9.13 : Планы выборки

Выборка — важный этап в аналитической химии, позволяющий исследователям собирать репрезентативные данные из большой популяции. Распространенные методы выборки включают случайную, судейскую или оценочную, систематическую, стратифицированную и кластерную выборку.

Случайная выборка — это метод, при котором каждый член популяции имеет равные шансы быть выбранным для выборки. Он включает в себя случайный выбор индивидов, часто с использованием генераторов случайных чисел или методов лотерейного типа. Например, при анализе свойств полимерного листа случайную выборку можно использовать, разделив лист на равные секции размером 1 см x 1 см, а затем использовать таблицу случайных чисел, чтобы выбрать 10 секций для анализа случайным образом. Это гарантирует выборку непредвзятых образцов по всему листу. Случайная выборка минимизирует смещение и помогает получить выборку, которая точно представляет всю популяцию.

Судейская (оценочная) выборка, также известная как преднамеренная или селективная выборка, — это невероятностный метод, который опирается на суждение или опыт исследователя при выборе индивидуумов или образцов, которые считаются наиболее подходящими для исследования. Например, предположим, что исследователь изучает биоаккумуляцию полихлорированных бифенилов (ПХБ) в рыбе. В этом случае он может выборочно отбирать только рыбу, которая соответствует определенным критериям, например, меньшего размера или выглядит нездоровой. Этот метод часто используется, когда регулирующие органы требуют определенных критериев для определения собираемой выборки.

Систематическая выборка включает выборку каждой n-й особи из популяции после случайного выбора начальной точки. Например, в исследованиях окружающей среды систематическая выборка может использоваться для сбора образцов из озера путем деления его на сетку и взятия образцов через регулярные интервалы из каждой секции, обеспечивая пространственный охват по всему озеру. Этот подход помогает в исследованиях, включающих пространственные тенденции, такие как распределение кислорода в воде.

Стратифицированная выборка включает разделение популяции на отдельные подгруппы или слои на основе определенных характеристик, имеющих отношение к исследованию. Затем образцы случайным образом отбираются из каждого слоя пропорционально их представленности в популяции. Например, при изучении твердых частиц в городском воздухе можно использовать стратифицированную выборку, разделив популяцию на категории размеров частиц (например, мелкие, крупные). Затем берутся образцы из каждой группы размеров частиц, чтобы оценить их вклад в общие уровни загрязнения.

Этот метод обеспечивает более точный анализ внутри каждой подгруппы и снижает ошибку выборки. Кластерная выборка включает разделение популяции на кластеры или группы, в идеале мини-представления популяции. Случайным образом выбираются несколько кластеров, и все внутри выбранных кластеров подвергаются выборке. Этот метод обычно используется в крупномасштабных исследованиях, где логистические ограничения ограничивают количество мест отбора проб. Например, исследование загрязнения подземных вод может разделить регион на кластеры на основе географических границ, а затем случайным образом выбрать несколько кластеров (регионов) для отбора проб из всех доступных скважин.