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标准加入法与基体带来的麻烦

有时候,样品自身的背景会改变仪器的响应方式,普通的校准曲线注定失败。标准加入法绕开这个问题的办法,是在你正在测量的那份样品内部进行校准——而基体匹配与再校准则让一切保持诚实。

基体:样品里除分析物之外的一切

每一份真实样品都是分析物加上一大群别的东西:盐、蛋白质、矿物质、颜色。这一大群就是基体——样品中除了你要测量的那个东西以外的一切。在洁净的实验室标准溶液里,基体只是纯溶剂。但海水、血液或土壤提取液带着一层厚重、复杂的基体,而仪器并不总能对它视而不见。

当基体改变了给定量分析物所产生的信号大小时,你就遇到了基体效应。也许海水中的盐分压制了分析物的火焰发射,于是相同的铁在海水中给出的信号比在纯水中更弱。这正是外标法的沉默杀手:你的标准溶液身处洁净的水中,你的样品身处海水中,而你建立的曲线根本不适用于这份样品。

第一道防线:匹配基体

如果麻烦在于你的标准溶液与样品身处不同的“世界”,那么一种解药就是给它们同一个“世界”。基体匹配的意思是:刻意把你的标准溶液配在一个模拟样品基体的背景里——加入相同的盐、相同的酸、相同的整体组成。如果你的标准溶液和样品都置身于人造海水中,基体效应就会对两者一视同仁,从而在很大程度上互相抵消。

当你知道基体是什么、并且能够重现它时,基体匹配的效果妙不可言。但许多真实的基体——某位特定病人的血液、某一条具体的河流——既复杂又多变,绝不可能在一个洁净的容量瓶里被完美重现。当你无法忠实地复制基体时,你就需要一种不要求你这么做的方法。

在样品内部校准:标准加入法

优雅的诀窍在这里。如果你不能把基体带到标准溶液那边,那就把标准带到基体这边。在标准加入法中,你取出几份真实样品,往里加入已知的、递增的分析物——加一点,再加一点。每一份样品本就携带着真实的基体,所以每一次测量都发生在你的样品所处的那个“世界”里。

把信号对你加入的量作图。因为在你加入任何东西之前,样品里本就含有一些分析物,所以这条线不会从零开始——它一开始就已经被抬离了地面。最初就存在的那个量,要在“把这条线向后延长、与零信号相交”的位置读出。基体效应被等量地“烤进”了每一个点,因此它只是整体地缩放了这条线,却不会破坏答案。

  1. 把你的样品分成几等份。
  2. 向每一份加入不同的已知量分析物——例如加入 0、1、2、3 个单位。
  3. 测量每一份的信号,并把信号对加入量作图。
  4. 把直线向后延伸到信号为零的位置;从那里到原点的距离,揭示出原始浓度。

选择你的方法,并让它保持新鲜

现在你有了一个小小的工具箱。表现得像洁净标准溶液的洁净样品:用普通的外标曲线。进样体积抖动或制备过程中有损失:用内标。已知但麻烦的基体:用基体匹配的标准。未知、无法重现的基体:用标准加入法。这门手艺在于:让方法与样品“捣乱”的程度相匹配——而不要为你并不需要的复杂性买单。

无论你选择哪种方法,校准都不是永恒的。灯会变暗、色谱柱会老化、室温会漂移——慢慢地,你今天早上建立的曲线就不再能描述今天下午的仪器了。于是你要定期重建它,这种做法叫做再校准(重新校准)。一种常见的纪律是:在一批样品测到中途时,重新测一份已知的标准溶液——如果它读数仍然正确,曲线就依然成立;如果它已经漂移,就先重新校准,再去相信下一个结果。