水中生化需氧量(BOD5)稀释与接种法测定结果不确定度评定

■周蓉

（重庆市石柱县环境监测站 重庆409100）

水中生化需氧量(BOD5)稀释与接种法测定结果不确定度评定

■周蓉

（重庆市石柱县环境监测站 重庆409100）

为对水中生化需氧量（BOD5）测定结果进行合理判定，提高检测结果的可比性，保证测定结果的实际应用价值，应将测定结果不确定度评定作为测定试验考虑的重点内容。本文依据HJ505-2009标准，评定水中生化需氧量稀释与接种法测定结果不确定度。

水中生化需氧量BOD稀释与接种法不确定度评定

水中生化需氧量是评定水体污染程度的重要指标，对BOD5科学的测定应注重分析测定不确定度。测定不确定度用于衡量测定结果正确的可疑程度，尤其完整的测量结果表述中应包括不确定度评定的描述，因此，HJ505-2009标准中对测定结果不确定度的评定成为测定实施人员考虑的重点。

1 测定方法与数据计算

1.1 测定方法

以某城市污水为例，使用HQ25d型溶解氧测定仪，依据HJ505-2009标准测定培养5d前后水样的溶解氧浓度。培养条件为：使水样将处于完全密闭状态下的溶解氧瓶充满，在（20±1）℃条件下进行暗处培养。试验时分别测定水样培养前后溶解氧的质量密度，利用质量密度之差计算出水样中氧的消耗量，从而判定水样的污染程度。文中试验的培养液总体积、水样体积分别为300mL、15mL。

1.2 数据计算

水中生化需氧量计算依据的公式为：[（C1-C2）-（B1-B2）f1]/f2，其中C1、C2分别表示水样培养前后溶解氧浓度，B1、B2接种稀释水培养前后溶解氧浓度，f1、f2分别表示接种稀释水、水样占培养液的比例。经分析可知，计算公式复杂程度较高，不同变量既有加减又有乘除运算。同时，考虑到不确定度的评定有相对不确定及绝对不确定度的转换，为便于处理，先对分量进行评定，而后合并计算得出最后的不确定度，即，分别使用H、D表示水样培养前后溶解浓度之差、接种稀释水培养前后溶解氧浓度之差。显然H=C1-C2，D=B1-B2，而E=H-Df1，此时可将计算公式化简为E/f2。

2 不确定度引入因素

2.1 重复性测量

水样生化需氧量重复性测量会引入A类不确定度，本试验共进行6次测定，测得BOD5的平均值为107mg/L。将测定的结果带入贝塞尔公式：

检测重复性A类标准不确定度及相对不确定度分别为：

u（A）=S/√n=3.14/√6=1.39mg/L

u（A）相对=u（A）/X平=1.39/107=1.3×10-2

2.2 水样体积测量

测量水样体积不确定度主要有以下因素引起：移液管估读、移液管自身、移液管校准及应用温度。试验使用15mL的移液管，评定不确定度时，依据相关规范最大允许误差，按均匀分布进行评定，计算得知不确定度的值为0.014mL。试验操作时环境温度在±1℃范围，且在温度影响下水体积变化系数为2.1×10-4mL/℃。评定时依据近似分布，不确定度为：1×2.1×10-4×15/√3=0.002mL。另外，重复性方面，分析试验统计数据得出A类不确定度为0.010mL。合并处理后取样时移液管形成的不确定度为0.017mL，则相对不确定度为0.017/15=1.1×10-3。

2.3 培养液总体体积测定

测定培养液总体积引入的不确定度与测定水样体积类似，主要受校准、温度、重复性影响。其中300mL培养液由500mL量筒配制而成，依据规范要求误差为±2.5mL，由此不难得出不确定度为2.5/√3=1.4mL。温度引起的不确定度计算方式参考水样体积测定的不确定度，计算得出不确定度为0.36mL。同时，重复性A类不确定度为1.0mL，由量筒取样形成的不确定度为1.8mL，得出最终不确定度为1.8/300=6.0×10-3。

2.4 溶解氧浓度测量

依据所用的溶解氧测定仪器量度及允许的误差，可计算出溶解氧浓度测量的不确定度，本试验计算结果为0.017mL。

2.5 标准样品浓度

本试验使用的标准样品相对扩展不确定度0.06，相对不确定度为3.0×10-2。

3 结果分析

通过本实验得知，水中生化需氧量不确定度来源有多个方面，如测定溶解氧浓度、测定稀释比体积、水样重复测定以及标准样品浓度测定等均存在一定的不确定度。结合试验得出的数据，对合成相对标准不确定度、合成不确定度、扩展不确定度进行计算得知，得出的结果分别为：0.034、3.6mg/L、7mg/L。在综合分析不确定度的基础上得出水中生化需氧量浓度为（107±7）mg/L。

4 讨论

通过本文试验不难得知，测定水中生化需氧量涉及的环节较多，不同环节的实施均可引入不确定度，为掌握测定不确定度情况，给实际的测定工作带来有意义的参考应注重以下内容的落实：

首先，对合成不确定度进行评定时，应注重不确定度分量的全面分析，并确保对各分量不确定度的合理评定，尤其应根据实际不考虑影响给测定结果几乎无影响的分量。同时，应用公式计算不确定度时，为降低计算难度，应考虑设计分量，对计算公式进行简化，而后计算出最终的不确定度。其次，对水样进行检测时应采用相同的步骤，对BOD5的标准样品进行检测。同时，为保证检测结果的准确性，使用溶解氧仪前应先进行校核，提高检测结果的准确性。另外，应确保BOD5标准样品检测结果处于规定的浓度范围中，因此，分量合成不确定度操作时应注重考虑标准溶液浓度产生的不确定度分量。再次，通过文中试验结果可知，检测BOD5标准样品浓度时产生的不确定组最大，在所有不确定度中占有的比例为78%，因此，实际评定时应引起足够的重视。最后，通过对测定不确定度的分析不难得出，重复性测量产生的不确定度较为重要。实际检测时，如平行进行两次的测定产生的不确定度会有所增加，应特别注意。另外，测定C1、C2、B1、B2溶解氧浓度时使用的测量仪器为同一台，在进行不确定度合成时予以简化，对其相关性不做探讨。

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P217[文献码]B

1000-405X（2016）-12-181-1