關(guān)于生活飲用水檢測原始數(shù)據(jù)記錄問題的探討

◎ 龔 強(qiáng)

（國家室內(nèi)車內(nèi)環(huán)境及環(huán)保產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測中心，北京 101102）

實驗室生活飲用水檢測過程是專業(yè)性極強(qiáng)的工作，實驗人員依據(jù)相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)對樣品進(jìn)行檢測，同時完成實驗室原始數(shù)據(jù)的記錄、數(shù)據(jù)傳遞計算以及檢測數(shù)據(jù)結(jié)果表達(dá)，正確的記錄、傳遞、結(jié)果表達(dá)尤為重要。但由于檢測人員水平不統(tǒng)一以及檢測標(biāo)準(zhǔn)頒布時間不一致，且未闡述相關(guān)細(xì)節(jié)，故實際檢測工作中，易出現(xiàn)樣品量具選取不當(dāng)、原始數(shù)據(jù)記錄錯誤、數(shù)據(jù)傳遞計算處理不當(dāng)及結(jié)果有效數(shù)字表達(dá)錯誤等問題。對此，筆者分別進(jìn)行闡述，并列舉實例加以說明。

1 原始數(shù)據(jù)的記錄

在日常檢測過程中，原始數(shù)據(jù)的記錄容易出現(xiàn)保留小數(shù)點位數(shù)、記錄有效數(shù)字不準(zhǔn)確以及選取量具不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求或過度選取的情況。數(shù)據(jù)的有效數(shù)字為一個數(shù)，由所有準(zhǔn)確的數(shù)字和其后的不確定數(shù)字組成[1]。原始數(shù)據(jù)的記錄，數(shù)據(jù)主要來源如下。

1.1 量出和量入玻璃量器

主要包括滴定管、分度吸量管、單標(biāo)線吸量管、單標(biāo)線容量瓶、量筒和量杯。對于滴定管、分度吸量管、單標(biāo)線吸量管和單標(biāo)線容量瓶分為A級和B級，A級允差是B級的一半，如精密度要求高，應(yīng)選A級；量筒和量杯不分級[2]。玻璃量器量取的體積有效數(shù)字位數(shù)是根據(jù)量器的容量允許差和讀數(shù)誤差來確定的[3]。

1.1.1 單標(biāo)線吸量管、單標(biāo)線容量瓶、比色管

讀數(shù)的小數(shù)點位數(shù)應(yīng)當(dāng)與其容量允許差小數(shù)點位數(shù)相同。列舉如表1所示。

表1 單標(biāo)線吸量管、單標(biāo)線容量瓶、比色管數(shù)據(jù)讀取實例表

1.1.2 滴定管、分度吸量管、量筒和量杯

對檢定合格的計量器具，有效數(shù)字可以記錄到最小分度值，最多保留一位不確定數(shù)字，估讀值分為兩種情況[4]。

（1）最小分度值為1、0.1、0.01和0.001的量具。其估讀值的確定是將最小分度值進(jìn)行十等分，再根據(jù)器具內(nèi)溶液的彎月面所在刻度間的位置進(jìn)行估讀，記錄數(shù)據(jù)。

（2）最小分度值為0.2、0.02、0.05和0.005的量具。該種類的量具，根據(jù)溶液彎月面所在位置，估讀數(shù)值的判定分為兩種情況。①彎月面不在量具的刻度線上，估讀數(shù)值定義為兩條刻度線數(shù)值之間的某個數(shù)，讀數(shù)與最小分度值小數(shù)位保持一致，舉例如表2所示。②彎月面位于量具的刻度線上，估讀數(shù)值為刻度線值，但應(yīng)多保留一位小數(shù)，舉例如表3所示。

表2 滴定管、分度吸量管數(shù)據(jù)讀取實例表

表3 滴定管、分度吸量管、量筒數(shù)據(jù)讀取實例表

1.2 直接從測量儀表讀數(shù)獲取被測量量值

通常情況下，固體樣品的量取，主要使用電子天平，按照檢定分度值e和檢定分度數(shù)n，劃分為4個準(zhǔn)確度級別，分別為特種準(zhǔn)確度級高準(zhǔn)確度級中準(zhǔn)確度級及普通準(zhǔn)確度級[5]。例如電子天平最小分度值0.1 mg，在進(jìn)行稱量時，數(shù)據(jù)可以記錄到小數(shù)點后面第4位，如1.325 6 g此時有效數(shù)字為5位；稱取0.856 2 g，有效數(shù)字則為4位。

在實際稱量過程中，要根據(jù)實際情況選擇適用的天平量程。對于結(jié)果有效位數(shù)要求不高或者試劑配制精度要求不高的稱量，抑或標(biāo)準(zhǔn)中明確寫明稱取的準(zhǔn)確數(shù)值（例如稱取5.0 g）時，則沒有必要選用精度高的天平稱量測試樣品。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液

標(biāo)準(zhǔn)溶液在運算過程中保留5位有效數(shù)字，報出結(jié)果取4位有效數(shù)字[6]。

2 數(shù)據(jù)傳遞計算

2.1 數(shù)值修約

數(shù)值修約的本質(zhì)是通過省略原數(shù)值的最后若干位數(shù)字，調(diào)整所保留的末位數(shù)字，使最后所得到的值最接近原數(shù)值的過程[7]。規(guī)則可歸納為“四舍六入五成雙，五后非零則進(jìn)一，五后為零看奇偶，奇進(jìn)一偶舍去”。另外必須注意的是修約過程中不允許連續(xù)修約。例如根據(jù)修約規(guī)則，數(shù)值11.550修約到個數(shù)位為12，修約到一位小數(shù)為11.6，修約到二位小數(shù)為11.55。

2.2 近似計算規(guī)則

2.2.1 加法和減法

近似值相加減時，其和或差的有效數(shù)字位數(shù)（決定于絕對誤差最大的數(shù)值），與各近似值中小數(shù)點后位數(shù)最少者相同。在實際運算過程中，可以多保留一位小數(shù)，計算結(jié)果按數(shù)值修約規(guī)則處理。例如求近似數(shù)18.3+5.223+6.231+15≈18.3+5.2+6.2+15=44.7≈45，又如0.019-0.001 236≈0.019-0.001 2=0.017 8≈0.018。

2.2.2 乘法和除法

近似值相乘除時，所得積與商的有效數(shù)字位數(shù)（決定于相對誤差最大的近似值），與各近似值中有效數(shù)字位數(shù)量少者相同。在實際運算過程中，可先將各近似值修約至比有效數(shù)字位數(shù)最少者多保留一位，最后將計算結(jié)果按上述規(guī)則處理。例如 求 近 似 數(shù) 23.15×0.22≈23.2×0.22=5.104≈5.1；8.4÷12.22≈8.4÷12.2≈0.689≈0.69。

2.2.3 乘方和開方

近似值乘方或開方時，計算結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)與原近似值有效數(shù)字位數(shù)相同。

2.2.4 對數(shù)和反對數(shù)

在近似值的對數(shù)計算中，結(jié)果的小數(shù)點后的位數(shù)（不包括首數(shù)）應(yīng)與原數(shù)的有效數(shù)字位數(shù)相同。

2.2.5 平均值

求4個或4個以上準(zhǔn)確度接近的數(shù)值的平均值時，其有效位數(shù)可增加一位。

2.3 校準(zhǔn)曲線的繪制

校準(zhǔn)曲線是表述待測物質(zhì)濃度與所測量儀器相應(yīng)值的函數(shù)關(guān)系，制好校準(zhǔn)曲線是取得準(zhǔn)確測定結(jié)果的基礎(chǔ)。日常檢測中，按照分析方法中的要求，繪制校準(zhǔn)曲線，同時計算相關(guān)系數(shù)、截距和斜率。校準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)只舍不入，保留到小數(shù)點后第一個非9數(shù)字。如果小數(shù)點后多于4個9，最多保留4位。校準(zhǔn)曲線斜率的有效位數(shù)，應(yīng)與自變量的有效數(shù)字位數(shù)相等或多保留一位。校準(zhǔn)曲線截距的最后一位數(shù)，應(yīng)與因變量的最后一位數(shù)取齊或多保留一位[3]。

按照《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法 無機(jī)非金屬指標(biāo)》（GB/T 5750.5—2006）[8]9.1中氨氮的測定納氏試劑分光光度法要求，獲得氨氮校準(zhǔn)曲線繪制結(jié)果一覽表如表4所示。

表4 氨氮校準(zhǔn)曲線繪制結(jié)果一覽表

（1）截距為0.004 400，因變量（吸光度A-A0）小數(shù)點后4位，故修約后截距0.004 4。

（2）斜率為0.006 800，自變量（含量Cs）3位有效數(shù)字，故修約后斜率0.006 80；故校準(zhǔn)曲線為A-A0=0.006 80Cs+0.004 4。

（3）相關(guān)系數(shù)R2=0.999 530，r=0.999 750，修約后相關(guān)系數(shù)0.999 7。

實際樣品測定中，某實驗人員按照標(biāo)準(zhǔn)操作測定結(jié)果匯總?cè)绫?所示。

表5 氨氮測定結(jié)果一覽表

3 結(jié)果表達(dá)

測試數(shù)據(jù)結(jié)果表達(dá)的精度，影響著檢測的準(zhǔn)確度。因此對于報告結(jié)果表達(dá)，可以通過以下3步進(jìn)行判定，得到精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)表達(dá)形式。①對于檢測數(shù)據(jù)結(jié)果的表述應(yīng)按照分析方法的要求執(zhí)行。②分析結(jié)果有效數(shù)字所能達(dá)到的位數(shù)不能超過方法最低檢測質(zhì)量濃度的有效位數(shù)能達(dá)到的位數(shù)[3]。對于未明確規(guī)定應(yīng)該保留幾位有效數(shù)字或者未明確到小數(shù)點后幾位的分析方法的結(jié)果表達(dá)，其分析結(jié)果有效數(shù)字所能達(dá)到的小數(shù)點后位數(shù)，應(yīng)與分析方法檢出限所示的小數(shù)點后位數(shù)保持一致，分析結(jié)果的有效數(shù)字一般不超過3位。③實際操作中，可參考相關(guān)規(guī)范附表中列出的每個參數(shù)的最低檢出濃度、有效數(shù)字最多位數(shù)、小數(shù)點后最多保留位數(shù)。

4 結(jié)語

本文通過理論與實踐相結(jié)合的方式，介紹了生活飲用水水質(zhì)檢測過程中選擇合適量程的量具取樣及正確的讀數(shù)方法，這是測量原始數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度的關(guān)鍵；并且通過實例，詳細(xì)闡述了原始數(shù)據(jù)處理的原理及應(yīng)用，在數(shù)據(jù)處理過程中，實驗人員對數(shù)據(jù)的傳遞計算、有效數(shù)字的保留、結(jié)果表達(dá)等既要嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，還需與工作中的經(jīng)驗相結(jié)合，提高數(shù)據(jù)處理的精準(zhǔn)度，最終為檢測報告提供最科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。