內(nèi)容提要
分析檢測的首要任務(wù)是定性和定量,,定性可以說是有和無的問題,定量是提供待測物質(zhì)含量范圍的一個過程,,這當(dāng)中包含了任何定性定量都有不確定度的含義,。而普遍采用的標(biāo)準(zhǔn)曲線已然是分析檢測中的常規(guī)工作,本篇內(nèi)容以講解加問答的形式探討標(biāo)準(zhǔn)曲線使用過程中的難點和誤區(qū),,結(jié)合數(shù)據(jù)處理版面關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)曲線的問題交流,,以期答疑解惑、共同精進,。 內(nèi)容提要 本文內(nèi)容共分為【四個部分】 1,、標(biāo)準(zhǔn)曲線的本質(zhì):系列濃度待測物質(zhì)與響應(yīng)的關(guān)系,用以推算樣品含量,。 2,、標(biāo)準(zhǔn)曲線的做法:3點以上,至少重復(fù)2次,,濃度均勻設(shè)置,。 標(biāo)準(zhǔn)曲線的本質(zhì) 分析檢測中的標(biāo)準(zhǔn)曲線是指一系列已知含量(濃度/量)的物質(zhì)與儀器響應(yīng)/信號之間的關(guān)系,數(shù)學(xué)處理就是曲線方程,,圖形表示就是標(biāo)準(zhǔn)曲線,。標(biāo)準(zhǔn)曲線的目的是可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線查出待測物質(zhì)的含量。當(dāng)我們得到一系列已知含量的物質(zhì)的響應(yīng)后,,就會去建立函數(shù)關(guān)系,,數(shù)學(xué)上稱曲線擬合,由于直線最為簡單,,所以常常用直線方程加以擬合,,當(dāng)然會用到多項式擬合等其他方式。 標(biāo)準(zhǔn)曲線的核心問題要解決:1,、能找到確切濃度的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或標(biāo)準(zhǔn)品,。2、標(biāo)準(zhǔn)系列和待測物質(zhì)一定要有相同和一致的基體,,因為樣品基體可能會干擾儀器的響應(yīng),,從這個意義上講,樣品的前處理實際就是提供標(biāo)準(zhǔn)和樣品同樣的基體環(huán)境,,盡量祛除干擾基體,。所以最好的標(biāo)準(zhǔn)系列應(yīng)該是樣品基體匹配的標(biāo)準(zhǔn)系列。而方法建立過程中首先要考慮的當(dāng)然是基體干擾的問題,,推薦用標(biāo)準(zhǔn)加入曲線和Youden曲線分別考察樣品基體所帶來的乘積性干擾和加和性干擾,。標(biāo)準(zhǔn)加入曲線就是在樣品中加入一系列標(biāo)準(zhǔn),然后考察該標(biāo)準(zhǔn)加入曲線和標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率的統(tǒng)計學(xué)差異,,若有差異需考慮用標(biāo)準(zhǔn)加入法定量,;而Youden曲線就是對樣品做一系列稀釋,然后用稀釋倍數(shù)如1/10,1/5,1/2,1對儀器響應(yīng)做曲線,,考察該Youden曲線的截距與0的差別,,若有差別則提示有加和性干擾,此時測定值要減去該截距才是真實值,。只有解決了標(biāo)準(zhǔn)曲線與樣品基體的匹配問題,,我們的定量才可靠。內(nèi)標(biāo)法和替代物的使用則是為了解決儀器和前處理的影響問題,。 標(biāo)準(zhǔn)曲線的做法 按GB/T22554-2010《基于標(biāo)準(zhǔn)樣品的線性校準(zhǔn)》推薦: 1,、標(biāo)準(zhǔn)曲線的濃度范圍應(yīng)覆蓋正常操作條件下的被測量范圍; 2,、標(biāo)準(zhǔn)樣品的組分盡量與被測樣品組分一致,; 3、標(biāo)準(zhǔn)樣品的濃度值應(yīng)等距離的分布在被測量范圍,; 4,、標(biāo)準(zhǔn)樣品的個數(shù)至少應(yīng)有3個濃度,; 5、每個標(biāo)準(zhǔn)點至少重復(fù)2次,,這個重復(fù)是指從稀釋開始,。 如果國家標(biāo)準(zhǔn)有相應(yīng)的濃度系列推薦,盡量按國家標(biāo)準(zhǔn),,如果你要偷懶,,比如我要減少標(biāo)準(zhǔn)點,至少要有理論標(biāo)準(zhǔn)支撐,,比如至少要3個濃度,。工作中我們經(jīng)常采用線性校準(zhǔn),因為線性方程最為簡潔,。 標(biāo)準(zhǔn)曲線的檢驗 標(biāo)準(zhǔn)曲線的檢驗是實際操作中最大的難點,,也是工作中誤區(qū)和爭議最多的話題,比如GB/T 5750.3-2006 就將標(biāo)準(zhǔn)曲線的檢驗分為:精密度檢驗,,截距檢驗和斜率檢驗,,但并未出示具體的檢驗方法。首先講講這三個檢驗,,標(biāo)準(zhǔn)曲線的精密度檢驗,,實際含義就是做出來的試驗點在我擬合的直線方程左右的分布情況,標(biāo)準(zhǔn)曲線是所有點以最小二乘算法(OLS)擬合出來的,,這條曲線到所有點的垂直距離的和(殘差)是最小的,。 因此這條曲線并非通過所有點而是非常接近所有點,精密度檢驗就是看這些試驗點距離擬合的直線的距離有無異常,,所以也稱線性檢驗(擬合檢驗),。這時的精密度(線性檢驗)需用F檢驗,P<0.05作為線性檢驗合格的標(biāo)準(zhǔn),。 標(biāo)準(zhǔn)曲線的截距檢驗和斜率檢驗分別考察Y=a+bX中a和b與0的統(tǒng)計學(xué)差異,,a與0有差別說明有試劑空白或系統(tǒng)誤差,而b若與0沒差別說明儀器的靈敏度根本達不到分析要求,。日常工作中我們通常用相關(guān)系數(shù)來作為標(biāo)準(zhǔn)曲線好壞的標(biāo)準(zhǔn),,這點有一定道理,但并不全面,。 決定系數(shù)是相關(guān)系數(shù)的平方,,就是我們經(jīng)常在儀器軟件中看到的R2或Fit,它提示的是我建立的回歸方程所解釋X對Y變化占Y變量的比值,,比如決定系數(shù)是0.99也就是說我這個回歸方程可以解釋Y變化的99%,,剩下的1%就是殘差。前面提到的精密度(線性檢驗)就是用這兩部分的變化做F檢驗,由于統(tǒng)計檢驗的臨界值比較大,,通常0.90以上的相關(guān)系數(shù)都會通過這個F檢驗,,當(dāng)然還與實驗點數(shù)(自由度)有關(guān)。 這里要提到GB/T22554-2010《基于標(biāo)準(zhǔn)樣品的線性校準(zhǔn)》中關(guān)于失擬檢驗的問題,,這里的失擬檢驗是要看曲線擬合后剩下殘差與實驗數(shù)據(jù)本身隨機誤差(變異)之間的差別,,同樣采用F檢驗,此時失擬檢驗P應(yīng)該>0.05,,也就是說殘差應(yīng)該跟實驗測定中的隨機誤差(變異)沒有差別,你要看每次測定的隨機誤差(變異)就必須多次測定同一濃度,,因此失擬檢驗要求每個濃度點至少重復(fù)2次,。 除此之外,最后我們還要看看這些殘差的分布是否是正態(tài)的,,因為正態(tài)才符合隨機誤差的特性,。綜上所述,標(biāo)準(zhǔn)曲線的檢驗應(yīng)該是線性檢驗結(jié)合失擬檢驗,,以及殘差的正態(tài)性檢驗結(jié)合才是統(tǒng)計學(xué)上比較完備的,。 通常我們采用的相關(guān)系數(shù)0.99以上的說法缺乏統(tǒng)計完備性。正如大家經(jīng)??吹降母淖償M合的參數(shù)個數(shù),,如二次方程明顯能提高相關(guān)系數(shù),但是我們經(jīng)常沒有勇氣去用二次曲線方程,,因為你沒有統(tǒng)計學(xué)上完備的支撐,。如果你發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)曲線在低濃度和高濃度點的變異程度不同(非等方差),此時你應(yīng)該考慮權(quán)重最小二乘(WLS),。 標(biāo)準(zhǔn)曲線使用中的問題 4.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線需要人為的增加(0,0)點嗎,? 不能。通常的標(biāo)準(zhǔn)系列多是配制0,1,2,3mg/L系列這樣的說法,,沒做實驗人為添加(0,0)很不妥,,因為很多時候0管進入儀器可能也有響應(yīng)值,這也是我們考察試劑空白的一個重要步驟,。這個0管在某些時候非常重要,,比如全血鉛測定,我們采用牛血清來基體匹配標(biāo)準(zhǔn)系列,,如果此時你用酸做空白或沒做實驗人為添加(0,0),,那你就很難做好標(biāo)準(zhǔn)曲線。所以標(biāo)準(zhǔn)曲線的0管也是做好標(biāo)準(zhǔn)曲線的重要考慮點,。 4.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線需要減掉試劑空白來做嗎,? 不需要。儀器測出來標(biāo)準(zhǔn)系列的響應(yīng)值可以減掉試劑空白或減掉0管的響應(yīng)值來做,工作中我們也常用0管來做儀器調(diào)零,。其實沒有必要那么麻煩,,即使空白或0管有響應(yīng)值,在構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)曲線時,,我們已經(jīng)認為該響應(yīng)值就是0濃度,,也就是扣除了這個空白的。 定量限是可以定量檢出的標(biāo)志,,其RSD定為10%,,其II類錯誤比檢出限小很多。<標(biāo)準(zhǔn)曲線第一點所推算的樣品濃度,,是我們儀器比較可信的測定濃度,。總之,,報告<檢出限,,<定量限,<標(biāo)準(zhǔn)曲線第一點所推算的樣品濃度所犯I類和II類錯誤依次降低,,但如果這個報告結(jié)果已經(jīng)超過你要判斷的限值,,那么你的檢測就一點意義都沒有了。所以現(xiàn)在的檢測單位甚至直接報告小于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值,,從概率統(tǒng)計的角度講,,它犯錯誤的幾率最小,但又解決了客戶的檢測問題,。 |
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