A környezetvédelmi mérés és mintavétel aktuális kérdései A mintavétel és a környezetvédelmi vizsgálatok megbízhatósága Palotai Zoltán, Szigeti Tamás WESSLING Hungary Kft. Budapest 2014. május 27. (kedd) Hotel Aréna 1148 Budapest, Ifjúság útja 1-3.
A mintavételből származó hibák keletkezésének sémái
A mintavételből származó hibák keletkezésének sémái
Egy kis etimológia: mit jelent a minta szó?
A XIX. század híres magyar nyelvészei Fogarasi János (1801-1878) Czuczor Gergely (1800-1866)
Czuczor Fogarasi: A magyar nyelv szótára IV. köt. 568. o.
Czuczor Fogarasi: A magyar nyelv szótára IV. köt. 568. o. MINTA fn. tt. mintát. Kicsiny. mintácska. Általán bizonyos forma, vagy alak, mely szerént valami készül, vagy mely kicsinben eléállít valamit. Simay Kristófnál,kapta' szóval hasonlítva am. forma, proplasma. Eléjön Szabó Dávidnál is, kinél am. "ábrázó formája valaminek, (pl.) szép mintába öntött." Varrónők, és takácsok mintája, melynek formája után varrnak, hímeznek, szőnek. Szobrászok mintája, pl. fából, agyagból, gipszből. Épület mintája. Törzse ezen szónak vagy a hasonlatot jelentő mint, a képzővel megtoldva, vagy pedig mut, melyből mutat is származik, s melynek gyöke mu itt is n toldalékot veszen föl, mint munka, régiesen muka szóban; s e szerént minta = munta am. mutató. Így,módon' szó is (melynek törzse: mód egyező mut gyökkel) némely régieknél, pl. Szalay Á. gyüjteményében 272. lapon mondon. Finnül: muotti am. minta, és muoto am. mód.
Miért mintázunk és vizsgálunk? A mintavételt követő vizsgálati eredmények alapján döntést kell hozni.
A mintázás és vizsgálat a döntések kimenetelét befolyásolja Törvényi megfelelés Gazdaság, üzlet Biztonság
Döntési modellek 1. Biztos döntés: biztosan tudjuk, melyik következmény lesz az eredmény 2. Bizonytalan döntés: nem ismerjük a tényállapotok (következmények) valószínűségeit 3. Kockázatos döntés: a legtöbb valóságos döntési probléma ide tartozik (ismerjük a következmények valószínűségeit). Mintavétel, tételminősítés, döntés a termék, az áru, a kármentesített terület sorsa felől (megfelelőség ellenőrzése)
A mintavétel során véletlenszerű folyamatok zajlanak Élelmiszer Takarmány Vizek Talajok Hulladékok Levegő
Hogyan fogjunk hozzá? Megállapítani egy alapsokaság (tétel): Összetételét; Hasznos komponenseinek mennyiségét; Káros komponenseinek mennyiségét; Megfelelőségét; Az egész sokaságot egyszerre nem vizsgálhatjuk
Hogyan fogjunk hozzá? Az alapsokaság szétválogatása általában lehetetlen feladat (kivétel: Grimm mesealakja ). A tétel reprezentatív jellemzésére valamilyen más módszert kell választanunk.
A kivett mintával az alapsokaságot kellene jellemezni Élelmiszer Taakrmány Víz Talaj Hulladék Levegő
Magyar kártya: 8 tök, 8 makk, 8 zöld és 8 piros = 32 lap
Magyar kártya: 8 piros, 8 tök, 8 zöld és 8 makk = 32 lap
Mi a valószínűsége annak, hogy 32 lapból visszatevéssel négyet húzva, négy különböző színű lapot kapunk a mintában?
Húzási valószínűségek (visszatevéses mintavétellel 4 lap) 1. húzás:? 8 db piros / 32 lap = 1/4 25% 2. húzás: 24 db nem piros / 32 lap = 3/4 75% 3. húzás: 16 db zöld és makk /32 lap = 2/4 50% 4. húzás: 8 db zöld / 32 lap = 1/4 25% 4-ből négy különböző szín valószínűsége 2% 1/4 x 3/4 x 2/4 x 1/4 = 6/256 = 1/44 = 0,023
Egyenetlen szennyezőanyag-eloszlás (lokális szennyezés)
Egyenetlen szennyezőanyag-eloszlás (lokális szennyezés)
Egyenletlen szennyezőanyag-eloszlás (kiülepedés)
Egyenletes szennyezőanyag-eloszlás
Következtetés a tétel minőségére Hibaterjedés mintavétel vizsgálati eredmény 1/2 Alapsokaság (tétel) Mintavételi hiba Minta Mintatárolás nemmegfelelősége Minta-előkészítés Minta-előkészítés hibája Laboratóriumi minta Mérési hiba (referencia, műszer, személyzet) Analitikai mérés Elvi, számolási hiba Vizsgálati jegyzőkönyv
Mérési eredmények valószínűsége Carl Friedrich Gauss (Gauß) (1777. április 30. 1855. február 23.) német matematikus és természettudós.
Gyakoriság Mérési bizonytalanság Ha a mérési eredmények sokasága normális eloszlású: A gyakoriság görbéje egy Gaussfüggvénnyel írható le. -3-2 -1 0 1 2 3 Szórás (σ; s) A nem homogén sokaság statisztikai viselkedése ennél jóval kedvezőtlenebb!
Hibaterjedés mintavétel vizsgálati eredmény 2/2 + + = Mintavételi hiba ( 80%) Előkészítési hiba Mérési hiba A teljes folyamat hibája (bizonytalansága)
A mintavételt tervezni kell Mintavételi terv
Mit mintázunk? Lényegében mindent Levegő, gázok Füstök Folyadékok Talajok Kőzetek Szilárd hulladékok
MSZE 21420-17: 2004 Hulladékok jellemzése - 17 - Mintavétel C-C metszet A A B B C C 6.4.2.1. szakasz: kúp vagy gúla alakú hulladékterek centrális szimmetria alapján meghatározott mintavételi pontjai
MSZE 21420-17: 2004 Hulladékok jellemzése - 17 - Mintavétel A mintázandó hulladék térfogata m 3 Pontminták száma db Átlagminták száma db Fertőzőképesség megállapítására vett minták száma - db 1 alatt 3-3 1-100 6 3 3 100 felett - 1000 12 3 6 1000 felett - 5000 18 6 9 5000 felett - 10000 24 6 12 10000 felett - 50000 30 6 15 50000 felett - 100000 36 6 18 100000 felett Egyedi terv szerint Egyedi terv szerint Egyedi terv szerint
Mintavétel modellje Mikor reprezentatív a minta? Eredeti jelalak 10 pontos minta 6 pontos minta 2 pontos minta
Sablonok a mintavételhez Teherautó, vasúti vagon mintavételi pontjai Uszály, osztott rakterű ömletsztett árut szállító eszköz
Alapsokaság szilárd termékek
Alapsokaság szilárd termékek
Mintavétel tartályból, hordóból A tartályból kivett minta a mintavevő eszközben Fontos, hogy az esetleges rétegződésekből egyaránt lehessen mintát venni.
Mintavétel tartályból, hordóból Homogenizálás, minta-előkészítés, műszeres analízis, vizsgálati jegyzőkönyv, szakvélemény, döntéshozatal
Van-e olyan, mintamennyiség, aminél kisebb mennyiséget kivéve, biztosan nem lesz reprezentatív a mintánk?
36 kukoricaszem, közülük 4 szem szennyezett Alapsokaság (tétel, batch, lot) Sötét:Világos = 1:8
Reprezentatív minta: 9 kukoricaszemből 1 szennyezett Reprezentatívnak tekinthető minta Alapsokaság (tétel, batch, lot) Sötét:Világos = 1:8 Minta - Sötét:Világos = 1:8
Mintakezelés: Helyszíni minta, Átlagminta, Részminta, Laboratóriumi minta (fontos a homogenitás!)
MSZ EN 15359:2012 Szilárd újrahasznosítható tüzelőanyagok 1. tétel 2. tétel Egyedi minták Mintacsökkentés Mintacsökkentés Átlagminta Részminta 8.2. fejezet. A jellemzés eljárási szabályai (12. oldal) 2. ábra: A mintavételi és mintakészítési eljárás bemutatása. Az egyedi minták száma és mennyisége az SRF heterogenitásától, valamit a megkövetelt pontosságtól és precizitástól függ (lásd az EN 15442 szabványt) 1. Laboratóriumi minta 2. Laboratóriumi minta
Szennyezés elterjedésének vizsgálata a talajban Egy példa, talajfelszínre került szennyeződés kiterjedésének vizsgálatához végzett mintázás fúrással (nem mozgó kondenzált fázisok)
Szennyezőanyagok bemosódása a talajba Felszín alatti vizet tartó réteg
Fúrás
Szennyezés elterjedésének vizsgálata a talajban A szennyeződés a mintázott területen a felszínről nézve két dimenzióban terjedt szét; Különböző alakú szennyeződési foltok;
Téglalap alakú szennyeződés izokoncentrációs vonalai 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Téglalap alakú szennyeződés izokoncentrációs vonalai 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Mintavételi pontok kijelölése (fúrásmagok gyűjtése) 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Téglalap alakú szennyeződés vizsgálata 316 fúrásmagból 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 68 (üres), 60 (1000), 52 (2000) 44 (3000), 36 (4000), 24 (5000), 20 (6000), 8 (7000), 4 (8000)
Téglalap alakú szennyeződés vizsgálata 316 fúrásmagból
Kör alakú szennyeződés izokoncentrációs vonalai 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Kör alakú szennyeződés izokoncentrációs vonalai 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Kör alakú szennyezés vizsgálata 201 fúrásmagból 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 27 (üres), 37 (1000), 39 (2000) 33 (3000), 32 (4000), 17 (5000), 9 (6000), 5 (7000), 2 (8000)
Kör alakú szennyezés vizsgálata 201 fúrásmagból
Kör alakú szennyezés vizsgálata 201 fúrásmagból
Ellipszis alakú szennyeződés izokoncentrációs vonalai 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Ellipszis alakú szennyeződés izokoncentrációs vonalai 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Ellipszis alakú szennyezés vizsgálata 288 fúrásmagból 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 34 (üres), 61 (1000), 59 (2000) 45 (3000), 32 (4000), 25 (5000), 20 (6000), 10 (7000), 2 (8000)
Ellipszis alakú szennyezett terület gyakoriság értékei
Szabálytalan alakú szennyezés izokoncentrációs vonalai 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Szabálytalan alakú szennyezés izokoncentrációs vonalai 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Szabálytalan alakú szennyezés vizsgálata 234 fúrásmagból 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 26 (üres), 73 (1000), 56 (2000) 33 (3000), 25 (4000), 15 (5000), 3 (6000), 3 (7000), 0 (8000)
Szabálytalan alakú szennyezett terület gyakoriság értékei
Szabálytalan alakú szennyezett terület gyakoriság értékei
Szabálytalan alakú szennyezés izokoncentrációs vonalai
Szabálytalan alakú szennyezés izokoncentrációs vonalai 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Szabálytalan alakú szennyezés mért izokoncentrációs vonalai 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Szabálytalan alakú szennyezés mért izokoncentrációs vonalai 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Szabálytalan alakú szennyezés mért izokoncentrációs vonalai 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Szabálytalan alakú szennyezés mért izokoncentrációs vonalai 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Szabálytalan alakú szennyezés mért izokoncentrációs vonalai 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Szabálytalan alakú szennyezés mért izokoncentrációs vonalai 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Szabálytalan alakú szennyezés mért izokoncentrációs vonalai 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Szabálytalan alakú szennyezés mért izokoncentrációs vonalai 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Szabálytalan alakú szennyezés mért izokoncentrációs vonalai 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Különböző alakú szennyezőfoltok valószínűségi értékei 25% 20% 15% 10% 5% 0% 22% 19% 16% 14% 11% Téglalap alak 8% 6% 3% 1% 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 25% 20% 15% 10% 5% 0% 19% 18% 16% 16% 13% 8% 4% Kör alak 2% 1% 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 25% 20% 15% 10% 5% 0% 21% 20% 16% 12% 11% 9% Ellipszis alak 7% 3% 1% 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 31% 24% 14% 11% 11% 6% Tagolt alak 1% 1% 0% 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Szennyezés elterjedésének vizsgálata a talajban Inhomogén összetételű fúrásmag minta
Szabálytalan alakú szennyezés térbeli izokoncentrációs vonalai
Szabálytalan alakú terület térbeli gyakoriság értékei
Szabálytalan alakú terület térbeli gyakoriság értékei Belátható, hogy a környezetvédelmi vizsgálatok céljára végrehajtott talajmintázás meghökkentően nagy hibát hordoz
Köszönöm figyelmüket és türelmüket!