新空气质量标准实施后空气质量自动监测数据审核方法探讨

郑瑶　徐晓虹　王潇磊　王亮　孔海燕　赵颖

（1河南省环境监测中心河南郑州450004 2河南省固体废物管理中心河南郑州450004 3济源市环境监测站河南济源459000）

新空气质量标准实施后空气质量自动监测数据审核方法探讨

郑瑶1徐晓虹2王潇磊1王亮3孔海燕1赵颖1

（1河南省环境监测中心河南郑州450004 2河南省固体废物管理中心河南郑州450004 3济源市环境监测站河南济源459000）

环境空气质量标准实施后，空气污染物因子增加，监测数据成倍增长，建立科学高效的审核体系非常重要。以河南省实践为例，探讨了省级空气自动监测网络的数据审核方法。

环境空气质量；自动监测；数据审核

《环境空气质量标准》（GB3095-2012）和同步实施的《环境空气质量指数（AQI）技术规定（试行）》（HJ633-2012）已经颁布。新标准增加了污染物因子PM2.5、O3和CO，加严了监测数据的有效率指标，同时环境空气质量指数AQI也相应增加了污染物因子以及对公众发布实时小时数据等要求，相对于API，AQI更能真实反应空气质量状况，贴近公众真实感受[1-2]。

新标准实施后，环保部提出“三步走”目标，到2016年1月1日全国实施空气质量新标准。河南省委、省政府高度重视环境空气质量新标准实施工作，将PM2.5等监测项目建设纳入《河南省环境监测“十二五”规划》，将PM2.5等监测项目建设“四步走”并为“两步走”，2013年底，所有省辖市、省直管试点县（市）共99个空气自动监测站点全部完成新标准实施建设及监测信息发布工作。

河南省环保厅从2014年1月1日起正式在官方网站上发布全省28个市、县的AQI日报，并对公众发布实时数据，由于AQI新增因子及评价方法的不同，原有的城市环境空气自动监控平台不符合新标准实施的要求，河南省环保厅在老平台基础上新建了空气自动监控新平台。同时由于新增的仪器设备品牌不同，同时监测数据量成倍增长，完全依靠管理人员每日对数据进行肉眼观察，难免出现差错或遗漏，不可能做到全面完整和公正[3]，因此利用计算机强大的处理能力，建立一套科学高效的数据审核体系非常重要，在河南省环境空气质量自动监控新平台的建设和运行中，针对数据审核方法和制度做了一些探索。

1自动审核

1.1概述

河南省环境空气质量自动监控新平台每天产生约16100个污染物浓度小时均值，每年约589万个小时均值，面对如此众多的数据，必须要建立一套科学高效的数据审核方法。

数据审核的目的是得到有效数据，图1显示了数据流过程：各监测仪器的数据由数据采集仪采集后，经过子站端自动审核，传输到省厅服务器端数据中心，然后经过服务器端的自动审核和人工审核筛选，最终得到有效数据。

图1河南省环境空气质量自动监控新平台数据流示意图

1.2子站端自动审核

子站端自动审核的原理，主要就在于通过采集仪器的状态值来进行初步判断。采集软件从现场采集的每条数据不仅包括浓度数据同时还包括仪器的状态，例如开机、仪器报警、仪器校准等，根据仪器上传的状态值，对基础数据进行标识，除正常数据外其他数据都做无效数据处理，部分标识符号示例见表1。

表1部分标识符号示例

子站的五分钟基础数据按照表1内容进行有效性标记和说明，根据国家规范要求，5min数据至少包含6个有效的30s数值，才能汇总出有效的五分钟均值数据。

1.3服务器端自动审核

服务器端自动审核主要是通过河南省城市环境空气质量平台的数据审核模块，设置判断规则能够自动实现自动站监测数据的自动调整处理，主要的判断规则如下：

1.3.1主要监测项目（SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3）的小时均值、8h均值、24h均值等有效性规定按表2执行，完全达到国家规范要求；

1.3.2在环境空气中各项污染物浓度均处于极低水平的条件下，部分仪器设备小时监测结果出现负值或零值时，可按规则对数据进行修正，恢复数据的有效性。规则依据《SO2、NO2、O3、CO自动监测系统技术要求及检测方法》HJ654-2013，根据仪器24h零点漂移，最低检出限等指标确定。如表3所示。

表2数据有效性统计

表3监测结果小时值及负值处理

1.3.3对浓度均值变化幅度异常处理主要是数据在24 h内变化幅度太小不符合污染物变化规律，归纳的数学模型为24 h内污染物浓度的最大值（max）减最小值(min)小于一个常规合理差值。

1.4提醒功能

为加强环境空气监测数据质量审核，避免出现省辖市、省直管县不审核数据导致空气自动监测数据出现异常值的情况，河南省环境监测中心经对全省一年半（2013年1月1日至2014年6月30日）时间内有效数据的统计分析，通过认真论证，设定了全省环境空气监测平台数据自动审核限值，PM2.5小时值大于300μg/m3，PM10小时值大于500μg/m3，SO2小时值大于800μg/m3，NO2小时值大于940μg/m3，O3小时值大于800μg/m3，CO小时值大于60mg/m3时信息平台监测数据实施颜色改变提醒省辖市、省直管县等用户，做数据复核，确认监测端仪器运行是否正常，监测数据是否异常、有效，切实做好审核工作。

2人工审核

2.1审核人员

各省辖市、省直管县环境监测站指定专业技术人员负责自动站的数据审核工作。

2.2审核项目

审核人员主要审核生成空气日报的六项污染物因子（SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3）。

2.3审核时段

审核人员每天上午10：00之前审核前一天的自动站数据。

2.4审核方法

审核人员根据各点位空气质量变化规律，对计算机初步判别的数据进行再次确认，对可疑数据进行现场检查并确认，确认出的异常数据做无效标记，最终形成该天该城市的有效数据，生成空气质量日报，并参与全省城市空气质量评价。人工审核的一些经验规则如下：（1）仪器设备启动到运行稳定期间的数据，仪器通零气/标气或用标准膜检查/校准期间的数据，经质控检查确认质量不受控的数据，仪器故障状态下的异常数据均为无效数据。（2）出现数据长期不变或变化较小时，进行现场检查并决定是否处理，应检查仪器抽气泵是否故障、采样管路是否漏气，仪器与数采的信号连接是否完好等。（3）出现异常高值、异常低值或者波动剧烈的数据时，应检查原因并决定是否处理。（4）根据监测数据与其正常日间走势和正常季节性走势之间的偏差，判断数据是否有效。（5）同一城市不同子站之间数据应具有相关性，差别大时可能存在问题。

为保证原始监测数据库的安全性，系统有两个数据库，上传数据同时保留在原始数据库和修正数据库中，对数据的标记只在修正数据库中进行，一旦标记有误可方便的用原始数据进行复查。

3结语

河南省城市环境空气质量自动监测网络覆盖多个城市，点位多、数据量大，尤其在新标准实施后，仪器设备众多，数据以海量计，要对数据进行科学审核并不容易。河南省环保厅总结了一套符合本省实际的判别方法，对监测数据进行自动审核和人工审核，提高了审核效率，且审核后数据的代表性、准确性大大提高，目前已用于环境统计、定期通报、政府目标考核等多个方面，具有良好的实践意义。

[1]GB 3095-2012环境空气质量标准[S].

[2]吴迓名.新空气质量标准实施后空气质量自动监测质保审核的建立探讨[J].环境监控与预警，2013.5(3):53-56.

[3]曲凯,李彦,崔志伟.空气自动监测网数据有效性的自动化判别[J].环境保护科学，2011.37(6):1-3.

郑瑶（1983—），女，河南温县，硕士，工程师，从事自动监测工作。