1.7 分析结果的表示和评价
1.7.1 分析结果的单位和有效数字
(1)分析结果的单位
土壤中重金属分析结果的含量以微克/克(μg/g)或毫克/千克(mg/kg)表示。高含量成分(>1000μg/g)的分析结果以百分含量(%)表示。
目前,农业环境要求测量的8种重金属,分析结果的有效位数,除含量属于痕量的汞、镉2种元素有效数字保留2位外,其余6种元素的分析结果均保留3位有效数字。
(2)有效数字
测量结果的记录,运算和报告必须用有效数字。
①数值修约规则:按GB 8170—87数值修约规则进行数值修约。
②进舍规则:按照“六入四舍五留双”原则取舍。
③不得连续修约。
④记录数据时只保留1位可疑数字。
(3)有效数字的表示
①称量时有效数字的表示 根据使用天平的最小分度值来表示有效数字:分度值为0.1mg(万分之一)时,有效数字可以记录到小数点后第4位;分度值为1mg(千分之一)时,有效数字可以记录到小数点后第3位;分度值为10mg(百分之一)时,有效数字可以记录到小数点后第2位;分度值为100mg(十分之一)时,有效数字可以记录到小数点后第1位。
②准确量取液体时,有效数字可以记录到小数点后第2位。
③表示测量结果的精密度一般只取1位有效数字,最多取2位有效数字。
1.7.2 分析结果的几种表示方法
(1)空白值结果的表示
空白值的结果是以两个平行空白值的平均值表示(),两个空白值的测量精密度以相对偏差来表示。
(2)平行样品测量结果的表示
平行样品或平行质控样品测量结果以平行样品的平均值来表示(),测量的精密度以相对偏差来表示,质控样品的准确度以相对误差表示。
(3)有限次测量结果的表示
对同一样品进行有限次的测量结果以平均值()来表示:
(1-40)
单次测量的精密度,以标准偏差(S)或相对标准偏差S(%)或RSD(%)或变异系数来表示。测量的准确度以或表示。
(4) 用置信区间表示测量结果。
用表示测定结果的精密度和准确度,β是置信范围,μ为样品真值含量,是测量的平均值。β值由下式决定:
(1-41)
式中,S为测量的标准偏差;n为测量次数,一般以置信度为95%,自由度为n-1;由t分布表查得t值,代入式中计算置信范围β值。求得β值表示的含意为:在没有系统误差的条件下,在有限次测定中,虽然不能测得试样中被测元素的真实含量μ值,但是有95%的把握说其真实含量μ在±β范围内。
用置信范围表示测量精密度,既能反映精密度的高低又能反映测量结果的可靠程度,因此,它是评价分析方法和测量结果的最佳方式。
【例1-4】 用原子吸收法测量土壤中铜的含量,5次测量的平均结果为17.7μg/g,计算S=0.40,自由度为4,置信度为95%时查得t=2.78。测量结果如何?
解:置信范围为
测量结果表示为
1.7.3 分析结果的评价
分析结果的评价往往离不开分析方法的评价,一般对一个分析方法的评价是从检测限、准确度和精密度三个方面进行更为合理,它既考虑了方法的原理因素,又考虑了实验过程的因素,好的分析方法应该是检出限低、准确度好、精密度高。实验结果是与分析方法分不开的,但有时好的分析方法未必都能得到好的实验结果,所以在使用某一分析法确定的情况下,对实验结果显然存在着评价问题。评价实验结果主要以准确度和精密度为准则。准确度好、精密高的结果是好的结果;而精密度高、准确度差或准确度尚可,但精密度差的结果肯定存在问题,怎样评价实验结果的准确度和精密度应该有一个统一认识和具体评价时操作规则。
(1)准确度评价
①经质控样品的测量结果来评价准确度是最简便、易行的方法,也是目前普遍采用的方法,质控样的测量数据落在参考值范围内是准确的结果,否则结果不准确。
②加标准回收的方法评价准确度是在某些类型的样品测量时,缺少质控样的情况下的可行方法。但对回收率的确定仍没有一个严格定量标准,只能给出一个合理的范围。当待测元素含量在几微克至几十微克每克范围内,加标回收率应在90%~110%范围内;当待测元素含量在几微克至几十微克每克范围时,加标回收率在85%~115%范围内,更低含量时其范围为80%~120%。
(2)精密度评价
精密度是评价结果的离散程度的指标,平行样品的精密度是以相对偏差来表示,有限次测量的精密度是以标准偏差(S)来表示的。在评价精密度时与以下几方面因素有关:a.结果的精密度与样品中待测组分的含量高低有关;b.精密度随实验条件的改变而改变;c.表示精密度的标准偏差与测量次数有关。
实验结果的统计量标准偏差(S)越小,表明结果的精密度越高,但是表明精密度的统计量(S)或RSD(%)是否存在一个定量判断值以区分结果的精密度是否符合要求,到目前为止,没有完全解决。
通过统计学计算在检出限附近,取置信因子K=3时,测量的RSD(%)理论上是33%,取置信因子K=2,RSD是50%,实验表明当测量浓度是检出限浓度10倍时(C=10CL),RSD≈10%,若C=100CL时;RSD≈5%,C=1000CL时;RSD≈1%,这样的规律仍是实验上的规律,或者是经验性的。
但是,在分析化学中,精密度函数在系统误差的研究上可以通过统计量的计算,给出定量的判断,如一组数据中可疑值的剔除;二组数据中平均值间的显著性差异判断;多组数据中,平均值间的显著性差异的判断及方差检查等。