楊先鋒

（河南省生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心，河南 鄭州 450000）

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展和城鎮(zhèn)化的不斷加快，綠水青山就是金山銀山的環(huán)保理念逐漸深入人心，生態(tài)環(huán)境保護(hù)得到了明顯的重視。但污染源監(jiān)測的傳統(tǒng)方法不僅需要大量的人力，而且耗費了大量的時間和財力物力，使監(jiān)測效率大打折扣[1]。自動化水平的提升和科技的不斷進(jìn)步使污染源自動監(jiān)測系統(tǒng)展現(xiàn)出突出的優(yōu)勢，不僅可以增加平行樣本的監(jiān)測數(shù)量以保證樣本的精確性，而且避免了人為操作誤差的出現(xiàn)，提高了監(jiān)測的效率[2]。但與此同時也出現(xiàn)了一些新的問題，一些企業(yè)為了逃避監(jiān)管，甚至直接篡改、偽造自動監(jiān)測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)造假的亂象層出不窮[3-5]，西方等發(fā)達(dá)國家也面臨諸多類似的問題[6-7]。為了打擊數(shù)據(jù)造假行為，生態(tài)環(huán)境部門投入了大量的人力、物力和精力。筆者根據(jù)近年來打擊監(jiān)控數(shù)據(jù)造假的實踐操作，從數(shù)據(jù)特征分析著手，整理總結(jié)了污染源自動監(jiān)測數(shù)據(jù)造假的共性特征，以及時識別造假的數(shù)據(jù)，精確發(fā)現(xiàn)違法線索，減少盲目行動，降低行政執(zhí)法成本，從而提升污染源自動監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用效率和環(huán)境保護(hù)的有效性，供環(huán)保執(zhí)法人員參考。

1 各種造假手段的共性特征分析

無論是通過軟件還是硬件，抑或是其他特殊手段對污染源自動監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，最終的目的都是使企業(yè)的污染排放情況符合國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。監(jiān)測數(shù)據(jù)看似合格，但實際上各類監(jiān)測指標(biāo)之間的內(nèi)在聯(lián)系是固定的，造假行為在邏輯上往往與理論事實相悖，通過分析可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間存在相互矛盾。筆者經(jīng)過多年執(zhí)法打 假發(fā)現(xiàn)各種造假手段的共性特征存在于污染排放情況之中，以煙氣溫度、氧含量、過量空氣系數(shù)等指標(biāo)為例，具體分析如下：

1.1 煙氣溫度

煙溫大小能說明廢氣企業(yè)濕法脫硫設(shè)施是否運(yùn)行以及運(yùn)行負(fù)荷的高低。采用濕法脫硫工藝的企業(yè)，煙氣溫度一般在30～50 ℃左右，若煙氣溫度較高但二氧化硫能夠達(dá)標(biāo)排放的，具有造假嫌疑，可作為關(guān)注重點。

根據(jù)數(shù)據(jù)邏輯分析算法，電力生產(chǎn)行業(yè)的企業(yè)，煙氣溫度一般在40～60 ℃左右、水泥行業(yè)的脫硝排口，煙氣溫度一般在100～130 ℃左右等，不在正常范圍內(nèi)均為異常數(shù)據(jù)。按照行業(yè)構(gòu)建煙氣溫度上下限值，依據(jù)上下限值進(jìn)行判斷分析。

1.2 氧含量

根據(jù)筆者近年來的打假經(jīng)驗，磚瓦窯行業(yè)企業(yè)煙氣含氧量一般不低于17%；65 t/h以下燃煤鍋爐煙氣含氧量一般不低于6%；65 t/h以上燃煤鍋爐煙氣含氧量一般不低于4.5%；水泥熟料窯尾煙氣含氧量一般不低于8%；不在正常范圍內(nèi)的均為異常數(shù)據(jù)。

此外，氧含量低于20%時，脫硫出口處氧含量數(shù)據(jù)應(yīng)為正態(tài)分布，且與顆粒物濃度成明顯正相關(guān)。相比于建材廠A的氧含量與顆粒物濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)（圖1），另一建材廠B的數(shù)據(jù)（圖2）在氧含量低于20% 時顆粒物和氧含量無明顯關(guān)系，可將其列為異常數(shù)據(jù)，進(jìn)行重點關(guān)注。

圖1 建材廠A脫硫出口處氧含量與顆粒物濃度散點圖

圖2 建材廠B脫硫出口處氧含量與顆粒物濃度散點圖

1.3 過量空氣系數(shù)與處理負(fù)荷

根據(jù)廢氣污染物實測濃度、折算濃度、含氧量計算出實測過量空氣系數(shù)，該系數(shù)長時間與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)過量空氣系數(shù)差別過大的可作為關(guān)注重點。

企業(yè)污染防治設(shè)施處理能力有一定上限，超過處理能力后將難以達(dá)標(biāo)排放，例如，大唐某電廠A脫硫設(shè)施最大處理能力為二氧化硫2 000 mg/m3、萬方某電廠B脫硫設(shè)施最大處理能力為二氧化硫8 000 mg/m3、污水處理廠氨氮最大處理能力一般為30 mg/L，污染物進(jìn)口濃度數(shù)據(jù)超過設(shè)備處理負(fù)荷但能達(dá)標(biāo)排放的企業(yè)可作為關(guān)注重點。類似于污水處理廠等進(jìn)口濃度數(shù)據(jù)比較完整的行業(yè)，可以先從其進(jìn)口濃度數(shù)據(jù)和處理負(fù)荷等著手分析。

2 軟件造假的數(shù)據(jù)特征分析

企業(yè)為使監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，可能通過軟件造假手段對監(jiān)測數(shù)據(jù)造假，比如修改斜率與截距、量程，修改速度場系數(shù)、修改煙道截面積、修改氧含量或過量空氣系數(shù)等，使執(zhí)法單位無法獲取企業(yè)實際的污染數(shù)據(jù)[8]。

2.1 修改斜率與截距

在執(zhí)法過程中筆者發(fā)現(xiàn)一些企業(yè)存在通過修改斜率和截距從而降低污染物排放濃度，使監(jiān)測數(shù)據(jù)符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)的行為。修改斜率和截距會造成企業(yè)排放的污染物濃度變低，筆者根據(jù)多年執(zhí)法經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，在斜率和截距發(fā)生變化后，對修改前一周的數(shù)據(jù)和修改后一周的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，依據(jù)數(shù)據(jù)變化情況進(jìn)行判定。

假設(shè)y為工控機(jī)向監(jiān)控平臺傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；k為斜率；x為污染源自動監(jiān)測儀器測得的數(shù)據(jù)（當(dāng)x為二氧化硫、氮氧化物和顆粒物時，須根據(jù)過量空氣系數(shù)進(jìn)行折算）；b為截距，可建立公式y(tǒng)=kx+b進(jìn)行分析。由于x為前端監(jiān)測儀器監(jiān)測數(shù)據(jù)，沒有存到污染源相關(guān)的數(shù)據(jù)庫中，暫時無法計算，只能通過參數(shù)上傳系統(tǒng)中的參數(shù)報警數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。但斜率k一般在1左右，通常在0.8-1.2范圍之間。截距一般在0左右，最大變化幅度通常不超過10作初步篩選，基于此，可以篩選出不在范圍內(nèi)的為異常企業(yè)重點關(guān)注。實際案例中通過修改斜率與截距的監(jiān)測數(shù)據(jù)變化情況可見下表1。

表1 修改斜率與截距對監(jiān)測數(shù)據(jù)的影響

2.2 修改量程

煙氣分析儀和工控機(jī)都有量程，兩個量程應(yīng)保持一致。當(dāng)工控機(jī)量程設(shè)置不同于煙氣分析儀量程時，工控機(jī)上的監(jiān)控數(shù)據(jù)會等比例地變大或變小。當(dāng)工控機(jī)量程被人為修改后，會出現(xiàn)數(shù)據(jù)突變和達(dá)到上限值后不再變化的情況，存在數(shù)據(jù)造假嫌疑。由于煙氣分析儀的量程數(shù)據(jù)暫時無法獲取，所以只能參照參數(shù)上傳系統(tǒng)中的參數(shù)報警數(shù)據(jù)進(jìn)行分析[9]。

筆者在執(zhí)法打假時了解到，部分企業(yè)通過修改量程的方式偽造污染源自動監(jiān)測數(shù)據(jù)，詳情見表2。

表2 企業(yè)修改量程偽造污染監(jiān)測數(shù)據(jù)詳情表

2.3 修改速度場系數(shù)

筆者在執(zhí)法過程中發(fā)現(xiàn)，一些企業(yè)存在修改監(jiān)測站周圍氣體的速度，導(dǎo)致速度場系數(shù)發(fā)生變化，從而造成企業(yè)污染物排放量減少，使監(jiān)測結(jié)果符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)的行為。

通過公式VS=KV*Vp進(jìn)行判定，其中VS為由工控機(jī)向監(jiān)控平臺傳輸?shù)乃俣龋籏V為速度場系數(shù)；Vp為實測速度。速度場系數(shù)修改后企業(yè)排放的污染物濃度會變低，需要對比相似背景條件的速度場系數(shù)，甄別其是否屬于異常突變。由于速度場系數(shù)是用戶對監(jiān)測流速進(jìn)行修正，初始速度沒有存儲，所以暫時無法計算，可參照參數(shù)上傳系統(tǒng)中的參數(shù)報警信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。部分企業(yè)修改速度場系數(shù)造假情況見下表3。

表3 企業(yè)修改速度場系數(shù)偽造污染監(jiān)測數(shù)據(jù)詳情表

2.4 修改氧含量或過量空氣系數(shù)

在公式α=21/（21-XO2）中，XO2為基準(zhǔn)氧含量，指基準(zhǔn)氧含量為污染源實測氧含量。在公式C=C’*（α’/α）中，C為折算濃度；C’為原始濃度；α’為實測過量空氣系數(shù)；α為過量空氣系數(shù)，指燃料完全燃燒實際所需空氣量與理論完全燃燒所需空氣量的比值。

由公式可知，含氧量XO2越高，過量空氣系數(shù)α越高，折算濃度C越小，越容易通過國家排放標(biāo)準(zhǔn)。通過氧含量可以測出過量空氣系數(shù)，與上傳到系統(tǒng)中的過量空氣系數(shù)信息進(jìn)行長期比較，將數(shù)據(jù)差別過大的企業(yè)作為異常企業(yè)重點關(guān)注。

根據(jù)各現(xiàn)場鍋爐的類型，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不同行業(yè)類型的鍋爐有不同的標(biāo)準(zhǔn)過量空氣系數(shù)，見表4。

表4 部分行業(yè)環(huán)保排放折算值基準(zhǔn)氧含量及過量空氣系數(shù)

執(zhí)法過程中發(fā)現(xiàn)，某企業(yè)長期篡改過量空氣系數(shù)，最大篡改幅度將過量空氣系數(shù)由1.4篡改為3.5，使顆粒物、二氧化硫、氮氧化物濃度為原來的0.4倍。執(zhí)法人員依法將自動監(jiān)控設(shè)施查封后，該企業(yè)依然頂風(fēng)作案，在執(zhí)法人員離開后再次將過量空氣系數(shù)由1.4篡改為3.5，使二氧化硫濃度由超標(biāo)排放變?yōu)檫_(dá)標(biāo)排放，同時使顆粒物、氮氧化物折算濃度變小。

3 硬件造假的數(shù)據(jù)特征分析

企業(yè)為使監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，可能通過破壞采樣儀器等硬件手段進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)造假。比如在設(shè)備采樣管上私接稀釋樣本、修改PLC程序、旁路排放等，使監(jiān)測中心無法獲取企業(yè)實際的污染排放情況[10]。

通過審核站房視頻并結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)突變時間能夠發(fā)現(xiàn)是否存在破壞硬件監(jiān)測儀器正常運(yùn)行的情況。根據(jù)監(jiān)控顯示，當(dāng)有人員進(jìn)入站房后，監(jiān)控數(shù)據(jù)發(fā)生突變、污染物從超標(biāo)突然變成穩(wěn)定達(dá)標(biāo)、污染物濃度振幅突降、改動攝像機(jī)位置或監(jiān)控方向、監(jiān)控數(shù)據(jù)缺失、站房內(nèi)人員擅動采樣設(shè)備等情況時，應(yīng)將該企業(yè)列為重點關(guān)注對象。硬件造假的判斷標(biāo)準(zhǔn)如下圖1所示。

圖1 硬件造假判斷標(biāo)準(zhǔn)

3.1 破壞采樣儀器

因監(jiān)測儀往往需要放置在工廠內(nèi)排污口等地點，企業(yè)可能通過破壞采樣儀器的方法使環(huán)保監(jiān)測中心無法獲得企業(yè)實際排放數(shù)據(jù)[11]，具體表現(xiàn)為在設(shè)備采樣管上私接稀釋裝置，直接拔掉采樣探頭致使監(jiān)測設(shè)備采集不到真實樣品。執(zhí)法人員發(fā)現(xiàn)某企業(yè)含氧量為21%，二氧化硫濃度、氮氧化物濃度為0，疑似停產(chǎn)、沒有煙氣排放。但是煙氣溫度仍為160 ℃、煙氣流量仍為80 000 m3/h，煙氣溫度和煙氣流量與正常生產(chǎn)時一致，又表征沒有停產(chǎn)。此外，該企業(yè)所屬的行業(yè)停產(chǎn)是漸進(jìn)式的，難以瞬間停產(chǎn)到位，而含氧量、二氧化硫濃度、氮氧化物濃度由正常生產(chǎn)突變?yōu)橥．a(chǎn)跡象，反映停產(chǎn)立即到位。通過研判執(zhí)法人員認(rèn)為該企業(yè)正常生產(chǎn)，但擅自拔掉采樣探頭或者切斷采樣管線。經(jīng)突擊檢查，發(fā)現(xiàn)該企業(yè)因車間自動監(jiān)控數(shù)據(jù)多次超標(biāo)，負(fù)責(zé)人指使員工拔掉自動監(jiān)控設(shè)施采樣管線。

3.2 修改PLC程序

PLC（Programmable Logic Controller）指可編程邏輯控制器，一種專門為在工業(yè)環(huán)境下自動化控制而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)[12]。某些企業(yè)擅自修改環(huán)保監(jiān)測儀器內(nèi)部PLC程序，以此偽造監(jiān)測數(shù)據(jù)。執(zhí)法人員查看某公司機(jī)組脫硫前、后工控機(jī)時發(fā)現(xiàn)PLC程序均有修改記錄，修改時間與檢查組到達(dá)該企業(yè)時間相吻合。在機(jī)組脫硫后工控機(jī)PLC程序修改后，二氧化硫數(shù)據(jù)由保持一年時間的350 mg/m3左右迅速升高，最高達(dá)到3 261.2 mg/m3。經(jīng)調(diào)查，該公司通過修改工控機(jī)PLC程序偽造污染監(jiān)測數(shù)據(jù)，雖然煙氣分析儀顯示的數(shù)據(jù)仍為真實測量值，但是從工控機(jī)向環(huán)境監(jiān)控部門上傳的數(shù)據(jù)并非從煙氣分析儀采集，而是從工控機(jī)PLC程序采集。

3.3 稀釋排放或旁路排放

在排放標(biāo)準(zhǔn)主要限制排放濃度時，一些企業(yè)為規(guī)避法律法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，把污染物稀釋后排放，從而實現(xiàn)低濃度達(dá)標(biāo)排放[13]。某印染廠的污水處理設(shè)施運(yùn)行效果不佳但廢水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，引起了環(huán)保執(zhí)法人員的懷疑。經(jīng)仔細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn)，該企業(yè)向污水中人為引入自來水，對處理后的廢水進(jìn)行稀釋排放。

除稀釋排放外，部分企業(yè)存在旁路排放（不經(jīng)法定排放口排放）等規(guī)避監(jiān)管的行為[14]。洛陽某公司1號和2號鍋爐共用一套脫硫設(shè)施，脫硫改造后，煙氣通過脫硫塔頂部的排氣筒排放，原有煙囪并未拆除，在脫硫塔頂部的排氣筒上安裝一套自動監(jiān)控設(shè)施。1號、2號鍋爐存在煙氣旁路，煙氣可通過四個旁路進(jìn)入通往原有煙囪的煙道中，并經(jīng)原有煙囪排放，且不經(jīng)過自動監(jiān)控設(shè)施監(jiān)控。

4 其他特殊手段造假的數(shù)據(jù)特征分析

4.1 數(shù)據(jù)補(bǔ)傳

對數(shù)據(jù)補(bǔ)傳頻次較多，并排除網(wǎng)絡(luò)故障的情況下進(jìn)行重點分析，可進(jìn)行同環(huán)比分析，對補(bǔ)傳前、后時間段出現(xiàn)數(shù)據(jù)超標(biāo)情況的企業(yè)進(jìn)行重點關(guān)注。分析方法如下：

（1）每天統(tǒng)計前一天數(shù)據(jù)監(jiān)測時間和入庫時間間隔大于2個小時的數(shù)據(jù)比例，比例大于設(shè)定值為異常（x/y=z，x:滿足條件的監(jiān)測數(shù)據(jù)條數(shù)；y:已傳數(shù)據(jù)的條數(shù)；z:比例）；

（2）每天統(tǒng)計前一天企業(yè)缺失數(shù)據(jù)情況和缺失數(shù)據(jù)的比例（x/y=z，x:滿足條件的監(jiān)測數(shù)據(jù)條數(shù)；y:已傳數(shù)據(jù)的條數(shù)；z:比例）；

（3）污染物因子數(shù)據(jù)傳輸率分析，按城市、運(yùn)維單位、企業(yè)進(jìn)行傳輸率匯總分析；

（4）智能運(yùn)維系統(tǒng)分析，按城市、運(yùn)維單位、企業(yè)進(jìn)行完成率匯總統(tǒng)計分析。將補(bǔ)傳頻繁且排除網(wǎng)絡(luò)故障的企業(yè)和補(bǔ)傳前后數(shù)據(jù)有超標(biāo)情況的企業(yè)設(shè)為重點關(guān)注企業(yè)進(jìn)行分析。

某企業(yè)現(xiàn)場工控機(jī)二 氧化硫濃度自動監(jiān)控數(shù)據(jù)超標(biāo)，二氧化硫濃度最大值分別為1 965.45 mg/m3和794.01 mg/m3，分別超標(biāo)5.6倍和1.6倍。經(jīng)調(diào)查，該企業(yè)在超標(biāo)期間將自動監(jiān)控設(shè)施斷網(wǎng)，以致超標(biāo)數(shù)據(jù)未上傳至地方生態(tài)環(huán)境部門，以逃避監(jiān)管的方式排放污染物。

4.2 數(shù)據(jù)修約

根據(jù)監(jiān)控數(shù)據(jù)打假經(jīng)驗，部分企業(yè)在污染物超標(biāo)時，將超標(biāo)數(shù)據(jù)修約為不超標(biāo)數(shù)據(jù)，規(guī)避超標(biāo)處罰。針對這一問題，對超標(biāo)數(shù)據(jù)的修約情況進(jìn)行統(tǒng)計，對超標(biāo)數(shù)據(jù)修約率高、修約小時數(shù)多的企業(yè)和運(yùn)維單位進(jìn)行重點關(guān)注。在數(shù)據(jù)審核時要核對企業(yè)修約上傳憑證信息，查看是否存在憑證造假、與修約情況不符的現(xiàn)象。分析方法參考4.1數(shù)據(jù)補(bǔ)傳。

4.3 數(shù)據(jù)變化趨勢及行業(yè)排放規(guī)律

對污染物濃度的變化趨勢進(jìn)行分析，將污染物濃度與平均值相比，將長期波動較小的企業(yè)作為關(guān)注重點，進(jìn)一步研究數(shù)據(jù)篩查算法，進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，對監(jiān)控數(shù)據(jù)長期呈規(guī)律性波動的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩查，并重點關(guān)注。

分析和總結(jié)同一行業(yè)污染物排放基本規(guī)律，將不符合行業(yè)污染物排放規(guī)律的企業(yè)作為關(guān)注重點。

5 結(jié)論與建議

從數(shù)據(jù)特征分析著手，筆者根據(jù)近年來打擊監(jiān)控數(shù)據(jù)造假的實踐經(jīng)驗，以煙氣溫度、氧含量、過量空氣系數(shù)等指標(biāo)分析了各種污染監(jiān)測數(shù)據(jù)造假手段的共性特征，以理論知識和實際案例相結(jié)合的形式總結(jié)了軟件、硬件和其他造假的手段和識別方法，以及時甄別虛假數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)違法線索，減少盲目行動，減少行政執(zhí)法成本。

無論是利用軟件還是硬件等各種手段造假，最終目的是使企業(yè)的污染排放情況符合國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)以上分析，現(xiàn)提出以下建議供執(zhí)法人員參考：

（1）探索建立企業(yè)監(jiān)控數(shù)據(jù)造假風(fēng)險指數(shù)評價體系，對于存在歷史數(shù)據(jù)造假行為、造假單位所屬集團(tuán)下的其他企業(yè)等造假風(fēng)險指數(shù)高的企業(yè)進(jìn)行重點關(guān)注。

（2）對各監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，把關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的功能進(jìn)行整合，形成更方便操作的工作系統(tǒng)。研究數(shù)據(jù)篩查算法，進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，為系統(tǒng)分析造假行為提供參數(shù)和公式。

（3）加強(qiáng)對數(shù)據(jù)修約和補(bǔ)傳的管理，對違規(guī)次數(shù)較多的企業(yè)進(jìn)行重點關(guān)注。深挖工控機(jī)軟件參數(shù)，實時監(jiān)控影響自動監(jiān)控數(shù)據(jù)的所有參數(shù)。

（4）緊密結(jié)合環(huán)境污染攻堅重點工作，在新的排放標(biāo)準(zhǔn)實施、提標(biāo)改造要求、重點管理整治等階段，將涉及的企業(yè)作為關(guān)注重點。根據(jù)企業(yè)規(guī)模大小、治理設(shè)施工藝先進(jìn)程度等指標(biāo)進(jìn)行綜合研判是否存在造假行為。

（5）對全省或其他省份發(fā)現(xiàn)的數(shù)據(jù)造假案例進(jìn)行經(jīng)驗總結(jié)，建立造假案例庫，方便環(huán)境監(jiān)控管理部門學(xué)習(xí)，結(jié)合監(jiān)控管理和打假工作經(jīng)驗建立數(shù)據(jù)分析指標(biāo)庫。