水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的必要性和重要性

來源：http://www.ssygc.com/ 作者：余氯檢測儀 時間：2018-12-12

　　摘要：水是人類的寶貴資源，水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)直接反映著水資源的狀況，準確、有效、科學(xué)的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析方法對呈現(xiàn)水質(zhì)信息和水資源狀況的直觀化和真實性具有重要意義。

　　關(guān)鍵詞：水質(zhì) 監(jiān)測 數(shù)據(jù)分析 信息 真實性 在線監(jiān)測儀

　　1. 引言

　　隨著科技的發(fā)展、社會的進步，水環(huán)境的狀況越來越多地得到社會的關(guān)注和重視。水質(zhì)監(jiān)測信息是水質(zhì)情況的直接反映，是水質(zhì)信息統(tǒng)計與發(fā)布的基礎(chǔ)。水質(zhì)監(jiān)測已經(jīng)從以前完全依靠人工采集、處理、分析、傳輸，逐步向自動化方向發(fā)展。先進的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，越來越多地應(yīng)用于水質(zhì)監(jiān)測。然而，隨著通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，人們希望能夠更便捷、更直觀地獲得水質(zhì)信息，能夠更及時、更準確地得到數(shù)據(jù)處理結(jié)果，因此，精確、高效的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析方法對呈現(xiàn)水質(zhì)信息和水資源狀況的直觀化和真實性具有重要意義。

在線余氯監(jiān)測儀

　　2. 水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的必要性和重要性

　　水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)是水質(zhì)監(jiān)測的成果和監(jiān)測的產(chǎn)品，反映了水質(zhì)質(zhì)量的狀況和變化趨勢，說明了水體污染源排放的狀況，體現(xiàn)了水體潛在的水質(zhì)風(fēng)險。精確、有效的、能夠反映水體實際狀況的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)將有效能夠提升政府的公信力，能夠恰如其分的滿足百姓知情權(quán)的需要，同時，水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確與否將直接關(guān)系到監(jiān)測分析機構(gòu)的形象。

　　由于水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)所涉及的數(shù)據(jù)信息量大、來源復(fù)雜等特點，要根據(jù)水源情況通過一定的數(shù)據(jù)分析方法對水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行準確的分析，以選擇有效的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)。并通過科學(xué)的數(shù)據(jù)分析方法對水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)進行分析從而實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)能快速、準確的傳遞水質(zhì)信息，為相關(guān)決策部門及時了解水質(zhì)狀況，發(fā)布水質(zhì)公報，為控制水質(zhì)和治理水環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)具有重要的現(xiàn)實意義。

　　3. 水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量要求和有效性判別

　　為提高水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的質(zhì)量，使水質(zhì)監(jiān)測信息更加準確、更加具有可比性，水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)具有一定的質(zhì)量要求和有效性。

　　3.1 水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量要求

　　水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的質(zhì)量要求是為監(jiān)測數(shù)據(jù)的最終使用者提供明確定量的且能接受并使用的數(shù)據(jù)。為了確保水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確、可靠、有效、可比和完整性，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量在可接受的標準范圍之內(nèi)，必須對數(shù)據(jù)的質(zhì)量進行評估和控制。通過與標準方法、歷史數(shù)據(jù)和進水口數(shù)據(jù)的比較，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性、可比性以及能客觀反映水源的水質(zhì)情況。

　　3.2 水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)有效性判別

　　水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)是全年不間斷的長期連續(xù)工作，為迅速掌握該固定水源的實時狀況，對數(shù)據(jù)的有效性進行判別，判斷其是否符合國家水質(zhì)安全標準，為環(huán)境管理提供科學(xué)依據(jù)。

　　水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的儀器運行狀況、試劑與標準溶液的穩(wěn)定性及分析儀器的基線漂移等都是影響數(shù)據(jù)質(zhì)量的重要因素，由于這些因素的影響，監(jiān)測數(shù)據(jù)有時也會發(fā)生偏差，造成水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果與客觀環(huán)境質(zhì)量狀況不相吻合，因此水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)審核人員必須對環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)進行初步篩選，找出其中的可疑數(shù)據(jù)，根據(jù)監(jiān)測過程中的實際情況，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行全面、系統(tǒng)的審核。

　　水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的確認是通過檢查數(shù)據(jù)，對異常數(shù)據(jù)值進行取舍，確定數(shù)據(jù)是否滿足了數(shù)據(jù)質(zhì)量的要求。

　　4. 水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

　　水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析是根據(jù)水質(zhì)的使用狀況，按照一定的質(zhì)量標準和數(shù)據(jù)分析方法，直觀地對水體的質(zhì)量進行定性或定量的分析，以判斷其污染程度、劃分污染等級、確定污染類型。通過水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，可以明確水體水質(zhì)狀況，了解不同水域水質(zhì)的差別及各時期水質(zhì)的變化趨勢，考察水域綜合治理效果，為有效地進行水質(zhì)控制和水資源合理開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。由此，水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析方法的科學(xué)選擇就顯得尤為重要，它對水資源的質(zhì)量做出準確定性起著關(guān)鍵的作用。

　　4.1 水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)標準化處理分析

　　水質(zhì)監(jiān)測的原始監(jiān)測數(shù)據(jù)需要經(jīng)過標準化處理，因為影響水質(zhì)質(zhì)量的各種指標的性質(zhì)、量綱和尺度不同，它們的濃度差別較大，如水質(zhì)化學(xué)需氧量的平均濃度為80.83mg/L，而鎘的平均濃度是0.00017mg/L，若不經(jīng)過標準化處理，則在分類中化學(xué)需氧量的作用將遠大于鎘的作用。

　　由于不加處理的水質(zhì)監(jiān)測原始實測數(shù)據(jù)指標是無法進行比較的，為了消除由于量綱的不同可能帶來的一些不合理的影響，應(yīng)先對水質(zhì)監(jiān)測原始數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一標準化。對水質(zhì)監(jiān)測原始數(shù)據(jù)進行標準化，即對同一變量減去其均值，再除以標準差，以消除原始水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)之間的量綱影響，使標準化后的監(jiān)測數(shù)據(jù)具備可比性。

　　4.2 水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)中的主成分分析法

　　主成分分析法是一種數(shù)學(xué)變換方法，它把給定的一組相關(guān)變量通過線性變換，轉(zhuǎn)化為一組不相關(guān)的變量，在這種變換中通過保持變量的總方差不變，同時使新變量具有最大方差，稱為第一主成分;具有次大方差，稱為第二主成分。依次進行，原來有M個變量就可以轉(zhuǎn)換出M個主成分，方差逐漸減小且與此前的主成分都不相關(guān)。原始變量：X1， X2 ， X3，X4，…，Xm;主成份：Z1， Z2 ， Z3 ，Z4，…，Zn，則各因子與原始向量的關(guān)系可表達成：

　　X1=B11Z1+B12Z2+B13Z3…B1nZn+e1

　　X2 =B21Z1+B22Z2+B23Z3…B2nZn+e2

　　X3 =B31Z1+B32Z2+B33Z3…B3nZn+e3

　　…

　　Xm=Bm1Z1+Bm2Z2+Bm3Z3…BmnZn +en

　　主成分分析法在水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析中主要體現(xiàn)在以下兩個方面：一是建立綜合分析指標，分析各采樣點間的相對水源狀況，并對各采樣點的水源狀況進行分級;二是分析各單項指標在綜合指標中所起的作用，確定并選擇去除那些次要的指標，確定影響水質(zhì)狀況的主要成分。

　　假設(shè)有n個水體樣本，每個樣本共有m個監(jiān)測指標，則可構(gòu)成n×m的數(shù)據(jù)矩陣(n　　具體分析步驟如下：

　　1)將各變量n×m標準化以消除量綱影響。2)在標準化數(shù)據(jù)矩陣的基礎(chǔ)上計算原始指標相關(guān)系數(shù)矩陣R。3)求相關(guān)系數(shù)矩陣R的特征根和特征向量，確定主成分。

　　4)確定主成分的個數(shù)。5)確定綜合評價函數(shù)。

　　4.3 水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)回歸分析法

　　回歸分析法是在掌握大量觀察數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用數(shù)理統(tǒng)計方法建立因變量與自變量之間的回歸關(guān)系函數(shù)表達式(又稱回歸方程式)。只有當(dāng)變量與因變量確實存在某種關(guān)系時，建立的回歸方程才有意義。因此，作為自變量的因素與作為因變量的預(yù)測對象是否有關(guān)，相關(guān)程度如何，以及判斷這種相關(guān)程度的把握性多大，就成為進行回歸分析必須要解決的問題。進行相關(guān)分析，一般要求出相關(guān)關(guān)系，以相關(guān)系數(shù)的大小來判斷自變量和因變量的相關(guān)的程度。

　　回歸分析法是在水質(zhì)監(jiān)測工作中處理監(jiān)測數(shù)據(jù)的一種常用的數(shù)理統(tǒng)計方法，該數(shù)理統(tǒng)計方法比環(huán)境分析實驗室中定量分析、質(zhì)量保證和質(zhì)量控制等方法具有更重要的優(yōu)點。在日常的環(huán)境監(jiān)測工作中它常用于建立某種標準分析方法的標準曲線，計算污染物含量和濃度等。長期以來，水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)處理一直沿用《環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測質(zhì)量保證手冊》中的列表法。

　　在使用回歸分析法分析水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)時，首先將監(jiān)測數(shù)據(jù)輸入到Excel表格中，然后建立相關(guān)表格模塊并通過一定的計算公式實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)之間的有效關(guān)聯(lián)。當(dāng)改變表格監(jiān)測數(shù)據(jù)時，結(jié)果顯示表能發(fā)生動態(tài)的改變，根據(jù)表格中相關(guān)系數(shù)的大小以及相關(guān)剩余方差便可以達到對水源狀況的分析。

　　5. 結(jié)論

　　本文在分析水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的重要性和必要性的基礎(chǔ)上，分析了水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的質(zhì)量和有效性判別要求以及監(jiān)測數(shù)據(jù)的標準化和數(shù)據(jù)分析方法，為水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的選擇和分析，實現(xiàn)水資源質(zhì)量的準確定性起到了一定的借鑒意義。

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