Messwerte in der Nähe von Grenzwerten müssen von Laboratorien, die nach DIN EN ISO/IEC 17025 akkreditiert sind, mit einer Messunsicherheitsangabe versehen werden.
Dies hat zur Folge, dass diejenigen, die die Einhaltung solcher Grenzwerte überwachen müssen, in zunehmendem Maße mit diesen Messunsicherheitsangaben konfrontiert werden. Dies mündet dann häufig in Fragen wie:
"Ist 51 denn wirklich signifikant mehr als 50?"
Diese oder ähnliche Fragen werden dann den Analytikern gestellt. Die Antwort auf diese Frage hängt selbstverständlich von der Höhe der Messunsicherheit ab. Wie sähe denn die Antwort aus, wenn wir davon ausgehen, dass der Messunsicherheitsbereich den Grenzwert einschließt?
Gehen wir, der Einfachheit halber, davon aus, dass die Messwerte normal verteilt sind. Dann ermöglicht die Abschätzung der Messunsicherheit die Abschätzung, mit welcher Wahrscheinlichkeit ein Grenzwert über- oder unterschritten ist. Dann könnten wir z.B. folgende Situation haben:
aus [1]
Wenn wir eine naturwissenschaftlich korrekte Antwort geben wollen, kommen wir zu folgendem Schluss (siehe auch [2]):
"Die Wahrscheinlichkeit, dass der wahre Wert der Konzentration des Analyten im Untersuchungsobjekts den Grenzwert unterschreitet, wird zu 68% eingeschätzt, die Wahrscheinlichkeit, dass er ihn überschreitet, zu 32%."
Diese Aussage kann aber normalerweise den Fragenden nicht befriedigen.
Wir müssen also eine klare Vorgehensweise haben, wie mit der Messunsicherheit bei der Grenzwertbeurteilung umgegangen werden soll.
Wenn über die Einhaltung oder Überschreitung von Grenzwerten berichtet wird, muss nach DIN EN ISO/IEC 17025 auch die zugrunde liegende Entscheidungsregel angegeben werden.
Es liegt auf der Hand, denjenigen, der für die Festsetzung des Grenzwertes, also des Qualitätszieles für ein bestimmtes Produkt, verantwortlich ist, dafür in die Pflicht zu nehmen. Häufig sind diese Personen jedoch nicht mit Fragen der Messunsicherheiten vertraut, weshalb sie gut daran täten, sich der Unterstützung analytisch fachkundiger Personen zu versichern.[1]
Möglichkeit 1:
Eine Grenzwertüberschreitung ist dann gegeben, wenn der Messwert und die angegebene Messunsicherheit über dem Grenzwert liegen
(aus [1])
Mit dieser Vorgehensweise ist das Risiko verbunden, dass eine falsche Entscheidung getroffen wird, also ein Wert akzeptiert wird, der in Wahrheit höher als der Grenzwert ist. Dieses Risiko hat hier der Überwacher zu tragen. Es liegt nahe, diese Vorgehensweise dann anzuwenden, wenn dem Überwachten eine Überschreitung des Grenzwerts mit großer Wahrscheinlichkeit nachgewiesen werden muss. Die Beweispflicht liegt also beim Überwacher.
Möglichkeit 2:
Der Grenzwert gilt dann als eingehalten, wenn Messwert um mehr als die angegebene Messunsicherheit unterhalb des Grenzwerts liegt.
(aus[1])
Auch hier gibt es das Risiko einer Fehlbewertung. Ein Messwert, der Wert in Wahrheit unter dem Grenzwert liegt, wird als Überschreitung gewertet. Das Risiko liegt jetzt voll und ganz auf der Seite des Überwachten. In vielen Fällen hat ein Überwachter die Beweispflicht, dass sein Produkt bestimmte Grenzwerte einhält. Dann wäre diese Methodik angemessen.
Möglichkeit 3:
Es gibt auch noch einen Mittelweg. Dann wird ein Messwert genau dann als Grenzwertüberschreitung gewertet, wenn der Messwert selbst über dem Grenzwert liegt. Die Messunsicherheit spielt dann für die Bewertung keine Rolle.
(aus[1])
Das Risiko der Fehlentscheidung wird geteilt.
Das Risiko einer Fehlentscheidung ist nicht zu vermeiden. Es ist jedoch die Frage, wer dieses Risiko trägt und natürlich stellt sich auch die Frage nach der Größe des Risikos. Quantifizieren lässt sich dieses Risiko über die Messunsicherheit. Deshalb ist es auch außerordentlich wichtig, dass Messunsicherheiten richtig abgeschätzt werden. Es ist dann das Interesse desjenigen, der das Risiko tragen muss, dieses auch zu limitieren und damit Grenzen für eine zulässige Messunsicherheit zu setzen. Diese müssen natürlich auch realistisch sein. Es ist niemand damit gedient, wenn unrealistisch kleine Messunsicherheiten angegeben werden, die in der Realität nicht einzuhalten sind.
Es ist auch essentiell, dass die Rahmenbedingungen für die Messunsicherheitsabschätzung eindeutig festgelegt sind. Dazu gehören insbesondere folgende Aspekte:
- das Vertrauensniveau muss festgelegt und mit der Messunsicherheit angegeben werden. Ein 95-%-Niveau, also eine erweiterte Messunsicherheit mit dem Erweiterungsfaktor 2, ist hier üblich. Der "wahre Wert"wird dann mit einer Wahrscheinlichkeit von 95 % innerhalb des Messunsicherheitsbereichs erwartet.
- bei der Abschätzung der Messunsicherheit sollten sowohl die Präzision als auch die Richtigkeit in die Abschätzung einbezogen werden.
Die Abwasserverordnung [3] legt in § 6 fest, dass die Grenzwerte die Messunsicherheiten der Analysen und Probennahmeverfahren bereits berücksichtigen. Dieser "juristische Winkelzug" legt damit die Teilung des Risikos und die Nichtbeachtung der Messunsicherheit fest. Das Risiko, das geteilt wird, ist nach oben offen. Eingeschränkt wird es nur dadurch, dass mit der Festschreibung bestimmter Verfahren im Anhang der Abwasserverordnung eine gewisse Qualität der Analytik vorausgesetzt werden kann. Dies ist aber für sich keine Garantie für kleine Messunsicherheiten. Ringversuche zeigen dies sehr deutlich.
Die Trinkwasserverordnung [4] und die zugrunde liegende EU-Richtlinie 2020/2184 [5] enthält Anforderungen an die Bestimmungsgrenze und die Messunischerheit und wie beim Abwasser den Hinweis, dass die Grenzwerte die Messunsicherheit beinhalten.
Ist es schon ein Problem, im Labor ein vernünftiges Verständnis der Messunsicherheit zu entwickeln, ist es bei den Kunden noch um Vieles schwieriger. Aufklärungsarbeit tut daher not.
In Schweden wurde von SP dazu ein Flyer entwickelt. Er wurde von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung übersetzt und er ist für alle Interessierten frei verfügbar [7].
Wichtig ist vor allem, dass die Messunsicherheit nicht als Gütekriterium für ein Labor interpretiert wird. Vielmehr ist in jedem Falle zu prüfen, ob die vom Labor angegebenen Messunsicherheiten für den vorgesehenen Anwendungszweck der Analytik ausreichend sind oder nicht.
Ein Konkurrenzkampf der Laboratorien auf der Basis von Messunsicherheiten würde nur dazu führen, dass diese von Laboratorien systematisch zu niedrig eingeschätzt würden, und der vorgesehene Zweck der Unsicherheitsangabe wäre damit extrem gefährdet.
[1] Koch, M.: Messunsicherheit und Grenzwerte. Vom Wasser 103, 7-10 (2005)
[6] Koch, M.: Messunsicherheit in der Trinkwasseranalytik - Erkenntnisse aus Ringversuchen. Bundesgesundheitsbl Gesundheitsforsch Gesundheitsschutz 49, 1027-1033 (2006).