新空氣質量標準實施后空氣質量自動監測數據審核方法探討

鄭瑤　徐曉虹　王瀟磊　王亮　孔海燕　趙穎

（1河南省環境監測中心河南鄭州450004 2河南省固體廢物管理中心河南鄭州450004 3濟源市環境監測站河南濟源459000）

新空氣質量標準實施后空氣質量自動監測數據審核方法探討

鄭瑤1徐曉虹2王瀟磊1王亮3孔海燕1趙穎1

（1河南省環境監測中心河南鄭州450004 2河南省固體廢物管理中心河南鄭州450004 3濟源市環境監測站河南濟源459000）

環境空氣質量標準實施后，空氣污染物因子增加，監測數據成倍增長，建立科學高效的審核體系非常重要。以河南省實踐為例，探討了省級空氣自動監測網絡的數據審核方法。

環境空氣質量；自動監測；數據審核

《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）和同步實施的《環境空氣質量指數（AQI）技術規定（試行）》（HJ633-2012）已經頒布。新標準增加了污染物因子PM2.5、O3和CO，加嚴了監測數據的有效率指標，同時環境空氣質量指數AQI也相應增加了污染物因子以及對公眾發布實時小時數據等要求，相對于API，AQI更能真實反應空氣質量狀況，貼近公眾真實感受[1-2]。

新標準實施后，環保部提出“三步走”目標，到2016年1月1日全國實施空氣質量新標準。河南省委、省政府高度重視環境空氣質量新標準實施工作，將PM2.5等監測項目建設納入《河南省環境監測“十二五”規劃》，將PM2.5等監測項目建設“四步走”并為“兩步走”，2013年底，所有省轄市、省直管試點縣（市）共99個空氣自動監測站點全部完成新標準實施建設及監測信息發布工作。

河南省環保廳從2014年1月1日起正式在官方網站上發布全省28個市、縣的AQI日報，并對公眾發布實時數據，由于AQI新增因子及評價方法的不同，原有的城市環境空氣自動監控平臺不符合新標準實施的要求，河南省環保廳在老平臺基礎上新建了空氣自動監控新平臺。同時由于新增的儀器設備品牌不同，同時監測數據量成倍增長，完全依靠管理人員每日對數據進行肉眼觀察，難免出現差錯或遺漏，不可能做到全面完整和公正[3]，因此利用計算機強大的處理能力，建立一套科學高效的數據審核體系非常重要，在河南省環境空氣質量自動監控新平臺的建設和運行中，針對數據審核方法和制度做了一些探索。

1自動審核

1.1概述

河南省環境空氣質量自動監控新平臺每天產生約16100個污染物濃度小時均值，每年約589萬個小時均值，面對如此眾多的數據，必須要建立一套科學高效的數據審核方法。

數據審核的目的是得到有效數據，圖1顯示了數據流過程：各監測儀器的數據由數據采集儀采集后，經過子站端自動審核，傳輸到省廳服務器端數據中心，然后經過服務器端的自動審核和人工審核篩選，最終得到有效數據。

圖1河南省環境空氣質量自動監控新平臺數據流示意圖

1.2子站端自動審核

子站端自動審核的原理，主要就在于通過采集儀器的狀態值來進行初步判斷。采集軟件從現場采集的每條數據不僅包括濃度數據同時還包括儀器的狀態，例如開機、儀器報警、儀器校準等，根據儀器上傳的狀態值，對基礎數據進行標識，除正常數據外其他數據都做無效數據處理，部分標識符號示例見表1。

表1部分標識符號示例

子站的五分鐘基礎數據按照表1內容進行有效性標記和說明，根據國家規范要求，5min數據至少包含6個有效的30s數值，才能匯總出有效的五分鐘均值數據。

1.3服務器端自動審核

服務器端自動審核主要是通過河南省城市環境空氣質量平臺的數據審核模塊，設置判斷規則能夠自動實現自動站監測數據的自動調整處理，主要的判斷規則如下：

1.3.1主要監測項目（SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3）的小時均值、8h均值、24h均值等有效性規定按表2執行，完全達到國家規范要求；

1.3.2在環境空氣中各項污染物濃度均處于極低水平的條件下，部分儀器設備小時監測結果出現負值或零值時，可按規則對數據進行修正，恢復數據的有效性。規則依據《SO2、NO2、O3、CO自動監測系統技術要求及檢測方法》HJ654-2013，根據儀器24h零點漂移，最低檢出限等指標確定。如表3所示。

表2數據有效性統計

表3監測結果小時值及負值處理

1.3.3對濃度均值變化幅度異常處理主要是數據在24 h內變化幅度太小不符合污染物變化規律，歸納的數學模型為24 h內污染物濃度的最大值（max）減最小值(min)小于一個常規合理差值。

1.4提醒功能

為加強環境空氣監測數據質量審核，避免出現省轄市、省直管縣不審核數據導致空氣自動監測數據出現異常值的情況，河南省環境監測中心經對全省一年半（2013年1月1日至2014年6月30日）時間內有效數據的統計分析，通過認真論證，設定了全省環境空氣監測平臺數據自動審核限值，PM2.5小時值大于300μg/m3，PM10小時值大于500μg/m3，SO2小時值大于800μg/m3，NO2小時值大于940μg/m3，O3小時值大于800μg/m3，CO小時值大于60mg/m3時信息平臺監測數據實施顏色改變提醒省轄市、省直管縣等用戶，做數據復核，確認監測端儀器運行是否正常，監測數據是否異常、有效，切實做好審核工作。

2人工審核

2.1審核人員

各省轄市、省直管縣環境監測站指定專業技術人員負責自動站的數據審核工作。

2.2審核項目

審核人員主要審核生成空氣日報的六項污染物因子（SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3）。

2.3審核時段

審核人員每天上午10：00之前審核前一天的自動站數據。

2.4審核方法

審核人員根據各點位空氣質量變化規律，對計算機初步判別的數據進行再次確認，對可疑數據進行現場檢查并確認，確認出的異常數據做無效標記，最終形成該天該城市的有效數據，生成空氣質量日報，并參與全省城市空氣質量評價。人工審核的一些經驗規則如下：（1）儀器設備啟動到運行穩定期間的數據，儀器通零氣/標氣或用標準膜檢查/校準期間的數據，經質控檢查確認質量不受控的數據，儀器故障狀態下的異常數據均為無效數據。（2）出現數據長期不變或變化較小時，進行現場檢查并決定是否處理，應檢查儀器抽氣泵是否故障、采樣管路是否漏氣，儀器與數采的信號連接是否完好等。（3）出現異常高值、異常低值或者波動劇烈的數據時，應檢查原因并決定是否處理。（4）根據監測數據與其正常日間走勢和正常季節性走勢之間的偏差，判斷數據是否有效。（5）同一城市不同子站之間數據應具有相關性，差別大時可能存在問題。

為保證原始監測數據庫的安全性，系統有兩個數據庫，上傳數據同時保留在原始數據庫和修正數據庫中，對數據的標記只在修正數據庫中進行，一旦標記有誤可方便的用原始數據進行復查。

3結語

河南省城市環境空氣質量自動監測網絡覆蓋多個城市，點位多、數據量大，尤其在新標準實施后，儀器設備眾多，數據以海量計，要對數據進行科學審核并不容易。河南省環保廳總結了一套符合本省實際的判別方法，對監測數據進行自動審核和人工審核，提高了審核效率，且審核后數據的代表性、準確性大大提高，目前已用于環境統計、定期通報、政府目標考核等多個方面，具有良好的實踐意義。

[1]GB 3095-2012環境空氣質量標準[S].

[2]吳迓名.新空氣質量標準實施后空氣質量自動監測質保審核的建立探討[J].環境監控與預警，2013.5(3):53-56.

[3]曲凱,李彥,崔志偉.空氣自動監測網數據有效性的自動化判別[J].環境保護科學，2011.37(6):1-3.

鄭瑤（1983—），女，河南溫縣，碩士，工程師，從事自動監測工作。