检出限

检出限（Detection Limit, LOD）是分析化学中衡量方法灵敏度的核心参数，指在特定置信水平下能可靠检测出被分析物的最低浓度或量。以下从定义、计算、影响因素及应用四方面系统阐述：

一、核心定义

1. IUPAC权威定义
   国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）规定：

   检出限（LOD）是由特定分析程序获得的测得值，其对物质中不存在某种成分的误判概率为β，对存在某种成分的误判概率为α。默认α=β=0.05（即95%置信水平）。
   数学表达式为：

LOD=Sk⋅sb​​

其中，k为置信系数（IUPAC推荐k=3，对应约90%置信度），sb​为空白测量的标准偏差，S为校准曲线斜率（灵敏度）。

2. 关键区分
   • 仪器检出限：仅反映仪器本身的灵敏度，如色谱仪的噪声水平。
   • 方法检出限：涵盖样品前处理、仪器分析等全流程，直接关联实际检测能力。
   • 定量限（LOQ）：通常为4-10倍LOD，用于准确定量。

二、计算方法

1. 通用方法

• 空白标准偏差法（3σ法）
  多次测量空白样品（n≥20），计算标准偏差sb​，公式：

LOD=S3⋅sb​​

示例：若空白标准偏差sb​=0.1，斜率S=10，则LOD=0.03。

• 信噪比法（S/N）
  当信号与噪声比达特定阈值时确定LOD：
  • IUPAC推荐：光谱法S/N=3，色谱法S/N=2。
  • 公式：LOD=S3N​（N为噪声，S为灵敏度）。

2. 专项方法

• 分光光度法：以扣除空白后0.01吸光度对应的浓度为LOD，公式：LOD=b0.01​（b为回归线斜率）。
• 滴定法：基于滴定管最小液滴体积计算，公式：LOD=k⋅M1​⋅V1​λ⋅ρ⋅V0​​（参数详见标准）。
• 离子选择电极法：校准曲线直线部分外推与空白电位线交点对应的浓度。

3. 环境监测标准方法

• 方法检出限（MDL）：
  按《环境监测分析方法标准制订技术导则》（HJ 168-2020），公式：

MDL=t(n−1,0.99)​⋅s

t为自由度n−1、99%置信度的t值，s为7次以上平行测定的标准偏差。近似计算常用MDL≈3s。

三、影响因素

1. 仪器性能：检测器灵敏度、噪声水平直接影响仪器检出限。
2. 样品基质：复杂基质（如土壤、生物样品）可能引入干扰，需通过稀释或净化降低影响。
3. 实验条件：温度、pH值、进样量等参数需优化。例如，色谱法中提高进样量可降低LOD。
4. 数据处理：信噪比计算方式（峰-峰、半峰或RMS）影响结果，需统一标准。

四、应用实例

1. 制药用水TOC检测
   • 药典要求：LOD ≤0.05 mg/L（信噪比S/N≥3）。
   • 验证步骤：连续7次空白测定计算sb​，用0.05 mg/L蔗糖溶液加标回收率验证。
   • 公式：LOD=S3.3⋅sb​​。
2. 环境监测
   • 土壤重金属检测：采用ICP-MS，LOD由仪器噪声和校准曲线斜率决定，通常达ppb级。
   • 水质有机物分析：GC-MS通过信噪比法确定LOD，确保方法能检出痕量污染物。

五、常见问题解答

1. LOD与LOQ的区别
   LOD为定性检出限，LOQ为定量下限，通常LOQ=4-10×LOD。
2. 空白值过高怎么办？
   检查试剂纯度、容器洁净度，或采用统计方法（如Grubbs检验）剔除异常值。
3. 如何降低LOD？
   优化仪器条件（如增大色谱进样量）、改进前处理方法（如固相萃取富集目标物）。