ГОСТ Р 57553-2017 Охрана природы. Гидросфера. Оценка соответствия качества вод установленным требованиям с учетом эффекта суммации

ГОСТ Р 57553-2017

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Охрана природы

ГИДРОСФЕРА

Оценка соответствия качества вод установленным требованиям с учетом эффекта суммации

The nature conservancy. Hydrosphere. The assessment of water quality compliance with the statutory requirements taking into account summation effect

ОКС 13.060.45

Дата введения 2018-02-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным бюджетным учреждением науки Институт водных проблем Российской академии наук (ИВП РАН)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 409 "Охрана окружающей природной среды"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25 июля 2017 г. N 743-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Август 2019 г.

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает общие подходы к учету показателей точности измерений, в том числе погрешности, при оценке соответствия качества вод установленным требованиям с учетом эффекта суммации загрязняющих веществ.

Настоящий стандарт применим для контроля качества воды с учетом погрешности измерений. В случае необходимости учета неопределенности измерений вместо погрешности необходим учет соответствия характеристик точности неопределенности и погрешности измерений (приложение А).

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 12.1.007 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования

ГОСТ 31951 Вода питьевая. Определение содержания летучих галогенорганических соединений газожидкостной хроматографией

ГОСТ Р 54500.1/Руководство ИСО/МЭК 98-1:2009 Неопределенность измерения. Часть 1. Введение в руководства по неопределенности измерения

_______________

Действует ГОСТ 34100.1-2017/ISO/IEC Guide 98-1:2009 "Неопределенность измерения. Часть 1. Введение в руководства по выражению неопределенности измерения".

ГОСТ Р 54500.3/Руководство ИСО/МЭК 98-3:2008 Неопределенность измерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измерения

_______________

Действует ГОСТ 34100.3-2017/ISO/IEC Guide 98-3:2008.

ГОСТ Р 54500.3.1/Руководство ИСО/МЭК 98-3:2008/Дополнение 1:2008 Неопределенность измерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измерения. Дополнение 1. Трансформирование распределений с использованием метода Монте-Карло

_______________

Действует ГОСТ 34100.3.1-2017/ISO/IEC Guide 98-3/Suppl 1:2008.

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины в соответствии с [1], [2], а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

3.7

3.8

3.9

3.10

3.11

3.12

3.13

3.14

3.15 эффект суммации: Суммарный эффект действия смеси, равный сумме эффектов входящих в смесь веществ, характерен для веществ общенаправленного действия.

4 Основные положения

4.1 В случае присутствия в воде водного объекта двух и более веществ 1-го и 2-го классов опасности по ГОСТ 12.1.007, характеризующихся однонаправленным механизмом токсического действия, в том числе канцерогенных, сумма отношений концентраций каждого из них к соответствующим ПДК не должна превышать единицу в соответствии с [4]

, (1)

где - сумма отношений концентраций каждого из веществ к соответствующим ПДК;

- измеренная абсолютная концентрация -го компонента, 1, 2...;

- относительная концентрация -го компонента, 1, 2... ;

- предельно допустимая концентрация -го компонента, 1, 2... .

Примечание - В рассматриваемых расчетах имеется в виду растворенное вещество в ионной форме.

4.2 В случае если такой показатель точности, как приписанная характеристика погрешности -го компонента, , то:

- действительная концентрация с доверительной вероятностью Р лежит в диапазоне ,

- истинная суммарная относительная концентрация - в диапазоне .

Тогда суммарная характеристика погрешности равна

, (2)

где - приписанная характеристика относительной погрешности измерения ;

- приписанная характеристика относительной погрешности измерения .

4.3 Переход к более общему случаю 2 осуществляется простыми итерациями. Например, при выполнении условия проверяется справедливость неравенства и т.д.

4.4 Оценки риска ложных заключений о нарушении установленных требований (), об их выполнении () для нормального распределения результатов измерений равны

, (3)

где - Гауссова функция;

, где 1,96 - квантиль, при 0,95.

4.5 В зависимости от количественных значений и возможна реализация следующих ситуаций:

- 1 (ситуация 1);

- 1, но 1 (ситуация 2);

- 1, но 1 (ситуация 3);

- (ситуация 4).

4.6 В ситуации 1 заключение о соответствии суммарной допустимой концентрации веществ в воде рекомендуется принимать с вероятностью ошибки (приложение Б, пример 1)

%. (4)

4.7 В ситуации 2 заключение о соответствии воды установленным требованиям принимается с повышенной вероятностью ошибочного решения (приложение В, таблицы В.1-В.3). При условиях , 0,2 и 0,9 заключение о соответствии следует считать установленным надежно. По мере увеличения погрешности измерений уверенность сохраняется при условии, что суммарная концентрация веществ достаточно мала.

Пример

Если 0,3, то надежное заключение возможно при условии 0,8, а если 0,4, то требуется 0,7.

Примечание - Для загрязняющих веществ, относительные характеристики погрешности которых заметно повышены, вероятность ошибочной оценки соответствия велика. Так, при условии возрастания , от 30% до 40% при 0,9 значение увеличивается от 15-20% до 22-27%; при дальнейшем увеличении , и/или приближении концентрации загрязняющих веществ к ПДК правильные и ложные заключения о соответствии воды становятся практически равновероятными, а принятие управленческих решений по результатам контроля - ненадежным.

Примеры заключений о соответствии суммарной допустимой концентрации веществ в воде в случае наступления ситуации 2 представлены в приложении Б, пример 2.

4.8 В ситуации 3 принимается заключение о несоответствии исследуемой воды установленным требованиям с риском ошибки (приложение Г, таблицы Г.1, Г.2), которая в отличие от (приложение В, таблица В.1) стремится к своему предельному значению - 50% "сверху" по мере снижения концентрации загрязняющих веществ. Только при условии 1,2 и характеристиках погрешности , 20%, характерных для малоопасных загрязняющих веществ, заключения о несоответствии можно считать установленными надежно. При типичных для приоритетных загрязняющих веществ погрешностях , ~30-40% и 1,2 риск увеличивается от ~20% вплоть до предельных 50% - значения, при котором правильные и ложные заключения принимаются с практически одинаковой вероятностью.

Примеры заключения о соответствии суммарной допустимой концентрации веществ в воде в случае наступления ситуации 3 представлены в приложении Б, пример 3.

4.9 В ситуации 4 заключение о несоответствии воды установленным требованиям принимается с вероятностью ошибки

. (5)

Примеры заключения о соответствии суммарной допустимой концентрации веществ в воде в случае наступления ситуации 4 представлены в приложении Б, пример 4.

4.10 Вследствие погрешности измерений в окрестности значений , удовлетворяющих условию зависимости (1), формируется область возможного принятия ложных заключений о соответствии воды установленным требованиям. Эта область расширяется по мере увеличения количества загрязняющих веществ, участвующих в эффекте суммации и роста приписанных характеристик погрешности.

При 2-3 и характерной для многих распространенных загрязняющих веществ погрешности измерений 0,3-0,4 ПДК корректное заключение о соответствии может быть сделано только при условии, что сумма не превышает 0,7-0,8, а о несоответствии - если эта сумма больше 1,3-1,4. При 3 и измеренной концентрации в пределах 0,5-0,9 ПДК вероятности правильной и ложной оценок соответствия могут оказаться практически равными.

Приложение А
(справочное)

При необходимости учета неопределенности измерений вместо характеристик погрешности измерений можно использовать соответствующие характеристики неопределенности (таблица А.1).

Таблица А.1 - Соответствие характеристик точности неопределенности и погрешности измерений

Приложение Б
(справочное)

Примеры заключения о соответствии качества вод установленным требованиям с учетом эффекта суммации

Пример 1

При исследовании в соответствии с требованиями стандарта в питьевой воде обнаружены хлороформ и бромоформ в массовых концентрациях 0,12 мг/дм и 0,01 мг/дм. ПДК этих веществ равны 0,2 мг/дм и 0,1 мг/дм соответственно. Следовательно, 0,6, 0,1, 0,7<1, т.е. установленное требование выполняется. Можно ли считать это заключение надежным?

Решение. Согласно ГОСТ 31951 в области рассматриваемых массовых концентраций приписанные относительные погрешности измерения хлороформа и бромоформа равны, соответственно, 35%, 40%. Тогда 0,21. Следовательно, 0,91, что меньше единицы. Поэтому реализуется ситуация 1, и заключение о соответствии следует считать надежным.

Пример 2

Измеренные массовые концентрации хлороформа и бромоформа в питьевой воде составляют:

а) 0,12 мг/дм и 0,03 мг/дм, т.е. 0,6, 0,3, 0,9;

б) 0,06 мг/дм для обоих веществ, т.е. 0,3, 0,6 и снова 0,9.

В обоих случаях 1, поэтому делаются заключения о соответствии воды установленным требованиям. Оценить вероятности того, что эти заключения ложны.

Решение. Следуя правилам расчета, приведенным в примере 1, получаем, что в случае "а" 0,24, 1,14>1. В соответствии с таблицей В1 (приложение В) искомая вероятность 20%. В случае "б" 0,26, 1,16>1, поэтому 22%. Здесь повышение искомой вероятности в случае "б" против "а", несмотря на сохранение суммарной массовой концентрации , объясняется тем, что относительная погрешность измерения бромоформа больше, чем хлороформа.

Пример 3

Измеренные массовые концентрации хлороформа и бромоформа в питьевой воде равны 0,06 мг/дм, 0,09 мг/дм. Таким образом, 0,3, 0,9, 1,2>1. Поэтому делается заключение о несоответствии воды установленным требованиям. Оценить вероятность того, что это заключение ложно.

Решение. В данном случае 0,38, 1,2-0,38=0,82<1. Следовательно, реализуется ситуация 3, и, как видно из таблицы Г.1 (приложение Г), при значениях , приведенных в примере 1, искомая 14%.

Пример 4

Измеренная массовая концентрация хлороформа в питьевой воде 0,12 мг/дм, а бромоформа - 0,08 мг/дм. Следовательно, 0,6, 0,8, 1,4, т.е. больше единицы, и установленные требования нарушены. Можно ли считать это заключение надежным?

Решение. Поскольку здесь 0,38, то 1,4-0,38=1,02. Поэтому реализуется ситуация 4, и заключение о несоответствии следует считать установленным надежно.

Приложение В
(справочное)

Таблица В.1 - Вероятность ложных заключений о выполнении установленных требований (%) при 2

Таблица В.2 - Вероятность ложных заключений о выполнении установленных требований (%) при 3 и 40%

Таблица В.3 - Вероятность ложных заключений о выполнении установленных требований (%) для одно-, двух- и трехкомпонентных систем с различным соотношением концентрации загрязняющих веществ

Приложение Г
(справочное)

Таблица Г.1 - Вероятность ложных заключений о нарушении установленных требований (%) при 2

Ложное заключение о несоответствии воды установленным требованиям особенно вероятно, если в эффекте суммации участвуют более двух веществ.

При условии если концентрация третьего вещества составляет 0,1-0,2 ПДК, то при концентрации двух других веществ на уровне 0,4-0,6 ПДК и 40% ложное заключение о несоответствии может быть принято с вероятностью 20% (таблица Г.2). При концентрации всех трех веществ на уровне 0,3-0,4 ПДК вероятности правильных и ложных заключений оказываются практически равными.

Таблица Г.2 - Вероятность ложных заключений о нарушении требований (%) при 3 и 40%

Окончание таблицы Г.2

Библиография

Электронный текст документа

и сверен по:

, 2019