环境监测3种不确定度评定方法的比较——以水中化学需氧量的测定为例.docx

环境监测3种不确定度评定方法的比较——以水中化学需氧量的测定为例
环境监测3种不确定度评定方法的比较——以水中化学需氧量的测定为例
一、引言
环境监测是现代环境保护的重要组成部分，为了保障环境质量，需要对各种物质的污染情况进行监管和检测。而在环境监测中，不确定度评定是一个关键的环节，它可以评估实验数据的可靠性和精确性。因此，本文将以水中化学需氧量的测定为例，比较三种不确定度评定方法，为环境监测提供参考。
二、水中化学需氧量的测定
化学需氧量（COD）是指水中有机物在化学氧化下所需氧化剂消耗的量，通常以毫克氧气/升（mg/L）为单位。COD是监测水污染物和有机物质质量的重要参数之一。
COD的测定方法有多种，常用的是经验公式法和氧量法。其中氧量法的测定原理是，将样品在酸性环境下，用过量的含盐酸性高锰酸钾溶液氧化有机物质，再用剩余的高锰酸钾溶液滴定，根据所消耗的高锰酸钾溶液量计算COD的值。
三、不确定度评定方法
1.传统方法
传统方法又称为正态分布法，它假设实验误差呈正态分布，根据高斯原理求得误差均值和标准差，然后根据高斯分布函数，计算出不确定度范围。这种方法适用于误差分布正态的情况下，但不适用于非正态分布的误差。
2.残余标准差法
残余标准差法是通过测定多次同一样品的结果来计算不确定度，将每次测定结果与平均值的差值平方累加求和，再除以自由度（即样本数减一），可得到误差的残余方差。然后求出残余方差的平方根，即可得到残余标准差，从而计算得出COD的不确定度范围。
3.最小二乘法
最小二乘法是一种拟合方法，它通过拟合实验数据，找到最佳的拟合直线，从而得到最优的COD测定值和不确定度评定。该方法能较好地处理非正态误差，并对异常值有很好的适应性。
四、三种方法的比较
在实验数据分析中，三种不确定度评定方法各有优缺点。
传统方法适用范围较窄，只适用于误差分布正态的情况下，而COD测定中，误差分布不确定，因此传统方法的应用受限。
残余标准差法虽然能够模拟误差的实际情况，但它无法对异常值进行有效处理，会导致不确定度范围的高估。
最小二乘法适用范围比较广，即便存在异常值，它仍能找到最佳的拟合直线，能较好地处理非正态误差。但要注意，最小二乘法只能对线性关系的数据进行拟合，而COD的测定值是非线性的，因此最小二乘法在COD测定中的适用性有限。
五、结论
在水中化学需氧量的测定中，不确定度评定是一个关键步骤。本文比较了传统方法、残余标准差法和最小二乘法三种不确定度评定方法，发现三种方法各有其优缺点。因此，在实际应用中，应根据实验数据的特点和样本量的大小，选择最为合适的不确定度评定方法，尽可能提高COD测定结果的可靠性和精确性。