海洋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估研究

鄭琳 ，劉艷 ，崔文林 ， 宋文鵬 ，曲亮

（1.國(guó)家海洋局海洋溢油鑒別與損害評(píng)估技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266033；2.國(guó)家海洋局北海環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，山東 青島 266033；3.國(guó)家海洋局煙臺(tái)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，山東 煙臺(tái) 264006）

近年來(lái)，全國(guó)海洋環(huán)境業(yè)務(wù)化監(jiān)測(cè)得到了迅速發(fā)展。隨著海洋監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的不斷拓展，監(jiān)測(cè)技術(shù)水平的不斷提高，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)資源迅速豐富起來(lái)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是環(huán)境質(zhì)量科學(xué)表征的重要來(lái)源，高質(zhì)量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是環(huán)境質(zhì)量的科學(xué)反映。然而，在實(shí)際監(jiān)測(cè)過(guò)程中，樣品采集、運(yùn)輸、分析和采樣地點(diǎn)的偶發(fā)事件以及各環(huán)境要素本身的時(shí)空變化等一系列因素都可能對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響，導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常（周馳等，2010）。美國(guó)EPA依據(jù)《數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估導(dǎo)則QA/G-9R、QA/G-9S（Data Quality Assessment：A Reviewer`s Guide and Satatiscalmethods for prcatitioners）》對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估（王爾宜等，1999）。我國(guó)海洋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制主要依據(jù)海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范第2部分：數(shù)據(jù)處理與分析質(zhì)量控制（GB 17378.2-2007）與《海洋監(jiān)測(cè)質(zhì)量保證手冊(cè)》，而這些規(guī)范中給出的方法主要集中在數(shù)據(jù)產(chǎn)生過(guò)程的質(zhì)量控制，對(duì)于后期數(shù)據(jù)使用過(guò)程的質(zhì)量控制方法涉及較少，因此，數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估停留在較低的數(shù)據(jù)審核層面。本文根據(jù)海洋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)特征，初步構(gòu)建了數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估體系，為提高我國(guó)海洋監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)質(zhì)量提供一定的依據(jù)。

1 海洋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估要求及內(nèi)容

1.1 質(zhì)量要求

質(zhì)量定義為某種產(chǎn)品或工作預(yù)期性質(zhì)的優(yōu)劣程度。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的代表性、完整性、精密性、準(zhǔn)確性、可比性，即“五性”是描述海洋監(jiān)測(cè)結(jié)果預(yù)期性質(zhì)的質(zhì)量指標(biāo)。

（1）準(zhǔn)確性與精密性

準(zhǔn)確性表示監(jiān)測(cè)結(jié)果與真實(shí)值的一致程度，是分析方法或監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的反映，決定監(jiān)測(cè)結(jié)果的可靠性。精密性表示多次測(cè)定同一重復(fù)樣品的分散程度，反映了分析方法或監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在測(cè)試分析過(guò)程存在的隨機(jī)誤差的大小（楊馳宇，2004）。

（2）完整性

完整性是指監(jiān)測(cè)工作是否按計(jì)劃切實(shí)完成，獲得系統(tǒng)、連續(xù)的有效監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的總量是否滿(mǎn)足預(yù)期的要求。主要表現(xiàn)在監(jiān)測(cè)項(xiàng)目是否齊全，監(jiān)測(cè)頻次是否達(dá)到要求，其他必需的數(shù)據(jù)項(xiàng)是否有漏測(cè)漏報(bào)等。

（3）代表性與可比性

代表性是指判別所獲取的數(shù)據(jù)是否客觀地反應(yīng)監(jiān)測(cè)區(qū)域海洋要素的時(shí)間、空間變化特征，符合監(jiān)測(cè)要素的區(qū)域特征（陳上及等，1991）。可比性是指在環(huán)境條件、監(jiān)測(cè)方法、數(shù)據(jù)表達(dá)等可比條件下所獲數(shù)據(jù)的一致程度。

1.2 評(píng)估內(nèi)容

海洋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)主要有數(shù)據(jù)種類(lèi)多、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)多樣、數(shù)據(jù)具有動(dòng)態(tài)、區(qū)域性、數(shù)據(jù)量多樣化等特征。由于海洋環(huán)境的相對(duì)特殊性，同時(shí)監(jiān)測(cè)過(guò)程已經(jīng)采取了多重質(zhì)量控制手段，海洋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)中準(zhǔn)確性和精密性更多是以合理性體現(xiàn)。因此質(zhì)量評(píng)估的主要內(nèi)容是評(píng)估數(shù)據(jù)的完整性、合理性、代表性。數(shù)據(jù)完整性可以根據(jù)任務(wù)設(shè)置的目標(biāo)進(jìn)行評(píng)估。數(shù)據(jù)的合理性與代表性需要在掌握一定環(huán)境特征的基礎(chǔ)上，依據(jù)一定的方法根據(jù)評(píng)估監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是否符合海洋環(huán)境特征、是否符合合理的環(huán)境變化趨勢(shì)來(lái)發(fā)現(xiàn)及剔除異常數(shù)據(jù)。

2 海洋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估體系

開(kāi)展數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估，應(yīng)結(jié)合數(shù)據(jù)特征和評(píng)估目標(biāo)，依據(jù)一定的評(píng)估原則、建立評(píng)估內(nèi)容與方法，確立評(píng)估工作程序。

2.1 評(píng)估原則

評(píng)估原則主要用來(lái)指導(dǎo)評(píng)估工作，即在評(píng)估過(guò)程中依據(jù)評(píng)估原則選擇評(píng)估方法、評(píng)估內(nèi)容、制定工作程序。

評(píng)估原則應(yīng)包括：

1）評(píng)估技術(shù)體系應(yīng)符合國(guó)家公布的數(shù)據(jù)質(zhì)量方面的相關(guān)技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)。

2）評(píng)估方法應(yīng)具有科學(xué)性、可比性及實(shí)用性，評(píng)估內(nèi)容要全面。

3）評(píng)估結(jié)果要科學(xué)、公正，評(píng)估中判別出的異常值要制定科學(xué)合理的處理原則。

4）評(píng)估工作要有重點(diǎn)、層次分明。

2.2 評(píng)估方法

近年來(lái)許多學(xué)者對(duì)海洋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估方法進(jìn)行了研究，建立了客觀分析、回歸分析、線(xiàn)性擬合等方法（許自舟，2008；黃卓爾，2006），但是這些方法的計(jì)算公式或模型較復(fù)雜，在實(shí)際工作中有很大的局限性。美國(guó)EPA數(shù)據(jù)值評(píng)估是采用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理、分析數(shù)據(jù)趨勢(shì)、離散度等進(jìn)行評(píng)估（王爾宜等，1999）。由于海洋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有一定的概率統(tǒng)計(jì)特性，因此，在了解污染物的時(shí)空變化規(guī)律、各環(huán)境要素的變化特點(diǎn)及相互關(guān)系的基礎(chǔ)上，通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法（即統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)法）結(jié)合專(zhuān)業(yè)判別開(kāi)展數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估，是目前進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估快捷、有效的方法。

2.2.1 合理性評(píng)估方法

2.2.1.1 統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)法

統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)法就是運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法檢驗(yàn)監(jiān)測(cè)結(jié)果是否合理。一般根據(jù)數(shù)據(jù)分布類(lèi)型采用不同的統(tǒng)計(jì)方法。

（1）數(shù)據(jù)分布類(lèi)型檢驗(yàn)

數(shù)據(jù)分布類(lèi)型不同，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)特性不同，常見(jiàn)的數(shù)據(jù)分布類(lèi)型有正態(tài)分布、指數(shù)分布、極值分布等。數(shù)據(jù)分布類(lèi)型可以依據(jù)Shapiro-Wilk檢驗(yàn)法（8≤n≤50，n為樣本量，下同）和EPPS-Pulley檢驗(yàn)法 （n≥8）（GB/T 4882-2001）開(kāi)展檢驗(yàn)。

（2）評(píng)估方法

正常情況下獲取的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)一般符合正態(tài)分布規(guī)律，因此，本文主要對(duì)正態(tài)分布數(shù)據(jù)的評(píng)估方法進(jìn)行介紹。非正態(tài)分布數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)評(píng)估方法可以依據(jù)《Ⅰ型極值分布樣本離群值的判斷和處理》 （GB/T 6380-2008）和《指數(shù)分布樣本離群值的判斷和處理》 （GB/T 8056-2008）中的Dixon檢驗(yàn)法和歐文法。

正態(tài)分布數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)評(píng)估方法包括：格拉布斯檢驗(yàn)法、Dixon檢驗(yàn)法、萊特準(zhǔn)則法（GB/T 4883-2008；馬彥峰，2010；史靜濤，2011）。

①格拉布斯檢驗(yàn)法

格拉布斯檢驗(yàn)法是根據(jù)順序統(tǒng)計(jì)量的某種分布規(guī)律提出的一種判別標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算公式為：

式中：Gn為格拉布斯統(tǒng)計(jì)量，x為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為樣本均值，s為樣本標(biāo)準(zhǔn)差，n為樣本量。確定檢出水平α后，通過(guò)查臨界值表進(jìn)行判斷。

②Dixon檢驗(yàn)法

Dixon檢驗(yàn)法是利用極差比進(jìn)行判別的一種方法，根據(jù)數(shù)據(jù)量大小檢驗(yàn)公式略有差異，計(jì)算公式為：

式中：Dn為Dixon統(tǒng)計(jì)量，確定檢出水平α后，通過(guò)臨界值表進(jìn)行異常值判別。

③萊特準(zhǔn)則檢驗(yàn)法

萊特準(zhǔn)則檢驗(yàn)法直接用3倍的標(biāo)準(zhǔn)差即3s作為異常數(shù)據(jù)的判別依據(jù)，如果1，2…n，則xi為異常值，s

以上3種統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)法由于方法原理不同，方法適用性不同。格拉布斯檢驗(yàn)法和Dixon檢驗(yàn)法只能運(yùn)于數(shù)據(jù)量n≤100的判別。Dixon法在數(shù)據(jù)量較少（n=3-5）的情況下，誤將可疑數(shù)據(jù)判為正常數(shù)據(jù)的可能性較大，可靠性較差。Dixon法可以重復(fù)使用以提高其檢驗(yàn)靈敏度；同時(shí)，對(duì)于大樣本數(shù)據(jù)（n＞30），Dixon法可以判別多個(gè)異常值。對(duì)于小樣本數(shù)據(jù)（n＜30），格拉布斯法的判別功效最優(yōu)，但是如限定檢出異常值個(gè)數(shù)大于1時(shí)，格拉布斯法檢驗(yàn)功效較弱。萊特準(zhǔn)則法判別功效較弱，但不受樣本量的限制，計(jì)算簡(jiǎn)便避免了查表的繁雜過(guò)程，實(shí)際工作中可以達(dá)到很好的判別功效（樓潤(rùn)瑜，2008，史靜濤等，2011）。

在實(shí)際運(yùn)用中還應(yīng)結(jié)合監(jiān)測(cè)項(xiàng)目特征選擇檢驗(yàn)方法。如pH、鹽度、COD等數(shù)據(jù)差異性小的監(jiān)測(cè)要素Dixon法判別功效較好，對(duì)于營(yíng)養(yǎng)鹽差異較大的要素格拉布斯檢驗(yàn)法功效較好。

2.2.1.2 專(zhuān)業(yè)判別方法

依據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行異常值判別是整個(gè)質(zhì)量評(píng)估的一部分，其判別結(jié)果僅是統(tǒng)計(jì)理論在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用，判別的結(jié)果是否準(zhǔn)確，與真實(shí)的環(huán)境質(zhì)量情況吻合與否，還必須將統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法與專(zhuān)業(yè)判別方法進(jìn)行結(jié)合，即結(jié)合專(zhuān)業(yè)知識(shí)在區(qū)域環(huán)境要素特征與歷史資料分析成果的基礎(chǔ)上對(duì)數(shù)據(jù)的合理性與代表性進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估。

（1）閾值檢驗(yàn)法

閾值檢驗(yàn)法是基于研究區(qū)域環(huán)境要素時(shí)空分布和變化規(guī)律，在分析研究已有的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上，確定的符合區(qū)域環(huán)境特征的各監(jiān)測(cè)要素正常取值范圍（即閾值），并通過(guò)數(shù)據(jù)比對(duì)判別異常值。閾值確定方法為：根據(jù)所有的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差（屬于對(duì)數(shù)正態(tài)分布者計(jì)算幾何平均數(shù)、幾何標(biāo)準(zhǔn)差），并計(jì)算出95%上、下限值和99%上、下限值，當(dāng)樣本量N≥50時(shí)，取99%上、下限值為閾值，當(dāng)樣本量N＜50時(shí)，取95%上、下限值為閾值。如中國(guó)近海斷面監(jiān)測(cè)與趨勢(shì)性監(jiān)測(cè)都是長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)任務(wù)，至少積累了50年的數(shù)據(jù)，對(duì)于這些監(jiān)測(cè)區(qū)域的環(huán)境要素的環(huán)境特征已經(jīng)有了一定基礎(chǔ)，這些區(qū)域的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估就可以充分運(yùn)用閾值檢驗(yàn)法。

閾值檢驗(yàn)法操作簡(jiǎn)單、直接，能夠有效地檢驗(yàn)出極端異常的數(shù)據(jù)。但是，閾值檢驗(yàn)法由于閾值確定的限制（閾值需要監(jiān)測(cè)區(qū)域與監(jiān)測(cè)要素相對(duì)固定、監(jiān)測(cè)時(shí)間序列至少10 a以上資料來(lái)確定）。對(duì)于資料時(shí)間序列短、尤其是新開(kāi)展監(jiān)測(cè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)的質(zhì)量評(píng)估，效果很難顯現(xiàn)。

（2）相關(guān)性檢驗(yàn)法

由于物質(zhì)自身的化學(xué)性質(zhì)和現(xiàn)實(shí)海水環(huán)境中的實(shí)際情況，海水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的一些基本項(xiàng)目間必然存在一定的關(guān)聯(lián)或關(guān)系，如總氮（TN）是有機(jī)氮（TON）和無(wú)機(jī)氮 （TIN）的總和，而 TIN包括NH4-N、NO2-N和NO3-N，所以TIN的量不應(yīng)高于TN的量?？偭祝═P）是指水中正磷酸鹽、聚合磷酸鹽、可水解磷酸鹽以及有機(jī)磷的總濃度值，則正磷酸鹽、聚合磷酸鹽、可水解磷酸鹽的總和應(yīng)小于TP。Cr的化合物常見(jiàn)價(jià)態(tài)有三價(jià)和六價(jià)，三價(jià)鉻和六價(jià)鉻可以互相轉(zhuǎn)化，因此六價(jià)鉻的濃度不能高于總鉻的濃度。河口、海灣及小區(qū)域的環(huán)境要素具有一定的相關(guān)性，如膠州灣溶解無(wú)機(jī)氮、活性磷酸鹽、活性硅酸鹽3種營(yíng)養(yǎng)鹽之間、營(yíng)養(yǎng)鹽與pH、COD、鹽度環(huán)境因子之間具有明顯的相關(guān)性（姚云等，2007）；福建省深滬灣溶解氧與浮游植物、懸浮物相關(guān)性顯著（羅冬蓮，2002）。在數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估中可以根據(jù)這些監(jiān)測(cè)要素的相關(guān)性判別是否存在異常數(shù)據(jù)。

2.2.2 代表性評(píng)估方法

數(shù)據(jù)代表性評(píng)估能很好的判別數(shù)據(jù)是否符合海洋環(huán)境特征。如浮標(biāo)、海床基、船舶定點(diǎn)連續(xù)監(jiān)測(cè)等新型監(jiān)測(cè)手段獲取的數(shù)據(jù)資料時(shí)間序列長(zhǎng)、連續(xù)性強(qiáng)，具有一定區(qū)域穩(wěn)定性，但是在特殊環(huán)境下，獲取的數(shù)據(jù)也會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定性差，這時(shí)就需要評(píng)估數(shù)據(jù)的代表性。目前對(duì)數(shù)據(jù)代表性評(píng)估常借助數(shù)據(jù)模型進(jìn)行分析，常用方法有時(shí)間序列分析法和特征曲線(xiàn)擬合法。

（1）時(shí)間序列分析法

時(shí)間序列分析是應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法處理系統(tǒng)觀測(cè)得到的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，以分析或預(yù)測(cè)環(huán)境要素的特征和發(fā)展。它的基本原理：一是承認(rèn)事物發(fā)展的延續(xù)性。應(yīng)用過(guò)去數(shù)據(jù)，就能推測(cè)事物的發(fā)展趨勢(shì)。二是考慮到事物發(fā)展的隨機(jī)性。目前采用的模型是統(tǒng)計(jì)學(xué)家Box C.E.P.和JenKins G.M.在20世紀(jì)70年代提出的時(shí)間序列分析模型，即自回歸滑動(dòng)平均模型（Autoregressive Moving Average Model）（龔紹琪，2008）。ARMA（p，q）模型可以表示為：

Xt…，當(dāng)式中q=0稱(chēng)為p階自回歸模型AR（p），θk（k=1，2，…，p）是自回歸系數(shù)，p為模型的階次，即滯后的時(shí)間周期，當(dāng)p=0稱(chēng)為q階滑動(dòng)平均模型 MR（q），ψk（k=1，2，…，q）是滑動(dòng)平均系數(shù)，q為模型的階次，εk為各階的殘差（Paulo etal，2004）。

時(shí)間序列法簡(jiǎn)單易行，便于掌握。如王世明（2010）應(yīng)用時(shí)間序列分析的ARMA模型對(duì)海洋浮標(biāo)壓力測(cè)量數(shù)據(jù)中偏差的數(shù)據(jù)進(jìn)行了質(zhì)量評(píng)估。高強(qiáng)等（2009）提出ARMA模型適合分析渤海COD數(shù)據(jù)。

（2）特征曲線(xiàn)擬合法

對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間的大樣本的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在環(huán)境及污染要素組分變化不大的區(qū)域，可以運(yùn)用曲線(xiàn)擬合的方法進(jìn)行異常數(shù)據(jù)的判別。如張發(fā)兵等（2007）對(duì)DO、NH3-N、COD進(jìn)行曲線(xiàn)擬合，用曲線(xiàn)的邊界點(diǎn)作為控制邊界篩選異常數(shù)據(jù)。該方法在擁有一定時(shí)間跨度的資料積累基礎(chǔ)上，擬合邊界特征曲線(xiàn)和曲線(xiàn)方程能對(duì)數(shù)據(jù)代表性進(jìn)行可靠的判別。

2.3 評(píng)估體系

依據(jù)上述評(píng)估方法，結(jié)合評(píng)估工作原則、內(nèi)容，初步建立了海洋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估體系（圖1）。為體現(xiàn)評(píng)估工作的層次性與重點(diǎn)，采用分階段評(píng)估體系：

圖1 數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估工作流程圖

第一階段為準(zhǔn)備階段，主要開(kāi)展2方面工作：①根據(jù)評(píng)估目標(biāo)確定評(píng)估方案：結(jié)合數(shù)據(jù)使用需求確定評(píng)估目標(biāo)、評(píng)估要素及內(nèi)容、評(píng)估原則（包括評(píng)估方法的選擇原則、異常值處理原則）等。②資料搜集與數(shù)據(jù)整理。對(duì)評(píng)估數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的統(tǒng)計(jì)分析，確定評(píng)估要素及其特征；搜集研究區(qū)域內(nèi)與評(píng)估要素相關(guān)的環(huán)境特征及變化趨勢(shì)研究成果，確定閾值及相關(guān)性評(píng)估內(nèi)容。

第二階段為質(zhì)量評(píng)估階段，包括兩方面工作：①數(shù)據(jù)完整性評(píng)估。根據(jù)評(píng)估目標(biāo)，對(duì)數(shù)據(jù)的完整性即數(shù)據(jù)格式、項(xiàng)目、數(shù)據(jù)量等進(jìn)行評(píng)估，該項(xiàng)工作可以借助計(jì)算機(jī)程序完成。②根據(jù)評(píng)估要素特征，依據(jù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)法、專(zhuān)業(yè)判別法、時(shí)間序列分析法和特征曲線(xiàn)擬合法等方法，從判別監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是否符合海洋環(huán)境特征、是否符合合理的環(huán)境變化趨勢(shì)、判別監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與合理性，發(fā)現(xiàn)及剔除異常數(shù)據(jù)等幾方面開(kāi)展質(zhì)量評(píng)估。

第三階段工作為評(píng)估報(bào)告編寫(xiě)，根據(jù)各個(gè)階段的評(píng)估結(jié)論編寫(xiě)評(píng)估報(bào)告，總結(jié)數(shù)據(jù)的代表性、完整性、合理性、準(zhǔn)確性、可比性等質(zhì)量評(píng)估結(jié)論，提出數(shù)據(jù)使用意見(jiàn)。

3 案例

選取了2011年10月渤海外業(yè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估。該航次任務(wù)為檢測(cè)船載集成系統(tǒng)與傳統(tǒng)球閥式采水器2種不同采水方式下對(duì)海水中硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮測(cè)定結(jié)果的影響。監(jiān)測(cè)區(qū)域?yàn)椴澈：Ｓ?，分析方法為流?dòng)分析法（HY/T147.1-2013），儀器為海水營(yíng)養(yǎng)鹽自動(dòng)分析儀，站位分布見(jiàn)圖2，監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

經(jīng)過(guò)初步的數(shù)據(jù)整理，本航次數(shù)據(jù)量較大，數(shù)據(jù)差異明顯，本次質(zhì)量評(píng)估為發(fā)現(xiàn)并剔除異常數(shù)據(jù)，為后期數(shù)據(jù)分析提供依據(jù)。

3.1 評(píng)估方案

評(píng)估目標(biāo)：①判別兩種不同采水方式下監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的完整性，剔除不完整數(shù)據(jù)。②判別兩種采水方式獲取的數(shù)據(jù)是否符合合理的環(huán)境變化趨勢(shì)即合理性，剔除異常數(shù)據(jù)。③判別兩種采水方式獲取的數(shù)據(jù)是否符合海洋環(huán)境特征即判別監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，剔除異常數(shù)據(jù)。

評(píng)估要素為硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮。

評(píng)估原則：選擇標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范方法，對(duì)異常值進(jìn)行原因分析，從整個(gè)采樣、分析流程查找是否有技術(shù)原因，在技術(shù)上有異常原因者，異常值舍棄。未查找出技術(shù)原因的經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)又是高度異常的異常值，作為離群值保留提出使用意見(jiàn)。

3.2 評(píng)估方法

數(shù)據(jù)完整性由計(jì)算機(jī)程序判別，在此不再分析。由于2組數(shù)據(jù)差異性較大，而且研究海域--渤海的研究成果豐富。因此選取統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)與專(zhuān)業(yè)判別法進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估。

圖2 渤海2011年海試監(jiān)測(cè)站位圖

表1 監(jiān)測(cè)結(jié)果（μg·L-1）

3.3 評(píng)估程序

①對(duì)數(shù)據(jù)分布類(lèi)型檢驗(yàn)，然后確定統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法；②搜集渤海硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮?dú)v年監(jiān)測(cè)結(jié)果，確定閾值限值與相關(guān)性評(píng)估內(nèi)容。③在數(shù)據(jù)專(zhuān)業(yè)評(píng)估的基礎(chǔ)上，開(kāi)展統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，剔除異常數(shù)據(jù)。

根據(jù)分析，本航次數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布特征，數(shù)據(jù)量30＜n≤100，選擇格拉布斯法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，技術(shù)參數(shù)設(shè)置為：檢出水平α=0.05，異常值檢出個(gè)數(shù)≥1，重復(fù)進(jìn)行格拉布斯法檢驗(yàn)直至檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量滿(mǎn)足檢驗(yàn)規(guī)則。閾值限值見(jiàn)表2。根據(jù)歷史資料研究海域硝酸鹽含量高于亞硝酸含量，以此進(jìn)行硝酸鹽和亞硝酸的相關(guān)性分析。

3.4 評(píng)估結(jié)果

評(píng)估結(jié)果見(jiàn)表2。根據(jù)質(zhì)量評(píng)估，共判別出14個(gè)異常數(shù)據(jù)。其中，球閥式采水器監(jiān)測(cè)結(jié)果中有7個(gè)氨氮異常值、2個(gè)硝酸鹽異常值、1個(gè)亞硝酸鹽異常值；船載系統(tǒng)采水監(jiān)測(cè)結(jié)果中有1個(gè)硝酸鹽異常值、2個(gè)氨氮異常值、1個(gè)亞硝酸鹽異常值。原因分析發(fā)現(xiàn)球閥采水器的部分氨氮樣品由于分析中采用的試劑保存不當(dāng)出現(xiàn)分析誤差，這部分異常值進(jìn)行了剔除。其余異常值未查找出原因，但是統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)為高度異常值，建議不參與后續(xù)評(píng)價(jià)。

表2 質(zhì)量評(píng)估結(jié)果

4 討論

質(zhì)量評(píng)估過(guò)程中，統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)法與專(zhuān)業(yè)判別法評(píng)估順序應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況選擇。一般先進(jìn)行專(zhuān)業(yè)判別，通過(guò)專(zhuān)業(yè)知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)“舍去”絕對(duì)偏差較大的可疑異常數(shù)據(jù)或顯著不合理的數(shù)據(jù)，評(píng)估絕對(duì)偏差較小的可疑異常數(shù)據(jù)。如果這些可疑異常數(shù)據(jù)為真實(shí)異常數(shù)據(jù)，則原先暫時(shí)“舍去”的絕對(duì)偏差較大的可疑異常數(shù)據(jù)也必然為真實(shí)異常值。否則，再逐個(gè)對(duì)絕對(duì)偏差較大的可疑異常數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估。如案例中球閥式采水器獲得的氨氮結(jié)果，如果直接進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，僅能評(píng)估出5個(gè)異常值，另外2個(gè)異常值未判別出。專(zhuān)業(yè)判別中的相關(guān)性分析應(yīng)在統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)剔除出異常值后進(jìn)行，否則評(píng)估結(jié)果不準(zhǔn)確。對(duì)于統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法應(yīng)注意判別多個(gè)異常值時(shí)必須重復(fù)使用判別方法和檢驗(yàn)規(guī)則，如果沒(méi)有檢出異常值評(píng)估可以停止；否則，應(yīng)先除去已檢出的異常值然后繼續(xù)評(píng)估直至沒(méi)有異常數(shù)據(jù)被檢出。如案例球閥式采水器獲得的氨氮結(jié)果進(jìn)行格拉布斯檢驗(yàn)法評(píng)估就進(jìn)行了5次判別。

本文建立的評(píng)估體系只是給出了海洋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估的關(guān)鍵內(nèi)容及工作程序，實(shí)際工作中專(zhuān)業(yè)評(píng)估方法應(yīng)不斷與環(huán)境特征研究方法和成果進(jìn)行緊密結(jié)合。

5 結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)海洋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估的要求及內(nèi)容，以評(píng)估監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、合理性、代表性為評(píng)估內(nèi)容，建立了海洋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估體系，分析了海洋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估方法及適用條件，解決了海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)使用中質(zhì)量管理的瓶頸，從而實(shí)現(xiàn)了海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量審查和控制。在實(shí)際工作中，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)全過(guò)程的質(zhì)量控制，加深監(jiān)測(cè)結(jié)果的特征分析、污染物與環(huán)境要素相關(guān)性分析研究，從而為數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估體系提供科學(xué)依據(jù)，使數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估走上規(guī)范化、科學(xué)化、信息化道路，提高海洋監(jiān)測(cè)工作技術(shù)水平和工作質(zhì)量。

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