新空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)審核方法探討

鄭瑤　徐曉虹　王瀟磊　王亮　孔海燕　趙穎

（1河南省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心河南鄭州450004 2河南省固體廢物管理中心河南鄭州450004 3濟(jì)源市環(huán)境監(jiān)測(cè)站河南濟(jì)源459000）

新空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)審核方法探討

鄭瑤1徐曉虹2王瀟磊1王亮3孔海燕1趙穎1

（1河南省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心河南鄭州450004 2河南省固體廢物管理中心河南鄭州450004 3濟(jì)源市環(huán)境監(jiān)測(cè)站河南濟(jì)源459000）

環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后，空氣污染物因子增加，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成倍增長(zhǎng)，建立科學(xué)高效的審核體系非常重要。以河南省實(shí)踐為例，探討了省級(jí)空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)審核方法。

環(huán)境空氣質(zhì)量；自動(dòng)監(jiān)測(cè)；數(shù)據(jù)審核

《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）和同步實(shí)施的《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）》（HJ633-2012）已經(jīng)頒布。新標(biāo)準(zhǔn)增加了污染物因子PM2.5、O3和CO，加嚴(yán)了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的有效率指標(biāo)，同時(shí)環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)AQI也相應(yīng)增加了污染物因子以及對(duì)公眾發(fā)布實(shí)時(shí)小時(shí)數(shù)據(jù)等要求，相對(duì)于API，AQI更能真實(shí)反應(yīng)空氣質(zhì)量狀況，貼近公眾真實(shí)感受[1-2]。

新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后，環(huán)保部提出“三步走”目標(biāo)，到2016年1月1日全國(guó)實(shí)施空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)。河南省委、省政府高度重視環(huán)境空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施工作，將PM2.5等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目建設(shè)納入《河南省環(huán)境監(jiān)測(cè)“十二五”規(guī)劃》，將PM2.5等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目建設(shè)“四步走”并為“兩步走”，2013年底，所有省轄市、省直管試點(diǎn)縣（市）共99個(gè)空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)全部完成新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施建設(shè)及監(jiān)測(cè)信息發(fā)布工作。

河南省環(huán)保廳從2014年1月1日起正式在官方網(wǎng)站上發(fā)布全省28個(gè)市、縣的AQI日?qǐng)?bào)，并對(duì)公眾發(fā)布實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，由于AQI新增因子及評(píng)價(jià)方法的不同，原有的城市環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)控平臺(tái)不符合新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的要求，河南省環(huán)保廳在老平臺(tái)基礎(chǔ)上新建了空氣自動(dòng)監(jiān)控新平臺(tái)。同時(shí)由于新增的儀器設(shè)備品牌不同，同時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量成倍增長(zhǎng)，完全依靠管理人員每日對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行肉眼觀察，難免出現(xiàn)差錯(cuò)或遺漏，不可能做到全面完整和公正[3]，因此利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的處理能力，建立一套科學(xué)高效的數(shù)據(jù)審核體系非常重要，在河南省環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)控新平臺(tái)的建設(shè)和運(yùn)行中，針對(duì)數(shù)據(jù)審核方法和制度做了一些探索。

1自動(dòng)審核

1.1概述

河南省環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)控新平臺(tái)每天產(chǎn)生約16100個(gè)污染物濃度小時(shí)均值，每年約589萬個(gè)小時(shí)均值，面對(duì)如此眾多的數(shù)據(jù)，必須要建立一套科學(xué)高效的數(shù)據(jù)審核方法。

數(shù)據(jù)審核的目的是得到有效數(shù)據(jù)，圖1顯示了數(shù)據(jù)流過程：各監(jiān)測(cè)儀器的數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集儀采集后，經(jīng)過子站端自動(dòng)審核，傳輸?shù)绞d服務(wù)器端數(shù)據(jù)中心，然后經(jīng)過服務(wù)器端的自動(dòng)審核和人工審核篩選，最終得到有效數(shù)據(jù)。

圖1河南省環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)控新平臺(tái)數(shù)據(jù)流示意圖

1.2子站端自動(dòng)審核

子站端自動(dòng)審核的原理，主要就在于通過采集儀器的狀態(tài)值來進(jìn)行初步判斷。采集軟件從現(xiàn)場(chǎng)采集的每條數(shù)據(jù)不僅包括濃度數(shù)據(jù)同時(shí)還包括儀器的狀態(tài)，例如開機(jī)、儀器報(bào)警、儀器校準(zhǔn)等，根據(jù)儀器上傳的狀態(tài)值，對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，除正常數(shù)據(jù)外其他數(shù)據(jù)都做無效數(shù)據(jù)處理，部分標(biāo)識(shí)符號(hào)示例見表1。

表1部分標(biāo)識(shí)符號(hào)示例

子站的五分鐘基礎(chǔ)數(shù)據(jù)按照表1內(nèi)容進(jìn)行有效性標(biāo)記和說明，根據(jù)國(guó)家規(guī)范要求，5min數(shù)據(jù)至少包含6個(gè)有效的30s數(shù)值，才能匯總出有效的五分鐘均值數(shù)據(jù)。

1.3服務(wù)器端自動(dòng)審核

服務(wù)器端自動(dòng)審核主要是通過河南省城市環(huán)境空氣質(zhì)量平臺(tái)的數(shù)據(jù)審核模塊，設(shè)置判斷規(guī)則能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)調(diào)整處理，主要的判斷規(guī)則如下：

1.3.1主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目（SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3）的小時(shí)均值、8h均值、24h均值等有效性規(guī)定按表2執(zhí)行，完全達(dá)到國(guó)家規(guī)范要求；

1.3.2在環(huán)境空氣中各項(xiàng)污染物濃度均處于極低水平的條件下，部分儀器設(shè)備小時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)果出現(xiàn)負(fù)值或零值時(shí)，可按規(guī)則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，恢復(fù)數(shù)據(jù)的有效性。規(guī)則依據(jù)《SO2、NO2、O3、CO自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法》HJ654-2013，根據(jù)儀器24h零點(diǎn)漂移，最低檢出限等指標(biāo)確定。如表3所示。

表2數(shù)據(jù)有效性統(tǒng)計(jì)

表3監(jiān)測(cè)結(jié)果小時(shí)值及負(fù)值處理

1.3.3對(duì)濃度均值變化幅度異常處理主要是數(shù)據(jù)在24 h內(nèi)變化幅度太小不符合污染物變化規(guī)律，歸納的數(shù)學(xué)模型為24 h內(nèi)污染物濃度的最大值（max）減最小值(min)小于一個(gè)常規(guī)合理差值。

1.4提醒功能

為加強(qiáng)環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量審核，避免出現(xiàn)省轄市、省直管縣不審核數(shù)據(jù)導(dǎo)致空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常值的情況，河南省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心經(jīng)對(duì)全省一年半（2013年1月1日至2014年6月30日）時(shí)間內(nèi)有效數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，通過認(rèn)真論證，設(shè)定了全省環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)平臺(tái)數(shù)據(jù)自動(dòng)審核限值，PM2.5小時(shí)值大于300μg/m3，PM10小時(shí)值大于500μg/m3，SO2小時(shí)值大于800μg/m3，NO2小時(shí)值大于940μg/m3，O3小時(shí)值大于800μg/m3，CO小時(shí)值大于60mg/m3時(shí)信息平臺(tái)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)施顏色改變提醒省轄市、省直管縣等用戶，做數(shù)據(jù)復(fù)核，確認(rèn)監(jiān)測(cè)端儀器運(yùn)行是否正常，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是否異常、有效，切實(shí)做好審核工作。

2人工審核

2.1審核人員

各省轄市、省直管縣環(huán)境監(jiān)測(cè)站指定專業(yè)技術(shù)人員負(fù)責(zé)自動(dòng)站的數(shù)據(jù)審核工作。

2.2審核項(xiàng)目

審核人員主要審核生成空氣日?qǐng)?bào)的六項(xiàng)污染物因子（SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3）。

2.3審核時(shí)段

審核人員每天上午10：00之前審核前一天的自動(dòng)站數(shù)據(jù)。

2.4審核方法

審核人員根據(jù)各點(diǎn)位空氣質(zhì)量變化規(guī)律，對(duì)計(jì)算機(jī)初步判別的數(shù)據(jù)進(jìn)行再次確認(rèn)，對(duì)可疑數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查并確認(rèn)，確認(rèn)出的異常數(shù)據(jù)做無效標(biāo)記，最終形成該天該城市的有效數(shù)據(jù)，生成空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)，并參與全省城市空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)。人工審核的一些經(jīng)驗(yàn)規(guī)則如下：（1）儀器設(shè)備啟動(dòng)到運(yùn)行穩(wěn)定期間的數(shù)據(jù)，儀器通零氣/標(biāo)氣或用標(biāo)準(zhǔn)膜檢查/校準(zhǔn)期間的數(shù)據(jù)，經(jīng)質(zhì)控檢查確認(rèn)質(zhì)量不受控的數(shù)據(jù)，儀器故障狀態(tài)下的異常數(shù)據(jù)均為無效數(shù)據(jù)。（2）出現(xiàn)數(shù)據(jù)長(zhǎng)期不變或變化較小時(shí)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查并決定是否處理，應(yīng)檢查儀器抽氣泵是否故障、采樣管路是否漏氣，儀器與數(shù)采的信號(hào)連接是否完好等。（3）出現(xiàn)異常高值、異常低值或者波動(dòng)劇烈的數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)檢查原因并決定是否處理。（4）根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與其正常日間走勢(shì)和正常季節(jié)性走勢(shì)之間的偏差，判斷數(shù)據(jù)是否有效。（5）同一城市不同子站之間數(shù)據(jù)應(yīng)具有相關(guān)性，差別大時(shí)可能存在問題。

為保證原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性，系統(tǒng)有兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，上傳數(shù)據(jù)同時(shí)保留在原始數(shù)據(jù)庫(kù)和修正數(shù)據(jù)庫(kù)中，對(duì)數(shù)據(jù)的標(biāo)記只在修正數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行，一旦標(biāo)記有誤可方便的用原始數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)查。

3結(jié)語

河南省城市環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)覆蓋多個(gè)城市，點(diǎn)位多、數(shù)據(jù)量大，尤其在新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后，儀器設(shè)備眾多，數(shù)據(jù)以海量計(jì)，要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)審核并不容易。河南省環(huán)保廳總結(jié)了一套符合本省實(shí)際的判別方法，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)審核和人工審核，提高了審核效率，且審核后數(shù)據(jù)的代表性、準(zhǔn)確性大大提高，目前已用于環(huán)境統(tǒng)計(jì)、定期通報(bào)、政府目標(biāo)考核等多個(gè)方面，具有良好的實(shí)踐意義。

[1]GB 3095-2012環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]吳迓名.新空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)質(zhì)保審核的建立探討[J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2013.5(3):53-56.

[3]曲凱,李彥,崔志偉.空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)數(shù)據(jù)有效性的自動(dòng)化判別[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2011.37(6):1-3.

鄭瑤（1983—），女，河南溫縣，碩士，工程師，從事自動(dòng)監(jiān)測(cè)工作。