1.3.3. Похибки вимірювань параметрів навколишнього середо­вища

При вирішенні масштабних екологічних проблем необхідно вико­ристовувати мільйони результатів, обробляти і порівнювати їх, що можливо тільки за умови їх повного порівняння. Характерно також відмітити розширення діапазонів вимірів для всіх величин (температу­ру в наш час виміряють до значень декількох мільйонів градусів). То­му необхідно проводити вимірювання, вміти дати їм оцінку, визначити точність і похибку результатів, щоб знати достовірну інформацію про явища та процеси. Під час вимірів значення можуть досягти від дуже малих (порядку 10-12) до дуже великих значень (порядку 109-1018).

Вимірювання параметрів навколишнього середовища дуже складний в багатьох випадках процес і включає багато різноманіт­них операцій, виконання яких може бути пов'язане з помилками. Так можливі помилки при відборі та обробці середньої проби, при взятті навіски, при осадженні і фільтруванні, промиванні і зважу­ванні осаду. Природно, що всі вони скажуться на результатах аналі­зу. Як би ретельно не виконувалось визначення, результат його завжди містить деяку похибку, тобто відрізняється від дійсного вмісту визначаючого компонента в речовині. Всі похибки підрозді­ляють на 2 групи: систематичні і випадкові.

Систематичні похибки обумовлені постійними причинами, що пов'язані з застосованим методом. Тому їх можна передбачити або уникнути, чи внести в розрахунки необхідну поправку.

Найважливіші види систематичних похибок:

♦  методичні - обумовлені недоліками вибраного метода аналізу (наприклад, не дуже якісним проходженням реакції, частковим розчи­ненням осаду, розкладу його при нагріванні тощо); усунути

їх важко, тому вони знижують якість реакції;

♦   оперативні - залежать від кваліфікації працівника і від ретель­ності виконання аналітичних операцій, виникають через недостатнє або надмірне промивання осаду, нагріванні його при дуже високій те­мпературі, зважуванні гарячих предметів тощо. При охайній роботі ці помилки зводяться до мінімуму і їх можна не враховувати. Але при відсутності навичок, вони можуть бути настільки великими, що ре­зультати аналізу виявляються зовсім неправильними,

♦   індивідуальні - обумовлені суб'єктивними особливостями пра­цівника,

♦   похибки приладів - пов'язані з особливостями використовува­них приладів і реактивів, недостатній точності терезів і неперевірених важок, наявності домішок в реактивах тощо.

Випадкові похибки обумовлюються різного роду випадковими причинами: наприклад, різким підвищенням температури в сушильній шафі або в муфельній печі, потрапляння в розчин або тигель сторонніх речовин. Наперед передбачити і врахувати такі помилки неможливо. Щоб виключити вплив випадкових помилок на результати оцінки, ви­конується декілька паралельних визначень (звичайно 2). Якщо отри­мують близькі результати, то беруть середнє арифметичне. Зі збіль­шенням кількості повторних визначень, точність середнього арифме­тичного підвищується (до відомої межі) і, таким чином, зменшується величина відхилення від дійсного вмісту компонента в речовині, що аналізується. Відхилення результатів окремих визначень від середньо­го арифметичного характеризують відтворюваність того або іншого методу.

Помилки визначень виражають різними способами і підрозділяють на абсолютні і відносні.

Абсолютні похибки представляють різницю між знайденим ре­зультатом вимірювання і істинним вмістом компонента, що визнача­ється в досліджуваній речовині:

АХ = X - - X. = X. - Х0

най                                                  іст       і       0

  • Наприклад, якщо істинний вміст кристалізованої води в хлориді барію ВаСї2 2H2 O складає 14,75 масових часток (%), а в результаті

аналізу було знайдено 14,68 масових часток (%), то абсолютна похибка визначення дорівнює: АХ = 14,68 -14,75 = -0,07% .

  • Відносні похибки представляють співвідношення абсолютної по­хибки з вимірюваною величиною, вираженою у відсотках: 0АХ = АХ : Х0 100
  • Відносна похибка визначення кристалічної води складає: 0АХ = -0,07 : 14,75 100 = -0,48%

Відносна похибка може мати як позитивне, так і негативне значен­ня. Її використовують частіше, ніж абсолютну, так як вона краще хара­ктеризує точність визначення і є порівняною величиною для різних параметрів вимірювань. Під час аналізу похибки окремих операцій можуть частково або повністю компенсувати одна одну.

Правильні результати можна отримати тільки при дуже ретельно­му і уважному виконанні всіх операцій. Але, навіть в цьому випадку, не можна уникнути окремих похибок, тобто відхилення результатів вимірювання від дійсного значення величини, що вимірюється, так: похибка зважування на аналітичних терезах звичайно складає - 0,0001г; перенесення навіски в склянку супроводжується невеликою утратою речовини; розчин навіски супроводжується виділенням С02 ,

внаслідок чого окремі частинки розчину можуть бути винесені разом з газом зі склянки; багатократне промивання допомагає розчиненню частини осаду і переходу його в фільтрат; прожарювання при дуже низькій температурі також пов'язані із утратою речовини.

Частина відмічених і деяких інших похибок може бути одного зна­ку і додаватись або зовсім загашуватись, коли знаки протилежні. В підсумку знайдений результат завжди в більшій або меншій мірі відрі­зняється від дійсного. Можливі комбінації похибок для 16 паралельних аналізів і 4-х джерел похибок приведені в наступній таблиці 1.3.1.

Таблиця 1.3.1

№ паралельного визначення

Комбінація похибок

Значення випадкової похибки

Відносна частота похибки

1

+ + + +

4

1

2

- + + +"

 

 

 

3