绪论预防医学:预防疾病,增进人群健康卫生化学:将分析化学的理论和技术应用于预防医学领域,探索化学物质(与人群健康相关)检测的新原理、新方法和新技术。
研究对象:与人群健康相关的化学物质。
样品特点:种类繁多,组成复杂,机体干扰大分析范围广:无机、有机分析;形态分析被测物质含量差别大:常量痕量卫生化学的作用:环境质量评价;环境因素与健康;微量元素与健康;食品安全与健康;制定卫生标准和执行卫生监督常用仪器分析方法(1)光谱分析法(紫外-可见吸收光谱法、分子荧光分析法、原子吸收光谱法)(2)色谱法(气相色谱法、高效液相色谱法)(3)电化学分析法(极谱法、微分电位溶出法)数据处理和质量保证误差——分析工作中,由于受到各种主客观因素的影响,所得到的分析结果与其真值之间存在一定的差值,即存在误差(error)一、分析误差1.分析误差的主要来源分析误差存在于分析的全过程:样品的采集和预处理;分析方法的选择;试剂的配制和使用;仪器的使用;样品的测定;数据的记录和处理;分析结果的表达了解误差来源的目的:(1)分析前制定措施以减少误差(2)分析中严格操作使误差最小(3)分析后合理估计误差大小2.误差的分类(一)随机误差1. 产生原因: 分析过程中偶然的、非确定性因素。
2. 特点: 单次测量时,正负和大小无规律。
无限多次重复测量时,呈正态分布。
对称性;抵偿性;单峰性。
3. 减小误差的方法: 多次重复测量取平均值(二)系统误差1. 产生原因:某些确定性的因素。
(1)方法(2)试剂、仪器(3)主观2. 特点:系统误差:正负、大小具有一定规律,重复测量时会重复出现。
系统误差可分为定值系统误差和变值系统误差。
化学测量中多为定值系统误差。
3. 消除方法:查明原因并改正,或确定大小予以校正。
(三)过失误差1. 产生原因:分析过程中的错误或过失。
2. 特点:正负或大小皆无规律。
3. 消除方法:加强责任心,认真记录实验中的异常现象,以便对实验数据进行正确的取舍。
随机误差与系统误差的区别:(1)系统误差有规律性、确定性;而随机误差具随机性,其大小和符号不能确定。
(2)产生系统误差的因素,测量前就已存在;而产生随机误差的因素是在测量时随机出现的。
(3)随机误差具有抵偿性;而系统误差有累加性。
3.准确度与精密度(一)准确度1.准确度的定义:准确度指测量值与真值符合的程度,是反映某方法或测量系统存在的系统误差和随机误差的综合指标。
2.准确度的表示方法:(1)绝对误差:测量值-真值(2)相对误差:绝度误差/真值 ×100%3. 准确度的评价方法:(1)标准物质评价准确度(2)加标回收实验评价准确度(3)与标准方法对照评价准确度(1)标准物质评价准确度:在选定的条件下对某标准物质进行多个平行样测定若测量结果为标准物质的标准值为A±U当准确度符合要求。
应注意选择浓度水平、化学组成等与被测物质匹配的标准物质。
(2)测定加标回收率评价准确度:加标回收率 = [(加标样品测定值 - 样品测定值) / 加标量] × 100%消除系统误差后,加标回收率接近100%,说明准确度好。
应注意被测物质标准的加入量应与样品中的浓度接近,加标后的浓度应不超过测定方法的线性范围;加入的被测物质标准与样品中的形态应尽可能一致。
(3)与标准方法对照评价准确度:用待评价方法与标准方法对高、中、低三种不同浓度的相同样品进行测定,对测定结果进行统计分析。
若两种方法测定结果间差异无统计学意义,说明待评价的方法的准确度符合要求。
应注意选用的标准方法为国家标准方法或部颁标准方法标准物质及其作用标准物质具有一种或多种足够均匀和很好地确定了的特性,用于校准测量装置、评价测定方法或给材料赋值的一种材料或物质。
标准物质可给出其中某些组分含量的标准值及其不确定度(A±U)。
不确定度(U )可表明一定置信水平下真值的存在范围。
标准物质(一级、二级有证标准物质)代号分别为:GBW XXXXXGBW(E)XXXXX一级标准物质用绝对测量法或两种以上不同原理的准确可靠方法定值(或多个实验室采用一种定值方法合作定值)。
二级标准物质以一级标准物质为基准定值。
其准确度和均匀性达不到一级标准物质的水平。
标准物质的作用(1)校准仪器(2)评价分析方法的准确度(3)质量保证(二)精密度与偏差1.精密度定义:精密度是指对同一均匀试样多次重复测量结果之间的符合程度,可反映某分析方法或测量系统随机误差的大小。
2.精密度的表示方法3. 不同情况下的精密度(1)连续测定的精密度:在相同条件下(实验室、仪器、人员和方法),同一时间,对同一样品进行多次重复测定,计算测定结果的相对标准偏差。
(2)重复性精密度:在相同条件下(实验室、仪器、人员和方法),不同时间,多次重复测定同一样品,计算不同天测定结果的相对标准偏差。
(3)再现性精密度:在不同条件下(实验室、仪器和人员有一个以上变化),用相同方法对同一样品进行多次重复测定,计算测定结果的相对标准偏差(三)准确度和精密度的关系消除系统误差后,高精密度的分析可获得高准确度的测量结果。
二、数据处理(一)有效数字1.有效数字有效数字是指能测得的有实际意义的数字。
有效数字中只有末位数字是可疑的,其余各位皆是准确的。
2.有效数字的修约规则“四舍六入五留双”★小于五则舍弃;★大于五则进一;★等于五时须看右边各位数,若皆为零时应使末位成偶数,否则应进一。
3.有效数字的运算规则几个数相加减:各数据保留的小数点后位数比数据中小数点后位数最少者多保留一位,而结果所保留的小数点后位数应与数据中小数点后位数最少者相同。
几个数相乘除:各数据修约至有效数字位数比数据中有效数字位数最少者多一位,而结果的有效数字位数应与数据中有效数字位数最少者相同。
乘除运算中第一位是8或9的数据,有效数字的位数可多计一位。
例如:8.29x1042;911x1056。
乘方和开方:原数据有几位有效数字,结果就保留几位有效数字。
对数:对数的尾数的有效数字位数应与真数的有效数字的位数相同。
例如:A = -lgT = -lg0.654 = 0.184平均值:求四个或四个以上准确度接近的数据的平均值,有效数字可增加一位。
4.有效数字的应用正确记录测量数据:记录测定结果时,只保留一位可疑数字正确选取用量和选用适当的仪器:若称取的样品量为2~3 g,无需使用万分之一的分析天平。
分析结果中各类误差的表示:通常取1~2位有效数字例如:相对误差为 0.02%,0.13%(二)可疑数据的取舍1. 可疑数据分析工作中,一组平行测量数据会有一定的离散性,这是由随机误差引起的,是正常的。
但有时会出现个别偏差较大的数据。
数据中个别较大偏离其它测量数据的数据称为可疑数据(suspect value)。
2. 可疑数据的取舍原则:首先应从实验过程寻找原因,若为失误所致,此数据可舍弃;对于无法确定是否因失误所致的可疑数据,应借助统计学方法判别是否舍弃。
3. 常用的统计学方法:(1)Q检验法(2)Grubbs法(三)平均值的置信区间与置信限(四)分析数据的显著性检验显著性检验是用统计学的方法检验两个分析结果之间的差异有无统计学意义,如差异无统计学意义,表明两者间的差异是由随机误差所致。
常用的检验方法: F 检验法和 t 检验法三、提高分析结果准确度的方法1.选择合适的分析方法在分析工作开始前,选择合适的分析方法、仪器和试剂,可有效控制系统误差。
各种分析方法的准确度和灵敏度不同,应根据被测物质的含量、试样的组成以及对测定结果准确度的要求等选择合适的分析方法。
选择分析方法时:(1)试样中被测组分的含量:高含量组分:化学分析法低含量组分:仪器分析法(2)了解试样中与被测物质共存的组分是否干扰测定(分析前应对试样的组成有大致的了解或有定性分析的结果)。
如:萃取、分解或分离等方法以去除干扰。
(3)对于试样中的痕量组分,用仪器分析的方法仍不能直接测定的话(灵敏度达不到),则应选择合适的富集方法,使痕量组分(至少>90%)定量富集后,再进行分析。
2.检查、消除或校正系统误差3.减小随机误差在消除系统误差的前提下,增加平行测定次数,可以减小随机误差。
但测定次数过多,工作量增加。
当测定次数超过10次,其对随机误差的减小,意义已经不大。
4.减小测量误差一个分析过程通常包括多个分析步骤,其中包含多个测量误差。
每个分析步骤的测量误差对最后的分析结果都会有影响。
在定量分析中,组分含量不同时,对其分析结果相对误差的要求也不相同。
四、分析工作的质量保证1.质量保证工作的任务与内容任务:将分析误差减少到预期水平,使分析工作的质量控制在较好水平。
内容:质量控制:针对某项分析的全过程采取一系列措施减少分析误差。
质量评价:对分析结果进行质量评价,以便及时发现问题并改正,确保分析结果准确可靠。
2.分析工作的质量控制为使测量质量达到要求需采取的措施:2.1. 严格执行实验室的各项规章制度实验室的清洁;物品及化学试剂的存放和定期检查;仪器的保管、维修、校准和使用记录;不同器皿的洗涤原则;数据的记录和报告格式等。
2.2. 实验人员的技术培训定期对实验人员进行技术培训和考核,提高其素质和技术水平。
2.3. 测定方法的选择与评价☆测定方法的选择首选国家或部门规定的标准方法,或者选择准确度和灵敏度能满足测定工作需要的方法。
☆测定方法的评价(1)准确度(2)精密度(3)检出限(4)校准曲线的线性范围和灵敏度(1)准确度:可用标准物质测定、加标回收实验、与标准方法对照的方法进行准确度的评价。
高、中、低三种浓度各3~6个平行样测定。
(2)精密度:测定方法的精密度是指连续测定(日内)和重复测定(日间)的精密度。
相对标准偏差应≤10%。
高、中、低三种浓度各3~6个平行样,连续 6天进行测定。
(3)检出限(4)校准曲线的线性范围和灵敏度校准曲线:以被测物质的浓度(或量)为横坐标,相应的信号值为纵坐标绘制的曲线叫作校准曲线。
通常校准曲线为直线,可用直线回归方程表示:y = a + bx 。
截距 a :空白值;斜率 b :灵敏度。
b 值越大,灵敏度越高;相关系数 r :绝对值越接近1,线性关系越好。
校准曲线的线性范围:指被测物质的浓度(或量)与测量信号呈线性关系所对应的被测物质的浓度(或量)的范围。
2.4. 分析项目关键步骤质量控制的具体措施针对具体分析项目关键步骤制定质量控制具体措施,并在实验过程中严格执行,从而使分析误差降低到最低水平。
3.分析工作的质量评价对分析工作质量进行检查与评价,发现问题及时解决,确保分析工作的质量。
(一)质量评价的内容1. 实验室内的质量评价(1)空白实验与检出限(2)校准曲线的线性关系(3)精密度和准确度(4)仪器误差和操作误差2. 实验室间的质量评价由上级实验室将盲样分发给各实验室,考核和评价内容同上。