Prosedur Estimasi Ketidakpastian Pengukuran pH Sampel Air

Labmutu.com - Halo sobat laboran apakabar semuanya?, semoga dalam keadaan sehat selalu dan dalam lindungan Tuhan Yang Maha Esa. Pada pembahasan kali ini, saya ingin memberikan sedikit informasi mengenai prosedur estimasi ketidakpastian pengukuran pH pada sampel air.

Sampel air yang dimaksudkan adalah dapat berasal dari air sumur, air sungai, air laut dan air limbah. Dalam pembahasan kali ini saya akan memberikan contoh estimasi ketidakpastian dari sampel air sungai.

Bagi rekan-rekan yang masih belum memahami secara detail mengenai estimasi atau evaluasi ketidakpastian pengukuran, anda dapat membaca pada artikel di bawah ini:

Memahami Estimasi Ketidakpastian Pengukuran

Jika sudah memahaminya, mari kita lanjutkan materi pembahasan kita. Adapun estimasi ketidakpastian pengukuran pH ini menggunakan estimasi ketidakpastian Tipe A. Mengapa menggunakan Tipe A, karena sistem analisisnya merupakan analisis pembacaan langsung dari suatu alat ukur yaitu pH meter.

Jika Rekan-rekan sekalian membutuhkan Panduan Mutu dan Prosedur Mutu, kami menawarkan template dokumen tersebut untuk memudahkan rekan-rekan dalam memahami bahkan bisa langsung mengimplementasikan ISO/IEC 17025: 2017. Kami juga menawarkan template Formulir yang diperlukan untuk menjalankan Prosedur. Untuk informasi lebih detail, silahkan kontak via Seluler or WA ke nomor 0821-7254-5061.

Sebagai informasi tambahan, biasanya metode analisis pH air menggunakan SNI 06-6989.11-2004. Langsung saja kita lanjut ke bagian prosedur untuk melakukan estimasi ketidakpastian pengukuran.

Terlebih dahulu persiapkan sampel yang akan dijadikan untuk ditentukan nilai ketidakpastiannya, sebagai contoh disini saya menggunakan sampel air sumur.

Berikutnya, lakukan kalibrasi pada alat pH yang digunakan menggunakan Buffer pH 4.00 dan pH 7.00.

Setelah selesai tahap kalibrasi, lakukan pembacaan pH sampel yang telah dipersiapkan sebelumnya. Ingat selalu lakukan pengulangan untuk estimasi ketidakpastiannya. Saya sarankan minimal 6 kali pengulangan, namun saya menganjurkan untuk melakukan 7 kali ulangan.

Berdasarkan hasil pengukuran yang dilakukan, diperoleh nilai pH air sumur adalah: 6.72; 6.75; 6.73; 6.75; 6.73; 6.74; 6.75.

Setelah diperoleh datanya maka silahkan ketik ke dalam Microsoft Excel, contoh tersebut dapat dilihat pada gambar berikut:

Karena pengukuran pH menggunakan alat pH meter, biasanya nilai hasilnya langsung muncul tanpa adanya perhitungan tertentu maka penentuan spesifikasi tidak dilakukan.

Oleh sebab itu kita dapat langsung menentukan diagram fishbon yaitu untuk menentukan sumber-sumber ketidakpastian pengukuran yang diperoleh dari proses analisis pH menggunakan pH meter.

Diagram fishbone (tulang ikan) dapat dilihat pada gambar berikut ini:

 

Nah, dengan kita buat diagram tulang ikan tersebut kita dapat mengetahui sumber-sumber ketidakpastian dari pengukuran pH air menggunakan alat pH meter.

Selanjutnya kita tentukan nilai ketidakpastian dari masing-masing ketidakpastian tersebut.

1. Ketidakpastian Asal Buffer pH 4 dan pH 7

Ketidakpastian dari masing-masing buffer tersebut dapat kita ketahui dari Certificate of Analysis (CoA) larutan buffer tersebut. Biasanya CoA tersebut disertakan pada saat kita membeli larutan buffer tersebut.

Berdasarkan hasil penelusuran nilai ketidakpastian asal CoA, diperoleh nilai ketidakpastian untuk buffer pH 4 adalah 0.0014 dan buffer pH 7 adalah 0.0029 serta faktor cakupan (k) adalah 2 untuk tingkat kepercayaan 95%.

Berikutnya, hitung ketidakpastian (u) dari masing-masing larutan buffer tersebut menggunakan rumus berikut ini:

Maka nilai ketidakpastian (u) buffer pH 4 adalah:

Selanjutnya tentukan nilai ketidakpastian untuk buffer pH 7, menggunakan rumus yang sama

Setelah diketahui ketidakpastian asal CoA maka selanjutnya menentukan ketidakpastian resolusi alat pH meter.

2. Ketidakpastian Asal Alat pH Meter

Resolusi yang dimaksud adalah skala terkecil dari kemampuan alat dalam membaca nilai pH sampel.

Pada alat ukur pH yang saya gunakan adalah Multi9310 WTW dengan resolusi yang digunakan adalah 0.01.

Maka ketidakpastian asal resolusi yang ditentukan adalah 0.01 dengan faktor cakupan (k) adalah 2 dengan taraf kepercayaan 95%. Sehingga nilai ketidakpastiannya adalah:

3. Ketidakpastian Asal Presisi Metode

Ketidakpastian presisi metode dapat ditentukan dari nilai standar deviasi dari data hasil pengukuran sampel yang dapat dihitung menggunakan microsoft excel. Contoh seperti pada gambar berikut:

Berdasarkan hasil perhitungan standar deviasi, maka diperoleh nilai ketidakpastian presisi metode adalah 0.0121.

Setelah didapatkan nilai ketidakpastian dari semua sumber-sumber ketidakpastian dari pengukuran pH air menggunakan pH meter maka ditentukan pula nilai ketidakpastian gabungannya.

4. Ketidakpastian Gabungan pH

Adapun rumus dari ketidakpastian gabungan dapat anda lihat pada gambar berikut ini:

Nah, dari rumus di atas, dapat kita masukkan nilai ketidakpastian yang diperoleh, yaitu:

Maka nilai ketidakpastian gabungannya adalah:

Seperti aturan estimasi ketidakpastian, terakhir adalah ditentukan pula nilai ketidakpastian diperluas dengan rumus dan hasil seperti pada gambar berikut ini:

Okay sabahat laboran, dari proses estimasi ketidakpastian di atas maka nilai ketidakpastian untuk parameter pH air sumur yang saya hitung adalah 0.026 sehingga kita dapat melaporkannya menjadi:

Itulah prosedur estimasi ketidakpastian pengukuran pH menggunakan pH meter, anda bisa saja menggunakan prosedur di atas untuk menentukan nilai ketidakpastiannya.

Semoga bermanfaat, silahkan dibagikan agar artikel ini dapat bermanfaat untuk orang lain.

Disclaimer:

Artikel ini hanya untuk keperluan akademis (belajar). Jika anda berminat ingin menggunakan artikel ini, silahkan cantumkan rujukan dari penulis yang dapat anda lihat di halaman ABOUT.

Ketidakpastian Pengukuran : Estimasi dan Eveluasi Yang Sesuai ISO 17025

Ketidakpastian Pengukuran - Dalam memenuhi persyaratan dan meningkatkan kepuasan pelanggan, laboratorium selalu berusaha untuk meningkatkan kualitas data hasil pengujian yang berasal dari kegiatan di laboratorium.

Tentang estimasi ketidakpastian pengukuran, di dalam persyaratan Sistem Manajemen Mutu Laboratorium Penguji yang dipersyaratkan dalam ISO/IEC 17025 versi 2017 ketidapastian pengukuran juga harus di evaluasi sehingga penyebutan kata Estimasi telah dirubah menjadi Evaluasi  yaitu menjadi Evaluasi Ketidakpastian. 

Perbedaannya terletak pada hasil dari ketidakpastian tersebut harus dilakukan evaluasi agar proses penentuan ketidakpastian pengukuran dapat diterapkan ke dalam pengujian sampel sehari-hari.

Mengenai evaluasi ketidakpastian pengukuran, terdapat banyak perbedaan dalam menafsirkannya, namun kali ini penulis ingin membahasnya berdasarkan dari hasil diskusi dengan Asesor Komite Akreditasi Nasional (KAN) pada saat agenda asesmen ulang ditempat penulis bekerja.

Pada saat penulis melakukan diskusi dengan salah satu tim Asesor, beliau mengatakan bahwa Ketidakpastian itu tak berbeda dengan Standar Deviasi, dimana maksudnya adalah Bias yang dihasilkan dari suatu pengukuran atau pengujian yang dilakukan secara berulang.

Baca Juga: Sumber Kesalahan Dalam Pengukuran

Maka untuk mengevaluasi nilai ketidakpastian hampir sama dengan evaluasi nilai standar deviasi. Sobat laboran tentu pernah melakukan pengujian yang dilakukan secara berulang hingga 7 kali atau bahkan lebih? nah, biasanya kita melakukan evaluasi data tersebut bersifat presisi adalah melalui nilai Simpangan Baku Relatif (Relative Standard Deviation) atau disingkat RSD kemudian dibandingkan dengan nilai CV Horwitzh.

KUNJUNGI JUGA TEMPLATE DOKUMEN SISTEM MANAJEMEN MUTU

Sebelum kita melakukan evaluasi terhadap nilai ketidakpastian yang diperoleh dari hasil estimasi, maka kita akan membahas bagaimana cara melakukan perhitungan ketidakpastian pengujian? mari kita bahas satu per satu.

Klausul Estimasi Ketidakpastian dalam ISO/IEC 17025:2017

7.6.1. Lаbоrаtоrіum hаruѕ mеngіdеntіfіkаѕі kontribusi terhadap kеtіdаkраѕtіаn реngukurаn. Sааt mеngеvаluаѕі kеtіdаkраѕtіаn реngukurаn, semua kontribusi yang реntіng, tеrmаѕuk yang timbul dari pengambilan sampel, hаruѕ dіреrhіtungkаn dеngаn mеnggunаkаn mеtоdе аnаlіѕіѕ уаng tераt.

7.6.2. Lаbоrаtоrіum уаng mеlаkukаn kаlіbrаѕі, tеrmаѕuk peralatannya sendiri, hаruѕ mengevaluasi kеtіdаkраѕtіаn реngukurаn untuk ѕеmuа kаlіbrаѕі.

7.6.3. Laboratorium уаng melakukan реngujіаn harus mengevaluasi kеtіdаkраѕtіаn pengukuran. Bіlа mеtоdе uji menghalangi evaluasi ketidakpastian pengukuran secara ketat, еѕtіmаѕі hаruѕ dilakukan berdasarkan pemahaman terhadap prinsip tеоrіtіѕ atau реngаlаmаn рrаktіѕ dari kіnеrjа mеtоdе іnі.

CATATAN 1 Dalam kаѕuѕ-kаѕuѕ dі mаnа mеtоdе ujі уаng diakui dengan baik mеnеntukаn bаtаѕаn nilai ѕumbеr utаmа kеtіdаkраѕtіаn pengukuran dаn mеnеntukаn bentuk реnуаjіаn hаѕіl yang dіhіtung, lаbоrаtоrіum dіаnggар tеlаh mеmеnuhі 7.6.3 dеngаn mеngіkutі mеtоdе ujі dаn іnѕtrukѕі реlароrаn.

CATATAN 2 Untuk mеtоdе tertentu dimana ketidakpastian pengukuran hаѕіl tеlаh dіtеtарkаn dаn dіvеrіfіkаѕі, tіdаk реrlu mengevaluasi ketidakpastian реngukurаn untuk ѕеtіар hаѕіl jіkа laboratorium dapat mеnunjukkаn bahwa fаktоr-fаktоr уаng ѕаngаt mempengaruhi diidentifikasi terkendali.

CATATAN 3 Untuk іnfоrmаѕі lеbіh lаnjut, lіhаt ISO/IEC Guide 98-3, ISO 21748 dаn ѕеrі ISO 5725.

Pengertian Dasar Ketidakpastian

Menurut Hadi (2018), ketidakpastian adalah parameter yang berhubungan dengan hasil suatu pengujian yang memberikan gambaran penyebaran dari nilai pengujian. Katidakpastian pengukuran merupakan nilai ketidakpastian yang diperoleh dari pengukuran suatu bahan atau material dengan menggunakan peralatan dan instrumen yang terkalibrasi, sehingga nilai ketidakpastian yang diperoleh merupakan nilai ketidakpastian gabungan dari setiap langkah atau proses pengukuran.

Berikutnya, menurut International Vocabulary of Basic and General Terms in Metrology (VIM) bahwa ketidakpastian pengukuran adalah suatu parameter yang dihubungkan terhadap hasil pengujian yang menunjukkan sebaran nilai yang diyakini berasal dari measurand.

Misalkan kita melakukan pengukuran atau pengujian kadar Fosfat menggunakan instrumen Spektrofotometer UV-Vis, dalam melakukan pengujian tersebut kita menggunakan beberapa peralatan diantaranya Timbangan Analitik, Pipet Volume, Labu Takar (Volume Flask) dan lain-lain. Masing-masing peralatan yang digunakan memiliki kontribusi terhadap nilai ketidakpastian, ditambah lagi analis yang melakukan pekerjaan juga memiliki nilai ketidakpastian yaitu disebut Repeatability.

Biasanya ketidakpastian dituliskan ke dalam bentuk seperti gambar berikut:

2,15 adalah nilai rata-rata yang dilaporkan
0,024 adalah nilai ketidakpastian yang diperoleh dari 

Dalam menentukan ketidakpastian pengukuran, terdapat 2 Tipe yang sering digunakan dan dijumpai yaitu disebut Ketidakpastian Tipe A dan Ketidakpastian Tipe B. Masing-masing ketidakpastian tersebut akan dibahas pada bagian selanjutnya.

Tipe Ketidakpastian

Ketidakpastian Tipe A

Ketidakpastian Tipe A merupakan sumber ketidakpastian yang berasal dari penentuan dengan metode statistik. Penentuan secara statistik tersebut dilakukan dengan cara:

Standar deviasi yang dimaksud adalah nilai simpangan baku yang diperoleh dari hasil pengulangan sampel pada penentuan suatu analit menggunakan metode yang terverifikasi atau tervalidasi. Sedangkan n adalah pengulangan yang dilakukan pada waktu yang sama atau berbeda. Namun dalam hal ini biasanya dilakukan pada waktu yang bersamaan, analis yang sama, metode yang sama dan waktu yang berdekatan.

Ketidakpastian Tipe B

Ketidakpastian Tipe B merupakan sumber ketidakpastian yang berasal dari informasi ilmiah seperti Sertifikat Kalibrasi Alat ataupun jurnal ilmiah. Ketidakpastian Tipe B dapat diekspresikan sebagai berikut:

Maksud dari ketidakpastian dari informasi adalah nilai ketidakpastian yang diperoleh dari sertifikat kalibrasi atau informasi ilmiah lainnya. Sedangkan k adalah faktor cakupan, adapun nilai faktor cakupan ini biasanya ditentukan langsung dari informasi tersebut dan ada juga yang tidak. Jika tidak dicantumkan biasanya nilai k adalah 2 (dua).

Prosedur Menentukan Evaluasi Ketidakpastian Pengukuran

Secara umum, prosedur penentuan ketidakpastian pengukuran dilakukan pada 3 (tiga) tahapan utama yaitu:

1. Menentukan spesifikasi kuantitas yang diukur dengan persamaan atau rumus.

Pada tahap ini biasanya rumus diperoleh dari sumber referensi metode yang digunakan atau jika melakukan pengembangan metode secara in-housed (in-housed method). Persamaan yang digunakan meliputi kadar atau konsentrasi yang dihasilkan dari instrumen analisis, faktor pengenceran dan faktor konversi (jika ada). Rumus atau persamaan tersebut juga digunakan untuk menghitung kadar atau konsentrasi analit yang dilakukan sehari-hari di laboratorium.

2. Mengidentifikasi sumber ketidakpastian

Proses identifikasi dilakukan dengan menjabarkan sumber-sumber ketidakpastian untuk menganalisis suatu analit pada sampel tertentu menggunakan metode pengujian yang dipilih. Sumber ketidakpastian biasanya berasal dari semua kegiatan yang dilakukan, peralatan yang digunakan, analis yang mengerkan, instrumen analisis yang digunakan, kondisi akomodasi dan lingkungan, bahan kimia atau standar yang digunakan hingga faktor eksternal lainnya seperti proses pengambilan sampel.

Masing-masing sumber ketidakpastian yang telah teridentifikasi dijabarkan kedalam bentuk diagram sebab akibat yang biasa disebut sebagai diagran Fishbone.

3. Menghitung masing-masing sumber ketidakpastian menjadi ketidakpastian baku

Dalam menghitung nilai ketidakpastian baku, hal yang utama adalah menghitung ketidakpastian yang sesuai dengan Tipe masing-masing ketidakpastian yang telah dibahas di atas. Pastikan dalam menentukan ketidakpastian tidak salah dalam menafsirkan mana yang Tipe A dan Tipe B, karena akan sangat berpengaruh pada nilai ketidakpastian yang diperluas.

Pelaporan Evaluasi Ketidakpastian Pengukuran

Pada ISO/IEC 17025:2017 yaitu versi terbaru, ketidakpastian pengukuran harus dievaluasi. Evaluasi dilakukan untuk menerapkan nilai ketidakpastian pengukuran pada proses pengujian harian. Evaluasi ketidakpastian pengukuran dapat dilakukan dengan dua cara yaitu:

1. Membandingkan nilai tengah dengan nilai ketidakpastian.

Nilai tengah adalah nilai yang diperoleh dari hasil rata-rata pengujian suatu sampel pada analit (parameter) tertentu. sedangkan nilai ketidakpastian berasal dari hasil analisa secara statistik. Menurut beberapa Asesor dan para praktisi, perbandingan antara nilai tengah dan nilai ketidakpastian dapat ditentukan dengan rumus berikut:

Dimana:
EP adalah Evaluasi Perbandingan

Nilai EP dikatakan memuaskan jika memiliki nilai kecil dari 5%. Artinya nilai ketidakpastian tidak boleh lebih besar 5% dari nilai rata-rata. Nah, sudah paham bukan salah satu untuk menentukan evaluasi ketidakpastian pengukuran.

2. Membandingkan nilai ketidakpastian dengan 2/3 CV Horwitzh

Cara melakukan evaluasi ketidakpastian pengukuran selanjutnya adalah dengan membandingkan nilai ketidakpastian dengan 2/3 CV Horwitzh. Mengapa dapat dibandingkan dengan CV Horwitzh? ulasannya telah saya sebutkan sebelumnya. Bahwa beberapa Praktisi telah sepakat bahwa nilai ketidakpastian merupakan nilai Bias (standar deviasi) yang lebih kompleks, dimana ditentukan berdasarkan beberapa sumber ketidakpastian. Evaluasi nilai ketidakpastian pengukuran dinyatakan memuaskan bila nilai ketidakpastian lebih kecil dari 2/3 KV Horwitzh.

Baca Juga:

KLAUSUL ISO/IEC 17025:2017 UNTUK PANDUAN MUTU LABORATORIUM

Kesimpulan:

Ketidakpastian pengukuran dapat juga dikatakan sebagai nilai keragu-raguan, namun dalam penentuannya dilakukan berdasarkan analisis secara statistik. Ketidakpastian sangat dibutuhkan terutama untuk parameter yang termasuk ke dalam ruang lingkup akreditasi. Dalam kebijakan yang ditetapkan dalam ISO/IEC 17025:2017 bahwa Laboratorium harus melakukan Evaluasi Ketidakpastian Pengukuran sehingga mau atau tidak mau Laboratorium harus melakukan evaluasi tersebut. Evaluasi ketidakpastian pengukuran dapat ditentukan dengan dua cara yaitu membandingkan nilai ketidakpastian dengan nilai rata-rata dan membandingkan nilai ketidakpastian pengukuran dengan 2/3 KV Horwitzh. Semoga artikel ini bermanfaat, mohon maaf jika membingungkan dan jika ada yang ingin didiskusikan silahkan tinggalkan pertanyaan di kolom komentar.