环境样品水质监测数据合理性检验及对策
摘要：水质数据质量管理离不开人工经验对数据质量的管理，以及采取合适的方法对其合理性进行必要的检验。本文通过常见的几种试验监测数据合理性检验方法的探讨，为保障环境监测实验室在样品水质监测过程中出具的数据准确性和可靠性提供借鉴，对提高水质监测质量具有积极的现实意义。
关键词：水质监测；数据合理性；检验
中图分类号：X830.3 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）07-0147-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.087
Test and countermeasure of rationality of water quality monitoring data of environmental samples
Xu Zhitao
（China Enfi Engineering Technology Co.， Ltd.， Beijing 100036，China）
Abstract： The quality management of water quality data is inseparable from the management of data quality by human experience and the appropriate methods to test the rationality of water quality. This article through the common several kinds of test monitoring data rationality inspection method discussion， in order to guarantee the environmental monitoring laboratory in the sample water quality monitoring process to provide the data accuracy and the reliability to provide a reference， to improve the quality of water quality monitoring has a positive practical significance.
Keywords：Water quality monitoring；Data rationality； Inspection
環境水质样品合理性检验是指依据样品化学、物理的基本原理，统计规律，以及统计规律与样品化学、物理相结合，检验监测结果的合理性和规律性。环境样品水质数据的合理性检验是水质数据质量控制中的重要一项内容，通过采用合适的方法快速准确地检验出异常数据，既是检验监测结果的准确性，也是检验结果可比性的现实需要，对提升环境水质样品数据质量具有积极的现实意义，是环境监测质量检验和质量控制中不可或缺的一项重要工作。
1 水质监测数据合理性检验方法
1.1 溶液阴、阳离子电平衡关系检验方法
理论上，单位体积水质样品中的阳离子总数（∑K，mg·L-1）与阴离子总数（∑A，mg·L-1）是相同的，且分析误差（δ）不得超过5%，利用的是溶液阴、阳离子中阴离子与阳离子电荷平衡的原则。用公式表示阴、阳离子电平衡法：
δ=/×100%。通常，水质样品中阳离子有K+、Ca2+、Na+、Mg2+、NH4+；水质样品中的阴离子则主要包括：HCO3、SO2-4、Cl-、NO3-、F-等；分析的误差值（s）=/×100%<±5%。在采集的酸性或碱性水样时，还要考量H+、OH-等数值；采集的水样受污染时，除了要重点关注八大离子的数值外，还要收集NO3-、F-、Mn2+、NH4+、Fe3+等阴阳离子。
经过该公式测算，通过样品水质中阴离子、阳离子电荷总数的计算，如计算的δ>±5%，表明测定的某项指标出现了误差，或所测定的项目不够全面，需要采取相应措施予以干预、解决；反之，若最终的监测结果与理论值误差在5%以内，则表示数值的准确度较高。
1.2 总硬度与总碱度检验方法
总硬度是指水样中含有的镁盐和可溶性钙盐。总碱度则是指水样中碳酸盐、重碳酸盐以及NaOH总量之和，主要评价水样中的CO2-、HCO-、OH-含量情况。其中，总硬度又包括永久硬度和暂时硬度，永久硬度是指水样中除碳酸盐之外的其他可溶性盐类；而暂时硬度则是指水体中Ca、Mg构成的重碳酸盐。因此，永久硬度又称作为非碳酸盐硬度，而暂时硬度则称之为碳酸盐硬度。
当总碱度>总硬度时，即CO2-、HCO-、OH-含量之和大于水体中Ca2+、Mg2+等金属离子含量和时，总硬度应是>暂时硬度，而永久硬度未能检出；而当总碱度<总硬度时，应是总硬度=永久硬度+暂时硬度，其中永久硬度应检出。
1.3 水质指标时间关系检验方法
水质指标浓度在时间变化过程中具有一定的规律性，即，同一水体的水质指标浓度值在一个时间段里，与江水特征、水文要素、水体周围产业布局等因素密切相关。利用水质指标浓度监测值的时间变化过程中规律性特点，可以对水质指标时间关系进行检验，从而判断水质指标浓度是否合理。（1）年际水质指标浓度变化关系检验。①历年同一时段的水质指标浓度均值变化检验。该检验一般只会对月均值进行检验，将水质指标在指定年份内逐年指定月份浓度均值与当前检验水质指标指定的月份均值以年际变化趋势图的方式进行表达。根据水质历年变化趋势和当前检验水质指标的浓度，从而判断出当前检验的水质指标时段浓度均值测算的结果是否异常。②年际均值变化检验。与历年同一时段水质指标浓度均值变化检验方法一样，不同是变化趋势中水质指标均值选择的是历年中全年的均值，因此，该检验方法只是针对年际均值的一种检验。（2）年内水质指标浓度变化关系检验。主要分为：①水文年周期水质指标浓度关系检验，就是将环境水样所在水域一个完整水文年中丰水期、平水期、枯水期或汛期与非汛期时段采集到的水质指标浓度变化关系进行检验。通常，水量关系呈现出的是汛期>非汛期，或丰水期>平水期>枯水期，那么同一水质的指标浓度关系就表现为：丰水期<平水期<枯水期，或汛期<非汛期。②相邻时段水质指标浓度关系检验。水文周期水质指标浓度变化常常与降水量以及温度有着密切关系，它的检验主要针对同一水文年内水文周期时段均值的检验，无法对同一水文周期中水质指标浓度的变化进行检验，因此，水质指标浓度检验需要选取相邻时段浓度变化定性关系（用>（<，≥，≤），
，，表示指标j 在i和i+1时段的浓度值）或定量关系（相邻时段环境水样指标变幅检验的异常条件应该是：，其中，分别表示指标j在i时间的浓度值、i+1时间的浓度值和浓度变幅）检验。
此外，除了上述检验方法外，还应包括总硬度与Ca2+、Mg2+含量的关系、三氧（CODcr、BOD5、CODMn）关系、各种化学元素在水环境的丰度监测、总矿化度与溶解性固体之间的关系、氯离子与硫酸根离子关系检验等等，通过不同指标的数值是否异常等检验环境水样是否合理。
2 纠错对策
通过各种方法检验出的数据若超过了合理性，则应当采取相应措施予以纠正。具体来说主要包括：①分析原因：即，分析导致出现数据超出合理性的原因所在；②进一步查明原因：即，在分析可能导致数据异常的因素或原因基础上，通过实验或理论分析逐一排查，确定具体导致数据异常的具体原因或具体的影响因素；③提出方法：即，针对已经查明出导致数据异常的原因后要有针对性的提出具体的解决办法；④验证：即，根据提出的解决办法，验证该方法在实施后解决的实际效果，获取的新的监测数据是否在合理范围内；⑤理论分析：主要是指质量缺陷对水样监测质量产生的影响的一种理论分析，以及解决问题的方法所依据的理论等等；⑥总结：即，根据问题的解决，进一步提炼总结加强环境监测质量管理的具体措施，提升环境监测的质量。
参考文献
[1]牛春雷.环境样品水质监测数据的合理性检验方法探究[J].资源节约与环保，2016（12）：94-95.
[2]黄广宇.环境样品水质监测数据的合理性检验[J].科学与财富，2014（7）：20-21.
[3]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（7）：154-155.
[4]黎洪松，刘俊.水质监测传感器研究的新进展[J].传感器与微系统，2012，31（3）：11-14.
收稿日期：2018-05-03
作者简介：徐志韬（1983-），男，本科，研究方向为环境影响评价、大气污染影响预测。
关键词：水质监测；数据合理性；检验
中图分类号：X830.3 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）07-0147-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.087
Test and countermeasure of rationality of water quality monitoring data of environmental samples
Xu Zhitao
（China Enfi Engineering Technology Co.， Ltd.， Beijing 100036，China）
Abstract： The quality management of water quality data is inseparable from the management of data quality by human experience and the appropriate methods to test the rationality of water quality. This article through the common several kinds of test monitoring data rationality inspection method discussion， in order to guarantee the environmental monitoring laboratory in the sample water quality monitoring process to provide the data accuracy and the reliability to provide a reference， to improve the quality of water quality monitoring has a positive practical significance.
Keywords：Water quality monitoring；Data rationality； Inspection
環境水质样品合理性检验是指依据样品化学、物理的基本原理，统计规律，以及统计规律与样品化学、物理相结合，检验监测结果的合理性和规律性。环境样品水质数据的合理性检验是水质数据质量控制中的重要一项内容，通过采用合适的方法快速准确地检验出异常数据，既是检验监测结果的准确性，也是检验结果可比性的现实需要，对提升环境水质样品数据质量具有积极的现实意义，是环境监测质量检验和质量控制中不可或缺的一项重要工作。
1 水质监测数据合理性检验方法
1.1 溶液阴、阳离子电平衡关系检验方法
理论上，单位体积水质样品中的阳离子总数（∑K，mg·L-1）与阴离子总数（∑A，mg·L-1）是相同的，且分析误差（δ）不得超过5%，利用的是溶液阴、阳离子中阴离子与阳离子电荷平衡的原则。用公式表示阴、阳离子电平衡法：
δ=/×100%。通常，水质样品中阳离子有K+、Ca2+、Na+、Mg2+、NH4+；水质样品中的阴离子则主要包括：HCO3、SO2-4、Cl-、NO3-、F-等；分析的误差值（s）=/×100%<±5%。在采集的酸性或碱性水样时，还要考量H+、OH-等数值；采集的水样受污染时，除了要重点关注八大离子的数值外，还要收集NO3-、F-、Mn2+、NH4+、Fe3+等阴阳离子。
经过该公式测算，通过样品水质中阴离子、阳离子电荷总数的计算，如计算的δ>±5%，表明测定的某项指标出现了误差，或所测定的项目不够全面，需要采取相应措施予以干预、解决；反之，若最终的监测结果与理论值误差在5%以内，则表示数值的准确度较高。
1.2 总硬度与总碱度检验方法
总硬度是指水样中含有的镁盐和可溶性钙盐。总碱度则是指水样中碳酸盐、重碳酸盐以及NaOH总量之和，主要评价水样中的CO2-、HCO-、OH-含量情况。其中，总硬度又包括永久硬度和暂时硬度，永久硬度是指水样中除碳酸盐之外的其他可溶性盐类；而暂时硬度则是指水体中Ca、Mg构成的重碳酸盐。因此，永久硬度又称作为非碳酸盐硬度，而暂时硬度则称之为碳酸盐硬度。
当总碱度>总硬度时，即CO2-、HCO-、OH-含量之和大于水体中Ca2+、Mg2+等金属离子含量和时，总硬度应是>暂时硬度，而永久硬度未能检出；而当总碱度<总硬度时，应是总硬度=永久硬度+暂时硬度，其中永久硬度应检出。
1.3 水质指标时间关系检验方法
水质指标浓度在时间变化过程中具有一定的规律性，即，同一水体的水质指标浓度值在一个时间段里，与江水特征、水文要素、水体周围产业布局等因素密切相关。利用水质指标浓度监测值的时间变化过程中规律性特点，可以对水质指标时间关系进行检验，从而判断水质指标浓度是否合理。（1）年际水质指标浓度变化关系检验。①历年同一时段的水质指标浓度均值变化检验。该检验一般只会对月均值进行检验，将水质指标在指定年份内逐年指定月份浓度均值与当前检验水质指标指定的月份均值以年际变化趋势图的方式进行表达。根据水质历年变化趋势和当前检验水质指标的浓度，从而判断出当前检验的水质指标时段浓度均值测算的结果是否异常。②年际均值变化检验。与历年同一时段水质指标浓度均值变化检验方法一样，不同是变化趋势中水质指标均值选择的是历年中全年的均值，因此，该检验方法只是针对年际均值的一种检验。（2）年内水质指标浓度变化关系检验。主要分为：①水文年周期水质指标浓度关系检验，就是将环境水样所在水域一个完整水文年中丰水期、平水期、枯水期或汛期与非汛期时段采集到的水质指标浓度变化关系进行检验。通常，水量关系呈现出的是汛期>非汛期，或丰水期>平水期>枯水期，那么同一水质的指标浓度关系就表现为：丰水期<平水期<枯水期，或汛期<非汛期。②相邻时段水质指标浓度关系检验。水文周期水质指标浓度变化常常与降水量以及温度有着密切关系，它的检验主要针对同一水文年内水文周期时段均值的检验，无法对同一水文周期中水质指标浓度的变化进行检验，因此，水质指标浓度检验需要选取相邻时段浓度变化定性关系（用>（<，≥，≤），
，，表示指标j 在i和i+1时段的浓度值）或定量关系（相邻时段环境水样指标变幅检验的异常条件应该是：，其中，分别表示指标j在i时间的浓度值、i+1时间的浓度值和浓度变幅）检验。
此外，除了上述检验方法外，还应包括总硬度与Ca2+、Mg2+含量的关系、三氧（CODcr、BOD5、CODMn）关系、各种化学元素在水环境的丰度监测、总矿化度与溶解性固体之间的关系、氯离子与硫酸根离子关系检验等等，通过不同指标的数值是否异常等检验环境水样是否合理。
2 纠错对策
通过各种方法检验出的数据若超过了合理性，则应当采取相应措施予以纠正。具体来说主要包括：①分析原因：即，分析导致出现数据超出合理性的原因所在；②进一步查明原因：即，在分析可能导致数据异常的因素或原因基础上，通过实验或理论分析逐一排查，确定具体导致数据异常的具体原因或具体的影响因素；③提出方法：即，针对已经查明出导致数据异常的原因后要有针对性的提出具体的解决办法；④验证：即，根据提出的解决办法，验证该方法在实施后解决的实际效果，获取的新的监测数据是否在合理范围内；⑤理论分析：主要是指质量缺陷对水样监测质量产生的影响的一种理论分析，以及解决问题的方法所依据的理论等等；⑥总结：即，根据问题的解决，进一步提炼总结加强环境监测质量管理的具体措施，提升环境监测的质量。
参考文献
[1]牛春雷.环境样品水质监测数据的合理性检验方法探究[J].资源节约与环保，2016（12）：94-95.
[2]黄广宇.环境样品水质监测数据的合理性检验[J].科学与财富，2014（7）：20-21.
[3]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（7）：154-155.
[4]黎洪松，刘俊.水质监测传感器研究的新进展[J].传感器与微系统，2012，31（3）：11-14.
收稿日期：2018-05-03
作者简介：徐志韬（1983-），男，本科，研究方向为环境影响评价、大气污染影响预测。
