MOOC Estimation des incertitudes de mesure en analyse chimique
6. Principe de l'estimation de l'incertitude de mesure
6.1. Définition du mesurande
https://sisu.ut.ee/measurement/51-measurand-definition
Résumé : Le premier principe de l’incertitude de mesure est le suivant: le mesurande doit être défini correctement et sans ambiguïté. L'importance de la définition des mesurandes est expliquée dans l'exemple de la détermination de la teneur en pesticide dans les oranges.
Définition du mesurande
http://www.uttv.ee/naita?id=17585
We will now look at certain basic principles of measurement uncertainty estimation. And the principle number one, is measurand definition. This is an extremely important thing which sometimes is slightly overlooked. But I'm going to explain why it is extremely important to very clearly define what the measurand is and I'm going to do that on an example. And let us take this orange as our example, and suppose our aim, our purpose of the analysis, is determination whether this orange is suitable for eating based on its pesticide content. Meaning whether there are small enough concentrations of pesticides in this orange. Nowadays unless it's a purely organically grown food, almost all fruits and vegetables contain small amounts of pesticides. At low levels they are not really toxic or dangerous. But indeed the levels must be low and they must be controlled. Now suppose our purpose is determination of pesticide content in this orange and now come the questions. Oranges are conserved with pesticides on the surface. So in principle inside orange, there should be no pesticides at all. On the other hand, pesticides can diffuse from the orange peel to the inside. Therefore, the first question that comes is: whether we just determine pesticides on the orange surface or also in the inside ? Maybe we should determine pesticides in the overall orange. But let's look what orange looks like from the inside. We see that it's a far from homogeneous material. At the outside we have the peel and you see even the peel itself has two layers: one is yellowish the other is whitish. Then comes the orange fruit part and finally the inside there's again a white matter and also between these fruit slices there are some other other kinds of material. Meaning this orange has numerous different components, actually numerous different materials involved, and the pesticide content in each of them can be fully different. Therefore, for defining the measurand in the case of analysis of pesticides in the orange, the following decisions have to be made: whether its overall orange or some part of it ? If it is some part, then which part ? If it's only peel, then which layer of the peel ? So we see, there are important questions and all these need to be addressed and clearly answered, if we want to get our measurand right. Now, this is even not yet enough, let us think. We may be interested in our measurand in this one single particular orange. But on the other hand we may also be interested in the whole lot of oranges where this particular orange or perhaps few oranges have been taken from a sample. Therefore we also must ask the question: whether our measurement result relates only to the sample that we took from the whole body of the material or whether it refers to the whole body of material ? And now any of these different parts or the overall orange can be combined with this either sample or full, so that we can in principle have several measurand definitions just for this analytical task of determining some pesticide content in the orange. And let us look how they could be classified. Only sample. Full lot. So we see that we now have a matrix of eight different possibilities. And the measurand definition must clearly say into which of these eight slots we aim to get. |
Nous allons maintenant regarder certains principes de bases pour l'estimation d'incertitudes. Le principal d'entre eux est la définition de mesurande. C'est un concept très important qui est parfois un peu négligé. Je vais expliquer pourquoi il est extrêmement important de vraiment définir clairement ce qu'est le mesurande et je vais le faire à l'aide d'un exemple. Prenons cette orange, et supposons que notre objectif, notre but, soit de déterminer si cette orange est propre à la consommation, en déterminant sa teneur en pesticides. Cela implique de savoir si la concentration en pesticides est suffisamment faible dans cette orange. De nos jours, à moins qu'ils soient issus de l'agriculture biologique, presque tous les fruits et légumes contiennent une petite quantité de pesticides. En faibles quantités, ces derniers ne sont pas vraiment nocifs. Mais leurs concentrations doivent être suffisamment basses et elles doivent être surveillées (dans le temps). Maintenant, supposons que notre objectif soit la détermination de la teneur en pesticides contenue dans cette orange, alors des questions se posent. Les oranges contiennent des pesticides à leur surface. Donc, en principe, à l'intérieur de l'orange, il ne devrait pas y avoir de pesticides du tout. Cependant, les pesticides peuvent diffuser de la peau de l'orange jusqu'à l'intérieur de celle-ci. Donc, la première question qui se pose est : faut-il juste déterminer la quantité de pesticides à la surface de l'orange ou bien aussi à l'intérieur ? Peut-être faut-il déterminer la quantité de pesticides dans toute l'orange (peau + intérieur) ? Regardons à quoi une orange ressemble à l'intérieur. Nous voyons que cette dernière est loin d'être homogène. A l'extérieur, nous avons la peau et vous voyez que la peau est elle-même constituée de deux couches : l'une est jaunâtre et l'autre blanchâtre. Ensuite, nous avons le fruit de l'orange. Au centre, il y a finalement de nouveau une matière blanche, et il y a également, entre les tranches de fruits, une autre sorte de matière. Ce qui veut dire que cette orange contient de nombreux composants différents. En fait, de nombreuses parties différentes sont impliquées et la teneur en pesticides dans chacune d'elles peut-être très différente. Donc, pour définir le mesurande, pour cette analyse de pesticides dans une orange, la décision à la question suivante doit être prise : analyse-t-on l'orange en entier ou bien une partie de cette dernière ? Et si c'est une partie, laquelle ? Est-ce uniquement la peau, et si oui, quelle couche de la peau ? Nous voyons bien qu'il y a des questions importantes et qui nécessite d'y trouver une réponse claire si on souhaite définir comme il le faut notre mesurande. Cependant, ce n'est pas encore suffisant. Réfléchissons. Pour notre mesurande, on peut vouloir s'intéresser à cette unique orange. Mais on peut également vouloir s'intéresser au lot entier d'orange dans lequel celle-ci où seulement quelques oranges ont été prélevées. Donc, nous devons aussi nous poser la question : notre résultat de mesure se rapporte-t-il uniquement à l'échantillon prélevé sur l'ensemble de la population ou se réfère-t-il à l'ensemble de la population ? Maintenant, chaque constituant (de l'orange), ainsi que l'orange elle-même, peuvent être combinés avec soit l'échantillon seul ou tout le lot, ce qui peut, en principe, donner plusieurs définitions du mesurande, rien que pour cette tâche analytique qui est la détermination de la teneur en pesticides dans une orange. Et regardons comment ces mesurandes peuvent être classifiés. Echantillon seul ? Lot entier ? Nous avons maintenant un tableau avec huit mesurandes différents possibles. Le mesurande que l'on aura défini doit indiquer très clairement à laquelle de ces huit situations, on souhaite apporter une réponse. |
Définir le mesurande dans le cas de la détermination de la teneur en pesticides dans les oranges n’est pas trivial. D'une part, il est important de définir si le résultat est appliqué à une seule orange ou à quelques oranges prises comme échantillon ou s'il s'applique à l'ensemble du lot d'oranges (l'objet d'analyse dans son ensemble, également appelé cible d'échantillonnage). D'autre part, les oranges ne sont pas homogènes.
Les pesticides sont appliqués sur une surface d'orange, pas à l'intérieur. Ainsi, les pesticides peuvent diffuser de la peau d'orange vers l'intérieur. Il existe donc différentes possibilités: orange entière, peau entière, partie extérieure de la peau, chair d'orange uniquement.
En combinant ensemble, nous avons 8 possibilités, dans lesquelles nous pouvons déterminer exactement les pesticides. La mesure de la teneur en pesticides selon chacune des possibilités conduira à des résultats différents et non comparables entre eux.
En outre (non expliqué dans la vidéo), au lieu de définir le mesurande via le contenu total en analyte de l'échantillon (ou d'une partie de l'échantillon), il est souvent plus pratique d'examiner uniquement une partie de l'analyte.
Un bon exemple est la détermination du phosphore dans le sol. Bien qu'il soit possible de déterminer la teneur en phosphore totale dans le sol, il est en fait plus intéressant de déterminer uniquement la partie disponible pour les plantes - le phosphore biodisponible - car c'est cette partie de la teneur en phosphore totale qui contribue à la fertilité du sol et présente donc un intérêt pour l’agriculture.
La teneur en phosphore totale et la teneur en phosphore biodisponible sont des quantités différentes et leurs valeurs pour le même sol diffèrent fortement. Cela a des implications importantes pour la procédure de mesure. Ceci sera expliqué dans le 5.2.