Îïðåäåëåíèå õàðàêòåðèñòèê ìàêåòà ÁÏÊ-áèîñåíñîðà íà îñíîâå äðîææåé Debaryamyces hansenii, èììîáèëèçîâàííûõ â ìîäèôèöèðîâàííûé ÏÂÑ ñ èñïîëüçîâàíèåì ðàçëè÷íûõ ñèíòåòè÷åñêèõ ñòî÷íûõ âîä

21. Áàçèëþê Ò.Í., Ìåëüíèê Í.Ï., Ìåíæåðåñ Ã.ß. Ìîäèôèêàöèÿ ïîëèâèíèëîâîãî ñïèðòà ïîëè-N-âèíèëïèððîëèäîíîì.// Âîïðîñû õèìèè è õèìè÷åñêîé òåõíîëîãèè, 2003-¹1.- ñ.57- 60.

22. Ñèäåëüêîâñêàÿ Ô.Ï., Îãèáèíà Ò.ß., Àðàêåëÿí Â.Ã. Æ. ïðèêë. õèì.,37, 182 (1964)

23. Ìóðàâüåâ À.Ã. Ðóêîâîäñòâî ïî îïðåäåëåíèþ ïîêàçàòåëåé êà÷åñòâà âîäû ïîëåâûìè ìåòîäàìè. 3-å èçäàíèå, äîïîëíåííîå è ïåðåðàáîòàííîå - ÑÏá.: «Êðèñìàñ+», 2004. - 248 ñ.

24. Ââîçíàÿ Í. Ô. Õèìèÿ âîäû è ìèêðîáèîëîãèÿ. Ì.: Âûñø. øêîëà, 1979. - 361 ñ.

25. Ìåòîäû îõðàíû âíóòðåííèõ âîä îò çàãðÿçíåíèÿ è èñòîùåíèÿ. Ïîä ðåä. È.Ê. Ãàâè÷, Ì.: Àãðîïðîìèçäàò, 1985. - 220 ñ.

26. Êàñòàëüñêèé À.À., Ìèíö Ä.Ì. Ïîäãîòîâêà âîäû äëÿ ïèòüåâîãî è ïðîìûøëåííîãî âîäîñíàáæåíèÿ. Ì.: Âûñøàÿ øêîëà, 1962. - 367 ñ.

27. Ëóðüå Þ.Þ. Àíàëèòè÷åñêàÿ õèìèÿ ïðîìûøëåííûõ ñòî÷íûõ âîä. Ì.: Õèìèÿ. 1984. 289 ñ.

28. Karube I., Mitsuda S., Matsunaga T., Susuki S. Microbial electrode BOD sensors // Biotechnol. Bioeng. 1977. V. 19. ¹10. p. 1535-1547.

29. Kim M.N., Kwon H.S. Biochemical oxygen demand sensor using Serratia marcescens LSY 4 // Biosens. Bioelectron. 1999. V. 14. ¹1. p. 1-7.

30. Kim M.-N., Park K.-H. Klebsiella BOD sensor. // Sensors and Actuators B. 2001. ¹ 80. p. 9-14.

31. Chan C., Lehmann M., Tag K., Lung M., Kunze G., Riedeld K., Gruendige B., Renneberg R. Measurement of biodegradable substances using the salt-tolerant yeast Arxula adeninivorans for a microbial sensor immobilized with poly(carbamoyl)sulfonate (PCS). Part II: Application of the novel biosensor to real samples from coastal and island regions. // Biosens Bioelectron. 1999. V.14. ¹3. p. 295-302.

32. Tag K., Lehmann M., Chan C., Renneberg R., Riedel K., Kunze G., Measurement of biodegradable substances with a mycelia-sensor based on the salt tolerant yeast Arxula adeninivorans LS3. // Sensors and Actuators B. 2000. ¹ 67. p. 142-148.

33. Âîðîíîâà Å.À., Èëüÿñîâ Ï.Â., Êó÷èâêèíà Ò.Í., Êèòîâà À.Å., Åìåëüÿíîâà Å.Â., Ðåøåòèëîâ À.Í. Èñïîëüçîâàíèå äðîææåé ðîäà Arxula äëÿ îïðåäåëåíèÿ ÁÏÊ.// Èíñòèòóò ìèêðîáèîëîãèè èì. Ñ.Í. Âèíîãðàäñêîãî ÐÀÍ, ìåæäóíàðîäíàÿ íàó÷íàÿ êîíôåðåíöèÿ «Ìèêðîîðãàíèçìû è áèîñôåðà», îñíîâíûå òåçèñû, 2007 ã.

34. Ãîëóáåâ Â.È. Òàêñîíîìè÷åñêàÿ õàðàêòåðèñòèêà äðîææåé, èñïîëüçóåìûõ â ãèäðîëèçíî-äðîææåâûõ ïðîèçâîäñòâàõ. // Ïðèêëàäíàÿ áèîõèìèÿ è ìèêðîáèîëîãèÿ. 2010. Ò. 30. Âûï. 1. Ñ. 132-136.

35. Chee, G.-J., Y. Nomura, and I. Karube. // Analytica Chimica Acta, 1999. 379: p. 185-191.

36. Suriyawattanakul L., Surareungchai W., Sritongkam P.,·Tanticharoen M., Kirtikara K. The use of co-immobilization of Trichosporon cutaneum and Bacillus licheniformis for a BOD sensor. Appl Microbiol Biotechnol. 2002. V. 59. ¹ 1. p. 40-44.

37. Yang Z., Suzuki H., Sasaki S., Karube I. Disposable sensor for biochemical oxygen demand // Appl. Microbiol. Biotechnol. 1996. V. 46. p 10 - 14.

38. Jianbo J., Tang M., Chen X., Qi L., Dong S. Co-immobilized microbial biosensor for BOD estimation based on sol-gel derived composite material // Biosens. Bioelectron. 2003. V. 18. ¹8. p. 1023-1029.

39. Trosok S.P., Driscoll B.T., Luong J.H. Mediated microbial biosensor using a novel yeast strain for wastewater BOD measurement. // Appl Microbiol Biotechnol. 2001. ¹ 56. p. 550-554.

40. Kumlanghan A., Kanatharana P., Asawatreratanakul P., Mattiasson B., Thavarungkul P. Microbial BOD sensor for monitoring treatment of wastewater from a rubber latex industry. // Enzyme and Microbial Technology. 2008. V.42. ¹ 6. p. 483-491.

41. Chen H., Ye T., Qiu B., Chen G., Chen X. A novel approach based on ferricyanide-mediator immobilized in an ion-exchangeable biosensing film for the determination of biochemical oxygen demand. // Analytica Chimica Acta. 2008. V 612. ¹ 1. p. 75-82.

42. Yoshida N., Hoashi J., Morita T., McNiven S.J., Nakamura H., Karube I. Improvement of a mediator-type biochemical oxygen demand sensor for on-site measurement. J. Biotechnol 2001; 88: 269-275.

43. Nakamura H., Suzuki K., Ishikuro H., Kinoshita S., Koizumi R., Okuma S., Gotoh M., Karube I. A new BOD estimation method employing a double-mediator system by ferricyanide and menadione using the eukaryote Saccharomyces cerevisiae. // Talanta. 2007. V. 72. ¹ 1. p. 210-216.

44. Chee G.-J., Nomura Y., Ikebukuro K., Karube I. Stopped-flow system with ozonizer for the estimation of low biochemical oxygen demand in environmental samples. // Biosensors and Bioelectronics. 2014. V. 22. ¹ 12. p. 3092-3098.

45. Jiang Y., Xiao L.-L., Zhao L., Chen X., Wang X., Wong K.-Y. Optical biosensor for the determination of BOD in seawater. // Talanta. 2006. V 70. ¹ 1. p. 97-103.

46. Lin L., Xiao L.-L., Huang S., Zhao L., Cui J.-S., Wang X.-H., Chen X. .Novel BOD optical fiber biosensor based on co-immobilized microorganisms in ormosils matrix Biosensors and Bioelectronics. 2006. V. 21. ¹ 9. p. 1703-1709.

47. Kwok N.-Y., Dong S., Lo W., Wong K.-Y. An optical biosensor for multi-sample determination of biochemical oxygen demand (BOD). // Sensors and Actuators B Chemical. 2005., V 110. ¹ 2. p. 289-298.

48. Sakaguchi T., Kitagawa K., Ando T., Murakami Y., Morita Y., Yamamura A., Yokoyama K., Tamiya E. A rapid BOD sensing system using luminescent recombinants of Escherichia coli // Biosens. Bioelectron. 2003. V. 19. ¹2. p. 115-121.

49. Mattiasson B., Larsson P.O., Mosbach K. The microbe thermistor. // Nature. 1977. V. 268(5620). p. 519-520.

50. Different calibration methods of a microbial BOD sensor for analysis of municipal wastewaters, Siiri Velling, Toomas Tenno, Sensors and Actuators B: Chemical, Volume 141, Issue 1, 18 August 2009, Pages 233-238

51. Merlin Raud, Toomas Tenno, Eerik Jõgi, Timo KikasEnzyme and Microbial Technology, Volume 50, Issues 4-5, 5 April 2012 , Pages 221-226

52. Ling Liu, Shengsen Zhang, Li Xing, Huijun Zhao, Shaojun Dong, Talanta, Volume 93, 15 May 2012, Pages 314-319

53. Ampai Kumlanghan, Proespichaya Kanatharana, Punnee Asawatreratanakul, Bo Mattiasson, Panote Thavarungkul Enzyme and Microbial Technology, Volume 42, Issue 6, 5 May 2008, Pages 483-491

54. M. Celina Bonetto, Natalia J. Sacco, Astrid Hilding Ohlsson, Eduardo Cortón, Talanta, Volume 85, Issue 1, 15 July 2011, Pages 455-462

55. M. Celina Bonetto, Natalia J. Sacco, Astrid Hilding Ohlsson, Eduardo Cortón Talanta, Volume 85, Issue 1, 15 July 2011, Pages 455-462

56. Mark A. Jordan, David T. Welsh, Peter R. Teasdale, Kylie Catterall, Richard John, Water Research, Volume 44, Issue 20, December 2010, Pages 5981-5988

57. Xiufen Li, Fangshu Gao, Zhaozhe Hua. Treatment of syntetic wasterwater by a novel MBR with granular sludge developed for controlling membrane fouling. Separation and Purification Technology 46 (2005), pp. 19-25.

58. OECD Guidelines for the Testing of Chemicals / Section 3: Degradation and Accumulation Test No. 302B: Inherent Biodegradability: Zahn-Wellens/ EVPA Test. p.8, 1992.

59. Mia Kim, Su Mi Youn, Sung Hye Shi. Practical field application of a novel BOD monitoring system. Environ Monit, 2003, 5, pp. 640-643

60. Nobuyuki Yoshida, Junko Hoashi, Takashi Morita, Scott J. McNiven, Hideaki Nakamura, Isao Karube. Improvement of a mediator-type biochemical oxygen demand sensor for on-site measurement. Journal of Biotechnology 88 (2001), pp. 269-275

61. ÏÍÄÔ 14. 1:2:3:4. 123-97. Êîëè÷åñòâåííûé õèìè÷åñêèé àíàëèç âîä. Ìåòîäèêà âûïîëíåíèÿ èçìåðåíèé áèîõèìè÷åñêîé ïîòðåáíîñòè â êèñëîðîäå ïîñëå n-äíåé èíêóáàöèè (ÁÏÊïîëí) â ïîâåðõíîñòíûõ ïðåñíûõ, ïîäçåìíûõ (ãðóíòîâûõ), ïèòüåâûõ, ñòî÷íûõ è î÷èùåííûõ ñòî÷íûõ âîäàõ. - Ì.: 1997. 25 ñ.

62. Êàðÿêèí À.À., Óëàñîâà Å.À., Âàãèí Ì.Þ., Êàðÿêèíà Å.Å. Áèîñåíñîðû: óñòðîéñòâî, êëàññèôèêàöèÿ è ôóíêöèîíàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè. // Ìîñêîâñêèé ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò èì. Ì.Â. Ëîìîíîñîâà, õèìè÷åñêèé ôàêóëüòåò.



Ïðèëîæåíèå 1

Ðàñ÷åò îïåðàöèîííîé ñòàáèëüíîñòè ÃÃÑ

Ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå - îòâåò ñåíñîðà ìã/(äì3•ìèí) íà îñíîâå äðîææåâîãî øòàììà Debaryamyces hansenii Y-2482 íà äîáàâëåíèå 20 ìêë ðàñòâîðà ÃÃÑ (Êîíöåíòðàöèÿ â êþâåòå 19,9 ìã/äì3) íà ïðîòÿæåíèè 15 èçìåðåíèé - ïðèâåäåíû òàáëèöå Ï1.

Òàáëèöà Ï1 - Ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå è ðàñ÷åò îòêëîíåíèÿ è êâàäðàòà îòêëîíåíèÿ îò ñðåäíåãî

íîìåð èçìåðåíèÿ	Îòâåò ñåíñîðà, ìã/äì3•ìèí)	Îòêëîíåíèå îò ñðåäíåãî, d ìã/(äì3•ìèí)	d2, [ìã/(äì3*ìèí)]2
1	0,2634	8,56×10-03	7,327×10-06
2	0,2682	3,76×10-03	1,414×10-05
3	0,279	7,04×10-03	4,956×10-05
4	0,2664	5,56×10-03	3,091×10-05
5	0,2586	1,336×10-02	1,785×10-04
6	0,264	7,96×10-03	6,336×10-05
7	0,27	1,96×10-03	3,842×10-06
8	0,2784	6,44×10-03	4,147×10-05
9	0,2712	7,6×10-04	5,776×10-07
10	0,2802	8,24×10-03	6,790×10-05
11	0,276	4,04×10-03	1,632×10-05
12	0,2748	2,84×10-03	8,066×10-06
13	0,2778	5,84×10-03	3,411×10-05
14	0,2766	4,64×10-03	2,153×10-05
15	0,2748	2,84×10-03	8,066×10-06

Ïðåæäå ÷åì îáðàáàòûâàòü äàííûå ñ ïðèìåíåíèåì ìåòîäîâ ìàòåìàòè÷åñêîé ñòàòèñòèêè, íåîáõîäèìî âûÿâèòü ïðîìàõè è èñêëþ÷èòü èõ èç ÷èñëà ðàññìàòðèâàåìûõ ðåçóëüòàòîâ âûáîðî÷íîé ñîâîêóïíîñòè.

1) Âûÿâëåíèå ãðóáîé ïîãðåøíîñòè ïî Q-êðèòåðèþ.

Óïîðÿäî÷èì ñåðèþ äàííûõ â ïîðÿäêå âîçðàñòàíèÿ ìã/(äì3•ìèí): 0,2586 0,2634 0,264 0,2664 0,2682 0,27 0,2712 0,2748 0,2748 0,276 0,2766 0,2778 0,2784 0,279 0,2802

Ïðîâåðÿåì çíà÷åíèå 0,2586, äëÿ ýòîãî íàéäåì ðàçìàõ âàðüèðîâàíèÿ (äèàïàçîí âûáîðêè) W0, èñïîëüçóÿ ôîðìóëó:

Òåñòîâàÿ ñòàòèñòêè ðàññ÷èòûâàåòñÿ ïî ôîðìóëå:

Êðèòè÷åñêîé âåëè÷èíîé ÿâëÿåòñÿ òàáëè÷íîå çíà÷åíèå Q(P,n)=0,41.

Òàê êàê , òî ïðîìàõà íåò, äàííîå çíà÷åíèå ïðèíàäëåæèò âûáîðêå.

Àíàëîãè÷íî ïðîâåðÿåòñÿ çíà÷åíèå 0,2802

Òàê êàê , òî ïðîìàõà íåò, çíà÷åíèå 0,2802 ïðèíàäëåæèò âûáîðêå.

×òîáû îöåíèòü ñëó÷àéíûå ïîãðåøíîñòè àíàëèçà ðàññ÷èòàåì ñðåäíåå çíà÷åíèå è õàðàêòåðèçóþùèå âîñïðîèçâîäèìîñòü äèñïåðñèþ, ñòàíäàðòíîå îòêëîíåíèå è îòíîñòèòåëüíîå ñòàíäàðòíîå îòêëîíåíèå.

2)Ðàñ÷åò ñðåäíåãî çíà÷åíèÿ:

ìã/(äì3•ìèí)

- îòêëîíåíèå îò ñðåäíåãî

[ìã/(äì3•ìèí)]2

Äèñïåðñèÿ è ñòàíäàðòíîå îòêëîíåíèå õàðàêòåðèçóþò ðàññåÿíèå ðåçóëüòàòîâ îòíîñèòåëüíî ñðåäíåãî. Äèñïåðñèþ âûáîðêè (V) âû÷èñëÿþò ïî ôîðìóëå:

×èñëî ñòåïåíåé ñâîáîäû f ýòî ÷èñëî íåçàâèñèìûõ ïåðåìåííûõ â âûáîðî÷íîé ñîâîêóïíîñòè çà âû÷åòîì ÷èñëà ñâÿçåé ìåæäó íèìè, òàêèì îáðàçîì, â ôîðìóëå f=n-1, òàê êàê ðàññìàòðèâàåòñÿ ðàññåÿíèå äàííûõ îòíîñèòåëüíî ñðåäíåãî, òî åñòü íà ðåçóëüòàòû íàëîæåíà îäíà ñâÿçü.

3) Ðàññ÷èòàåì äèñïåðñèþ:

Ñòàíäàðòíîå îòêëîíåíèå ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé êâàäðàòíûé êîðåíü èç äèñïåðñèè, âçÿòûé ñ ïîëîæèòåëüíûì çíàêîì, è èìååò ðàçìåðíîñòü èçìåðÿåìîé âåëè÷èíû

4) Ðàññ÷èòàåì ñòàíäàðòíîå îòêëîíåíèå:

5) Ñòàíäàðòíîå îòêëîíåíèå â ïðîöåíòàõ íàõîäèì îòíîñèòåëüíî ñðåäíåãî çíà÷åíèÿ:

Òàêæå ïðè îáðàáîòêè äàííûõ íåîáõîäèìî îïðåäåëèòü èíòåðâàë, â êîòîðîì ïðè çàäàííîé âåðîÿòíîñòè (è ïðè îòñóòñòâèè ñèñòåìàòè÷åñêèõ ïîãðåøíîñòåé) ëåæèò èñòèííîå çíà÷åíèå. Äîâåðèòåëüíûé èíòåðâàë íàõîäèòüñÿ ïî ôîðìóëå:



, ãäå f=n-1=15-1=14

Ð - ýòî âåðîÿòíîñòü ïîïàäàíèÿ âíóòðü ðàññìàòðèâàåìîãî èíòåðâàëà.

Äîâåðèòåëüíûé èíòåðâàë õàðàêòåðèçóåò âîñïðîèçâîäèìîñòü è â îïðåäåëåííîé ñòåïåíè ïðàâèëüíîñòü ðåçóëüòàòîâ õèìè÷åñêîãî àíàëèçà.

6) Íàéäåì äîâåðèòåëüíûé èíòåðâàë: Êîýôôèöèåíò Ñòüþäåíòà t(0,95;14)=2,15

Ñðåäíåå çíà÷åíèå 0,272±0,004 ìã/(äì3•ìèí)

 òàáëèöå Ï2 ïðèâåäåí ðàñ÷åò îïåðàöèîííîé ñòàáèëüíîñòè â ïðîãðàììå Excel.

Òàáëèöà Ï2 - Ðàñ÷åò îïåðàöèîííîé ñòàáèëüíîñòè â ïðîãðàììå Excel

Îïðåäåëÿåìàÿ âåëè÷èíà	Íàçâàíèå ôóíêöèè â ñðåäå Excel	Çíà÷åíèå
Ñðåäíåå çíà÷åíèå	ÑÐÇÍÀ×	0,27196
Äèñïåðñèÿ	ÄÈÑÏ	7,3687E-05
ñòàíäàðòíîå îòêëîíåíèå	ÑÒÀÍÄÎÒÊËÎÍ	6,61E-03
äîâåðèòåëüíûé èíòåðâàë	ÄÎÂÅÐÈÒ	0,003

Òàêèì îáðàçîì, ñðåäíåå çíà÷åíèå ñîñòàâèëî 0,272±0,004 ìã/(äì3•ìèí)

Ðàñ÷åò îïåðàöèîííîé ñòàáèëüíîñòè ÎÅÑD-ñèíòåòè÷åñêèõ ñòî÷íûõ âîä

Ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå - îòâåò ñåíñîðà ìã/(äì3•ìèí) íà îñíîâå äðîææåâîãî øòàììà Debaryamyces hansenii Y-2482 íà äîáàâëåíèå 100 ìêë ðàñòâîðà ÎÅÑD - ñèíòåòè÷åñêèõ ñòî÷íûõ âîä (Êîíöåíòðàöèÿ â êþâåòå 32,2 ìã/äì3) íà ïðîòÿæåíèè 15 èçìåðåíèé - ïðèâåäåíû òàáëèöå Ï3.

Òàáëèöà Ï3 - Ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå è ðàñ÷åò îòêëîíåíèÿ è êâàäðàòà îòêëîíåíèÿ îò ñðåäíåãî

íîìåð èçìåðåíèÿ	Îòâåò ñåíñîðà, ìã/äì3•ìèí)	Îòêëîíåíèå îò ñðåäíåãî, d ìã/(äì3•ìèí)	d2, [ìã/(äì3*ìèí)]2
1	0,1914	7,08×10-03	5,013×10-06
2	0,2034	4,92×10-03	2,421×10-05
3	0,201	2,52×10-03	6,350×10-06
4	0,1926	5,88×10-03	3,457×10-05
5	0,1986	1,2×10-04	1,44×10-08
6	0,195	3,48×10-03	1,211×10-05
7	0,2028	4,32×10-03	1,866×10-05
8	0,192	6,48×10-03	4,199×10-05
9	0,1992	7,2×10-04	5,184×10-07
10	0,1962	2,28×10-03	5,198×10-06
11	0,2028	4,32×10-03	1,866×10-05
12	0,2088	1,032×10-02	1,065×10-04
13	0,1998	1,32×10-03	1,742×10-06
14	0,1908	7,68×10-03	5,898×10-05
15	0,2028	4,32×10-03	1,866×10-06

Ïðåæäå ÷åì îáðàáàòûâàòü äàííûå ñ ïðèìåíåíèåì ìåòîäîâ ìàòåìàòè÷åñêîé ñòàòèñòèêè, íåîáõîäèìî âûÿâèòü ïðîìàõè è èñêëþ÷èòü èõ èç ÷èñëà ðàññìàòðèâàåìûõ ðåçóëüòàòîâ âûáîðî÷íîé ñîâîêóïíîñòè.

1) Âûÿâëåíèå ãðóáîé ïîãðåøíîñòè ïî Q-êðèòåðèþ.

Óïîðÿäî÷èì ñåðèþ äàííûõ â ïîðÿäêå âîçðàñòàíèÿ ìã/(äì3•ìèí): 0,1908 0,1914 0,192 0,1926 0,195 0,1962 0,1986 0,1992 0,1998 0,201 0,0,2028 0,2028 0,2028 0,2034 0,2088

Ïðîâåðÿåì çíà÷åíèå 0,1908 , äëÿ ýòîãî íàéäåì ðàçìàõ âàðüèðîâàíèÿ (äèàïàçîí âûáîðêè) W0, èñïîëüçóÿ ôîðìóëó:

Òåñòîâàÿ ñòàòèñòêè ðàññ÷èòûâàåòñÿ ïî ôîðìóëå:

Êðèòè÷åñêîé âåëè÷èíîé ÿâëÿåòñÿ òàáëè÷íîå çíà÷åíèå Q(P,n)=0,41.

Òàê êàê , òî ïðîìàõà íåò, äàííîå çíà÷åíèå ïðèíàäëåæèò âûáîðêå.

Àíàëîãè÷íî ïðîâåðÿåòñÿ çíà÷åíèå 0,2802

Òàê êàê , òî ïðîìàõà íåò, çíà÷åíèå 0,2802 ïðèíàäëåæèò âûáîðêå.

×òîáû îöåíèòü ñëó÷àéíûå ïîãðåøíîñòè àíàëèçà ðàññ÷èòàåì ñðåäíåå çíà÷åíèå è õàðàêòåðèçóþùèå âîñïðîèçâîäèìîñòü äèñïåðñèþ, ñòàíäàðòíîå îòêëîíåíèå è îòíîñòèòåëüíîå ñòàíäàðòíîå îòêëîíåíèå.

2)Ðàñ÷åò ñðåäíåãî çíà÷åíèÿ:

ìã/(äì3•ìèí)

- îòêëîíåíèå îò ñðåäíåãî

[ìã/(äì3•ìèí)]2

Äèñïåðñèÿ è ñòàíäàðòíîå îòêëîíåíèå õàðàêòåðèçóþò ðàññåÿíèå ðåçóëüòàòîâ îòíîñèòåëüíî ñðåäíåãî. Äèñïåðñèþ âûáîðêè (V) âû÷èñëÿþò ïî ôîðìóëå:

×èñëî ñòåïåíåé ñâîáîäû f ýòî ÷èñëî íåçàâèñèìûõ ïåðåìåííûõ â âûáîðî÷íîé ñîâîêóïíîñòè çà âû÷åòîì ÷èñëà ñâÿçåé ìåæäó íèìè, òàêèì îáðàçîì, â ôîðìóëå f=n-1, òàê êàê ðàññìàòðèâàåòñÿ ðàññåÿíèå äàííûõ îòíîñèòåëüíî ñðåäíåãî, òî åñòü íà ðåçóëüòàòû íàëîæåíà îäíà ñâÿçü.

3) Ðàññ÷èòàåì äèñïåðñèþ:



Ñòàíäàðòíîå îòêëîíåíèå ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé êâàäðàòíûé êîðåíü èç äèñïåðñèè, âçÿòûé ñ ïîëîæèòåëüíûì çíàêîì, è èìååò ðàçìåðíîñòü èçìåðÿåìîé âåëè÷èíû

4) Ðàññ÷èòàåì ñòàíäàðòíîå îòêëîíåíèå:

5) Ñòàíäàðòíîå îòêëîíåíèå â ïðîöåíòàõ íàõîäèì îòíîñèòåëüíî ñðåäíåãî çíà÷åíèÿ:

Òàêæå ïðè îáðàáîòêè äàííûõ íåîáõîäèìî îïðåäåëèòü èíòåðâàë, â êîòîðîì ïðè çàäàííîé âåðîÿòíîñòè (è ïðè îòñóòñòâèè ñèñòåìàòè÷åñêèõ ïîãðåøíîñòåé) ëåæèò èñòèííîå çíà÷åíèå. Äîâåðèòåëüíûé èíòåðâàë íàõîäèòüñÿ ïî ôîðìóëå:

, ãäå f=n-1=15-1=14

Ð - ýòî âåðîÿòíîñòü ïîïàäàíèÿ âíóòðü ðàññìàòðèâàåìîãî èíòåðâàëà.

Äîâåðèòåëüíûé èíòåðâàë õàðàêòåðèçóåò âîñïðîèçâîäèìîñòü è â îïðåäåëåííîé ñòåïåíè ïðàâèëüíîñòü ðåçóëüòàòîâ õèìè÷åñêîãî àíàëèçà.

6) Íàéäåì äîâåðèòåëüíûé èíòåðâàë:

Êîýôôèöèåíò Ñòüþäåíòà t(0,95;14)=2,15

Ñðåäíåå çíà÷åíèå 0,198±0,003 ìã/(äì3•ìèí)

 òàáëèöå Ï4 ïðèâåäåí ðàñ÷åò îïåðàöèîííîé ñòàáèëüíîñòè â ïðîãðàììå Excel.

Òàáëèöà Ï4 - Ðàñ÷åò îïåðàöèîííîé ñòàáèëüíîñòè â ïðîãðàììå Excel

Îïðåäåëÿåìàÿ âåëè÷èíà	Íàçâàíèå ôóíêöèè â ñðåäå Excel	Çíà÷åíèå
Ñðåäíåå çíà÷åíèå	ÑÐÇÍÀ×	0,19848
Äèñïåðñèÿ	ÄÈÑÏ	2,84503E-05
ñòàíäàðòíîå îòêëîíåíèå	ÑÒÀÍÄÎÒÊËÎÍ	0,005334
äîâåðèòåëüíûé èíòåðâàë	ÄÎÂÅÐÈÒ	0,003

Òàêèì îáðàçîì, ñðåäíåå çíà÷åíèå ñîñòàâèëî 0,198±0,003 ìã/(äì3•ìèí)



Ïðèëîæåíèå 2

Ðàñ÷åò ïàðàìåòðîâ çàâèñèìîñòè îòâåòà áèîñåíñîðà îò ÃÃÑ

Ðàñ÷åò èç ïðîãðàììå Sigma Plot.

Equation: Hyperbola; Single Rectangular, 2 Parameter

f=a*x/(b+x)

Results for the Overall Best-Fit Solution:

Äîâåðèòåëüíûé èíòåðâàë äëÿ êîýôèöèåíòîâ à è b ðàññ÷èòûâàëè ïî ôîðìóëå:

ãäå s - ñòàíäàðòíîå îòêëîíåíèå; t(P,f) - êîýôôèöèåíò Ñòþäåíòà; Ð=0,95 - äîâåðèòåëüíàÿ âåðîÿòíîñòü; f - ÷èñëî ñòåïåíåé ñâîáîäû; n - ÷èñëî èçìåðåíèé; St.Er. - ñòàíäàðòíàÿ îøèáêà, îïðåäåëÿåìàÿ îòíîøåíèåì ñòàíäàðòíîãî îòêëîíåíèÿ ê . Còàíäàðòíîé îøèáêè, ðàññ÷èòàííàÿ â ïðîãðàììå SigmaPlot, îáîçíà÷àåòñÿ - Std. Error.

Ïðè n=24 t(0,95;22)=2,10



Òàêèì îáðàçîì, a ± Äa = 2,37 ± 0,06

b ± Äb = 44 ± 2

Ðàñ÷åò ïàðàìåòðîâ óðàâíåíèÿ ïðÿìîé â ïðîãðàììå Sigma Plot

Equation: Polynomial; Linear

f = y0+a*x

Results for the Overall Best-Fit Solution:

Ðàññ÷èòàåì äîâåðèòåëüíûå èíòåðâàëû äëÿ à è b (ïðè P=0,95; f=n-2=11-2=9)

tpf=2,26

Äa = 0,0035×2,26= 0,00791˜0,008

Äb = 0,0103×2,26=0,023278˜0,02

a = a ± Äa = 0,031 ± 0,008

b = b ± Äb = 0,13 ± 0,04

Ðàñ÷åò ïàðàìåòðîâ óðàâíåíèÿ ëèíåéíîãî ó÷àñòêà â ðó÷íóþ

Çàâèñèìîñòü àíàëèòè÷åñêîãî ñèãíàëà (y), â äàííîì ñëó÷àå îòâåò ñåíñåðà â ìã/(ìèí•äì3), îò êîíöåíòðàöèè (õ) â ìã/äì3, ìîæíî âûðàçèòü ëèíåéíûì óðàâíåíèåì:

Êîýôôèöèåíòû a è b ìîæíî íàéòè ìåòîäîì íàèìåíüøèõ êâàäðàòîâ. Äëÿ èõ âû÷èñëåíèÿ èñïîëüçóþò ñëåäóþùèå ôîðìóëû:

Ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå:

Êîíöåíòðàöèÿ ÃÃÑ, ìã/äì3	0,4999	0,9997	2,9970	4,992	6,984	9,967
Îòâåò áèîñåíñîðà, ìã/(ìèíäì3)	0,09447	0,1345	0,2125	0,2694	0,3627	0,4568
Êîíöåíòðàöèÿ ÃÃÑ, ìã/äì3	14,93	19,87	24,79	29,70	34,61
Îòâåò áèîñåíñîðà, ìã/(ìèíäì3)	0,5970	0,7830	0,9377	1,027	1,117

Ðàñ÷åò ñóìì:

xi	xi2	yi	yi2	xiyi
0,499917	0,249917	0,094467	0,008924	0,047225
0,999667	0,999334	0,134467	0,018081	0,134422
2,997003	8,982027	0,212467	0,045142	0,636763
4,991681	24,91687	0,2694	0,072576	1,344759
6,983705	48,77213	0,362667	0,131527	2,532757
9,966777	99,33665	0,456833	0,208697	4,553156
14,9253	222,7646	0,597033	0,356449	8,910902
19,86755	394,7195	0,783033	0,613141	15,55695
24,79338	614,7117	0,937667	0,879219	23,24793
29,70297	882,2664	1,027	1,054729	30,50495
34,59638	1196,909	1,117	1,247689	38,64415
?xi	?xi2	?yi	?yi2	?xiyi
150,3243	3494,628	5,992033	4,636174	126,114

Òàêèì îáðàçîì,

?xi = 150,3243

?xi2 = 3494,628

?yi = 5,992033

?yi2 = 4,636174

?xiyi = 126,114

n=11

y=0,03071x+0,1251 - ëèíåéíîå óðàâíåíèå êàëèáðîâî÷íîé ïðÿìîé

Ðàññ÷èòàåì äîâåðèòåëüíûå èíòåðâàëû äëÿ ïàðàìåòðîâ à è b ãðàäóèðîâî÷íîãî ãðàôèêà. Äèñïåðñèÿ, õàðàêòåðèçóþùàÿ ðàññåÿíèå ýêñïåðèìåíòàëüíûõ çíà÷åíèé ó äëÿ n îáðàçöîâ ñðàâíåíèÿ îòíîñèòåëüíî ðàññ÷èòàííîé ïðÿìîé y = ax + b, îïðåäåëÿåòñÿ âûðàæåíèåì:

Äèñïåðñèè ïàðàìåòðîâ à è b ðàâíû:

Èç äèñïåðñèè ðàññ÷èòûâàåì ñòàíäàðòíûå îòêëîíåíèÿ:

Ðàññ÷èòàåì äîâåðèòåëüíûå èíòåðâàëû äëÿ à è b:

Äa = Satpf

Äb = Sbtpf

ãäå P=0,95; f=n-2=11-2=9

tpf=2,26

Äa = 0,0033352×2,26= 0,007538?0,008

Äb = 0,018263×2,26=0,04127˜0,04

a = a ± Äa = 0,031 ± 0,008

b = b ± Äb = 0,13 ± 0,04

Ðàññ÷èòàåì êîýôôèöèåíò êîððåëÿöèè:



Ïðèëîæåíèå 3

Ðàñ÷åò ïðåäåëà îáíàðóæåíèÿ è íèæíåé ãðàíèöû îïðåäåëÿåìûõ ñîäåðæàíèé

Ìèíèìàëüíûé ïðåäåë îáíàðóæåíèÿ ïðè äîâåðèòåëüíîé âåðîÿòíîñòè Ð = 0,95 ìîæíî ðàññ÷èòàòü ïî ñëåäóþùåé ôîðìóëå:

, ãäå

S0 - ñòàíäàðòíîå îòêëîíåíèå õîëîñòîãî îïûòà, à - êîýôôèöèåíò ÷óâñòâèòåëüíîñòè

Ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå õîëîñòîãî îïûòà áèîñåíñîðà íà îñíîâå èììîáèëèçîâàííûõ êëåòîê Debaryamyces hansenii â ïëåíêó èç ñîïîëèìåðà ÏÂÑ ñ ÏÂÏ.

Íîìåð îïûòà	Îòâåò ñåíñîðà, ìã/(ìèí•äì3)
1	0,0288
2	0,02634
3	0,03222
4	0,02742
5	0,03144
6	0,02622
7	0,0321

Íàéäåì ñðåäíåå çíà÷åíèå ïî ôîðìóëå:

Ðàññ÷èòàåì îòêëîíåíèå îò ñðåäíåãî:

|xi-x|, ìã/(ìèí•äì3)	|xi-x|2, [ìã/(ìèí•äì3)]2
0,00042	1,764×10-07
0,00288	8,294×10-06
0,003	9,0×10-06
0,0018	3,24×10-06
0,00222	4,928×10-06
0,003	9,0×10-06
0,00288	8,294×10-06

[ìã/(ìèí•äì3)]2

Ðàññ÷èòàåì äèñïåðñèþ:

[ìã/(ìèí•äì3)]2

Ðàññ÷èòàåì ñòàíäàðòíîå îòêëîíåíèå:

Äàëåå ðàññ÷èòàåì ìèíèìàëüíûé ïðåäåë îáíàðóæåíèÿ ïî ÃÃÑ:

Ðàññ÷èòûâàåì ìèíèìàëüíûé ïðåäåë îáíàðóæåíèÿ ïî ÎÅÑD:

Âåëè÷èíà ïðåäåëà îáíàðóæåíèÿ èìååò îäíó è òó æå ðàçìåðíîñòü - êîíöåíòðàöèè - íåçàâèñèìî îò ïðèðîäû àíàëèòè÷åñêîãî ñèãíàëà.

Íèæíÿÿ ãðàíèöà îïðåäåëÿåìûõ ñîäåðæàíèé Ñí äëÿ ÃÃÑ

Ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå, îáðàáîòàííûå â ñðåäå Excel.



ÁÏÊ ìãÎ?/äì³(ÃÃÑ)	Îòâåò áèîñåíñîðà y, ìã/(ìèíäì3)	ñðåäíåå çíà÷åíèå îòâåòà áèîñåíñîðà ?, ìã/(ìèíäì3)	ñòàíäàðòíîå îòêëîíåíèå îòíîñèòåëüíî ñðåäíåãî S(y), ìã/(ìèíäì3	Äîâåðèòåëüíûé èíòåðâàë ïðè Ð=95%, äy
0,3434428	0,0946	0,0922	0,0966	0,094467	0,002203	0,002493
0,6867711	0,13	0,1378	0,1356	0,134467	0,004022	0,004551
2,0589411	0,2036	0,214	0,2198	0,212467	0,008208	0,009288
3,4292845	0,2608	0,2696	0,2778	0,2694	0,008502	0,00962
4,7978051	0,3516	0,3619	0,3745	0,362667	0,011469	0,012978
6,8471761	0,464	0,4556	0,4509	0,456833	0,006637	0,00751
10,253681	0,6078	0,5847	0,5986	0,597033	0,011629	0,01316
13,649007	0,7745	0,7831	0,7915	0,783033	0,0085	0,009619
17,033052	0,9389	0,9274	0,9467	0,937667	0,009709	0,010986
20,40594	1,023	1,01	1,048	1,027	0,019313	0,021855
23,76771	1,104	1,123	1,124	1,117	0,011269	0,012752

Äëÿ êàæäîé êîíöåíòðàöèè ÃÃÑ îïðåäåëèëè ñòàíäàðòíîå îòêëîíåíèå îòíîñèòåëüíî êîíöåíòðàöèè S(ÁÏÊ) è îòíîñèòåëüíûå ñòàíäàðòíûå îòêëîíåíèÿ îòíîñèòåëüíî êîíöåíòðàöèè Sr(ÁÏÊ)ïî ôîðìóëàì:

,

Ðåçóëüòàòû âû÷èñëåíèÿ:

S(ÁÏÊ), ìã/äì3	Sr(ÁÏÊ)
0,049285	0,143502
0,089969	0,131003
0,183627	0,089185
0,190196	0,055462
0,256582	0,053479
0,148468	0,021683
0,260166	0,025373
0,190161	0,013932
0,217202	0,012752
0,432063	0,021173
0,252112	0,010607

Ïî ïîëó÷åííûì äàííûì ïîñòðîèëè ýêñïåðèìåíòàëüíóþ çàâèñèìîñòü îòíîñèòåëüíîãî ñòàíäàðòíîãî îòêëîíåíèÿ îò êîíöåíòðàöèè, àïïðîêñèìèðîâàëè ñòåïåííîé ôóíêöèåé, èìåþùåå óðàâíåíèå

Sr(ÁÏÊ)=0,1007×ÁÏÊ-0,64

Èñïîëüçóÿ ýòî óðàâíåíèå íàéäåì êîíöåíòðàöèþ, íà÷èíàÿ ñ êîòîðîé âåëè÷èíû Sr(ÁÏÊ) ñòàíîâÿòñÿ ìåíüøå, ÷åì çàäàííîå ïðåäåëüíîå çíà÷åíèå Sr(ÁÏÊ)max = 0,33.

lg(Sr(ÁÏÊ)max) = lg(0,1007) - 0,64×lg(Cí)

ìèêðîáíûé áèîñåíñîð êëåòêà îêèñëÿåìîñòü

Ñí=0,157 ìã/äì3

Íèæíÿÿ ãðàíèöà îïðåäåëÿåìûõ ñîäåðæàíèé Ñí äëÿ ÎÅÑD-ñèíòåòè÷åñêèõ ñòî÷íûõ âîä

Ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå, îáðàáîòàííûå â ñðåäå Excel.

ÁÏÊ ìãÎ?/äì³(ÃÃÑ)	Îòâåò áèîñåíñîðà y, ìã/(ìèíäì3)	ñðåäíåå çíà÷åíèå îòâåòà áèîñåíñîðà ?, ìã/(ìèíäì3)	ñòàíäàðòíîå îòêëîíåíèå îòíîñèòåëüíî ñðåäíåãî S(y), ìã/(ìèíäì3	Äîâåðèòåëüíûé èíòåðâàë ïðè Ð=95%, äy
0,066225	0,054	0,0551	0,0529	0,054	0,0011	0,001245
0,115321	0,072	0,0701	0,06847	0,07019	0,001767	0,001999
0,163934	0,12822	0,1345	0,1176	0,126773	0,008542	0,009666
0,243902	0,16206	0,1745	0,1549	0,16382	0,009918	0,011223
0,322581	0,216	0,2259	0,2005	0,214133	0,012802	0,014487
0,4	0,264	0,2509	0,2711	0,262	0,010247	0,011596
0,47619	0,306	0,3146	0,3105	0,310367	0,004302	0,004868
0,551181	0,354	0,3604	0,3493	0,354567	0,005572	0,006305
0,625	0,40284	0,4107	0,3918	0,40178	0,009494	0,010744
0,697674	0,4218	0,4374	0,4297	0,429633	0,0078	0,008827
0,769231	0,4566	0,4583	0,4516	0,4555	0,003483	0,003941
0,839695	0,4848	0,4798	0,4809	0,481833	0,002627	0,002973
0,909091	0,5052	0,5057	0,5143	0,5084	0,005116	0,005789

Äëÿ êàæäîé êîíöåíòðàöèè ÃÃÑ îïðåäåëèëè ñòàíäàðòíîå îòêëîíåíèå îòíîñèòåëüíî êîíöåíòðàöèè S(ÁÏÊ) è îòíîñèòåëüíûå ñòàíäàðòíûå îòêëîíåíèÿ îòíîñèòåëüíî êîíöåíòðàöèè Sr(ÁÏÊ)ïî ôîðìóëàì:

,

Ðåçóëüòàòû âû÷èñëåíèÿ:

S(ÁÏÊ), ìã/äì3	Sr(ÁÏÊ)
0,001975	0,1756
0,003172	0,1109
0,015339	0,093569
0,017809	0,073017
0,022989	0,071265
0,018401	0,046002
0,007724	0,016221
0,010005	0,018152
0,017049	0,027278
0,014006	0,020076
0,006254	0,00813
0,004718	0,005619
0,009186	0,010105



Ïî ïîëó÷åííûì äàííûì ïîñòðîèëè ýêñïåðèìåíòàëüíóþ çàâèñèìîñòü îòíîñèòåëüíîãî ñòàíäàðòíîãî îòêëîíåíèÿ îò êîíöåíòðàöèè, àïïðîêñèìèðîâàëè ñòåïåííîé ôóíêöèåé, èìåþùåå óðàâíåíèå

Sr(ÁÏÊ)=0,0093×Ñ-1,2185

Èñïîëüçóÿ ýòî óðàâíåíèå íàéäåì êîíöåíòðàöèþ, íà÷èíàÿ ñ êîòîðîé âåëè÷èíû Sr(ÁÏÊ) ñòàíîâÿòñÿ ìåíüøå, ÷åì çàäàííîå ïðåäåëüíîå çíà÷åíèå Sr(ÁÏÊ)max = 0,33.

lg(Sr(ÁÏÊ)max) = lg(0,0093) - 1,2185×lg(Cí)

Ñí= 0,053ìã/äì3

Ðàçìåùåíî íà Allbest.ru