环境样品水质监测数据的合理性检验方法探究

牛春雷

（伊犁哈萨克自治州伊犁州环境监测站新疆伊犁835000）

环境样品水质监测数据的合理性检验方法探究

牛春雷

（伊犁哈萨克自治州伊犁州环境监测站新疆伊犁835000）

当前，经济社会高速发展，环境污染越发严重，因此严重影响了人们生活质量。为了满足市场经济发展需求，做好环境监测工作尤为必要。环境监测是环保工作开展的基础，其数据的真实可靠性直接影响了政策决议。本文作者根据自身多年工作经验，简单介绍了环境样品水质监测数据的合理性检验方法，仅供参考。

环境；水质监测；数据；合理性；检验方法

环境保护的重点工作就是环境监测，环保部所公布的《检测转型纲要》[1]中明确规定，重视环境监测，将环境监测的能力提升，保证环境检测提供准确信息服务于环境决策和管理。由此得知，环境监测数据会直接影响到环保部门的决策。如果监测数据的真实性无法得到保证，则容易导致环保部门决策上的重大失误，直接对人们的身心健康造成影响甚至引发严重的经济损失，所以环境监测是环保工作的核心环节。

1 水质指标间关系检验方法

1.1 水质指标间定性关系检验方法建立

1.1.1 水质指标物质组成关系检验

对环境样品水质指标的表示可以采用一种或多种组合物质的浓度来完成，而这些物质即就是所谓的“水质指标代表物”。也正因为如此，水质指标代表物从某种程度上来说就是多个水质指标代表物质共同构成的。本研究中，把这种水质指标物质构成上存在构成关系的水质指标间定性关系称之为水质指标物质组成关系分析。在验证该水质指标物质构成关系分析方式结果的时候，理应对实际测量的数据进行充分应用，以此来保证验证的有效性、准确性。

1.2 无机水质指标间关系检验

1.2.1 监测指标（污染物）间的基本关系

自然界水体中的成分组成相当复杂，而人类活动的频繁导致了其复杂程度进一步加深。然而水体中的不同组成成分之间的关系千丝万缕，甚至部分成分之间还有着密切的联系，并具有较强的规律性。水质检测数据合理性的判断，例如，（1）盐分离子和矿化度以及总硬度之间的关系。矿化度是水中所有可溶性盐分的总和（不包括极少数量因测试加热而损失的-HCO3），而氯化物、硫酸盐只是其中的主要成分之一，所以，针对同一水样，必须符合矿化度大于氯化物与硫酸盐总和的关系。如果监测的结果与此关系违背，则表示数据存在一定错误。（2）对水中镁、钙盐分含量反映的综合性的指标，我们称之为总硬度。因为钙镁盐都是组成矿化度的成分，通常情况下需要符合总硬度小于矿化度的关系，不然监测数据不够合理。（3）无机氮与有机氮的总和构成了水体中的氮总含量。氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮构成了无机氮，所以总氮会大于三氮的总和。

1.2.2 有机水质指标间关系检验

环境监测过程中，我们一般用三氧指标来反映水体中的有机污染程度，例如五日生化需氧量（BOD5）、化学需氧量（CODcr）、高锰酸盐指数（CODmn）等。由于在进行测试的过程中使用的氧化剂的强度不一样，三者所反应出来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机物质的污染程度，化学需氧量反映的是水中受到还原性物质污染的程度，高锰酸盐指数反映的是水中部分还原性无机物以及有机物污染的程度。所以这这三者之间的关系应该是CODmn+BOD5＜CODcr。

1.2.3 水质指标数值统计关系检验

从整体上来看，虽然部分水质指标之间在理化定性上并不存在显著的关系，

但这类指标之间的数值定性关系和相关研究区域的污染特征有着紧密联系，水体对象之间也存在巨大变化，因此要分别分析每一对象。然而，针对那些没有明显理化定性关系的指标，则可以通过对数学统计分析方法的应用来实现对其定性关系的分析。具体来说，在进行制定时应该以统计分析的起止时段为准，进行水质指标以及参与水质指标间定性分析的对象之间的定性关系分析的水质指标，随后再分别对制定时段范围内的研究对象的指标数据进行对比分析，进而获得水质指标间的定性关系，由此得出（＞，＞=，＜，＞=）。

在检验水质指标间定性关系时，分析方法为水质指标间定性关系，并充分结合参与检验水质指标的实际浓度值，由此来得出相应检验对象的水质指标间定性关系，然后对该定性关系进行分析，验证其定性关系的正确性。当然，倘若该定性关系与检验标准当中所制定的水质坚定性关系相符合的话，那么该研究对象的水质指标即具有科学性、合理性。反之则不合理。在不合理数据发出预警后，由人工对数据的最终合理性予以确定。

1.3 水质指标间定量关系检验方法建立

具体来说，当变化趋势大致相同时，若我们检验上述数据还是采用水质指标间定性关系检验方法，势必就无法及时察觉数据异常。对于这样的状况，我们首先要做的就是对检验的方法进行改进，通常可以用水质指标间定量关系检验方法来对水质指标的具体浓度值进行检验。

1.3.1 水质指标临界值定量关系检验

就相互之间的关系及规律来说，水体中的各个组成成分之间在定性与定量上均存在着一种特定的关系、规律，且部分水质指标还存在定量上的临界值。以DO浓度值的变化为例，具体来说：一是当水体受有机物、还原物质污染的时候，基于化学作用，DO的含量即会较低，那么DO则小于OS（饱和溶解氧）；二是在纯净的地表水与大气处在平衡状态的时候，其中存在的DO即会与当时温度下的OS（饱和溶解氧）相近；三是当水体中的水生植物较多，且不受任何污染的情况下，在光合作用的基础上呼出氧气，那么DO则大于OS（饱和溶解氧）。然而，就目前我国的实际情况来看，大多数水体都受到了不同程度的污染，所以一般情况下DO是小于OS的。

一般来说，水质指标临界值定量关系只有通过实测数据在验证了其正确性的基础上，其在水质指标临界值定量关系检验中的标准性作用才能够得以充分体现。针对水质指标临界值定量关系来说，在实际的检验过程中，最为关键的环节即在于将检验水质指标浓度值与水质指标临界值进行比较。如果检验水质指标浓度值与水质指标临界值的定量关系是相符合的，那么相关的数据即具有合理性。

1.3.2 水质指标数值统计定量关系检验

在实际的水质指标定性关系检验中，水质指标NO2-N、NO3-N以及NH3N俨然是TN组成中的重要组成部分，所以针对组成物质较稳定的水体来说，以上三种必然是TN中含量最为稳定的水质指标。也正因为如此，这三种水质指标可能与TN之间存在着某一种定量关系的表达式。

一般来说，我们在研究水质指标间定量关系表达式的过程中基本上都采用了多元回归或一元回归的分析方法，以得出水质指标间的定量关系表达式，即y=a。十a1x+a2x+….+anXn。与此同时，在多元回归分析的实施过程中，逐步回归的方法是最常用的，其能够实现对回归方程中水质指标的科学筛选。

这里需要注意的是，拟合得到的水质指标间的定量关系表达式务必通过回归方程的实测数据严重与显著性检验。只有通过了验证，并且具有较高正确性的水质指标定量关系式，才能够作为检验标准来检验水质指标数值统计定量关系。同时，在检验水质指标数值统计定量关系的时候，首先要做的就是对水质指标时段内的数值统计定量关系表达式进行分析检验，并且严格依据拟合效果来得出ε（合理误差的最大值）。之后，再将定量关系式计算得出的计算值C与实测浓度值C0进行比较，如果，那么该检验数据则具有合理性。相反，倘若，那么该检验数据则不合理。另外，因分析时段的不同，水质指标数值统计定量关系表达式也会相应的存在一定差异，如果在多次进行实测数据的水质指标数据统计定量关系检验的过程中，所针对的是同一对象，那么大量实测数据即会发出异常警报，此时就需要我们对水质指标数值统计定量关系表达式的正确性进行严格检验，已达到最佳效果。

2 水质指标时间关系检验方法

从整体上来看，水文要素、降雨特征以及水体周边的产业布局情况等是影响水质指标浓度值的主要因素。其中的水温要素及降雨特征只有在特定环境下（比如时间的变化过程中）才会具有规律性。反观周围产业布局相对稳定的水体，其水质指标浓度也需要在特定的环境下（比如时间的变化过程中）才会存在一定的规律性。

2.1 年际水质指标浓度变化关系检验

具体来说，年际水质指标浓度变化关系的检验主要包含了两大部分，即年际水质指标浓度均值的变化检验和历年同一时段水质指标浓度均值的变化检验。这里需要注意的是，历年同一时段水质指标浓度均值变化的检验是在指定的年份范围内，以年际变化趋势图的方式来对当前检验的水质指标指定月份的均值与逐年指定月份的浓度均值进行表达，从而依据当前检验水质指标的浓度与历年变化的趋势来对当前检验水质指标时段那个均值的异常与否进行正确判断。毫无疑问，这样的检验方法是一种半人工的自动化检验，在实际的检验过程中必须充分结合水质指标的化学特征以及研究区域的污染特征等因素，并且要正确认识该检验方法的适用范围（只能应用于对月均值的检验上）。

2.2 年内水质指标浓度变化关系检验

2.2.1 定性关系检验

针对水质指标的浓度来说，其在相邻时段的浓度变化定性检验过程中，我们需要重视的是对检验水质指标理念数据的深入分析，以此来得一种定性关系，即历年的相邻时段始终都保持一致。同时，针对当前检验指标检验时段内的实测浓度值来说，还应该深入分析相邻时段的变化定性关系，然后将所的结果与历年相邻阶段的定性关系进行对比分析，若两者变化关系一致，所得数据即正确，相反则数据异常。

2.2.2 定量关系检验

从整体上来看水质指标在变化上是存在一定差异的。站在变化幅度的角度来看，部分水质指标在时段变化上是巨大的，当然也有变化幅度较小的水质指标存在。基于此，对于该类监测指标时间关系的检验，我们即可采用水质指标浓度相邻时段变化的定量关系检验方法来对其进行验证。在相邻时段定量关系的检验中，水质指标的浓度实质上就是水质指标在相邻时段的浓度变幅检验。

3 组合检验方法

从整体上来看，组合检验的方法主要包含了水质指标间关系检验、水质指标空间关系检验、水质指标时间关系检验等方法。当然，上述的检验方法均是从水之关系的某一个方面来对数据进行检验，如果我们仅仅采用一种方法来进行单一的检验，那么相应的检验结果无疑就会缺乏全面性。因此，为了进一步提高水质数据检验的全面性，达到严格管理的目的，我们就必须在综合利用多种检验方法的基础上来对水质数据进行全方位检验。这里需要注意的是，无论是任何一种检验方法检验处的异常数据，其是否具有合理性，最终都应该由人工的方式来确定。

在对环境水质样品进行分析的时候，必须以实际的数据为基础。由于检测项目之间通常都存在一定联系、一定规律，所以在推断监测数据准确性或者是处理日常检测数据的时候，我们即可以将其作为评论数据可靠性、合理性的重要依据。

[1]汪天祥.水质动态综合评价方法及应用研究[D].大连理工大学, 2012.

[2]刘皓宇.环境水质样品监测数据的合理性检验及相关性研究[J].中国新技术新产品,2015,13：154-155.

牛春雷(1965—)，男，甘肃，本科，工程师，主要研究方向：长期从事环境监测和管理工作。