CC BY
33
МАШИНО- И ПРИБОРОСТРОЕНИЕ, ВОПРОСЫ МЕТРОЛОГИИ
УДК 613.31
Е. В. Рыжова, А. А. Мухутдинов МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ НОРМАТИВЫ ДОПУСТИМОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
Дано определение понятия «метрологический норматив допустимого воздействия загрязняющих окружающую среду химических веществ» и приведен алгоритм его расчета. Рассмотрена взаимосвязь между природоохранными и метрологическими нормативами качества окружающей среды.
Экологическая безопасность природоохранного объекта оценивается путем сопоставления полученных в лаборатории результатов измерений с нормативами его качества. При этом природоохранный объект признается экологически безопасным, если получаемые результаты измерений не превышают нормативы его качества по контролируемым показателям. Однако в настоящее время в стране отсутствует на государственном уровне единый стандартизованный подход по оценке соответствия объекта его функциональному назначению. В результате этого в ведомствах разрабатываются и применяются свои подходы, отличающиеся в ряде случаев друг от друга. Так, при оценке качества воды [1, 2], бензина (по октановому числу и массовой доли серы) [3], сухого цельного молока (по содержанию в нем ртути) [3] регламентируется неучет погрешности измерений, а при оценке радиационной безопасности пищевой продукции - наоборот, её учет [4].
В работе [5] представлены результаты анализа указанных подходов, на основе которых установлено, что в общем случае при оценке экологической безопасности природоохранных объектов необходимо учитывать погрешность измерений. При этом уравнение указанной оценки представляет следующее соотношение [5]:
_ _ Х
Х + ДХ < , (1)
а
где Х - результат измерений; ДХ - погрешность результата измерений Х; Хо- норматив качества природоохранного объекта по контролируемому показателю; а - кратность разбавления образца объекта при его пробоподготовке. При выполнении указанного соотношения природоохранный объект признается экологически безопасным по контролируемому показателю.
Неучет погрешности измерений при оценке соответствия объектов их функциональному назначению, который регламентируется, например, в стандартах [1-3], возможен. Однако для этого необходимо установить условия, при которых погрешностью измерений в соотношении (1) можно пренебречь, чего не было сделано в стандартах [1-3]. С этой целью проиллюстрируем выбор таких условий на примере определения массовой концентрации ртути в питьевой воде. Для этого представим соотношение (1) в следующем виде:
Х + АХ = Хо (2)
из предположения, что а=1. Норматив качества питьевой воды по ртути составляет Хо=0,5 мкг/дм [6]. Приписанная погрешность (Апр) методики выполнения измерений (МВИ) связана с результатом измерений массовой концентрации ртути в питьевой воде (Х) следующим соотношением [7]:
Апр = 0,15 • Х + 0,01 (3)
для диапазона измерений от 0,1 до 50,0 мкг/дм . Подставляя Апр в соотношение (2) при условии, что Апр =АХ, получим
0,426 мкг/дм3 + 0,074 мкг/дм3 = 0,5 мкг/дм3, (4)
где относительная погрешность измерений составляет 5=±17,4%. Из соотношения (4) следует, что если полученный результат не превышает 0,426 мкг/дм3 (Х <0,426мкг/дм3), то питьевая вода признается качественной, в противном случае ( Х > 0,426мкг/дм3) - некачественной.
Для повышения степени соответствия качества питьевой воды нормативным требованиям ( Х ^Хо, А Х 0) путем уменьшения Апр нами разработана МВИ массовой концентрации ртути в питьевой воде на анализаторе ртути «Юлия-5К». Зависимость Апр от результата измерений Х приведена в табл. 1. Подставляя полученные данные (5=±3,05%) в соотношение (2), получим
0,485мкг/дм3 + 0,015мкг/дм3 = 0,5мкг/дм3, (5)
где относительная погрешность измерений составляет 3,1%. В этом случае питьевая вода признается качественной не при Х <0,426 мкг/дм3 (соотношение (4)), а при
Х <0,485мкг/дм3.
Таблица 1 - Зависимость относительной погрешности анализатора ртути «Юлия-5К» 5си и приписанной МВИ погрешности измерений 5пр от значения массовой концентрации ртути Х в питьевой воде
Погрешность, % Х , мкг/дм3
0,10 0,25 0,30 0,50 0,70 1,00
5си 11,3 6,3 4,6 2,6 3,0 5,4
5пр 16,6 9,5 7,0 3,8 4,3 6,2
5си/5пр 1,47 1,51 1,52 1,46 1,43 1,15
Из сопоставления соотношений (4) и (5) можно сделать вывод о том, что лишь с уменьшением погрешности измерений до допускаемого уровня можно ею пренебречь при оценке качества природоохранного объекта. Такой уровень, по-видимому, может быть установлен только путем достижения консенсуса между хозяйствующим субъектом и представителем контролирующей организации.
Таким образом, природоохранный объект признается в общем случае экологически безопасным, если получаемый результат измерений Х не превышает значение Х по соотношению (2) (Х <Х), а не при Х < Хо. При этом результат измерений Х в соотношении (2)
регламентирован в [4] как «показатель соответствия» объекта его функциональному назначению. Значение этого показателя можно конкретизировать для природоохранной деятельности как «метрологический норматив допустимого воздействия загрязняющих окружающую среду химических веществ». В табл. 2 приведена зависимость указанного метрологического норматива Х от приписанной МВИ относительной погрешности 5пр. При этом значение Х приведено в единицах норматива качества природоохранного объекта Хо с использованием соотношения (2).
Таблица 2 - Зависимость метрологического норматива допустимого воздействия загрязняющих окружающую среду химических веществ Х от приписанной МВИ относительной погрешности 5пр
Х 0,67 Хо 0,71 Хо 0,74 Хо 0,77 Хо 0,8 Хо 0,83 Хо 0,87 Хо 0,91 Хо 0,95 Хо
5пр, % ±50 ±40 ±35 ±30 ±25 ±20 ±15 ±10 ±5
В настоящее время в стране установлены нормативы качества основных природоохранных объектов (вода, воздух, почва) для 5229 загрязняющих окружающую среду химических веществ [8]. Зная приписанные МВИ погрешности Апр для них и используя соотношение (2) или табл. 2, можно определить значение указанного метрологического норматива. Из предположения, что АПР =АН, где АН - норма погрешности измерений, указанные значения метрологических нормативов для почв, воздуха и воды будут иметь следующие значении:
> Х =0,8 Хо (5Н =±25% для почв [9]),
> Х =0,8 Хо (5Н =±25% для воздуха [10]),
> от Х =0,91 Хо (5Н =±10%) до Х=0,67 Хо (5Н=±50%) для природных, сточных и питьевых вод [2].
В работе [11] показано, что за счет улучшения уровня качества измерений (путем уменьшения Апр) повышается степень соответствия природоохранных объектов нормативным требованиям, что наглядно иллюстрируют данные табл. 2. Таким образом, используя на практике высокоточные средства и методики измерений, достаточно реально перейти к оценке экологической безопасности природоохранных объектов без учета погрешности измерений (например, при Х > 0,95 Хо и 5пр < ±5%). Тем самым минимизируется «роль влияния измерений на результаты деятельности, основанных на результатах измерений» [12].
Таким образом, для достоверной оценки экологической безопасности природоохранных объектов необходимо учитывать указанную выше взаимосвязь между природоохранными и метрологическими нормативами качества окружающей среды.
Литература
1. ГОСТ Р 51232-98. Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества. М., 1998.
2. ГОСТ 27384-2002. Вода. Нормы погрешности измерений показателей состава и свойств. М., 2002.
3. ГОСТ Р 51672-2000. Метрологическое обеспечение испытаний продукции для целей подтверждения соответствия. Основные положения. М., 2001.
4. МУК 2.6.1.717-98. Радиационный контроль. Стронций-90 и цезий-137. Пищевые продукты. Отбор проб, анализ и гигиеническая оценка. М., 1998.
