水質(zhì)監測數據直接反映著(zhù)水資源的狀況
來(lái)源:http://thesierramadre.com/ 作者:余氯檢測儀 時(shí)間:2018-08-06
摘要:水是人類(lèi)的寶貴資源,水質(zhì)監測數據直接反映著(zhù)水資源的狀況,準確、有效、科學(xué)的水質(zhì)監測數據分析方法對呈現水質(zhì)信息和水資源狀況的直觀(guān)化和真實(shí)性具有重要意義。
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關(guān)鍵詞:水質(zhì) 監測 數據分析 信息 真實(shí)性
1. 引言
隨著(zhù)科技的發(fā)展、社會(huì )的進(jìn)步,水環(huán)境的狀況越來(lái)越多地得到社會(huì )的關(guān)注和重視。水質(zhì)監測信息是水質(zhì)情況的直接反映,是水質(zhì)信息統計與發(fā)布的基礎。水質(zhì)監測已經(jīng)從以前完全依靠人工采集、處理、分析、傳輸,逐步向自動(dòng)化方向發(fā)展。先進(jìn)的數據采集技術(shù),越來(lái)越多地應用于水質(zhì)監測。然而,隨著(zhù)通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應用,人們希望能夠更便捷、更直觀(guān)地獲得水質(zhì)信息,能夠更及時(shí)、更準確地得到數據處理結果,因此,精確、高效的水質(zhì)監測數據分析方法對呈現水質(zhì)信息和水資源狀況的直觀(guān)化和真實(shí)性具有重要意義。
2. 水質(zhì)監測數據分析的必要性和重要性
水質(zhì)監測數據是水質(zhì)監測的成果和監測的產(chǎn)品,反映了水質(zhì)質(zhì)量的狀況和變化趨勢,說(shuō)明了水體污染源排放的狀況,體現了水體潛在的水質(zhì)風(fēng)險。精確、有效的、能夠反映水體實(shí)際狀況的水質(zhì)監測數據將有效能夠提升政府的公信力,能夠恰如其分的滿(mǎn)足百姓知情權的需要,同時(shí),水質(zhì)監測數據的準確與否將直接關(guān)系到監測分析機構的形象。
由于水質(zhì)監測系統所涉及的數據信息量大、來(lái)源復雜等特點(diǎn),要根據水源情況通過(guò)一定的數據分析方法對水質(zhì)監測數據進(jìn)行準確的分析,以選擇有效的水質(zhì)監測數據。并通過(guò)科學(xué)的數據分析方法對水質(zhì)檢測數據進(jìn)行分析從而實(shí)現監測數據能快速、準確的傳遞水質(zhì)信息,為相關(guān)決策部門(mén)及時(shí)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)依據具有重要的現實(shí)意義。
3. 水質(zhì)監測數據質(zhì)量要求和有效性判別
為提高水質(zhì)監測數據的質(zhì)量,使水質(zhì)監測信息更加準確、更加具有可比性,水質(zhì)監測數據應具有一定的質(zhì)量要求和有效性。
3.1 水質(zhì)監測數據質(zhì)量要求
水質(zhì)監測數據的質(zhì)量要求是為監測數據的最終使用者提供明確定量的且能接受并使用的數據。為了確保水質(zhì)監測系統監測數據的準確、可靠、有效、可比和完整性,保證監測數據質(zhì)量在可接受的標準范圍之內,必須對數據的質(zhì)量進(jìn)行評估和控制。通過(guò)與標準方法、歷史數據和進(jìn)水口數據的比較,保證監測數據的準確性、可比性以及能客觀(guān)反映水源的水質(zhì)情況。
3.2 水質(zhì)監測數據有效性判別
水質(zhì)監測系統是全年不間斷的長(cháng)期連續工作,為迅速掌握該固定水源的實(shí)時(shí)狀況,對數據的有效性進(jìn)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。
水質(zhì)監測系統的儀器運行狀況、試劑與標準溶液的穩定性及分析儀器的基線(xiàn)漂移等都是影響數據質(zhì)量的重要因素,由于這些因素的影響,監測數據有時(shí)也會(huì )發(fā)生偏差,造成水質(zhì)監測結果與客觀(guān)環(huán)境質(zhì)量狀況不相吻合,因此水質(zhì)監測數據審核人員必須對環(huán)境監測數據進(jìn)行初步篩選,找出其中的可疑數據,根據監測過(guò)程中的實(shí)際情況,對監測數據進(jìn)行全面、系統的審核。
水質(zhì)監測數據的確認是通過(guò)檢查數據,對異常數據值進(jìn)行取舍,確定數據是否滿(mǎn)足了數據質(zhì)量的要求。
4. 水質(zhì)監測數據分析
水質(zhì)監測數據分析是根據水質(zhì)的使用狀況,按照一定的質(zhì)量標準和數據分析方法,直觀(guān)地對水體的質(zhì)量進(jìn)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(lèi)型。通過(guò)水質(zhì)監測數據的分析,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(shí)期水質(zhì)的變化趨勢,考察水域綜合治理效果,為有效地進(jìn)行水質(zhì)控制和水資源合理開(kāi)發(fā)利用提供科學(xué)依據。由此,水質(zhì)監測數據分析方法的科學(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(zhù)關(guān)鍵的作用。
4.1 水質(zhì)監測數據標準化處理分析
水質(zhì)監測的原始監測數據需要經(jīng)過(guò)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(guò)標準化處理,則在分類(lèi)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)監測原始實(shí)測數據指標是無(wú)法進(jìn)行比較的,為了消除由于量綱的不同可能帶來(lái)的一些不合理的影響,應先對水質(zhì)監測原始數據進(jìn)行統一標準化。對水質(zhì)監測原始數據進(jìn)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)監測數據之間的量綱影響,使標準化后的監測數據具備可比性。
4.2 水質(zhì)監測數據中的主成分分析法
主成分分析法是一種數學(xué)變換方法,它把給定的一組相關(guān)變量通過(guò)線(xiàn)性變換,轉化為一組不相關(guān)的變量,在這種變換中通過(guò)保持變量的總方差不變,同時(shí)使新變量具有最大方差,稱(chēng)為第一主成分;具有次大方差,稱(chēng)為第二主成分。依次進(jìn)行,原來(lái)有M個(gè)變量就可以轉換出M個(gè)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)監測數據分析中主要體現在以下兩個(gè)方面:一是建立綜合分析指標,分析各采樣點(diǎn)間的相對水源狀況,并對各采樣點(diǎn)的水源狀況進(jìn)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。
假設有n個(gè)水體樣本,每個(gè)樣本共有m個(gè)監測指標,則可構成n×m的數據矩陣(n
1)將各變量n×m標準化以消除量綱影響。2)在標準化數據矩陣的基礎上計算原始指標相關(guān)系數矩陣R。3)求相關(guān)系數矩陣R的特征根和特征向量,確定主成分。
4)確定主成分的個(gè)數。5)確定綜合評價(jià)函數。
4.3 水質(zhì)監測數據回歸分析法
回歸分析法是在掌握大量觀(guān)察數據的基礎上,利用數理統計方法建立因變量與自變量之間的回歸關(guān)系函數表達式(又稱(chēng)回歸方程式)。只有當變量與因變量確實(shí)存在某種關(guān)系時(shí),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(jìn)行回歸分析必須要解決的問(wèn)題。進(jìn)行相關(guān)分析,一般要求出相關(guān)關(guān)系,以相關(guān)系數的大小來(lái)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)監測工作中處理監測數據的一種常用的數理統計方法,該數理統計方法比環(huán)境分析實(shí)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(diǎn)。在日常的環(huán)境監測工作中它常用于建立某種標準分析方法的標準曲線(xiàn),計算污染物含量和濃度等。長(cháng)期以來(lái),水質(zhì)監測數據處理一直沿用《環(huán)境水質(zhì)監測質(zhì)量保證手冊》中的列表法。
在使用回歸分析法分析水質(zhì)監測數據時(shí),首先將監測數據輸入到Excel表格中,然后建立相關(guān)表格模塊并通過(guò)一定的計算公式實(shí)現監測數據之間的有效關(guān)聯(lián)。當改變表格監測數據時(shí),結果顯示表能發(fā)生動(dòng)態(tài)的改變,根據表格中相關(guān)系數的大小以及相關(guān)剩余方差便可以達到對水源狀況的分析。
5. 結論
本文在分析水質(zhì)監測數據分析的重要性和必要性的基礎上,分析了水質(zhì)監測數據的質(zhì)量和有效性判別要求以及監測數據的標準化和數據分析方法,為水質(zhì)監測數據的選擇和分析,實(shí)現水資源質(zhì)量的準確定性起到了一定的借鑒意義。
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