環境監測標準大數據化的研究

徐偉忠(江蘇華夏檢驗股份有限公司，江蘇 蘇州 215634)

0 引言

目前的環境監測標準通常是電子版或紙質版的文件，無法被軟件系統直接使用。隨著環境監測行業信息化需求的快速推進，對這些標準的大數據化研究十分迫切。通過對這些標準按統一的格式進行處理，轉化為統一的數據格式，這樣才有可能被軟件系統使用[1-3]。

1 標準的分類

環境監測的標準主要分成三大類：一是評價標準，它通常規范了一個行業的排放控制要求，監測和監督管理要求，例：GB 31571—2015《石油化學工業污染物排放標準》；二是檢測方法，它規定了某個因子分析過程中采用的儀器、試劑、前處理、分析過程以及數據處理等，例：HJ 536—2009《水質氨氮的測定水楊酸分光光度法》；三是技術導則，它只是對檢測方法和儀器設備提出了一些技術要求，例：HJ 733—2014《泄漏和敞開液面排放的揮發性有機物檢測技術導則》。其中有些評價標準也包含了檢測方法，因此也具有檢測方法的屬性，技術導則不在本報告的研究范圍之內。制定合適的數據架構，將上述兩個標準按照一定的格式全部數字化，然后通過輸入界面進行錄入處理，最終形成可以給整個軟件系統調用的數據庫。這是整個工作的關鍵，也是后期LIMS系統開發能否成功的關鍵。

2 評價標準

評價標準是各類環境應用系統的基礎，也是本報告研究的重點。在評價標準中通常有一張或多張表格規范了污染物的項目、排放限值、排放監控位置。這樣的表格還需要去區分是廢水，還是有組織大氣污染物或企業邊界無組織大氣污染物。在這樣的表格中，要明確污染物項目、測定方法、各級別的排放限值和單位。

圖1是設計的標準信息錄入界面。各個關鍵字段說明如下：評價小類：區分這個標準的適用范圍，包括水和廢水、空氣和廢氣、固廢土壤、噪聲等；類別：區分是評價標準還是檢測方法；評價/方法：標準名稱的摘要；基本方法：區分氣相色譜法、離子色譜法、分光光度法、容量法等，這是建立各因子在系統中特定計算公式的基礎，可以讓系統完成結果的全自動計算，并輸出相應的計算報表；采用容器：碳管、吸收液、玻璃瓶、氣袋等。對于碳管以及濾筒+吸收液等串聯采樣，可以定義一個因子產生兩個樣品，需要分別進行檢測，最終進行有效性判斷，以及是否求和計算；串聯適用：這是確認串聯采用是適用有組織或無組織；CMA：資質認定有效期，可以及時提醒分析方法是否在認定有效期之內；評價標準中的各個表格。定義了適用范圍，因子及細分行業，分析方法，排放限值及單位等。檢測許可：適合分析方法，規定了經過考核授權的檢測分析人員；檢測儀器：規定了此分析方法采用的檢測設備；項目負責：適合評價標準，規定了經過考核授權的采樣負責人；現場設備：適合評價標準，明確了此標準方法下所采用的所有現場設備；這樣可以判定設備由誰在哪個時間段使用，可以合理分配設備的有效使用，同時防止設備誤選現象的發生；分包方：規定了此分析方法的合格分包方，供系統進行有效選擇。

圖1 評價/檢測標準基礎信息錄入界面

3 檢測方法

每個監測項目都要有相應的檢測方法。這個檢測方法的屬性需要包含方法年號、cma或cnas有效期、采用的儀器設備、分析人員及合格的分包方是否現行有效等。

有一些因子具有相同的名稱，但分屬于不同的類別，因此分析方法也是完全不同的。例如：甲苯，在水和廢水、有組織大氣污染物、無組織大氣污染物以及土壤中都有這個指標，但它們各自的檢測方法都不相同。需要仔細考慮，認真去區分這些相同名稱污染物的不同檢測方法。

還有一些因子，它們是一類因子的匯總，例如：揮發性有機物、半揮發性有機物、苯系物、非甲烷總烴等。這些因子也是需要加以特殊考慮的。在報價、下達任務、采樣、交接時是按一個因子來處理的，但實驗室在檢測過程中，需要按細分因子來進行，然后再匯總處理。

圖2 評價標準表格中因子錄入界面

直接排放和間接排放是圖2中的“表1 水污染物排放限值”的限值類別。選擇特定的類別，就選擇特定的排放限值。對某個特定因子，還需要設定相關的分析方法供選擇。當有多個分析方法時，還需要設定默認的選項。

4 數據結構框圖

以評價標準為基礎，按照標準中的表格來分類，進而確認各表格中污染物的檢測方法，排放限值等屬性。通過這數據結構框圖(圖3)，就可以形成統一的標準數據庫，從而建立環境監測相關標準的大數據，供各類軟件應用系統使用。

示圖僅是展現了數據結構的基本框架，在實際使用中還需要對一些特定的問題進行細化處理。例如在評價標準中的表格，有的是屬于有組織，有的是屬于無組織，還有的是兩者都適用，這些都要進行細化區分。在GB 16297—1996《大氣污染物綜合排放標準》中多數因子還具有細分行業來規定排放限值；還有非甲烷總烴在監測方案、現場采樣以及監測報告中是作為一個因子來處理的，但在分析計算時，是以總烴和甲烷兩個指標來出現的，最終兩者相減并校正后得結果；(半)揮發性有機物，也是和非甲烷總烴類似，流程是按一個因子來處理，分析是按多因子分別計算，結果是累計之和。

圖3 軟件數據結構框圖

在樣品采集過程中，有一些因子是合并同時采取的。這些合并采樣因子也是需要在標準數據中進行定義。這樣在樣品標簽中會自動輸出。

5 結語

環境監測的標準很多，也很復雜。通過對標準的仔細研究，建立合適的數據結構，然后對評價標準和檢測方法進行數據化處理，建立大數據庫，從而為各類環境應用系統建立標準數據支撐，進一步推動環境監測信息化進程的快速發展。基于上述研究方法，已經成功將在環境監測工作中所涉及到的所有評價標準和分析方法統一收納入庫，為系統能夠自動查詢標準，自動計算并自動輸出各類帶有特定標準數據信息的記錄和報告奠定了扎實的基礎。