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水质分析检验方法及应用

作者:北京水处理公司发布时间:2010-12-16

  一、基本概念

  1、标准差

  (1)标准差的意义:分析一组数据时,不仅要计算平均数反应其平均水平,还要用一些指标反应其变异程度的大小。例如有二组数据:

  甲组:98 99 100 101 102。

  乙组:80 90 100 110 120。

  两组的均数都是100,但分布情况却不同。甲组比较集中,即变异较小,而乙组比较分散,即变异较大。所以对一组结果的描述,除说明其平均水平外,还要说明变异程度的大小。最常用的变异指标是用标准差表示,它的优点是比较精确和稳定。

  (2) 标准差的计算:是将每个离均差平方后加起来除以自由度得方差,方差开方后即得标准差。

  S2 =∑(X-X)2/n-1。

  S =√(X-X)2/n-1 。

  例如同一水样测定5次氯化物含量(mg/l)如下,求其标准差。

  20.20、20.50、20.65、20.30、20.55 X=20.44。

  X - 0.24 0.06 0.21 - 0.14 0.11。

  X2 0.058 0.004 0.044 0.020 0.012。

  ∑X2=0.138 ∑X2/n-1=0.138/4=0.034。

  S=√0.034 = 0.18 。

  (3) 标准差的应用:

  a、表示测定结果的离散程度,两组测定值在单位相同、均数相近的条件下,标准差越大,说明测定值的变异程度就越大,即测定值围绕均数的分布较离散,如标准差较小,表明测定值的变异较小,即测定值围绕均数的分布较密集,均数的代表性好。

  b、用标准差计算变异系数(相对标准偏差),当两均数相差较大时,不能直接用标准差比较其变异程度的大小,可用相对标准偏差比较,其算式为:

  RSD%=S/ X×100%。

  同标准差一样,相对标准偏差越小,说明测定结果的变异就小,反之就大。卫化学检验方法的精密度就是用相对标准偏差表示的。

  2、标准误:描述样本均数的抽样误差,即样本均数与总均数的接近程度,称为样均数的标准误。样本数量越多,标准误就小。标准误小表示样本均数与总体均数较接近,总体的可靠性就大。要保证样本的可靠性,就得增加样本数。其算式为:

  Sx = S/√n。

  例如:已求得水中氯化物含量。

  X= 143.10mg/L,S=5.67mg/L。

  n =120,故标准误为:Sx=5.76/√120 =0.52mg/L。

  3、精密度

  (1) 精密度的定义: 指用一特定的分方法重复分析同一样品所得结果的一致程度。

  (2)精密度的三个专用术语:

  a、平行性:是指在同一实验室,当分析人员、分析设备和分析时间都相同时,用同一分析方法对同一样品进行两次或两次以上测定结果之间的符合程度。

  b、重复性:是指在同一实验室,当分析人员、分析时间有一项不同时,通常情况下是指分析时间的不同。用同一分析方法对同一样品进行多次以上测定结果之间的符合程度。一般情况下仪器法是5次,光度法和容量法是6次。

  c、再现性:是指在不同实验室,当分析人员、分析设备、甚至分析时间都不同,用同一分析方法对同一样品进行多次以上测定结果之间的符合程度。一般情况下仪器法是5次,光度法和容量法是6次。

  (3) 日间精密度和日内精密度:

  a、日间精密度:同一人用同一方法对同一样品在不同天测定结果的符合程度。

  b、日内精密度:同一人用同一方法对同一样品在一天内测定结果的符合程度。

  例如:用氟试剂分光光度法测定饮用水中氟化物含量。对低、高2种不同浓度的试样测定结果如下,求其重现性。

  例如:用气相色谱法测定室内空气中苯系物,对质量浓度为2.5~20μg/mL的标准溶液重复进样5次,以确定日内重复性;对该溶液连续测定5天,每天测定1次,以确定日间重复性。

  4、试剂及浓度的表示

  (1) 试剂规格:在理化检验中所用试剂,凡未指明规格者,均为分析纯试(AR)当需要其它规格时将另作说明,但指示剂不分规格。

  (2) 试剂溶液未指明用何种溶剂配制时,均指用纯水配制。

  (3) 理化检验中所用盐酸、硫酸、氨水等均为浓试剂。

  HCl(ρ20=1.19g/mL)。

  H2SO4(ρ20=1.84g/mL)。

  对于配制后试剂的浓度以mol/L表示。各种浓酸的摩尔浓度按下式计算。

  mol/L= 密度×物质的质量分数(%)×1000/分子量。

  例1已知盐酸的密度(ρ20=1.19g/mL),质量分数(36.8%),分子 量为36.5, 计算盐酸的摩尔浓度。

  HCl(mol/L)=1.19×36.8%×1000/36.5=12

  如果已知浓酸的摩尔浓度,需要进行稀释,按照下式计算。

  CAVA=CBVB

  例2 配制6mol/L盐酸500ml,需要12mol/L盐酸多少?

  VB=CAVA/C

  =6×500/12

  =250ml

  如果已知固体溶质的质量及所配制溶液的体积,可根据下式计算其浓度。

  C=[m/(M/1000)]/v

  =[3.16/(158/1000)]/1000

  =0.02mol/L

  5、准确度

  (1) 准确度的定义:是指一个特定的分析方法通过分析全过程,测定结果与真实值之间的一致程度,通常是以回收率表示测定结果的准确度。一个分析方法的准确度是反映该方法的系统误差和随机误差的综合指标,也决定分析结果的可靠性。

  (2) 回收率测定:由于样品可能存在有对测定结果产生恒定的正误差和负误差的干扰因素,回收率是指向样品中加入一定量的标准溶液,然后与样品同时测定,进行对照试验,考察加入标准的量是否能定量回收,通过此试验可以了解样品中是否有干扰物质存在。回收率用下式计算。

  回收率(%)= 加标试样测定值-试样测定值/加标量×100%

  例:测定饮用水中硫酸盐的回收率(n=3)

  (3) 用回收率评价准确度时须注意:

  a、加标量:加入标准的量直接影响定结果,本底值含量很高,加标量少,测定的精密度起决定性作用,导致回收率降低;反之也一样。为减少这种影响,加标量与样品含量尽量相等,但在实际工作中难把握,将增加很多工作量,通常只有在方法研制时才使用。在常规工作中只能采用较简单的方法来解决,一般是根据分析方法测定范围的25%。如测定范围是50μg,加标量为50×0.25=12.5μg。其测定浓度在可在方法测定准确度性的较好的范围内,同时加标范围比较宽。

  b、加标体积:通常情况下,采用的加入的标准溶液用被测样品直接定容。加标体积过大,影响加标样品中本底的浓度,即加标样品中样品体积的减少,加标体积小于测定体积的2%时可忽略不计,反之则应进行体积效正。加标体积虽然大,但在测定中经处理后不影响最终测定体积。

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