■周蓉

（重慶市石柱縣環(huán)境監(jiān)測站 重慶409100）

水中生化需氧量(BOD5)稀釋與接種法測定結(jié)果不確定度評定

■周蓉

（重慶市石柱縣環(huán)境監(jiān)測站 重慶409100）

為對水中生化需氧量（BOD5）測定結(jié)果進(jìn)行合理判定，提高檢測結(jié)果的可比性，保證測定結(jié)果的實際應(yīng)用價值，應(yīng)將測定結(jié)果不確定度評定作為測定試驗考慮的重點內(nèi)容。本文依據(jù)HJ505-2009標(biāo)準(zhǔn)，評定水中生化需氧量稀釋與接種法測定結(jié)果不確定度。

水中生化需氧量BOD稀釋與接種法不確定度評定

水中生化需氧量是評定水體污染程度的重要指標(biāo)，對BOD5科學(xué)的測定應(yīng)注重分析測定不確定度。測定不確定度用于衡量測定結(jié)果正確的可疑程度，尤其完整的測量結(jié)果表述中應(yīng)包括不確定度評定的描述，因此，HJ505-2009標(biāo)準(zhǔn)中對測定結(jié)果不確定度的評定成為測定實施人員考慮的重點。

1 測定方法與數(shù)據(jù)計算

1.1 測定方法

以某城市污水為例，使用HQ25d型溶解氧測定儀，依據(jù)HJ505-2009標(biāo)準(zhǔn)測定培養(yǎng)5d前后水樣的溶解氧濃度。培養(yǎng)條件為：使水樣將處于完全密閉狀態(tài)下的溶解氧瓶充滿，在（20±1）℃條件下進(jìn)行暗處培養(yǎng)。試驗時分別測定水樣培養(yǎng)前后溶解氧的質(zhì)量密度，利用質(zhì)量密度之差計算出水樣中氧的消耗量，從而判定水樣的污染程度。文中試驗的培養(yǎng)液總體積、水樣體積分別為300mL、15mL。

1.2 數(shù)據(jù)計算

水中生化需氧量計算依據(jù)的公式為：[（C1-C2）-（B1-B2）f1]/f2，其中C1、C2分別表示水樣培養(yǎng)前后溶解氧濃度，B1、B2接種稀釋水培養(yǎng)前后溶解氧濃度，f1、f2分別表示接種稀釋水、水樣占培養(yǎng)液的比例。經(jīng)分析可知，計算公式復(fù)雜程度較高，不同變量既有加減又有乘除運(yùn)算。同時，考慮到不確定度的評定有相對不確定及絕對不確定度的轉(zhuǎn)換，為便于處理，先對分量進(jìn)行評定，而后合并計算得出最后的不確定度，即，分別使用H、D表示水樣培養(yǎng)前后溶解濃度之差、接種稀釋水培養(yǎng)前后溶解氧濃度之差。顯然H=C1-C2，D=B1-B2，而E=H-Df1，此時可將計算公式化簡為E/f2。

2 不確定度引入因素

2.1 重復(fù)性測量

水樣生化需氧量重復(fù)性測量會引入A類不確定度，本試驗共進(jìn)行6次測定，測得BOD5的平均值為107mg/L。將測定的結(jié)果帶入貝塞爾公式：

檢測重復(fù)性A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度及相對不確定度分別為：

u（A）=S/√n=3.14/√6=1.39mg/L

u（A）相對=u（A）/X平=1.39/107=1.3×10-2

2.2 水樣體積測量

測量水樣體積不確定度主要有以下因素引起：移液管估讀、移液管自身、移液管校準(zhǔn)及應(yīng)用溫度。試驗使用15mL的移液管，評定不確定度時，依據(jù)相關(guān)規(guī)范最大允許誤差，按均勻分布進(jìn)行評定，計算得知不確定度的值為0.014mL。試驗操作時環(huán)境溫度在±1℃范圍，且在溫度影響下水體積變化系數(shù)為2.1×10-4mL/℃。評定時依據(jù)近似分布，不確定度為：1×2.1×10-4×15/√3=0.002mL。另外，重復(fù)性方面，分析試驗統(tǒng)計數(shù)據(jù)得出A類不確定度為0.010mL。合并處理后取樣時移液管形成的不確定度為0.017mL，則相對不確定度為0.017/15=1.1×10-3。

2.3 培養(yǎng)液總體體積測定

測定培養(yǎng)液總體積引入的不確定度與測定水樣體積類似，主要受校準(zhǔn)、溫度、重復(fù)性影響。其中300mL培養(yǎng)液由500mL量筒配制而成，依據(jù)規(guī)范要求誤差為±2.5mL，由此不難得出不確定度為2.5/√3=1.4mL。溫度引起的不確定度計算方式參考水樣體積測定的不確定度，計算得出不確定度為0.36mL。同時，重復(fù)性A類不確定度為1.0mL，由量筒取樣形成的不確定度為1.8mL，得出最終不確定度為1.8/300=6.0×10-3。

2.4 溶解氧濃度測量

依據(jù)所用的溶解氧測定儀器量度及允許的誤差，可計算出溶解氧濃度測量的不確定度，本試驗計算結(jié)果為0.017mL。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)樣品濃度

本試驗使用的標(biāo)準(zhǔn)樣品相對擴(kuò)展不確定度0.06，相對不確定度為3.0×10-2。

3 結(jié)果分析

通過本實驗得知，水中生化需氧量不確定度來源有多個方面，如測定溶解氧濃度、測定稀釋比體積、水樣重復(fù)測定以及標(biāo)準(zhǔn)樣品濃度測定等均存在一定的不確定度。結(jié)合試驗得出的數(shù)據(jù)，對合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度、合成不確定度、擴(kuò)展不確定度進(jìn)行計算得知，得出的結(jié)果分別為：0.034、3.6mg/L、7mg/L。在綜合分析不確定度的基礎(chǔ)上得出水中生化需氧量濃度為（107±7）mg/L。

4 討論

通過本文試驗不難得知，測定水中生化需氧量涉及的環(huán)節(jié)較多，不同環(huán)節(jié)的實施均可引入不確定度，為掌握測定不確定度情況，給實際的測定工作帶來有意義的參考應(yīng)注重以下內(nèi)容的落實：

首先，對合成不確定度進(jìn)行評定時，應(yīng)注重不確定度分量的全面分析，并確保對各分量不確定度的合理評定，尤其應(yīng)根據(jù)實際不考慮影響給測定結(jié)果幾乎無影響的分量。同時，應(yīng)用公式計算不確定度時，為降低計算難度，應(yīng)考慮設(shè)計分量，對計算公式進(jìn)行簡化，而后計算出最終的不確定度。其次，對水樣進(jìn)行檢測時應(yīng)采用相同的步驟，對BOD5的標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行檢測。同時，為保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，使用溶解氧儀前應(yīng)先進(jìn)行校核，提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。另外，應(yīng)確保BOD5標(biāo)準(zhǔn)樣品檢測結(jié)果處于規(guī)定的濃度范圍中，因此，分量合成不確定度操作時應(yīng)注重考慮標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度產(chǎn)生的不確定度分量。再次，通過文中試驗結(jié)果可知，檢測BOD5標(biāo)準(zhǔn)樣品濃度時產(chǎn)生的不確定組最大，在所有不確定度中占有的比例為78%，因此，實際評定時應(yīng)引起足夠的重視。最后，通過對測定不確定度的分析不難得出，重復(fù)性測量產(chǎn)生的不確定度較為重要。實際檢測時，如平行進(jìn)行兩次的測定產(chǎn)生的不確定度會有所增加，應(yīng)特別注意。另外，測定C1、C2、B1、B2溶解氧濃度時使用的測量儀器為同一臺，在進(jìn)行不確定度合成時予以簡化，對其相關(guān)性不做探討。

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P217[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-12-181-1