博州水環境監測數據指標間的相關性審核探析

龔堅艱辛紅云柯鵬振

(1博州環境監測站 新疆博州 833400 2湖北省環境監測中心站 湖北武漢 430070)

博州水環境監測數據指標間的相關性審核探析

龔堅艱1辛紅云1柯鵬振2

(1博州環境監測站 新疆博州 833400 2湖北省環境監測中心站 湖北武漢 430070)

數據審核是環境監測質量保證的重要環節之一，數據審核的方法有許多種，文章從監測數據中各環境指標之間的相關性分析出發，對各環境指標間的相關性進行總結，并將其應用于數據合理性的審核，具有借鑒意義。

環境監測數據；相關性；審核

隨著社會的不斷發展，工業的不斷進步和人民生活水平的不斷提高，環境保護越來越得到人們的關注。而作為反映環境質量狀況和環境污染狀況的環境監測數據也在逐年增加，從大量數據中，通過各種方法進行審核,發現異常數據，對其進行合理分析，高效快速提供科學、準確、可靠的監測數據已經成為一個重要課題。

在審核環境監測數據過程中，審核人員一般都非常關注數據“五性”的審核[1,2]。而對于環監測指標間的各種“相關性”，則利用較少。本文對實際工作中廢水及水環境監測中重點環境指標間的相關性進行論證，并通過邏輯關系進行指標間相互關系的分析，對環境監測數據審核具有重要意義。

水和廢水間監測項目間的關系在許多學術論文中都有研究，比如CODCr、CODMn和BOD5[3][4]的關系；溶解氧、CODcr和BOD5；Cr6+及總鉻的關系[5]；石油類和CODCr[6]的關系；透明度、懸浮物、濁度的關系[7]等。這里我們僅選擇了與博州環境監測站實際工作息息相關的2組監測項目之間的關系進行了深入論證。

1 利用相關性審核水環境監測數據

1.1 硝酸鹽氮、氨氮與溶解氧

水體中，一般溶解氧高的水體其硝酸鹽氮的濃度高于氨氮的濃度，反之亦成立。溶解氧高低界限定為DO≥8.5視為高，DO≤3.0視為低。如果數據出現異常,其合理性的一面是采樣點位上游正在排污。

分析2014年博爾塔拉河4個斷面及精河3個斷面的監測數據，可以看出，河流各監測斷面的溶解氧濃度較高，一般均大于9.0mg/L，因此硝酸鹽氮的濃度均高于氨氮的濃度，且硝酸鹽氮與溶解氧存在一定的正相關性，而氨氮則與溶解氧存在一定的負相關性。

分析賽里木湖5個監測點位的監測數據，可以看出，賽里木湖各監測點位的溶解氧濃度較高，一般均9.1mg/L，因此硝酸鹽氮的濃度均高于氨氮的濃度，且硝酸鹽氮與溶解氧存在一定的正相關性，而氨氮則與溶解氧存在一定的負相關性。

因此在數據審核河流和賽里木湖的監測數據時，不僅可以以硝酸鹽氮的濃度高于氨氮的濃度作為判斷依據，而且可以以硝酸鹽氮與溶解氧存在一定的正相關性，氨氮則與溶解氧存在一定的負相關性進行判斷。

以上是溶解氧的濃度高的情況，對于溶解氧濃度達不到8.5以上的水體情況，我們以艾比湖5個監測點位的監測數據為例，可以看出在溶解氧濃度在8.2mg/L時，硝酸鹽氮的濃度不一定高于氨氮，有時會出現氨氮的濃度高于硝酸鹽氮的情況。

1.2 CODCr、CODMn和BOD5

CODCr反映了水中受還原性物質污染的程度，BOD5則反映了水中可被微生物氧化分解的有機物質污染程度，CODMn則反映了水中部分有機物及還原性無機物污染的程度。對于同一水樣，CODCr、CODMn和BOD5三者之間的監測結果應存在以下規律CODCr＞CODMn、CODCr＞BOD5，反之為異常。CODCr數值是BOD5的3倍左右最為合理，如BOD5/CODCr比值超出了0.2-0.6的范圍，需要核實。這種關系在水質均勻的污水中最為適用，以博樂市污水處理廠為例，2012～2014年共監測了48個批次水樣（監測結果見表1），根據監測結果，污水處理廠進口污水中BOD5/CODCr比值在0.07～0.60之間，平均值為0.29；出口污水中BOD5/CODCr比值在0.12～0.61之間，平均值為0.32。

表1 博樂市污水處理廠BOD5與CODcr的關系

表2為2012-2014年博爾塔拉河大橋電站斷面BOD5和CODcr的監測數據。根據監測結果，地表河水中BOD5/CODCr比值在0.15～0.56之間，平均值為0.27。

表2 博爾塔拉河大橋電站斷面BOD5與CODcr的關系

一般認為CODMn和BOD5兩者沒有明顯的關系。對于清潔的天然地表水體中通常以CODMn和BOD5作為衡量耗氧物質水平的評價指標。由于水體受污染的程度不同，BOD5值和CODMn值的比可在較大范圍內波動，或大于1或小于1。在較清潔的水體中，BOD5/CODMn一般小于1，當CODMn大于10mg/L時，比值有較多機會大于1[4]。

2 利用邏輯、物料衡算、時空分布等其他關系審核

2.1 數據倒掛現象

在同一水樣中有許多項目根據其性質可以判定相關的監測值是否正確。如總氮，是指可溶性及懸浮顆粒中的含氮量，如果同一水樣監測結果出現總氮與氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮數據倒掛，就表明監測結果是不正確的，需要重新分析找出原因；同樣，還有總磷與可溶性磷以及無機磷之間數據的倒掛，也是不合理現象。

2.2 與執行標準比較

一般的監測項目均有明確的污染物排放標準和環境質量標準，監測所得的數據一般也在標準范圍附近，當差別太大時，應列為可疑數值，查找原因。如有一地表水總磷的監測結果為650 mg/L，而相應的執行標準(Ⅲ類)為0.2 mg/L，監測結果是執行標準的3250倍，顯然是可疑，經查是樣品固定時加錯固定劑，應加1 mL硫酸誤為加1 mL濃磷酸造成的。

2.3 與歷史數據比較

對監測數據進行合理性分析，首先要了解采樣地點以往的監測結果范圍，特別是常規監測工作，一般是定期、連續的，太多已積累了幾年或多年的數據。對同水期、同一點位的數據，如果個別項目測值變化比較大，如多個重點飲用水源地某一項目原來一直未檢出，這次突然全超標，則需將該值列為可疑數值，然后對其進行合理性分析。

3 水環境監測數據審核對策與建議

3.1 全面把握數據，降低數據出錯率

目前，大多數監測站實行“三級審核制度”。即分析人監測數據原始記錄報給校核人，校核人只是按照各項目的計算公式復核分析數值，忽略了不同項目之間內在關系的審核。而審核人在面對大量的監測數據，每個分析項目的數據單獨審核可能發現不了問題，但是同一樣品不同分析項目的數據之間存在矛盾（例如三氮之和大于總氮），結果造成即使監則數據有錯誤也難以發現。通過各種相關性進行審核，對數據的全面性有一個把握，以降低數據的出錯率。

3.2 提高審核效率，縮短數據審核周期

審核人員要面對大量的不同分析項目的數據，單個的去審核數據難免會覺得枯燥，而且工作量大，效率不高。一批數據的審核周期甚至比分析周期還要長，等審核完發現問題，水樣已過有效保存期了，再想重新驗證數據，樣品已沒有重現性了。因此，利用各種相關性審核環境監測數據非常有必要。

3.3 為數據的初篩，實現計算機審核提供依據

人工審核對審核人要求甚高，它要求審核人不但要有豐富的理論知識和長期的工作經驗，還要掌握大量的監測數據，具有高度的責任心，否則很難保證監測數據的質量。通過數據之間的相關性并在計算機設置相應程序，以及通過多年的數據建立的數據庫，可使監測數據實現計算機審核，并對數據進行初篩，減輕了審核人員的勞動強度，也使原有的工作程序有所簡化，審核人員對經過計算機初篩后的數據進行審核，對初篩的可疑數據認真分析，以確定取舍。

4 結語

近年來，連續自動監測系統以及實驗室信息管理系統（LIMS系統）已廣泛應用于環境監測。連續自動監測系統無人值守且定期測定并上報數據，出現問題不易發現；LIMS系統運用于實驗室監測數據信息管理。通過研究各環境指標之間的“相關性”，分析各指標間“相關性”產生機理，進而將其相關性分析應用于環境監測數據審核，建立計算機審核技術[12]，將是科研人員當前乃至今后努力的方向，也必將對監測數據審核研究工作起到推動作用。

[1]朱廣一.試論環境監測數據審核 [J].四川環境,2004,23(3): 56-57．

[2]楊馳宇.環境監測數據的審核研究[J].吉林師范大學學報,2004 (2):72-73．

[3]國家環境保護總局水和廢水監測分析方法編委會． 水和廢水監測分析方法[M].北京:環境科學出版社,2002,79．

[4]李中紅.淺談水質中CODCr、CODMn和BOD5三者之間的關系[J].甘肅環境研究與監測,2003(4):22．

[5]廖自基.微量元素的環境化學效應[M].北京:環境科學出版社, 1992,278．

[6]樊萍等.環境監測數據預審中部分指標的相關性分析[J].環境研究與監測,2006,19(4):17-19．

[7]水質分析大全編寫組.水質分析大全[M].重慶:科學技術文獻出版社重慶分社,1989,60-70．

[8]易文林.水質數據合理性檢驗方法與水環境管理系統研究[D].中國優秀博碩士學位論文全文數據庫(碩士),2006,8．

龔堅艱(1963—)，男，湖南邵東人，1986年畢業于新疆大學化學系，高級工程師，現從事環境工作。

辛紅云（1974—），女，山東諸城人，1996年畢業于新疆農業大學園藝系，副高級工程師，現從事環境監測、環境統計工作。

柯鵬振(1982—)，男，湖北黃石人，2007年畢業于武漢理工大學環境工程專業研究生，工程師，從事環境監測及質量保證工作。