基體:樣品裡除分析物之外的一切
每一份真實樣品都是分析物加上一大群別的東西:鹽、蛋白質、礦物質、顏色。這一大群就是基體——樣品中除了你要測量的那個東西以外的一切。在潔淨的實驗室標準溶液裡,基體只是純溶劑。但海水、血液或土壤提取液帶著一層厚重、複雜的基體,而儀器並不總能對它視而不見。
當基體改變了給定量分析物所產生的信號大小時,你就遇到了基體效應。也許海水中的鹽分壓制了分析物的火焰發射,於是相同的鐵在海水中給出的信號比在純水中更弱。這正是外標法的沉默殺手:你的標準溶液身處潔淨的水中,你的樣品身處海水中,而你建立的曲線根本不適用於這份樣品。
第一道防線:匹配基體
如果麻煩在於你的標準溶液與樣品身處不同的「世界」,那麼一種解藥就是給它們同一個「世界」。基體匹配的意思是:刻意把你的標準溶液配在一個模擬樣品基體的背景裡——加入相同的鹽、相同的酸、相同的整體組成。如果你的標準溶液和樣品都置身於人造海水中,基體效應就會對兩者一視同仁,從而在很大程度上互相抵消。
當你知道基體是什麼、並且能夠重現它時,基體匹配的效果妙不可言。但許多真實的基體——某位特定病人的血液、某一條具體的河流——既複雜又多變,絕不可能在一個潔淨的容量瓶裡被完美重現。當你無法忠實地複製基體時,你就需要一種不要求你這麼做的方法。
在樣品內部校準:標準加入法
優雅的訣竅在這裡。如果你不能把基體帶到標準溶液那邊,那就把標準帶到基體這邊。在標準加入法中,你取出幾份真實樣品,往裡加入已知的、遞增的分析物——加一點,再加一點。每一份樣品本就攜帶著真實的基體,所以每一次測量都發生在你的樣品所處的那個「世界」裡。
把信號對你加入的量作圖。因為在你加入任何東西之前,樣品裡本就含有一些分析物,所以這條線不會從零開始——它一開始就已經被抬離了地面。最初就存在的那個量,要在「把這條線向後延長、與零信號相交」的位置讀出。基體效應被等量地「烤進」了每一個點,因此它只是整體地縮放了這條線,卻不會破壞答案。
- 把你的樣品分成幾等份。
- 向每一份加入不同的已知量分析物——例如加入 0、1、2、3 個單位。
- 測量每一份的信號,並把信號對加入量作圖。
- 把直線向後延伸到信號為零的位置;從那裡到原點的距離,揭示出原始濃度。
選擇你的方法,並讓它保持新鮮
現在你有了一個小小的工具箱。表現得像潔淨標準溶液的潔淨樣品:用普通的外標曲線。進樣體積抖動或製備過程中有損失:用內標。已知但麻煩的基體:用基體匹配的標準。未知、無法重現的基體:用標準加入法。這門手藝在於:讓方法與樣品「搗亂」的程度相匹配——而不要為你並不需要的複雜性買單。
無論你選擇哪種方法,校準都不是永恆的。燈會變暗、層析管柱會老化、室溫會漂移——慢慢地,你今天早上建立的曲線就不再能描述今天下午的儀器了。於是你要定期重建它,這種做法叫做再校準(重新校準)。一種常見的紀律是:在一批樣品測到中途時,重新測一份已知的標準溶液——如果它讀數仍然正確,曲線就依然成立;如果它已經漂移,就先重新校準,再去相信下一個結果。