Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

3.2.1. Репрезентативная выборка

Выборочные пробы и отбор образцов

Исследования по сортировке помогают из среднего значения различных случайных проб 17.wmf вывести истинное (y). Задачей планирования отбора проб является снижение вероятности ошибок 18.wmf. Проба считается представительной, если настоящие условия описаны правильно и могут быть воспроизведены.

Количество проводимых исследований

Количество образующихся коммунальных отходов подвержено значительным изменениям в течение года. Это необходимо учитывать при определении времени и количества проводимых исследований. Одно исследование, как правило, включает в себя четыре кампании по сортировке.

Отбор проб

Перед проведением анализа сортировки возникает вопрос, где и когда должны быть взяты пробы. Существуют две альтернативы [24].

1. Доступ к установленным на территории контейнерам.

2. Отбор проб из мусоровозов, доставляющих отходы на мусороперерабатывающие предприятия.

Логистические затраты при использовании второго варианта значительно ниже, однако многие авторы указывают на его значительные недостатки. Так как мусоровозы, как правило, собирают отходы с большой зачастую гомогенной площади, из нескольких машин необходимо взять по одной репрезентативной пробе. Однако это практически невозможно вследствие большой уплотненности отходов. Многие авторы считают, что мусорный контейнер объемом 1,1 м3 является идеальной единицей для контрольной пробы. Для того чтобы сократить затраты на сортировку и взвешивание содержание нескольких небольших контейнеров собирается в один объемом 1,1 м3.

Стратификация

Стратификация разделяет общее на частное, например, пробы берутся только из домовладений, использующих печное отопление. Таким образом, можно уменьшить разброс результатов и повысить статистическую надежность. Существует множество вариантов подобного разделения. Критериями могут быть структура района, размеры домовладения, вид отопления, способы сбора отходов, размеры используемых контейнеров и их виды, также учитываются факторы, влияющие на состав и количество отходов [25]. Наиболее значительным критерием все же принято считать тип застроек, которые делятся на несколько типов [26] (табл. 3.5).

Таблица 3.5

Определение типа застроек [26]

Строительная конструкция

BS I

BS II

BS III

BS IV

BS V

Описание

большие жилищные постройки (новостройки)

закрытая внутри городская застройка

открытая многоквартирная застройка

отдельные и блочные застройки (окраина города)

деревенские структуры

Кварталы

Пролис (Prohlis)

Нойштадт (Neustadt)

Штризен (Striesen)

Вайсер, Хирш
(Weißer Hirsch)

поселок Хинтерхерм (Hinterherms-dorf )

Размер пробы

Выбор размера контрольной пробы должен представлять собой баланс между требованиями, предъявляемыми к точности исследования и финансовыми и людскими ресурсами, имеющимися в распоряжении. Для анализа морфологического состава отходов некоторые авторы советуют взять объем отходов размером в 1 % от всего количества мусора, образующегося за исследуемый период. Если речь идет о большом количестве отходов, данная величина может быть уменьшена.

В работе [27] предложен другой способ определения минимального объема пробы. В его основу заложены определенные условия, а именно то, что средняя величина и сумма исследуемых характеристик распределены нормально и известно управление, которое определяется коэффициентами вариации. При определенных требованиях к точности получаемых результатов (например, 10 %) количество необходимых проб вычисляется по следующей формуле. Коэффициент 1,96 обеспечивает двусторонний доверительный интервал нормального распределения со статистической точностью в 95 %.

Уравнение (5):

19.wmf (5)

где

n – минимальное количество случайных проб;

ν – коэффициент вариации (%);

erel – допустимая относительная ошибка (%);

20.wmf

где

21.wmf – среднее значение измерений;

μ – истинное значение;

1,96 – двусторонний доверительный интервал нормального распределения при статистической вероятности 95 %.

Так как перед проведением исследования коэффициент вариации, как правило, неизвестен, необходимо либо обратиться к более ранним исследованиям, либо провести предварительные изыскания. Если за основу принимаются коэффициенты более ранних исследований, то необходимо взять минимум 20 проб (= число мусорных контейнеров, с которых необходимо взять пробы). Если необходимая точность должна достигаться для каждой из исследуемых подобластей, количество проб рассчитывается соответственно [28].

Отбор представительной пробы

Представительная проба должна достаточно точно отражать состав объекта. Выборка усложняется с увеличением неоднородности материала. С другой стороны, невозможно точно определить подлинность состава объекта, следовательно, какой-то определенной меры представительности не существует. Также, для отбора представительной пробы необходимо определиться с наименьшим необходимым числом отбираемых проб. Табл. 3.6 дает краткий обзор различных руководств и правил для отбора минимального количества проб.

Эти руководства, представляют собой некий компромисс между статистической теорией и практическими требованиями. Из этих руководств можно выделить некоторые критерии, помогающие опередить наименьшее число отбираемых проб [23]:

● Установление фиксированного размера одиночной пробы или ее размера по интервалам.

● Количество проб в зависимости от максимального размера частиц (d).

● Количество проб в зависимости от неоднородности.

● Количество проб в зависимости от разброса значений (взятый за коэффициент вариации).

Операции по анализу

Процесс проведения анализа может значительно повлиять на результаты. Сопоставимые результаты предоставляют только анализы, проводимые по одной и той же методике.

Таблица 3.6

Руководства к отбору проб

CEN/TS 15442:2006/

CEN/TS 15443:2006

RAL-GZ 724

LAGA-PN 98

Область применения

Твердое вторичное топливо с производств, перевозок или складов.

Вторичное топливо, отмеченное знаком качества RAL

Твердые и обезвоженные отходы, осажденные материалы в рамках проверки на пригодность вещественного или энергетического использования

Предварительное исследование- необходимая информация

Количество, происхождение, состав, размер зерна, разброс частиц по размерам

Размер зерна, мощность завода

Количество, размер зерна

Способы отбора проб

Конвейер, автомобиль, поток материала, отстаивание (отстойники)

Поток материала (выходная мощность)

Поток материала, контейнер, транспортные средства, отстойники

Взятие образцов, разброс проб

● вычисление минимальной окружности образца по размеру зерна; плотность частиц, распределение по размерам; ошибка выборки, доля частиц, с определенными параметрами;

● СП из минимум 24 ОП;

● ОП – минимальный размер в зависимости от процедур и минимального объема

● отбор ОП каждые 10–20 тонн (в зависимости от размера частиц, размера завода);

● СП из 25 ОП;

● минимальный размер ОП-51

● зависит от количества, степени перемешивания, требуемой надежности результатов;

● СП из 4 ОП;

● число СП увеличивается с количеством;

● средний размер ОП зависит от размера частиц

Подготовка проб

● измельчение < 30 мм;

● рассортировка по примесям;

● систематическое сжатие (уменьшение, концентрирование) пробы;

● аналитический размер частиц < 1 мм

● измельчение < 30 мм;

● рассортировка по примесям;

● систематическое сжатие (уменьшение, концентрирование) пробы;

● аналитический размер частиц < 1 мм

● разделение проб/изготовление лабораторной пробы не имеет похожих моделей подготовки проб

Примечания: СП – смешенная проба; ОП – отдельная проба.


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074