Оценка точности методов определения состава и свойств почв

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оценка точности методов определения состава и свойств почв

Введение

плодородие национальный почва

Оценка характеристик почвы, планирование, внедрение и оценивание результативности системы мероприятий по повышению ее плодородия основывается на данных, полученных в результате различных измерений. Достоверность этих данных в значительной степени зависит от точности выбранных методов выполнения измерений, которая обеспечивается применением стандартизированных методик измерений.

Еще в 70-е годы прошлого века в работе В.И. Паневой, Г.А. Петровой, А.Б. Шаевича [1] отмечалось, что результаты метрологической экспертизы более 2 тыс. проектов стандартов, а также проведенный анализ измерений в различных отраслях народного хозяйства показали, что метрологическая часть нормативных документов, регламентирующих методики количественного анализа, принятый порядок их разработки и обеспечения установленных требований к точности результатов нуждаются в совершенствовании. Требует также внимания неоднозначность толкования характеристик точности методов измерений, о чем отмечалось в работе В.И. Панева, Н.А. Макулова, О.Б. Короткина [2]. Понятию «точность методов» уделено много внимания в работах В.А. Большакова, Д.Н. Иванова [3, 4].

К сожалению, и на сегодняшний день не существует однозначного толкования характеристик точности методов измерения. Кроме того, в связи с введением в действие в Украине документов, гармонизированных с международными, которые регламентируют показатели точности, возникла необходимость в пересмотре подходов к оценке точности методов.

1.Методика и объекты исследования

Объектом исследования являются подходы к оцениванию точности методов определения состава и свойств почвы, установленных в национальных и гармонизированных стандартах Украины. В процессе исследования использованы: аналитический метод - для анализа и сравнения подходов к оцениванию точности методов; статистический и расчетно-аналитический - для оценки точности метода определения органического вещества в почве.

Оценка точности метода определения органического вещества проводилась на основе данных межлабораторных измерений, которые проводились в 2013 и 2015 гг. с целью аттестации стандартных образцов. В 2013 г. в межлабораторных испытаниях отраслевых стандартных образцов почв трех типов (чернозема типичного тяжелосуглинистого, чернозема обыкновенного малогумусного, дерново-подзолистой супесчаной почвы) приняли участие 16 аттестованных лабораторий, а в 2015 г. в аттестационных измерениях материала государственного стандартного образца состава (агрохимических показателей) чернозема типичного тяжелосуглинистого (ГСО) - 15 лабораторий соответствующего уровня. В лаборатории рассылались образцы материалов и рекомендации по выполнению измерений. Количество полученных результатов соответствовало необходимому для оценивания точности метода определения органического вещества, которое производилось согласно с ДСТУ ГОСТ ИСО 5725 [5-10].

2.Результаты исследований и их обсуждение

плодородие национальный почва

Для подтверждения качества и достоверности данных, аналитическая лаборатория должна контролировать точность полученных результатов измерения, сравнивая с точностью метода измерений. Но, как показал анализ национальных стандартов Украины на методы определения состава и свойств почв для характеристики точности метода используются около 20-ти различных показателей, что приводит к путанице и несоответствиям при оценке точности полученных результатов и при подготовке документов аналитических лабораторий к аккредитации (аттестации).

Обычно аналитические лаборатории выполняют измерения показателей состава и свойств почв в двух повторностях, поэтому было бы удобно для оценки точности выполненных измерений использовать меру, близкую к критическому различию между двумя результатами, чем рассчитывать каждый раз погрешность, которая определена в большинстве национальных стандартах Украины. Такой подход к оценке точности методов используется в международных стандартах и регламентируется комплексом стандартов ISO 5725 (в Украине - ДСТУ ГОСТ ИСО 5725 [5-10]). Согласно требований стандартов этого комплекса для описания точности метода измерения используют два термина: «правильность» и «прецизионность». Термин «правильность» характеризует степень близости среднего значения, полученного на основе результатов измерений, принятому опорному значению (показателем правильности является значение систематической погрешности); термин «прецизионность» - степень близости результатов измерений друг к другу.

Приведенная ниже процедура оценки точности метода по гармонизированным стандартам ДСТУ ГОСТ ИСО 5725, позволяет оценить прецизионность и правильность метода определения органического вещества в почве по ДСТУ 4289 [11].

Для оценки прецизионности метода по требованиям ДСТУ ГОСТ ИСО 5725-2 были использованы данные межлабораторных испытаний отраслевых стандартных образцов почвы, проводимых в 2013 году. В испытаниях участвовали 16 лабораторий, 12 - определяли массовую долю органического вещества по ДСТУ 4289. В лаборатории были направлены пробы отраслевых стандартных образцов почвы трех типов:

1) чернозем типичный тяжелосуглинистый; 2) чернозем обыкновенный малогумусный; 3) дерново-подзолистый супесчаный.

Тем самым эти межлабораторные испытания соответствовали требованиям ДСТУ ГОСТ ИСО 5725-1 к эксперименту по оценке точности, а именно: количество лабораторий составило не менее 8 и материалы, используемые в эксперименте, в полной мере представляют те, к которым этот метод применяют на практике (использованы образцы почв трех типов). Однако, учитывая то, что целью этих испытаний было установление аттестационных характеристик отраслевых стандартных образцов, а не оценка прецизионности метода, не выполнялось требование ДСТУ ГОСТ ИСО 5725-2 о равенстве параллельных определений, что не позволило применить все статистические критерии.

После получения протоколов измерений, данные были статистически обработаны согласно п. 7.3 ДСТУ ГОСТ ИСО 5725-2 для каждого уровня (типа почвы) рассчитано три дисперсии: повторяемости, межлабораторную и воспроизводимости.

Результаты расчетов представлены в табл. 1.

Анализ данных таблице 1 не выявил зависимости дисперсий повторяемости и воспроизводимости от средних значений содержания органического вещества в материалах различных уровней, поэтому в качестве показателей прецизионности могут быть использованы средние значения стандартных отклонений (квадратный корень из средних значений соответствующих дисперсий) srj и sRj.

Следовательно меры прецизионности для данного метода измерения имеют следующие значения:

* стандартное отклонение повторяемости sr = 0,112%;

* стандартное отклонение воспроизводимости sR = 0,123%.

Таблица 1 Расчетные значения среднего значения, дисперсии повторяемости, межлабораторной дисперсии и дисперсии воспроизводимости

Для оценки правильности метода были использованы данные аттестационных измерений материала государственного стандартного образца состава (агрохимических показателей) чернозема типичного тяжелосуглинистого (ГСЗ), проведимых в 2015 г. При аттестации в 15 агрохимических лабораторий были направлены ГСЗ и «Рекомендации руководителям лабораторий и аналитикам по выполнению измерений для межлабораторной аттестации государственного стандартного образца состава (агрохимических показателей) чернозема типичного тяжелосуглинистого», согласно которым каждой лаборатории, участвующей в межлабораторном эксперименте, рекомендовано осуществлять определение содержания показателей не менее чем двумя исполнителями, при этом для каждого из показателей проводить не менее 5 определений отдельно для каждой из применяемых лабораторией методик измерений.

В результате проведения данной работы получены протоколы результатов измерения органического вещества в почве от 14-ти лабораторий, среди них в 9-ти лабораториях измерения проводились двумя специалистами. Согласно ДСТУ ГОСТ ИСО 5725-2 результаты измерений, проведенные двумя операторами в расчетах считались как результаты двух лабораторий, а следовательно мы получили результаты 23-х лабораторий с 5 повторностями измерений.

Эти данные полностью удовлетворяют требования ДСТУ ГОСТ ИСО 5725-1, в первую очередь, одинаковым количеством повторностей измерений в большинстве лабораторий, а во-вторую, количеством участвующих лабораторий. К тому же, для расчета правильности метода достаточно материала одного уровня ввиду того, что анализ данных расчета прецизионности не выявил зависимости дисперсий воспроизводимости и повторяемости от средних значений содержания органического вещества в материалах различных уровней.

Полученные результаты измерений статистически обработаны согласно п. 7.3 ДСТУ ГОСТ ИСО 5725-2, т.е. как и для расчета мер прецизионности. По результатам статистической обработки, исключены результаты двух лабораторий, поэтому результаты измерений остальных лабораторий признаны корректными, для них проводились дальнейшие расчеты.

В результате проверки прецизионности метода получены значения дисперсий повторяемости (sr2 = 0,0017) и воспроизводимости (sR2 = 0,0032), которые оценены по отношению к полученным выше дисперсиям согласно ДСТУ ГОСТ ИСО 5725-4. На основе их оценки сделан вывод, что для оценки правильности метода используются значения стандартных отклонений повторяемости и воспроизводимости определенных выше.

Вариация систематической погрешности метода измерения является следствием изменчивости результатов измерительного процесса.

Рассчитанное значение систематической погрешности метода определения органического вещества в почве составляет 0,0159%, а 95%-ный доверительный интервал для систематической погрешности метода определения органического вещества следующий:

Результаты оценки правильности метода определения органического вещества, полученные на основе данных межлабораторного испытания государственного стандартного образца состава (агрохимических показателей) чернозема типичного тяжелосуглинистого, приведены в табл. 2.

Таблица 2 Результаты оценки правильности метода определения органического вещества

Согласно ДСТУ ГОСТ ИСО 5725-4 если доверительный интервал включает в себя нулевое значение, систематическая погрешность метода при уровне значимости ? = 5% незначима.

Таким образом, на основе полученных данных установлено, что систематическая погрешность метода определения органического вещества - незначима.

Подытоживая расчеты можно сделать вывод: характеристики точности метода определения органического вещества в почве, рассчитанные на основе межлабораторных испытаний стандартных образцов следующие: повторяемость результатов, полученных этим методом, составляет 0,112%, воспроизводимость - 0,123%.

Такой подход к оценке точности метода позволяет упростить текущий контроль точности измерений в аналитических лабораториях. Достичь однозначности в выражении точности методов, а главное, усовершенствовать стандарты на методы определения состава и свойств почв, ведь в процессе стандартизации метод измерения проходит своеобразную апробацию среди специалистов измерительных (аналитических) лабораторий, работающих в сфере охраны и качества почв.

Выводы

Совершенствование в соответствии с международными стандартами ДСТУ ГОСТ ИСО 5725 порядка разработки стандартов на методы измерения, особенно процесса оценки их точности, позволит повысить качество методов измерения, в сфере контроля состояния и определения характеристик качества почв, упростить процесс оценки точности результатов, достичь единства подходов с международными стандартами и требованиями, а значит и признания результатов измерения другими организациями.

Список литературы

плодородие национальный почва

1.Панева, В.И. Метрологическая оценка проектов стандартов на материалы и методы их анализа / В.И. Панева, Г.А, Петрова, А.Б. Шаевич // Обзорная информация ВНИИКИ. - М., 1974. - 40 с.

2.Панева, В.И. Разработка и аттестация методик количественного анализа проб веществ и материалов / В.И. Панева, Н.А. Макулов, О.Б. Короткина. - М.: Машиностроение, 1987. - 72 с.

3.О точности почвенных и агрохимических исследований / В.А. Большаков [и др.] // Почвоведение. - 1973. - № 8. - С. 39-52.

4.Иванов Д.Н. К вопросу о систематике аналитических методов / Д.Н. Иванов, В.А. Большаков // Агрохимия. - 1971. - № 3. - С. 27-32.

5.Точність (правильність і прецизійність) методів та результатів вимірювання. Частина 1. Основні положення та визначення (ГОСТ ИСО 5725-1-2003, ІDT): ДСТУ ГОСТ ИСО 5725-1:2005. - [Чинний з 2006-07-01]. - К.: Держспоживстандарт, 2006. - 31 с. - (Національний стандарт України).

Размещено на Allbest.ru