環境樣品水質監測數據的合理性檢驗方法探究

牛春雷

（伊犁哈薩克自治州伊犁州環境監測站新疆伊犁835000）

環境樣品水質監測數據的合理性檢驗方法探究

牛春雷

（伊犁哈薩克自治州伊犁州環境監測站新疆伊犁835000）

當前，經濟社會高速發展，環境污染越發嚴重，因此嚴重影響了人們生活質量。為了滿足市場經濟發展需求，做好環境監測工作尤為必要。環境監測是環保工作開展的基礎，其數據的真實可靠性直接影響了政策決議。本文作者根據自身多年工作經驗，簡單介紹了環境樣品水質監測數據的合理性檢驗方法，僅供參考。

環境；水質監測；數據；合理性；檢驗方法

環境保護的重點工作就是環境監測，環保部所公布的《檢測轉型綱要》[1]中明確規定，重視環境監測，將環境監測的能力提升，保證環境檢測提供準確信息服務于環境決策和管理。由此得知，環境監測數據會直接影響到環保部門的決策。如果監測數據的真實性無法得到保證，則容易導致環保部門決策上的重大失誤，直接對人們的身心健康造成影響甚至引發嚴重的經濟損失，所以環境監測是環保工作的核心環節。

1 水質指標間關系檢驗方法

1.1 水質指標間定性關系檢驗方法建立

1.1.1 水質指標物質組成關系檢驗

對環境樣品水質指標的表示可以采用一種或多種組合物質的濃度來完成，而這些物質即就是所謂的“水質指標代表物”。也正因為如此，水質指標代表物從某種程度上來說就是多個水質指標代表物質共同構成的。本研究中，把這種水質指標物質構成上存在構成關系的水質指標間定性關系稱之為水質指標物質組成關系分析。在驗證該水質指標物質構成關系分析方式結果的時候，理應對實際測量的數據進行充分應用，以此來保證驗證的有效性、準確性。

1.2 無機水質指標間關系檢驗

1.2.1 監測指標（污染物）間的基本關系

自然界水體中的成分組成相當復雜，而人類活動的頻繁導致了其復雜程度進一步加深。然而水體中的不同組成成分之間的關系千絲萬縷，甚至部分成分之間還有著密切的聯系，并具有較強的規律性。水質檢測數據合理性的判斷，例如，（1）鹽分離子和礦化度以及總硬度之間的關系。礦化度是水中所有可溶性鹽分的總和（不包括極少數量因測試加熱而損失的-HCO3），而氯化物、硫酸鹽只是其中的主要成分之一，所以，針對同一水樣，必須符合礦化度大于氯化物與硫酸鹽總和的關系。如果監測的結果與此關系違背，則表示數據存在一定錯誤。（2）對水中鎂、鈣鹽分含量反映的綜合性的指標，我們稱之為總硬度。因為鈣鎂鹽都是組成礦化度的成分，通常情況下需要符合總硬度小于礦化度的關系，不然監測數據不夠合理。（3）無機氮與有機氮的總和構成了水體中的氮總含量。氨氮、硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮構成了無機氮，所以總氮會大于三氮的總和。

1.2.2 有機水質指標間關系檢驗

環境監測過程中，我們一般用三氧指標來反映水體中的有機污染程度，例如五日生化需氧量（BOD5）、化學需氧量（CODcr）、高錳酸鹽指數（CODmn）等。由于在進行測試的過程中使用的氧化劑的強度不一樣，三者所反應出來的污染成分也不相同。五日生化需氧量反映的是水中能被微生物氧化分解的有機物質的污染程度，化學需氧量反映的是水中受到還原性物質污染的程度，高錳酸鹽指數反映的是水中部分還原性無機物以及有機物污染的程度。所以這這三者之間的關系應該是CODmn+BOD5＜CODcr。

1.2.3 水質指標數值統計關系檢驗

從整體上來看，雖然部分水質指標之間在理化定性上并不存在顯著的關系，

但這類指標之間的數值定性關系和相關研究區域的污染特征有著緊密聯系，水體對象之間也存在巨大變化，因此要分別分析每一對象。然而，針對那些沒有明顯理化定性關系的指標，則可以通過對數學統計分析方法的應用來實現對其定性關系的分析。具體來說，在進行制定時應該以統計分析的起止時段為準，進行水質指標以及參與水質指標間定性分析的對象之間的定性關系分析的水質指標，隨后再分別對制定時段范圍內的研究對象的指標數據進行對比分析，進而獲得水質指標間的定性關系，由此得出（＞，＞=，＜，＞=）。

在檢驗水質指標間定性關系時，分析方法為水質指標間定性關系，并充分結合參與檢驗水質指標的實際濃度值，由此來得出相應檢驗對象的水質指標間定性關系，然后對該定性關系進行分析，驗證其定性關系的正確性。當然，倘若該定性關系與檢驗標準當中所制定的水質堅定性關系相符合的話，那么該研究對象的水質指標即具有科學性、合理性。反之則不合理。在不合理數據發出預警后，由人工對數據的最終合理性予以確定。

1.3 水質指標間定量關系檢驗方法建立

具體來說，當變化趨勢大致相同時，若我們檢驗上述數據還是采用水質指標間定性關系檢驗方法，勢必就無法及時察覺數據異常。對于這樣的狀況，我們首先要做的就是對檢驗的方法進行改進，通常可以用水質指標間定量關系檢驗方法來對水質指標的具體濃度值進行檢驗。

1.3.1 水質指標臨界值定量關系檢驗

就相互之間的關系及規律來說，水體中的各個組成成分之間在定性與定量上均存在著一種特定的關系、規律，且部分水質指標還存在定量上的臨界值。以DO濃度值的變化為例，具體來說：一是當水體受有機物、還原物質污染的時候，基于化學作用，DO的含量即會較低，那么DO則小于OS（飽和溶解氧）；二是在純凈的地表水與大氣處在平衡狀態的時候，其中存在的DO即會與當時溫度下的OS（飽和溶解氧）相近；三是當水體中的水生植物較多，且不受任何污染的情況下，在光合作用的基礎上呼出氧氣，那么DO則大于OS（飽和溶解氧）。然而，就目前我國的實際情況來看，大多數水體都受到了不同程度的污染，所以一般情況下DO是小于OS的。

一般來說，水質指標臨界值定量關系只有通過實測數據在驗證了其正確性的基礎上，其在水質指標臨界值定量關系檢驗中的標準性作用才能夠得以充分體現。針對水質指標臨界值定量關系來說，在實際的檢驗過程中，最為關鍵的環節即在于將檢驗水質指標濃度值與水質指標臨界值進行比較。如果檢驗水質指標濃度值與水質指標臨界值的定量關系是相符合的，那么相關的數據即具有合理性。

1.3.2 水質指標數值統計定量關系檢驗

在實際的水質指標定性關系檢驗中，水質指標NO2-N、NO3-N以及NH3N儼然是TN組成中的重要組成部分，所以針對組成物質較穩定的水體來說，以上三種必然是TN中含量最為穩定的水質指標。也正因為如此，這三種水質指標可能與TN之間存在著某一種定量關系的表達式。

一般來說，我們在研究水質指標間定量關系表達式的過程中基本上都采用了多元回歸或一元回歸的分析方法，以得出水質指標間的定量關系表達式，即y=a。十a1x+a2x+….+anXn。與此同時，在多元回歸分析的實施過程中，逐步回歸的方法是最常用的，其能夠實現對回歸方程中水質指標的科學篩選。

這里需要注意的是，擬合得到的水質指標間的定量關系表達式務必通過回歸方程的實測數據嚴重與顯著性檢驗。只有通過了驗證，并且具有較高正確性的水質指標定量關系式，才能夠作為檢驗標準來檢驗水質指標數值統計定量關系。同時，在檢驗水質指標數值統計定量關系的時候，首先要做的就是對水質指標時段內的數值統計定量關系表達式進行分析檢驗，并且嚴格依據擬合效果來得出ε（合理誤差的最大值）。之后，再將定量關系式計算得出的計算值C與實測濃度值C0進行比較，如果，那么該檢驗數據則具有合理性。相反，倘若，那么該檢驗數據則不合理。另外，因分析時段的不同，水質指標數值統計定量關系表達式也會相應的存在一定差異，如果在多次進行實測數據的水質指標數據統計定量關系檢驗的過程中，所針對的是同一對象，那么大量實測數據即會發出異常警報，此時就需要我們對水質指標數值統計定量關系表達式的正確性進行嚴格檢驗，已達到最佳效果。

2 水質指標時間關系檢驗方法

從整體上來看，水文要素、降雨特征以及水體周邊的產業布局情況等是影響水質指標濃度值的主要因素。其中的水溫要素及降雨特征只有在特定環境下（比如時間的變化過程中）才會具有規律性。反觀周圍產業布局相對穩定的水體，其水質指標濃度也需要在特定的環境下（比如時間的變化過程中）才會存在一定的規律性。

2.1 年際水質指標濃度變化關系檢驗

具體來說，年際水質指標濃度變化關系的檢驗主要包含了兩大部分，即年際水質指標濃度均值的變化檢驗和歷年同一時段水質指標濃度均值的變化檢驗。這里需要注意的是，歷年同一時段水質指標濃度均值變化的檢驗是在指定的年份范圍內，以年際變化趨勢圖的方式來對當前檢驗的水質指標指定月份的均值與逐年指定月份的濃度均值進行表達，從而依據當前檢驗水質指標的濃度與歷年變化的趨勢來對當前檢驗水質指標時段那個均值的異常與否進行正確判斷。毫無疑問，這樣的檢驗方法是一種半人工的自動化檢驗，在實際的檢驗過程中必須充分結合水質指標的化學特征以及研究區域的污染特征等因素，并且要正確認識該檢驗方法的適用范圍（只能應用于對月均值的檢驗上）。

2.2 年內水質指標濃度變化關系檢驗

2.2.1 定性關系檢驗

針對水質指標的濃度來說，其在相鄰時段的濃度變化定性檢驗過程中，我們需要重視的是對檢驗水質指標理念數據的深入分析，以此來得一種定性關系，即歷年的相鄰時段始終都保持一致。同時，針對當前檢驗指標檢驗時段內的實測濃度值來說，還應該深入分析相鄰時段的變化定性關系，然后將所的結果與歷年相鄰階段的定性關系進行對比分析，若兩者變化關系一致，所得數據即正確，相反則數據異常。

2.2.2 定量關系檢驗

從整體上來看水質指標在變化上是存在一定差異的。站在變化幅度的角度來看，部分水質指標在時段變化上是巨大的，當然也有變化幅度較小的水質指標存在。基于此，對于該類監測指標時間關系的檢驗，我們即可采用水質指標濃度相鄰時段變化的定量關系檢驗方法來對其進行驗證。在相鄰時段定量關系的檢驗中，水質指標的濃度實質上就是水質指標在相鄰時段的濃度變幅檢驗。

3 組合檢驗方法

從整體上來看，組合檢驗的方法主要包含了水質指標間關系檢驗、水質指標空間關系檢驗、水質指標時間關系檢驗等方法。當然，上述的檢驗方法均是從水之關系的某一個方面來對數據進行檢驗，如果我們僅僅采用一種方法來進行單一的檢驗，那么相應的檢驗結果無疑就會缺乏全面性。因此，為了進一步提高水質數據檢驗的全面性，達到嚴格管理的目的，我們就必須在綜合利用多種檢驗方法的基礎上來對水質數據進行全方位檢驗。這里需要注意的是，無論是任何一種檢驗方法檢驗處的異常數據，其是否具有合理性，最終都應該由人工的方式來確定。

在對環境水質樣品進行分析的時候，必須以實際的數據為基礎。由于檢測項目之間通常都存在一定聯系、一定規律，所以在推斷監測數據準確性或者是處理日常檢測數據的時候，我們即可以將其作為評論數據可靠性、合理性的重要依據。

[1]汪天祥.水質動態綜合評價方法及應用研究[D].大連理工大學, 2012.

[2]劉皓宇.環境水質樣品監測數據的合理性檢驗及相關性研究[J].中國新技術新產品,2015,13：154-155.

牛春雷(1965—)，男，甘肅，本科，工程師，主要研究方向：長期從事環境監測和管理工作。