ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ, ^^^^^^ ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ПРАВОВЫЕ АСПЕКТЫ
УДК 556.18+389+626.81
МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВОДНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ
© 2012 г. О. М. Розенталь
Институт водных проблем РАН 119333 Москва, ул. Губкина, 3 E-mail: orosental@rambler.ru
Поступила в редакцию 19.06.2011 г.
Проанализированы источники ошибок, искажающих результаты лабораторных исследований воды, а также стандарты, нормы и правила обеспечения точности (правильности и прецизионности) методов и результатов измерений. Показано, что аккредитация лабораторий, использование ими средств измерений и стандартных образцов, допущенных для применения в установленном порядке, а также участие в межлабораторных сравнительных испытаниях являются необходимыми, но недостаточными условиями обеспечения заявителя достоверной измерительной информацией. Получение результатов измерений с погрешностью, не выходящей за рамки установленной нормы, требует осознанного и компетентного отношения к измерительной задаче в соответствии с требованиями основополагающего стандарта ИСО/МЭК 17025. Показано, что в условиях повышающейся ценности пресной воды в мире метрологическое обеспечение водно-экологического контроля превращается в актуальную и специфическую научную задачу. Поэтому предложено развитие ква-лиметрии воды — направления научных и прикладных исследований, позволяющих оценивать характеристики погрешности измерения контролируемых показателей так, чтобы они не выходили за установленные пределы с заданной вероятностью.
Ключевые слова: точность результатов измерений, воспроизводимость, стандартный образец, эталон, погрешность измерений, неопределенность, межлабораторные сравнительные испытания, квалиметрия воды, аккредитация.
Государственный и производственный контроль состава и свойств природных, питьевых и сточных вод является источником информации о состоянии водного фонда, базой управления водопользованием и основой разрешения внутренних и межгосударственных водных споров. Заключения органов контроля делаются на основе инструментальных измерений многоэтапного процесса, включающего отбор проб, подготовку образцов для испытаний, работу с метрологическим оборудованием. На всех этапах этого процесса существуют источники ошибок, искажающих полученную информацию, поэтому даже при самом тщательном выполнении аналитических работ и процедуры контроля стабильности результатов сохраняются риски погрешности измерения. Согласно Международному словарю терминов метрологии (180/ШС/01МЬ/Б1РМ, Женева, 1984), "истинное значение — теоретическое понятие, которое нельзя определить точно". Как выразился один из видных российских метрологов В.И. Калмановский [24], "вследствие погрешностей к истинным значениям можно приблизиться только в результате бесконечного процесса
повторных исследований с бесконечным совершенствованием методов и средств измерений". Поэтому любые количественные сведения о качестве воды, предполагаемые как истинные, могут быть подвергнуты сомнению, а при оценке по альтернативному признаку (соответствие/несоответствие установленным требованиям) оказаться ложными. Такова одна из причин ошибочных водохозяйственных решений, создающих риск переоценки или недооценки угроз водопользования и причиняющих экономические ущербы предприятиям или экологический вред водным ресурсам.
Для рационального водопользования нужны объективные, достоверные и сопоставимые данные о качестве воды каждого водного объекта и о состоянии водного фонда страны в целом. Этим определяется значимость метрологического обеспечения водно-экологического контроля путем выбора средств и методов (методик) измерений, гарантирующих удовлетворительную степень близости получаемых результатов к фактическим значениям исследуемых характеристик [45]. Такова одна из задач метрологии — науки, основные
Таблица 1. Распространение применяемых методов измерений металлов, %
Методы измерений Марганец Железо Хром Никель Медь
%
Спектральные 63 21 52 80 63
Фотометрические 35 74 47 17 31
Инверсионная вольтамперометрия, флуориметрия 2 5 1 3 6
положения которой во всем мире принято устанавливать законодательно. В России решение таких задач гарантировано Конституцией (ст. 71р) и регулируется Федеральными законами № 184 "О техническом регулировании", № 102 "Об обеспечении единства измерений", а также большим количеством подзаконных актов, норм и стандартов, в том числе основополагающих [10, 11, 14, 18, 20].
РЕГУЛИРОВАНИЕ
МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ВОДНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ
Законом 184-ФЗ закреплена ответственность лабораторий за недостоверность результатов измерений (ст. 42). Кроме того, в таких областях, как использование водных ресурсов, ответственность за сохранение которых несет государство, принимаются результаты измерений только тех лабораторий, компетентность которых подтверждена через процедуру аккредитации. Последнее правило в соответствии с 102-ФЗ распространяется на отношения, возникающие при измерительном контроле, установлении, соблюдении и применении требований к единицам величин, средствам и методам измерений. Государственное регулирование обеспечения единства измерений обязательно при осуществлении деятельности в области охраны окружающей среды, чрезвычайных ситуациях, контроле (надзоре) за соблюдением установленных законодательством требований, эксплуатации опасных производственных объектов, осуществлении торговли, выполнении государственных учетных операций, поручений суда, органов прокуратуры и государственной власти. В перечисленных случаях к применению допускаются только проверенные средства измерений утвержденного типа и соответствующие методы (методики), аттестованные уполномоченными органами, в свою очередь аккредитованными в установленном порядке.
Информация о допущенных к использованию средствах и методах (методиках) измерений хранится в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений [62]. Методы измерений, предназначенные для контроля состава и свойств вод, регламентированы межгосударственными и национальными стандартами (ГОСТ Р, ГОСТ), методическими указаниями Роспотребнадзора, федеральными природоохранными нормативными документами (ПНД Ф), руководящими документами Росгидромета, а также стандартами организаций. Выбор средств и методов измерений определяется требуемым для решения поставленной измерительной задачи уровнем достоверности результатов [27]. При контроле качества воды чаще всего используют методы: титриметрический, гравиметрический, фотометрический, атомно-абсорбционный, атом-но-эмиссионный, флуориметрический, ИК-спек-трофотометрический, хроматографический, полярографический или инверсионной вольтампе-рометрии (табл. 1).
Спектральные методы позволяют получить наиболее точные результаты измерений, прежде всего при контроле концентрации в воде цветных металлов (табл. 2), однако относятся к числу дорогостоящих. Поэтому используют также классические методы фотометрии, флуорометрии, вольтамперометрии, при том, что количество ошибочных результатов нередко зависит не от применяемого метода, а от компетентности исполнителей (случай определения железа в табл. 2). Доля отрицательных результатов, вызванных ошибками лабораторий, обычно не превышает 20%, и если эту цифру принять за допустимую вероятность ошибки лаборатории, то получим вывод о применимости фотометрических методов при определении в воде железа, марганца и меди, но, как следует из табл. 2, не хрома и никеля.
Погрешность — показатель качества результатов измерений состава и свойств, характеризую-
Таблица 2. Результаты определения содержания металлов разными методами измерений [25]
Спектральные методы Фотометрические методы
Металл количество полученных результатов доля неприемлемых результатов*, % количество полученных результатов доля неприемлемых результатов, %
Железо 48 19 176 3
Марганец 83 10 46 15
Медь 85 6 42 14
Никель 65 20 14 43
Хром 51 12 47 26
* Неприемлемы результаты, не отвечающие критериям межлабораторных сличительных испытаний.
щий отклонение измеренного значения от действительного или стандартного. Погрешность оценивается верхней и нижней границами, в пределах которых искомая величина находится с заданной доверительной вероятностью.
Различают "нормы характеристик погрешности измерений" (или просто нормы погрешности измерений) и "приписанные характеристики погрешности измерений". Нормы погрешности измерений состава и свойств вод приведены в [9], приписанные характеристики погрешности устанавливают по результатам метрологических исследований и приводят в документах на методики измерений [8, 12, 16, 26]. Известна также "статистическая оценка" или близость отдельного результата к действительному значению измеряемой величины, применяемая в основном при научных исследованиях. В природных, питьевых и сточных водах нормы погрешности измерения установлены главным образом для так называемых "приоритетных" веществ [9], имеющих "глобальное распространение" (табл. 2 в [53]). Таковы, например, нефтепродукты, ртуть и бензол, для которых норма погрешности равна ±50%, или бен(а)пирен, для которого эта величина составляет ±70% при концентрации, близкой к нормативному уровню — предельно-допустимой концентрации (ПДК), ориентировочно допустимому уровню (ОДУ), ориентировочно безопасному уровню воздействия (ОБУВ) и т.д. (Далее по тексту без снижения общности рассуждений используется единое обозначение ПДК.)
Из табл. 3 видно, что установленная норма погрешности быстро возрастает с уменьшением ПДК. Поэтому современная система водно-экологического контроля имеет явно недостаточное метрологическое обеспечение при оценке особо
опасных веществ, содержание которых ограничено наиболее жесткими нормативами: для этих веществ результаты оценивания наименее достоверны, так что надежность выводов понижается именно тогда, когда она особенно необходима. Другой недостаток этой системы — ограниченность интервала концентраций веществ (для которого применимы установленные нормы погрешности) узким диапазоном (0.5—5.0) ПДК. Контроль качества воды в более широком диапазоне концентраций ос
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.