水中生化需氧量(BOD5)稀釋與接種法測定結果不確定度評定

■周蓉

（重慶市石柱縣環境監測站 重慶409100）

水中生化需氧量(BOD5)稀釋與接種法測定結果不確定度評定

■周蓉

（重慶市石柱縣環境監測站 重慶409100）

為對水中生化需氧量（BOD5）測定結果進行合理判定，提高檢測結果的可比性，保證測定結果的實際應用價值，應將測定結果不確定度評定作為測定試驗考慮的重點內容。本文依據HJ505-2009標準，評定水中生化需氧量稀釋與接種法測定結果不確定度。

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，對BOD5科學的測定應注重分析測定不確定度。測定不確定度用于衡量測定結果正確的可疑程度，尤其完整的測量結果表述中應包括不確定度評定的描述，因此，HJ505-2009標準中對測定結果不確定度的評定成為測定實施人員考慮的重點。

1 測定方法與數據計算

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HJ505-2009標準測定培養5d前后水樣的溶解氧濃度。培養條件為：使水樣將處于完全密閉狀態下的溶解氧瓶充滿，在（20±1）℃條件下進行暗處培養。試驗時分別測定水樣培養前后溶解氧的質量密度，利用質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。文中試驗的培養液總體積、水樣體積分別為300mL、15mL。

1.2 數據計算

水中生化需氧量計算依據的公式為：[（C1-C2）-（B1-B2）f1]/f2，其中C1、C2分別表示水樣培養前后溶解氧濃度，B1、B2接種稀釋水培養前后溶解氧濃度，f1、f2分別表示接種稀釋水、水樣占培養液的比例。經分析可知，計算公式復雜程度較高，不同變量既有加減又有乘除運算。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換，為便于處理，先對分量進行評定，而后合并計算得出最后的不確定度，即，分別使用H、D表示水樣培養前后溶解濃度之差、接種稀釋水培養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 重復性測量

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

檢測重復性A類標準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、移液管校準及應用溫度。試驗使用15mL的移液管，評定不確定度時，依據相關規范最大允許誤差，按均勻分布進行評定，計算得知不確定度的值為0.014mL。試驗操作時環境溫度在±1℃范圍，且在溫度影響下水體積變化系數為2.1×10-4mL/℃。評定時依據近似分布，不確定度為：1×2.1×10-4×15/√3=0.002mL。另外，重復性方面，分析試驗統計數據得出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 培養液總體體積測定

測定培養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、溫度、重復性影響。其中300mL培養液由500mL量筒配制而成，依據規范要求誤差為±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，本試驗計算結果為0.017mL。

2.5 標準樣品濃度

本試驗使用的標準樣品相對擴展不確定度0.06，相對不確定度為3.0×10-2。

3 結果分析

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、水樣重復測定以及標準樣品濃度測定等均存在一定的不確定度。結合試驗得出的數據，對合成相對標準不確定度、合成不確定度、擴展不確定度進行計算得知，得出的結果分別為：0.034、3.6mg/L、7mg/L。在綜合分析不確定度的基礎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節較多，不同環節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注重以下內容的落實：

首先，對合成不確定度進行評定時，應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，尤其應根據實際不考慮影響給測定結果幾乎無影響的分量。同時，應用公式計算不確定度時，為降低計算難度，應考慮設計分量，對計算公式進行簡化，而后計算出最終的不確定度。其次，對水樣進行檢測時應采用相同的步驟，對BOD5的標準樣品進行檢測。同時，為保證檢測結果的準確性，使用溶解氧儀前應先進行校核，提高檢測結果的準確性。另外，應確保BOD5標準樣品檢測結果處于規定的濃度范圍中，因此，分量合成不確定度操作時應注重考慮標準溶液濃度產生的不確定度分量。再次，通過文中試驗結果可知，檢測BOD5標準樣品濃度時產生的不確定組最大，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，重復性測量產生的不確定度較為重要。實際檢測時，如平行進行兩次的測定產生的不確定度會有所增加，應特別注意。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，在進行不確定度合成時予以簡化，對其相關性不做探討。

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P217[文獻碼]B

1000-405X（2016）-12-181-1