工作場所中總粉塵測量不確定度的評定

周健鵬

（西安航天總醫(yī)院，陜西 西安 710100）

測量不確定度是指測量結(jié)果不能被確定的部分，用以表示被測量值的結(jié)果范圍。由于在日常工作中，進行檢測操作時，不可避免地會產(chǎn)生一定的系統(tǒng)誤差，誤差來源于檢測工具本身的不確定度、操作過程的不確定度、標(biāo)準參照的不確定度，而這些不確定度共同構(gòu)成了檢測過程中的不確定。合理評定檢測不確定度是檢測人員必須具備的能力。本文以工作場所中總粉塵質(zhì)量濃度檢測為例，探討檢測過程中的各個不確定度因素。此研究有助于對總粉塵采集和檢測過程中關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行質(zhì)量控制，更有效地保證檢測質(zhì)量。擴展到職業(yè)衛(wèi)生其他有害因素檢測中，各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制可以根據(jù)不確定度來評定，有助于挑選出影響檢測質(zhì)量的主要因子，為繼續(xù)改進檢測質(zhì)量打下堅實的基礎(chǔ)。在本次研究中，依據(jù)JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》[1]，結(jié)合實際工作，測定某加工廠空氣中總粉塵含量，對其測量不確定度進行了分析評定。本研究參考粉塵測定原始記錄，篩選了同一操作位的3 個粉塵質(zhì)量濃度值。

1 材料與方法

1.1 儀器設(shè)備

采樣儀器為FDC-20 型粉塵采樣器，稱重儀器為梅特勒FE-20 型電子天平，2 種儀器均檢定合格，儀器運行良好。

1.2 檢測方法與結(jié)果

檢測方法采用國家標(biāo)準方法GBZ/T 192.1－2007《工作場所空氣中粉塵測定第1 部分：總粉塵濃度》[2]，使用電子天平（十萬分之一）感量為0.000 01 g，現(xiàn)場檢測時采樣器流量為20 L/min，采樣時間為15 min。測定某加工廠空氣中總粉塵質(zhì)量濃度為5.4 mg/m3。

根據(jù)采用國家標(biāo)準方法，粉塵質(zhì)量濃度的計算公式如下：

式中：C為空氣中總粉塵的質(zhì)量濃度的數(shù)值，單位mg/m3；m2為采樣后的濾膜質(zhì)量的數(shù)值，單位mg；m1為采樣前的濾膜質(zhì)量的數(shù)值，單位mg；v為采樣流量的數(shù)值，單位L/min；t為采樣時間的數(shù)值，單位min。

2 不確定度來源識別

2.1 A 類不確定度

在同一個工作日內(nèi)，挑選現(xiàn)場環(huán)境處于穩(wěn)定狀態(tài)下的若干個時間段。A 類不確定度主要是由重復(fù)檢測引起的。本文對某地點粉塵質(zhì)量濃度進行了3 次采集，計算現(xiàn)場采樣的不確定度。

2.2 B 類不確定度

在粉塵現(xiàn)場檢測及對測塵濾膜采集總粉塵前后的實驗室稱重過程中，主要包括粉塵采樣體積的不確定度，測塵濾膜采樣前后稱量質(zhì)量的不確定度。排除以下3 種不確定度：①人為操作不規(guī)范因素（偶然誤差）；②因儀器（粉塵采樣器、電子天平）性能影響產(chǎn)生的不確定度；③標(biāo)準方法的不確定度。具體如圖1 所示。

圖1 不確定度合成魚骨圖

3 不確定度的評定

3.1 A 類不確定度的評定

在一個工作日內(nèi)、不同時間對某地點粉塵質(zhì)量濃度進行3 次檢測，檢測時間差盡可能拉大，現(xiàn)場情況盡可能不同，計算3 次檢測現(xiàn)場采樣的不確定度。重復(fù)檢測結(jié)果如表1 所示。

表1 重復(fù)檢測結(jié)果

式中：s為采樣檢測結(jié)果的標(biāo)準偏差，按矩形分布原則；ua為現(xiàn)場采樣的絕對不確定度。

3 次重復(fù)檢測結(jié)果取最高值，故本次檢測結(jié)果取值為5.4 mg/m3。

式中：為現(xiàn)場采樣的相對不確定度。

3.2 B 類不確定度的評定

3.2.1 粉塵采樣體積的不確定度

根據(jù)儀器檢定證書， 所用儀器量程為3 ～30 L/min，采樣時間誤差5 min 為0.40 min，采樣流量誤差為2.17%FS（滿量程情況下的誤差），流量穩(wěn)定性為1.00%FS。按矩形分布原則如下。

流量的相對不確定度：

流量的絕對不確定度：

時間的絕對不確定度（因為采樣時間誤差5 min為0.40 min，故采樣時間誤差15 min 為1.20 min）：

時間的相對不確定度：

體積的相對不確定度：

3.2.2 測塵濾膜前后稱量質(zhì)量的不確定度

3.2.2.1 電子天平的不確定度

電子天平準確度的不確定度來源主要有天平示值誤差、重復(fù)性誤差。根據(jù)儀器檢定證書十萬分之一電子天平的示值誤差為0.03 mg，重復(fù)性為0.05 mg。

3.2.2.2 測塵濾膜稱量前質(zhì)量的不確定度

采樣前濾膜質(zhì)量如表2 所示。

表2 采樣前濾膜質(zhì)量

式中：s1為采樣前濾膜質(zhì)量的標(biāo)準偏差，按矩形分布原則；為采樣前濾膜質(zhì)量的絕對不確定度。

3.2.2.3 測塵濾膜稱量后質(zhì)量的不確定度

采樣后濾膜質(zhì)量如表3 所示。

表3 采樣后濾膜質(zhì)量

式中：s2為采樣后濾膜質(zhì)量的標(biāo)準偏差，按矩形分布原則；為采樣后濾膜質(zhì)量的絕對不確定度；u1為測塵濾膜采樣前稱量質(zhì)量的相對不確定度；u2為測塵濾膜采樣后稱量質(zhì)量的相對不確定度。

4 不確定度合成及擴展

4.1 不確定度合成

粉塵檢測不確定來源包括測塵濾膜采樣前稱量質(zhì)量的不確定度、測塵濾膜采樣后稱量質(zhì)量的不確定度、采樣體積及現(xiàn)場采樣不確定度（A 類不確定度）。不確定度合成如表4 所示。

表4 不確定度合成

標(biāo)準合成不確定度計算如下所示：

4.2 不確定度擴展

取包含因子k=2，則擴展不確定度ux=ub×2=0.9 mg/m3×2=1.8 mg/m3，因此測定某加工廠空氣中總粉塵質(zhì)量分數(shù)為（5.4±1.8）mg/m3。

5 討論

環(huán)境檢測標(biāo)準已大規(guī)模應(yīng)用不確定度表達檢測結(jié)果，但在職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準中還未推行不確定度表達檢測結(jié)果。不確定度檢測結(jié)果為范圍值。統(tǒng)計意義為檢測的真實值有95%的可信度落在結(jié)果范圍內(nèi)，具有很強的科學(xué)性，能顯示有害物質(zhì)質(zhì)量濃度的波動范圍，具有動態(tài)性。不確定度結(jié)果可以推廣至其他職業(yè)衛(wèi)生檢測項目。運用該不確定度評定方法對測定過程中關(guān)鍵環(huán)節(jié)的識別將有助于檢測人員重點關(guān)注關(guān)鍵環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，更為有效地提高檢測工作的質(zhì)量。

從不確定度合成的分析中可看出，現(xiàn)場采樣的不確定度影響最大[3]，在實際工作中需嚴格判斷現(xiàn)場工作情況，在1 個工作日內(nèi)挑選3 個或3 個以上能代表現(xiàn)場工作情況的時間段，每次采樣時間為15 min，分別收集粉塵稱量。這樣就能最大化地使不確定度表達式的真實值有95%的可信度落在結(jié)果范圍內(nèi)。使企業(yè)和監(jiān)管部門更加有效真實地掌握工作場所各個工位的粉塵質(zhì)量濃度，因地制宜地提出相應(yīng)的防護措施，使職業(yè)衛(wèi)生中粉塵質(zhì)量濃度的控制和監(jiān)管更加數(shù)據(jù)化、科學(xué)化。

可根據(jù)不確定度的表達結(jié)果建立職業(yè)病危害因素的常態(tài)化監(jiān)管機制。例如，在生產(chǎn)工藝落成穩(wěn)定以后，對工藝過程的職業(yè)病危害因素進行整體的驗收評價，采取連續(xù)3 個工作日，在工作日工作飽滿時間每天檢測3 次危害因素，分析各個環(huán)節(jié)不確定度，綜合評定合成不確定度，以不確定度范圍上限設(shè)置相應(yīng)的防護措施，這樣能更加科學(xué)地評定工作場所有害物質(zhì)的質(zhì)量濃度，由此針對性地設(shè)置防護設(shè)施，配發(fā)個人防護用品，從而有效避免職業(yè)病危害因素對工人的損害。