Экология задачи. Задачи для самостоятельного решения. Практическая работа Статистическая обработка экспериментальных данных
 Скачать 477.13 Kb.
|
|
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2. Статистическая обработка экспериментальных данных Общие сведения Полная и достоверная статистическая информация является тем необходимым основанием, на котором базируется процесс оценки, анализа, прогнозирования и управления охраной окружающей среды. Принятие управленческих решений в области охраны окружающей среды на всех уровнях – от общегосударственного или регионального и до уровня фирмы или человека невозможно без должного статистического обеспечения. Именно статистические данные позволяют определить объемы загрязнения воздуха, воды и почвы, выявить основные тенденции влияния загрязняющих веществ на здоровье населения, оценить уровень воздействия отдельных отраслей промышленности на окружающую среду, проанализировать состояние экосистем и ландшафтов, исследовать уровень существования организмов при антропогенном воздействии человека и т. д. Статистические данные получаются в процессе проведения соответствующего исследования. Исследование – это изучение любых объектов путем проведения над ним эксперимента. Результат измерения есть совокупность значений физической величины, полученное в итоге измерения. Он выражается в форме ряда чисел. Обработка данных при измерении представляет собой заключительный этап измерения, на котором по экспериментальным данным с помощью математических методов получают искомый результат измерения и показатели его погрешности. Методы статистической обработки результатов эксперимента При обработке данных чаще всего используют статистические методы, в основе которых лежат представления и методы теории вероятностей – раздела математики, изучающего случайные явления, для которых исход не может быть предсказан однозначно. В теории вероятностей используются методы анализа случайных событий и величин на основе исходных вероятностей, а задачи математической статистики состоят в том, чтобы на основе полученных экспериментальных данных, которые в целом изменяются непредсказуемым образом, получить надежные выводы относительно основных параметров модели. Результат измерения является случайной величиной, которая задается множеством возможных значений. Методами статистической обработки результатов эксперимента называются математические приемы, формулы, способы количественных расчетов, с помощью которых показатели, получаемые в ходе эксперимента, можно обобщать, приводить в систему, выявляя скрытые в них закономерности. Речь идет о таких закономерностях статистического характера, которые существуют между изучаемыми в эксперименте переменными величинами. Некоторые из методов математико-статистического анализа позволяют вычислять так называемые элементарные математические статистики, характеризующие выборочное распределение данных, например выборочное среднее, выборочная дисперсия, мода, медиана и ряд других. Иные методы математической статистики, например дисперсионный анализ, регрессионный анализ, позволяют судить о динамике изменения отдельных статистик выборки. С помощью третьей группы методов, скажем, корреляционного анализа, факторного анализа, методов сравнения выборочных данных, можно достоверно судить о статистических связях, существующих между переменными величинами, которые исследуют в данном эксперименте. Общие понятия теории ошибок Аналитические операции и измерения неизбежно сопровождаются ошибками. Погрешность может быть обусловлена неточной регулировкой прибора или недостаточно точной калибровкой измерительной химической посуды и т. п. Ошибки принято делить на грубые, систематические и случайные. Грубые ошибки. При обработке экспериментальных данных приходится считаться с возможностью возникновения серьезных ошибок при проведении эксперимента или получения совершенно неверных результатов вследствие внешних воздействий. Наличие грубых ошибок проявляется в том, что среди сравнительно близких результатов наблюдается одно или несколько значений, заметно выделяющихся по значению из общего ряда. Если отличие настолько велико, что можно говорить о грубой ошибке, то это измерение сразу отбрасывают. Однако в большинстве случаев нельзя сразу признать то или иное наблюдение неверным только по признаку «выскакивания» из общего ряда и нужно проводить дополнительные исследования. Систематические ошибки. Результаты измерений всегда являются приближенными прежде всего вследствие ограниченной точности измерительных приборов, применения недостаточно чистых реактивов и т. п. Другими словами, систематические ошибки вызываются факторами, действующими одинаковым образом при многократном повторении одних и тех же измерений. Допуская систематические ошибки, экспериментатор обычно не наблюдает больших отклонений данных, получаемых при выполнении параллельных определений, считая такую воспроизводимость своего рода доказательством правильности полученных результатов. Однако следует иметь в виду, что воспроизводимость параллельных определений не всегда является веским доказательством правильности проведенных опытов.     Задачи для самостоятельного решения 1. При определении содержания кадмия в атмосферных осадках в параллельных пробах нашли: 0,647; 0,612; 0,689; 0,635; 0,628; 0,637 мкг/л. Приведите математическую обработку этих результатов. 2. При анализе почвы в параллельных пробах нашли 5,45; 5,32; 5,39; 5,24; 5,48; 5,37; и 5,19 мкг/г мышьяка. Приведите математическую обработку этих результатов. 3. При определении ртути в почве в параллельных пробах нашли 175, 187, 169, 172, 164, 158 и 191 нг/г. Приведите математическую обработку этих результатов. 4. При определении жесткости воды объемом 1 дм3 в ней обнаружили: 0,2920; 0,2835; 0,2887; 0,3010; 0,2980; 0,2967; 0,2849 г гидрокарбоната кальция. Приведите математическую обработку этих результатов. 5. При определении содержания тяжелых металлов в донных отложениях озера Байкал, в параллельных пробах нашли: 17,56; 17,04; 17,29; 16,88; 17,35; 16,72; 16,68 мкг/г свинца. Приведите математическую обработку этих результатов. 6. При определении содержания тяжелых металлов в донных отложениях озера Байкал, в параллельных пробах нашли: 0,2020; 0,2141; 0,1968; 0,1983; 0,2065; 0,2111 мг/г кадмия. Приведите математическую обработку этих результатов. 7. При определении содержания тяжелых металлов в донных отложениях озера Байкал, в параллельных пробах нашли: 4,708; 4,712; 4,701; 4,698; 4,709; 4,718; 4,692 мкг/г мышьяка. Приведите математическую обработку этих результатов. 8. По данным ПНЗ Москэкомониторинга содержание угарного газа в утренние часы в атмосферном воздухе достигает следующих значений: 4,51; 4,58; 4,37; 4,44; 4,56; 4, 62; 4,42 мг/м3 . Приведите математическую обработку этих результатов. 9. Значительное загрязнение атмосферы летучими углеводородами автомобильного топлива происходит при заправке автомобилей. Аналитиками получены следующие данные: 1,45; 1,47; 1,39; 1,37; 1,40; 1,42; 1,44 г СxHy на 1 л заливаемого топлива. Приведите математическую обработку этих результатов. 10. Анализ загрязнения атмосферного воздуха г. Ульяновска за 2012 год показывает, что число превышений допустимых норм по диоксиду азота составило на постах, % от ПДК: 2,40; 2,45; 2,36; 2,17; 2,87; 2,51; 2,42. Приведите математическую обработку этих результатов. 11. Провести статистическую обработку экспериментальных данных, полученных исследователем при выполнении анализов производственных сточных вод на содержание ионов цинка, мг/л: х1 = 2,85; х2 = 2,89; х3 = 2,86; х4 = 2,88, х5 = 2,76, х6 = 2,95. 12. Провести статистическую обработку экспериментальных данных, полученных исследователем при выполнении анализов почвы на содержание ионов кадмия, мг/кг: x1 = 1,021; х2= 1,016; х3 = 1,024; х4 = 1,035 х5 = 1,019, х6 = 1,028. |