環(huán)境空氣自動監(jiān)測異常數據的判斷與處理

白宇 郭瑞 劉文秀 李媛 劉彬 李丹

在現(xiàn)階段社會和經濟飛速發(fā)展的同時，我們也需要面臨的一個非常嚴重的全球性問題就是環(huán)境的污染問題。在現(xiàn)階段對環(huán)境質量進行監(jiān)測是必不可少的。而環(huán)境監(jiān)測過程中產生的異常數據處理就顯得尤為重要。本文對環(huán)境空氣質量自動監(jiān)測數據進行一定的分析研究。

環(huán)境空氣質量的變化基本上可以說是無時無刻不在發(fā)生的，采用人工對其進行監(jiān)測會極大地耗費人力與物力，自動監(jiān)測系統(tǒng)就在這種強烈的對比之下發(fā)揮出自己的優(yōu)勢。但是在進行監(jiān)測的時候會因為站房環(huán)境變化、人員操作不當或天氣狀況突變而引起監(jiān)測的數據異常，如何對異常的數據進行判斷和處理成為一個非常重要的問題。

1.環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)概況：

現(xiàn)如今對環(huán)境空氣質量狀況的監(jiān)測采用自動化的監(jiān)測系統(tǒng)在城市層面已經是一件非常普及的事情了。但是相對于每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)乃至街道，現(xiàn)階段對于自動監(jiān)測系統(tǒng)的運用在總體上還處于起步階段。對自動監(jiān)測系統(tǒng)進行大范圍的推廣并能夠在更大范圍內普及，可以使我們對城市中各級別行政范圍內的空氣質量把控能力將得到前所未有的提升，并能夠及時的反映出環(huán)境空氣質量狀況的變化和趨勢。

自動站數量的增加，但自動監(jiān)測數據的準確性、真實性、及時性的要求卻一點也不能放松。一旦監(jiān)測數據出現(xiàn)錯誤的話會對數據使用者甚至環(huán)境決策者產生一系列負面的影響。因此如何對監(jiān)測數據中出現(xiàn)的異常情況進行處理是一件非常重要的事情。

2.異常數據的判斷：

所謂異常數據，其實是指某個自動監(jiān)測系統(tǒng)相對于其周邊范圍的自動監(jiān)測系統(tǒng)在某個污染物的濃度平均水平，一定時間段甚至長時間出現(xiàn)較大離群的狀況。綜上，如果大面積的普及街道級的自動監(jiān)測系統(tǒng)，因為自動站之間距離較近，互相間的污染物濃度一致性普遍較好，那異常數據的分辨將變得很容易。而導致其出現(xiàn)的原因，不外乎三個方面：監(jiān)測儀器設備故障、操作人員運維不當和周邊環(huán)境突然變化。

2.1 監(jiān)測儀器設備故障：

自動監(jiān)測系統(tǒng)的設備的故障問題最常見的問題之一，設備的突發(fā)故障必定會導致異常數據的出現(xiàn)。比如氣態(tài)儀器采樣泵故障導致的采樣系統(tǒng)不能正常循環(huán)，會引起監(jiān)測數據保持在某個水平沒有變化；而氣態(tài)儀器檢測器或光源的故障會使監(jiān)測結果劇烈波動。這類故障是最容易判斷的，并且有針對性的辦法可以使采樣系統(tǒng)正常運行。

2.2 周邊環(huán)境突然變化：

會引起環(huán)境監(jiān)測異常數據的原因可以歸納為采樣系統(tǒng)及周邊環(huán)境發(fā)生變化引起周邊出現(xiàn)污染源使監(jiān)測數據出現(xiàn)較大偏離。發(fā)現(xiàn)數據出現(xiàn)較大偏離后，應在第一時間確定儀器狀態(tài)是否異常，同時調取周邊街道點位數據，結合風向觀察是否出現(xiàn)污染物氣團移動的情況，如發(fā)現(xiàn)下風向同類污染物也跟隨著出現(xiàn)較大變化，可以基本確定為本地出現(xiàn)非固定污染源；另外周邊環(huán)境的變化也表現(xiàn)為氣象條件的變化，以熱電公司生產的1405型顆粒物監(jiān)測儀器為例，經驗表明，在起風及之后較長時間內，當空氣質量由差迅速轉好，1405型顆粒物監(jiān)測儀器有可能會出現(xiàn)數據為負值的現(xiàn)象。現(xiàn)實生活中顆粒物濃度為負數的情況是不可能的，但由于監(jiān)測儀器原理等原因會導致類似的情況出現(xiàn)。這時需要數據審核人員去人為的將該時段監(jiān)測數據判斷為無效或修約；另外采樣系統(tǒng)電壓變化也可能會引起數據出現(xiàn)波動的情況，因此在對于異常數據產生的原因進行考慮的時候一定要保持客觀性的原則全面的看待出現(xiàn)的問題。

3.異常數據的處理及應對：

發(fā)現(xiàn)異常數據值后，要結合上文描述的指標對異常數據出現(xiàn)的原因進行判定。如因設備故障及操作人員不當引起的異常數據，在數據審核過程中應按無效處理，如確定是局地污染事件則異常數據應審核為有效。

在“異常數據的判斷”章節(jié)內，除周邊環(huán)境突然變化引起的異常數據我們無法提前預知，其他內容其實都或多或少是可控的。在監(jiān)測儀器24小時不間斷運行的過程中，除例行維護外，應每年對儀器進行預防性維修及檢查，將可能壽命殆盡的耗材、零件提前更換，或在站房內保存?zhèn)溆茫M可能的避免由于儀器故障導致的異常數據出現(xiàn)。替換下來的仍能使用的零件應回收至質量控制實驗室進行測試并統(tǒng)一管理。

另外，運維管理的控制也是非常重要的，主要表現(xiàn)為對記錄的嚴格要求。運維人員養(yǎng)成真實，及時的填寫記錄的習慣。包括但不僅限于運維記錄、校準記錄、配件更換記錄、故障維修記錄、站房內（外）部環(huán)境記錄等內容。全面的記錄便于工作人員迅速進入異常數據審核工作狀態(tài)，節(jié)省大量時間。

4.綜上所述，環(huán)境空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)的正常運行是非常重要的，空氣污染在現(xiàn)在及今后的很長的一段時間內都將是困擾人們的一個巨大問題，對于自動監(jiān)測系統(tǒng)的不斷改進及優(yōu)化能夠保證異常數據出現(xiàn)的頻次大大降低[5]，能夠對環(huán)境質量問題的研究和決策提供一定的幫助。