环境监测标准大数据化的研究

徐伟忠(江苏华夏检验股份有限公司，江苏 苏州 215634)

0 引言

目前的环境监测标准通常是电子版或纸质版的文件，无法被软件系统直接使用。随着环境监测行业信息化需求的快速推进，对这些标准的大数据化研究十分迫切。通过对这些标准按统一的格式进行处理，转化为统一的数据格式，这样才有可能被软件系统使用[1-3]。

1 标准的分类

环境监测的标准主要分成三大类：一是评价标准，它通常规范了一个行业的排放控制要求，监测和监督管理要求，例：GB 31571—2015《石油化学工业污染物排放标准》；二是检测方法，它规定了某个因子分析过程中采用的仪器、试剂、前处理、分析过程以及数据处理等，例：HJ 536—2009《水质氨氮的测定水杨酸分光光度法》；三是技术导则，它只是对检测方法和仪器设备提出了一些技术要求，例：HJ 733—2014《泄漏和敞开液面排放的挥发性有机物检测技术导则》。其中有些评价标准也包含了检测方法，因此也具有检测方法的属性，技术导则不在本报告的研究范围之内。制定合适的数据架构，将上述两个标准按照一定的格式全部数字化，然后通过输入界面进行录入处理，最终形成可以给整个软件系统调用的数据库。这是整个工作的关键，也是后期LIMS系统开发能否成功的关键。

2 评价标准

评价标准是各类环境应用系统的基础，也是本报告研究的重点。在评价标准中通常有一张或多张表格规范了污染物的项目、排放限值、排放监控位置。这样的表格还需要去区分是废水，还是有组织大气污染物或企业边界无组织大气污染物。在这样的表格中，要明确污染物项目、测定方法、各级别的排放限值和单位。

图1是设计的标准信息录入界面。各个关键字段说明如下：评价小类：区分这个标准的适用范围，包括水和废水、空气和废气、固废土壤、噪声等；类别：区分是评价标准还是检测方法；评价/方法：标准名称的摘要；基本方法：区分气相色谱法、离子色谱法、分光光度法、容量法等，这是建立各因子在系统中特定计算公式的基础，可以让系统完成结果的全自动计算，并输出相应的计算报表；采用容器：碳管、吸收液、玻璃瓶、气袋等。对于碳管以及滤筒+吸收液等串联采样，可以定义一个因子产生两个样品，需要分别进行检测，最终进行有效性判断，以及是否求和计算；串联适用：这是确认串联采用是适用有组织或无组织；CMA：资质认定有效期，可以及时提醒分析方法是否在认定有效期之内；评价标准中的各个表格。定义了适用范围，因子及细分行业，分析方法，排放限值及单位等。检测许可：适合分析方法，规定了经过考核授权的检测分析人员；检测仪器：规定了此分析方法采用的检测设备；项目负责：适合评价标准，规定了经过考核授权的采样负责人；现场设备：适合评价标准，明确了此标准方法下所采用的所有现场设备；这样可以判定设备由谁在哪个时间段使用，可以合理分配设备的有效使用，同时防止设备误选现象的发生；分包方：规定了此分析方法的合格分包方，供系统进行有效选择。

图1 评价/检测标准基础信息录入界面

3 检测方法

每个监测项目都要有相应的检测方法。这个检测方法的属性需要包含方法年号、cma或cnas有效期、采用的仪器设备、分析人员及合格的分包方是否现行有效等。

有一些因子具有相同的名称，但分属于不同的类别，因此分析方法也是完全不同的。例如：甲苯，在水和废水、有组织大气污染物、无组织大气污染物以及土壤中都有这个指标，但它们各自的检测方法都不相同。需要仔细考虑，认真去区分这些相同名称污染物的不同检测方法。

还有一些因子，它们是一类因子的汇总，例如：挥发性有机物、半挥发性有机物、苯系物、非甲烷总烃等。这些因子也是需要加以特殊考虑的。在报价、下达任务、采样、交接时是按一个因子来处理的，但实验室在检测过程中，需要按细分因子来进行，然后再汇总处理。

图2 评价标准表格中因子录入界面

直接排放和间接排放是图2中的“表1 水污染物排放限值”的限值类别。选择特定的类别，就选择特定的排放限值。对某个特定因子，还需要设定相关的分析方法供选择。当有多个分析方法时，还需要设定默认的选项。

4 数据结构框图

以评价标准为基础，按照标准中的表格来分类，进而确认各表格中污染物的检测方法，排放限值等属性。通过这数据结构框图(图3)，就可以形成统一的标准数据库，从而建立环境监测相关标准的大数据，供各类软件应用系统使用。

示图仅是展现了数据结构的基本框架，在实际使用中还需要对一些特定的问题进行细化处理。例如在评价标准中的表格，有的是属于有组织，有的是属于无组织，还有的是两者都适用，这些都要进行细化区分。在GB 16297—1996《大气污染物综合排放标准》中多数因子还具有细分行业来规定排放限值；还有非甲烷总烃在监测方案、现场采样以及监测报告中是作为一个因子来处理的，但在分析计算时，是以总烃和甲烷两个指标来出现的，最终两者相减并校正后得结果；(半)挥发性有机物，也是和非甲烷总烃类似，流程是按一个因子来处理，分析是按多因子分别计算，结果是累计之和。

图3 软件数据结构框图

在样品采集过程中，有一些因子是合并同时采取的。这些合并采样因子也是需要在标准数据中进行定义。这样在样品标签中会自动输出。

5 结语

环境监测的标准很多，也很复杂。通过对标准的仔细研究，建立合适的数据结构，然后对评价标准和检测方法进行数据化处理，建立大数据库，从而为各类环境应用系统建立标准数据支撑，进一步推动环境监测信息化进程的快速发展。基于上述研究方法，已经成功将在环境监测工作中所涉及到的所有评价标准和分析方法统一收纳入库，为系统能够自动查询标准，自动计算并自动输出各类带有特定标准数据信息的记录和报告奠定了扎实的基础。