测量不确定度在环境监测中的应用

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  摘要:文章首先介绍了测量不确定度(简称GUM)的内涵,分析了测量不确定度的步骤。阐述了环境监测方面GUM的具体运用。
  关键词:GUM;环境监测;运用分析
   不确定度是代表环境监测结论分散性的一项指标,其可以有效体现职工对数值的掌握程度,评价不确定度可以有效提高监测结果的稳定性,进而为管理者的科学决策打好基础。当前,国内的环境监测方面还缺少一个标准、完整的不确定度评价机制,极大影响着环境监测效果的提高。但是,因为监测偏差是无法规避的,所以,不确定度的使用可以有效规避监测偏差对决策产生的影响,而且,还可以为环境监测带来集中、标准的衡量指标,尽量降低监测偏差,促使偏差处于可控范围之内,简而言之,精准评价不确定度可以提高环境监测效果。
  1、测量不确定度的内涵
   GUM:和检测结论有关的一项参数。用来表示科学给予被测量数值的分散性。①用作“不确定度”形式。②该参数能够是一个规范偏差和给定置信度区域的版宽度。GUM确定了获取不确定度的合适方法。③GUM一般由许多分量构成。少数分量能通过诸多检测结论的统计分布展开预计,并以实验标准误差表示。此外,有些分量能依靠经验和各种数据的概率分布来预计,也能够以标准误差表示。
   GUM基本原理:GUM从字义上理解,表示对测量结论高效性、可信度的怀疑度和不肯定度,是定量表示测量结论价值的一项参数。事实上因为人们的认识偏差与测量不完整,所获取的被监测值存在分散性,指每次测出的结果并非同个值,其是以特定的概率分散于某一区域间的很多个值。尽管客观出现的系统偏差属于不变值,但因为无法完全认知与掌握,仅能认为其是以某一概率布置在某一区域中,而该种概率分布自身也存在分散性。GUM就是表示测量数值分散性的指标,其不说明监测结论是否达到真值。为体现该种分散性,GUM以标准误差表示。在具体应用中,通常希望获得监测结论的置信区间,为此,在本定义中表示:GUM也能用标准误差的倍数和说明了置信区域的半宽度。为区别这两类表示方式,分别称其为标准不确定度与拓展不确定度。
  2、GUM的步骤
  2.1创建基本的数学模型
  评价环境检查不确定度时,创建数学模型是最基本的任务,可以为评价工作的正常开展打下坚实的基础,而且其可以获得精准的信息关系式,并确定监测结论的不确定度。但因为数学模型并非是唯一的,如果监测方式和步骤存在差别,最后的数学模型也将不统一,为此,针对数学模型的创建比较繁琐。数学模型属于评价工作进行的依据,其要求通过确定和忽略输入量,获得最好的监测结果,因为技术人员选取不一样的忽略输入量,通常造成模型和公式的不同,为此,相关工作人员能够通过研究监测方法,找出引起不确定度的重要原因,并采用科学的措施进行优化,由此提高监测结果的真实性。
  2.2选择测量办法
   通常情况下,评价不确定度通常是基于概率统计理论开展的,而选择测量办法针对评价工作的开展而言有十分关键的作用。一方面,相关工作者应当结合实际条件和情况建立清楚的实验计划,涉及取样、样本分析与溶液配制等程序;另一方面,技术人员应当科学分析和选择获取不确定量的渠道和正确性,通过研究仪器设施与实验程序,掌握干扰不确定度的重要因素[1]。此外,技术人员要科学评价处置不确定量,其基于A类和B类两种方式,科学研究测量方法,进而估算和预计不确定度。
  2.3整合不确定度
   这一步骤对不确定度的精准性有较大影响。首先,有关技术人员应当确定测量主体,主要包含各大仪器设施、溶液参量等输入量,而且,技术人员还应当科学研究不确定度,进而有效把控监测结果的真实性;其次,工作人员应当量化处置分量,合理应用和测量所有信息,并精准计量各个标准差;最后,因为在检测不确定度时,获得的结果通常均是分量,为此,相关工作人员要整合分量,进而获得清楚的结果。
  3、环境监测方面GUM的应用方法
  3.1A类评价方法
   当前,我国广泛采取的评价方式包含A类和B类两种,其不同之处表现在评价方式上,在实质上,这两类方法并没有明显区别,其是基于概率分布以方差和标准差,进而计量不确定度。在各种应用条件下,这两类方法能够得到转变,但不确定度和实验偏差并无本质方面的关联。在A类评价方法中,最常见的办法为贝塞尔法,是指把被测量主体在重复的环境下,通过反复的独立研究,将获得的结果基于平均值逐步计算和表示[2]。另外,在A类评价中常见的方式还有最下二乘法,通常适用在超过两个测量主体的状况下,其重点经过相关函数的使用获得精准的不确定度。于A类评价中的具体方法较多,为此,相关工作人员应当掌握和了解不确定度评价方法,科学、有效的应用评价方式,进而有效提高监测效果。
  3.2B类评价方法
   相对于A类评价方法,B类评价方法关键是通过对测量列的计量和分析,获得估计的GUM,这种方法是基于实践经验和固有数据,比如在调配溶液时,GUM重点由容器、设施和器皿等物质的偏差和不确定引起的。B类评价方法主要依靠对以往信息的应用和研究,其中涉及相关部门出具的信息和证书、国家有关标准等,比如在明确估算值来源的状态下,能够通过应用分量不确定度和包含因子,获得规范的GUM。
  3.3估量不确定度
   A类和B类评价方式中,均具有独立的不确定度估量形式,比如针对A类不确定度的计量,其通常是采取原子洗手法,检测样本内的金属溶度,并经过计量相应的估计方差和标准差,获得最后的不确定度参量。但在不确定度的估量中,有关技术人员通常要对其做好采样工作,经利用分度吸管完成三步采样,接着通过精准计算和把控每个顺序的不确定度,达到提高监测信息准确性和真实性的目标[3]。首先,技术人员应当先计量出吸管大小的不确定度;其次,技术人员应当测量偏差进行科学的平均和计量,获得详细的偏差范围;最后,相关工作人员要对吸管和溶液于不同温度状态下的体积不确定度展开科学计量,经计量每个环节及仪器的不确定度和偏差,可以有效保障最后监测结果的真实性。总之,有关技术人员开展环境监测工作时,要密切留意在每个环节和各种状态下不确定度的形成,及时找出不确定,且对其展开科学分析和控制,进而提高监测报告的价值。
  4、结束语
  总之,随着GUM运用范围和屠刀的延展,GUM于環境监测方面起到了显著功能。早期不确定度常用来统计计量数据,通过长时间的运用和探究,当前我国针对不确定度的使用已经得到良好的理论和实践成果,但有关技术人员应当持续努力,深入开发不确定度评价方法及作用,进而优化环境监测机制,提高监测信息的标准性和真实性。针对目前国家GUM运用状况的探究,有效完善了以往的偏差分析办法,采取规范的理论和方式,明显提高了信息的精准度,进而提高了监测信息对生态环保的优势。在具体监测环节,大量不确定度评价方式均是在具体使用中经持续改进和挖掘发展出现来,为此,需要相关工作人员优化不确定度评价方法,提高国家环境监测质量。
  参考文献:
  [1]赵娜,孙轶,王奇锋,卜莹.浅谈测量不确定度的评定在环境与可靠性实验室中的应用[J].数字通信世界,2018(12):169+165.
  [2]钟建辉.测量不确定度——控制图法在环境监测中的应用探讨[J].资源节约与环保,2016(06):86-87.
  [3]尹维翰,齐衍萍,孙培艳,曹志敏,张友篪.top-down测量不确定度评定在海洋环境监测领域的应用[J].海洋环境科学,2013,32(05):776-778.
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