如何區分散射比濁法和透射比濁法？

散射比濁法（nephelometry）和透射比濁法（turbidimetry）都可以用于測定溶液的渾濁程度。兩種技術都是基于懸浮固體顆粒引起的光散射原理，容易被混淆。

透射比濁法是測量由不溶性顆粒的散射效應引起的通過樣品的光強度損失的過程。與吸光度類似，透射比濁法對透過樣品的光強度進行量化，具體而言，測量光的衰減。在透射濁度儀中，已知波長的光射入含有不溶性顆粒的溶液樣品，正對光源的檢測器收集通過樣品的光（圖1a）。

散射比濁法通過直接量化樣品中不溶性顆粒散射的光強度來確定溶液的濁度。通常，檢測散射光的方向與入射光源呈一定角度，以避免透射光的潛在干擾（圖1B）。

圖1：透射濁度檢測和散射濁度檢測原理的區別。
 

濁度通常以NTU（散射濁度單位）表示，濁度分析不僅在水質檢測中發揮重要作用，對生命科學研究也是大有幫助，可用于檢測細菌細胞生長情況，以及抗體或化合物沉淀等。

經過校準的散射濁度儀或透射濁度儀都可以用于測量NTU值。然而，使用透射濁度儀獲取數據較為耗時，且步驟較多，所需的樣品體積也比較大。

為此，我們使用NEPHELOstar®Plus提供一種更高通量、更簡單、試劑體積更小的NTU采集方法。在本實驗中，我們用NEPHELOstar Plus的RNU（相對散射濁度單位）與HACH®透射濁度儀的NTU結果進行比較。

測定原理

如前所述，在散射比濁法中，通過樣品的光被其中的懸浮顆粒散射，測量前向散射光的強度，以得出溶液中懸浮顆粒的濃度。

NEPHELOstar Plus以直徑和強度可調的635 nm激光二極管作為光源。使用Ulbricht球體收集散射角度高達80度的光線（圖2）。

圖2：NEPHELOstar Plus檢測原理。如果樣品中幾乎沒有顆粒物，不會引起光散射，光不會到達檢測器，RNU較低。如果溶液中存在一定的顆粒物，檢測器可接收到散射光線，RNU讀數就會升高。

結果與討論

我們首先確定透射濁度計的檢出限（LOD），使用純水作為空白，并用一系列福爾馬肼標準液（0.063至100 NTU）重復測量。用該范圍內的讀數生成線性標準曲線，r²為0.9999。計算出的透射濁度儀檢出限為0.119 NTU（圖3）。

圖3：用于計算檢測限的福爾馬肼標準曲線

接下來確定NEPHELOstar Plus的NTU LOD，同樣使用純水作為空白，并用福爾馬肼標準液重復測量（據HACH®濁度儀結果，NTU值范圍為0.057至97.912）。圖4顯示數據的線性擬合良好。

圖4：散射濁度與透射濁度數據的線性擬合。先后使用HACH 2100N與NEPHELOstar Plus讀取不同濃度的福爾馬肼標準液。

結果表明，超過90 NTU（r²=0.999）的線性擬合良好。通過些測量，可以對二者的性能、讀取時間和樣品體積進行比較（見表1）。NEPHELOstar Plus在靈敏度方面略勝一籌，在其他指標上具有較大優勢。

表1：NEPHELOstar Plus vs. 透射濁度儀

最后探究的是NEPHELOstar Plus對于較高NTU的檢測范圍。我們再次評估福爾馬肼標準液在透射濁度計上的平均NTU值，并將這些結果與相同標準液在散射濁度儀上的讀數進行比較（圖5）。

圖5：散射比濁法與透射濁度法的高NTU線性擬合。先后使用HACH 2100N與NEPHELOstar Plus讀取不同濃度的福爾馬肼標準液。由于缺乏線性相關性，去掉兩個NTU最高的標準液（779和971 NTU）讀數。

如圖3所示，線性關系（r²=0.995）至少保持到測量值為〜194 NTU的標準液。我們還評估了降低激光強度對線性相關性是否有影響，而并未發現正影響（數據未顯示）。

結論

01

NEPHELOstar Plus與透射濁度儀的靈敏度相近。

02

使用NEPHELOstar Plus，每個樣品的讀取時間少于2秒，而使用透射濁度儀，每個樣品的讀取時間超過1分鐘。

03

NEPHELOstar Plus所需的單個樣品體積為0.2ml，而透射濁度儀需要30ml。

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