閆 韞，宗棟良，常愛敏

(深圳市水質檢測中心，廣東 深圳 518055)

方法的檢出限是指用特定分析方法在給定的置信度內可從樣品中定性檢出待測物質的最低濃度或最小量[1]，是目前表征水質分析方法的最主要的參數(shù)之一。無論是常規(guī)的水質檢測還是在開展突發(fā)水環(huán)境污染應急檢測方法研究時，科學、合理的計算檢測方法的檢出限才更有實用意義。

中國合格評定國家認可委員會(CNAS)在其頒布的一系列有關檢測實驗室認可的相關標準中，對于方法檢出限提出了越來越多的要求。CNAS-CL01：2006 《檢測和校準實驗室能力認可準則》“5.4.5 方法的確認”中提出了“按預期用途進行評價所確認的方法得到的值的范圍和準確度，應與客戶的需求緊密相關。這些值諸如：結果的不確定度、檢出限”；CNAS-CL10：2012《檢測和校準實驗室能力認可準則在化學檢測領域的應用說明》“5.4.2 方法的選擇”中提出了“實驗室應對首次采用的檢測方法進行技術能力的驗證，如檢出限”，并在“5.4.5 方法確認”中，提出“實驗室應通過試驗方法的檢出限、精密度、回收率、適用的濃度范圍和樣品基體等特性來對檢測方法進行確認。實驗室應能解釋和說明檢出限和報告限的獲得”；在“5.10 結果報告”提出了“當檢出結果低于檢出限，應在檢測報告中提供檢出限的數(shù)值”。

因此，水質監(jiān)測方法是否適用、監(jiān)測報告中數(shù)據(jù)的報出是否合理，都與方法檢出限密不可分。此外，CNAS還提出了定量限、報告限、空白等要素的要求，這些要素也與方法檢出限有直接關系。

方法檢出限在實驗室質量管理中顯得日益重要[2]。筆者所在實驗室近期將所有CNAS認可項目針對方法檢出限進行了試驗及計算，在實踐過程中遇到了一些問題，如何解決這些問題，在本文中作了初步的探討并提出了一些建議。

1 置信度的選擇

由于方法檢出限的定義中一般不明確置信度，因此置信度是實驗室自行確定的。

在國內，在衛(wèi)生部發(fā)布的飲用水標準GB5750.3-2006(6.3)中規(guī)定置信度一般為95%[3]；地表水和污水監(jiān)測技術規(guī)范HJ/T91-2002中置信度通常為95%[4]；在環(huán)保部2011-2015年發(fā)布的系列更新方法(如HJ698-2014百菌清和溴氰菊酯的測定 氣相色譜法)[5]編制說明中采用的置信度均為99%。

國外先進國家和地區(qū)，如美國EPA的SW-846對方法檢出限的定義為“能夠被檢出并在被分析物濃度大于零時以 99% 置信度報告的物質的最低濃度”，即明確提出了以99% 為置信度；《全球環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)水監(jiān)測操作指南》中給定置信水平為95%；國際純粹與應用化學聯(lián)合會(IUPAC)建議對光譜化學分析法取K=3，相應的置信水平大約為90%，此外尚有將K取4、5及6的建議[6]。

綜上可知，目前較多采用的是95%和99%兩種置信度。置信度的不同，即使是同一計算方法，計算出的方法檢出限也是不同的。選擇哪個置信度，筆者建議一般情況下可選擇99%。原因在于：①對于水質監(jiān)測的用戶來說，置信度越高，越能體現(xiàn)水質數(shù)據(jù)的可信性，客戶也有利于更好地利用水質數(shù)據(jù)，這符合檢測服務于客戶的原則。對于水質監(jiān)測機構而言，盡管置信度低些存在有利于保護自己的可能性，但是也體現(xiàn)不出自己的監(jiān)測水平。②從實用角度出發(fā)，置信度95%配套的計算方法，沒有置信度99%配套的計算方法完整。以國內衛(wèi)生部發(fā)布的飲用水標準GB5750.3-2006和環(huán)保部HJ168-2010提出的計算方法為例，前者提出了置信度95%，但與該置信度配套的計算方法中，只列出了全程序空白值的計算，對于空白試驗中未檢測出目標物質的情況，沒有相應的計算方法。而環(huán)保部提出的99%置信度，配套的方法檢出限的計算方式中包含了空白試驗中未檢測出目標物質和檢出目標物質兩種情況，適用范圍較為寬廣。

2 計算方式的選擇

目前有多個標準分別代表了方法檢出限的不同方法原理和不同計算途徑，其主要計算方式有3種[7]：單濃度樣品法(以美國EPA SW-846和環(huán)保部HJ168-2010為代表)、工作曲線法(以ISO為代表)、數(shù)學模型法(以GB/T 27415-2013和美國ASTM為代表)。其中，單濃度樣品法應用較多。

國內水質監(jiān)測行業(yè)使用較多的主要有兩種。一種為環(huán)保部HJ168-2010提出的單濃度樣品法，即空白試驗中未檢測出目標物質時，按照樣品分析的全部步驟，對濃度值或含量為估計方法檢出限值2～5 倍的樣品進行( ≥7)次平行測定。計算平行測定的標準偏差，按規(guī)定公式計算方法檢出限。這種方法和美國EPA的SW-846基本一致，可稱之為加標回收法。另外一種是我國衛(wèi)生部發(fā)布的飲用水標準GB5750.3-2006(6.3)中規(guī)定的方法，即“根據(jù)全程序空白值測試結果來估算檢出限”。環(huán)保部HJ168-2010中也提出了類似的計算方法，即空白試驗中檢測出目標物質時，按照樣品分析的全部步驟，重復n(≥7)次空白試驗。這種計算方法和國際純粹與應用化學聯(lián)合會(IUPAC)規(guī)定的方法基本相同[8]，可稱之為空白測定法。

不同計算方式，導致方法檢測限的結果可能有很大差異。選擇哪種計算方式，筆者建議盡量采用環(huán)保部HJ168-2010提出的單濃度樣品法，即加標回收法。原因如下。

(1)空白測定法在實踐過程中存在一些問題：①目前空白的術語概念模糊不清，有試劑空白、樣品空白、標準空白、全程序空白、實驗室空白等等?？瞻罪@然是個非常重要的指標，但國內外均未做出較為嚴格的描述，在計算方法檢出限是究竟選擇哪個為空白有些困難。②標準中未明確多次空白測試的時間間隔。比如短時間內一次性做出20個空白計算出的檢出限，和實際例行檢測中累計的20個空白計算出的檢出限，顯然有著很大的差別。

(2)從環(huán)保部近期發(fā)布的系列更新方法[4]編制說明中可以看出，加標回收法應用范圍更寬一些：不管空白試驗中是否檢測出目標物質，都可采用空白試驗中未檢測出目標物質的方法，即采用加標回收試驗法。

(3)衛(wèi)生部和環(huán)保部還對其他一些分析方法提出了有針對性的計算方法，如分光光度法、色譜法，電極法等幾種分析方法的檢出限計算。但實際上，環(huán)保部采用分光光度法和色譜法的一些分析方法，在計算其方法檢出限時，也多采用加標回收法，如“水質 總氮的測定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法”、“水質 松節(jié)油的測定 氣相色譜法”等方法的編制說明中均用了加標回收試驗方法。

3 校準曲線的確定

環(huán)保部規(guī)定的加標回收法強調了需要按照樣品分析的全部步驟，校準曲線肯定是其中重要的一環(huán)。在具體運用這個方法的時候，仍然存在校準曲線序列濃度有時不確定的問題。

一般情況下，標準方法中均有指定的校準曲線范圍，但有些分析方法也有例外，沒有對曲線濃度做硬性規(guī)定，需要實驗室自行確定。如GB/T5750.5- 2006(3.2)離子色譜法測定氟化物等離子，該方法只是提出“根據(jù)所用量程，配不同濃度標準溶液”；又如HJ686-2014《揮發(fā)性有機物的測定 吹掃捕集 氣相色譜法》不僅提出了校準曲線的序列濃度，還明確只是作為參考，并指出應根據(jù)儀器的靈敏度和線性要求以及樣品的實際濃度進行調整；此外，有些實驗室還要根據(jù)儀器及其輔助設備的實際情況對標準方法包括校準曲線進行部分修改。

通常，實驗室對于校準曲線的線性都比較關注，要求0.99甚至0.999以上。在方法檢出限的計算時，校準曲線還要考慮其他幾個影響因素：

(1)濃度范圍。由于7次以上的平行測定結果都是根據(jù)校準曲線得出的，而標準曲線序列濃度的不同，可能會導致校準曲線的斜率和截距不同，尤其是高濃度范圍和低濃度范圍的曲線有可能差別很大。因此，對于實驗室自定的校準曲線，其系列濃度是否合理，對于檢出限的計算有很大的影響。

(2)曲線序列濃度的最低點(零濃度除外)。這個要素一直是實驗室普遍忽略的地方。CNAS-CL10：2012的5.6.1規(guī)定“最低濃度的標樣應在接近檢測方法報告限的水平”。很多文獻[9]也將最低點作為定量下限。鑒于檢出限和定量限的關系，檢出限過低，定量限也過低，不僅影響實際配置的曲線最低點濃度的可操作性，也會因為空白噪音相對較大而影響到檢測數(shù)據(jù)的準確性[10]。因此，檢出限并非越低越好，應該與校準曲線的最低點結合起來考慮。如果實際計算出的方法檢出限遠遠低于標準方法，不一定代表實驗室采用的方法更好，而應該反思是否充分考慮了校準曲線的合理性。

(3)靈敏度。筆者在進行揮發(fā)性鹵代烴方法驗證時候就出現(xiàn)過這樣的問題：曲線系列濃度自行設定后，線性滿足要求，例行監(jiān)測也符合實際水樣的濃度范圍，但是在計算方法檢出限后發(fā)現(xiàn)，檢出限比國標方法高出好幾倍，這就表明自定標準曲線的系列濃度的響應值可能是達不到靈敏度要求的，需要將方法進一步改善如加大進樣量或減少分流比等。

4 加標濃度的確定

盡管環(huán)保部在加標回收法中規(guī)定了空白加標濃度為估計方法檢出限值2～5倍，但因為這個加標濃度值是在做檢出限試驗前估算出來的，所以實施時仍有一定的難度。而且該計算方法規(guī)定：“對于針對單一組分的分析方法，如果樣品濃度超過計算出的方法檢出限10倍，或者樣品濃度低于計算出的方法檢出限，則都需要調整樣品濃度重新進行測定”。這表明，加標濃度并非隨意指定并參與計算的，是需要和最終計算出的方法檢出限一起進行合理性驗證的。

如何確認初次加標濃度，減少不合理的可能性，增加驗證一次性通過的幾率，筆者建議可以先考慮以下原則：

(1)當采用的分析方法和標準方法基本一致時(包括濃縮倍數(shù)、進樣量、分流比、標準曲線系列濃度等重要分析步驟)，可以將標準方法中的方法檢出限作為估計方法檢出限，將其1～2倍作為初次加標樣品的濃度。標準方法中給出的檢出限，是多個實驗室驗證后的檢測結果，考慮了實驗室間的標準偏差，因此通常單個實驗室實際做出的方法檢出限要稍低于標準方法，在缺乏其他數(shù)據(jù)的情況下，可以將其1～2倍值作為參考。

(2)當采用的分析方法和標準方法不一致時，可以結合實際采用的校準曲線及其最低濃度點來確認初次加標濃度。因為校準曲線的最低點(零濃度除外)是要滿足定量要求的，因此，若假設將4倍檢出限作為定量限，則最低點濃度的0.5～1.5倍正好為檢出限的2～6倍，可以作為初次加標濃度。

不管選取何值作為初次加標濃度，都要注意盡量保證該濃度處于標準曲線上，否則得出的7次以上加標測定結果由于計算的不準確可能導致相對偏差很低或很高，計算出的方法檢出限也過低或過高。過高則可能超過標準限值，無法使用；過低則可能無法保證方法檢出限從背景噪音中辨別出來，也就失去了檢出限的存在意義。

此外，加標濃度符合驗證要求的情況下，不同的加標濃度，計算出的檢出限是也不同的。以《HJ639-2012 水質 揮發(fā)性有機物的測定》編制說明為例，筆者選取了國家城市供水水質監(jiān)測網(wǎng)青島監(jiān)測站在驗證這個方法時所做的幾種揮發(fā)性有機物的方法檢出限的試驗數(shù)據(jù)，見表1。

表1 幾種揮發(fā)性有機物的方法檢出限計算結果 μg/L

由表1可知，加標濃度分別為1.0～2.0 μg/L和5.0μg/L，后者計算出的方法檢出限為前者的1～5倍，而這兩種加標濃度和檢出限均符合驗證規(guī)定。因此，加標濃度的大小也對檢出限的計算有較大的影響，總體上看，在一定范圍內，加標濃度越高，則計算出的方法檢出限也相對較高。

5 檢出限高低的問題

對于實際計算出的方法檢出限，有些CNAS評審專家認為該值一定要不高于標準方法，否則該方法視為沒有通過驗證或者不認可該項目。HJ/T91-2002《地表水和污水監(jiān)測技術規(guī)范》中也規(guī)定：“實驗室所測得的分析方法的檢出濃度必須達到等于(或小于)該標準方法所提出的檢出濃度值”。

筆者認為這點還是需要再商榷的。因為：①實際做出的檢出限一般是小于標準方法的，但是也有一些項目，可能由于儀器的狀態(tài)、環(huán)境條件和人員的操作等原因略高于標準方法，但都是同一數(shù)量級的，也未嘗不能用。事實上，標準發(fā)布前多個實驗室驗證時，幾個參與驗證的實驗室做出的檢出限也多是有高有低。②多數(shù)標準方法中并沒有說明其檢出限是如何得出的，由于計算方法的不同(包括置信度的選擇不同)，單個實驗室做出的檢出限也可能導致比標準方法略高。③從檢出限角度出發(fā)考慮一個方法是否可行時，檢出限過高，超出了水質標準限值，顯然該方法是不可行的；但如前所述，檢出限也并非越低越好，筆者認為能達到實驗室檢測和水質標準的要求即可。如GB 3838-2002 《地表水環(huán)境質量標準》中環(huán)氧氯丙烷，該指標限值為0.02 mg/L，頒布該標準時配套的氣相色譜法的檢出限為0.02 mg/L，兩者相等，由此可見，檢出限只要不高于標準限值即是可行的。當然，方法檢出限應盡可能小于標準限值的十分之一(因為有些標準如EPA524.2規(guī)定曲線系列濃度應包括檢出限的2-10倍)，這樣可以保證標準限值附近的值是定量測出的，數(shù)據(jù)對于判斷是否符合標準限值更有說服力。

6 結 語

方法檢出限的計算方式多樣，實驗室應制定自己的實施細則，將各參數(shù)、試驗步驟、計算步驟具體化，使方法檢出限的計算具有統(tǒng)一性和可操作性。建議：①置信度一般選擇99%；②計算方法盡可能選擇HJ168-2010中規(guī)定的加標回收法，一些特殊的水質監(jiān)測項目或方法應另作規(guī)定[10]，如GB 11901-89《重量法測定懸浮物》，應綜合考慮天平的最小感量(0.1 mg)、恒重允差(0.4 mg)和取樣體積(100 mL)，方法檢出限應為0.4 mg/100 mL=4 mg/L；③校準曲線應按標準方法中的系列濃度執(zhí)行，將其檢出限的1～2倍作為首次加標樣品的濃度；④若自定校準曲線系列濃度或方法的檢出限有實質性偏離時，校準曲線范圍、最低濃度點、靈敏度和檢出限應結合考慮，按最低點濃度的0.5～1.5倍作為首次加標樣品的濃度。⑤實際計算出的檢出限應盡可能不高于標準方法；若高于標準方法，也應和標準方法相當(數(shù)量級相同)或低于標準限值的1/10。

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[1] HJ168-2010，環(huán)境監(jiān)測 分析方法標準制修訂技術導則[S].

[2] 徐霞君, 宗棟良.水質監(jiān)測數(shù)據(jù)的質量控制[J]. 中國農村水利水電，2006,(3):70-71.

[3] GB5750.3-2006，生活飲用水標準檢驗方法水質分析質量控制[S].

[4] HJ/T91-2002, 地表水和污水監(jiān)測技術規(guī)范[S].

[5] HJ698-2014,菌清和溴氰菊酯的測定 氣相色譜法[S].

[6] 孫明山.檢出限的分類與計算方法[J].現(xiàn)代化農業(yè)，2012,(3):33-34.

[7] 李玉武,任立軍,王婧瑞,等.方法檢出限三個評估方法標準解讀與比較[J].中國無機分析化學, 2015,5(3):24-33.

[8] 孫明山.檢出限的分類與計算方法[J].現(xiàn)代化農業(yè),2012,(3):33-34.

[9] 杜漢斌.檢出限測定下限和校準曲線最低濃度點值的區(qū)別及應用[J].農業(yè)環(huán)境與發(fā)展,2003,(1):39-40.

[10] 劉麗君,張秀忠,陸坤明.水質分析中的檢出限及其確定方法[J]. 凈水技術，2003,22(1)：37-39.