不同設(shè)備、技術(shù)和試劑不同而有差異。
在沒有(或消除了)系統(tǒng)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(bào)告數(shù)據(jù)的準(zhǔn)則，可參見下表（σ空表示空白的標(biāo)準(zhǔn)偏差）。
分析物濃度 | 可靠性范圍 |
＜3σ空 | 可疑檢測(cè)范圍（不能接受） |
3σ空 | 樣品檢出限（定性檢出） |
3σ空－10σ空 | 半定量 |
10σ空 | 定量檢出限 |
＞10σ空 | 定量范圍 |
對(duì)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(shí)相應(yīng)濃度或注入儀器的量確定定量限。
三、檢出限的運(yùn)用
檢出限的運(yùn)用主要體現(xiàn)在檢測(cè)方法驗(yàn)證、檢測(cè)結(jié)果的報(bào)出兩個(gè)方面。
3.1 檢測(cè)方法的驗(yàn)證
實(shí)驗(yàn)室在驗(yàn)證化學(xué)檢測(cè)方法時(shí)，應(yīng)對(duì)方法的檢出限、回收率、準(zhǔn)確度（包括精密度、正確度）等特性進(jìn)行評(píng)價(jià)，確保這些特性能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。在方法驗(yàn)證過程中，檢出限是一個(gè)不可或缺的重要指標(biāo),是正確選定分析方法并保證檢測(cè)分析結(jié)果準(zhǔn)確可靠的前提。我們?cè)诜椒?yàn)證中，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的待測(cè)物質(zhì)的限量水平，選擇合理的檢出限，并進(jìn)行測(cè)定。
不少高靈敏度檢測(cè)器，如FID、NPD、ECD等往往用檢出限表示檢測(cè)器的性能。靈敏度和檢出限是兩個(gè)從不同角度表示檢測(cè)器對(duì)測(cè)定物質(zhì)敏感程度的指標(biāo)，前者越高、后者越低，說明檢測(cè)器性能越好。
從而可見，測(cè)量方法的檢出限與分析空白值、精密度、靈敏度密切相關(guān)，是分析方法的一個(gè)綜合性的重要參數(shù)。通常對(duì)于設(shè)定有最高殘留量(MRL，maximumresidue limit)的限用物質(zhì)，檢出限加上樣品在MRL處的標(biāo)準(zhǔn)偏差,不應(yīng)超過MRL值。對(duì)于禁用物質(zhì),檢出限應(yīng)盡可能低。
3.2 檢測(cè)結(jié)果的報(bào)出
當(dāng)檢測(cè)結(jié)果低于檢出限時(shí)，有的檢驗(yàn)報(bào)告只簡(jiǎn)單地表述為“未檢出”。嚴(yán)格地說，這是不科學(xué)的。因?yàn)椴煌姆椒ā⒉煌膬x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(dāng)檢測(cè)結(jié)果低于檢出限時(shí)，應(yīng)在檢測(cè)報(bào)告中提供檢出限的數(shù)值，表述分析結(jié)果可以用“未檢出”。從前面分析可知，提供的檢出限應(yīng)當(dāng)是該實(shí)驗(yàn)室的方法檢出限。
四、結(jié)語
檢出限、定量限、報(bào)告限在化學(xué)分析中特別是微量、痕量分析中是十分重要的技術(shù)參數(shù)，本文給出的測(cè)定方法僅是常用的方法，在一些特定的場(chǎng)合，為了防控風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)驗(yàn)室可能還需要根據(jù)各種因素，依據(jù)國家有關(guān)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)檢出限、定量限的計(jì)算公式的相關(guān)系數(shù)、倍數(shù)進(jìn)行選擇、調(diào)整。
（內(nèi)容來源儀器信息網(wǎng)）
