痕量分析在實(shí)驗(yàn)室分析工作中的地位越來越重要，檢出限作為評價儀器性能和驗(yàn)證檢測方法的重要參數(shù)已成為化學(xué)檢測人員必須熟悉，并能夠熟練運(yùn)用的主要技術(shù)參數(shù)之一。本文對檢出限相關(guān)術(shù)語、測定及運(yùn)用進(jìn)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(xué)名詞審定委員會公布的《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（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出的最小分析信號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（測定次數(shù)不小于20）相對應(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物質(zhì)。
在一些標(biāo)準(zhǔn)中，使用檢測限、測定低限、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)名詞審定委員會公布的《化學(xué)名詞》的規(guī)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(nèi)能與儀器噪音相區(qū)別的最小檢測信號對應(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，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(yù)處理)，被分析物產(chǎn)生的信號能以給定的置信度區(qū)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(guān)，而且還決定于方法全部流程的各個環(huán)節(jié),如取樣,分離富集,測定條件優(yōu)化等,即分析者、環(huán)境、樣品性質(zhì)等對檢出限均有影響，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)定了測定限（determinationlimit），IUPAC的《分析術(shù)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(xué)檢測中，有時會遇到低含量或未檢出的結(jié)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(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(yàn)人員的風(fēng)險。總之,確定報告限時，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(chǔ)，而檢驗(yàn)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(nóng)殘、獸殘、多環(huán)芳烴、性激素等痕量檢測，除了關(guān)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(xiàn)，通常在滿足客戶或標(biāo)準(zhǔn)要求的基礎(chǔ)上，選擇一個遠(yuǎn)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(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應(yīng)的質(zhì)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(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)樣量來計算檢出限。
校準(zhǔn)曲線的斜率k常隨環(huán)境溫度、試劑批號和貯存時間等試驗(yàn)條件的改變而變動。當(dāng)試驗(yàn)條件變化時，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)測要求，保證監(jiān)測數(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，做不加入被測組分的空白試驗(yàn)，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(jù)一定置信度及檢測次數(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為空白多次測得的標(biāo)準(zhǔn)偏差；K為校準(zhǔn)曲線的斜率。
1975年，IUPAC建議對光譜化學(xué)分析法取k,=3,測定次數(shù)通常取5-20次，對應(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量誤差可能不遵從正態(tài)分布，且空白的測定次數(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)測系統(tǒng)水監(jiān)測操作指南》中規(guī)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(zhì)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(nèi)）標(biāo)準(zhǔn)偏差（重復(fù)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(shí)驗(yàn)用水的質(zhì)量、試劑的純度、器皿的潔凈程度、計量儀器的性能及環(huán)境條件等。
⑴ 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，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)酚的測定 4-氨基安替比林分光光度法》、HJ 535-2009《水質(zhì)氨氮的測定》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(diǎn)的來臨，我們一般采用半滴即0.025ml對應(yīng)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(jī)構(gòu)之間或在同個機(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(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)在檢測方法驗(yàn)證、檢測結(jié)果的報出兩個方面。
3.1 檢測方法的驗(yàn)證
實(shí)驗(yàn)室在驗(yàn)證化學(xué)檢測方法時，應(yīng)對方法的檢出限、回收率、準(zhǔn)確度（包括精密度、正確度）等特性進(jìn)行評價，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，檢出限是一個不可或缺的重要指標(biāo),是正確選定分析方法并保證檢測分析結(jié)果準(zhǔn)確可靠的前提。我們在方法驗(yàn)證中，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的待測物質(zhì)的限量水平，選擇合理的檢出限，并進(jìn)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(zhì)敏感程度的指標(biāo)，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(guān)，是分析方法的一個綜合性的重要參數(shù)。通常對于設(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。對于禁用物質(zhì),檢出限應(yīng)盡可能低。
3.2 檢測結(jié)果的報出
當(dāng)檢測結(jié)果低于檢出限時，有的檢驗(yàn)報告只簡單地表述為“未檢出”。嚴(yán)格地說，這是不科學(xué)的。因?yàn)椴煌姆椒�、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(dāng)檢測結(jié)果低于檢出限時，應(yīng)在檢測報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)，本文給出的測定方法僅是常用的方法，在一些特定的場合，為了防控風(fēng)險，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)，對檢出限、定量限的計算公式的相關(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)）
