環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測網(wǎng)考核方式探討

梅紅兵，彭劍平，閆 琨，王劍敏，劉 浪

(云南省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，云南 昆明 650034)

0 引言

為滿足新形勢下環(huán)境監(jiān)測行業(yè)管理和監(jiān)督工作需要，落實(shí)中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳《關(guān)于深化環(huán)境監(jiān)測改革提高環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量的意見》(廳字〔2017〕35 號)精神，加強(qiáng)全省環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測質(zhì)量保證和質(zhì)量控制，建立健全空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測質(zhì)量管理及運(yùn)維考核技術(shù)體系，通過采取科學(xué)嚴(yán)密的質(zhì)控手段，防治環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)弄虛作假行為，保證環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測數(shù)據(jù)和信息準(zhǔn)確可靠，保障環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的公正性和權(quán)威性，為環(huán)境空氣質(zhì)量目標(biāo)責(zé)任考核及空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)提供有效支撐。依據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)運(yùn)行管理的有關(guān)文件、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，對全省省控空氣自動(dòng)站開展外部運(yùn)維考核和檢查。

全國環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)不遺余力地在監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和質(zhì)量監(jiān)督領(lǐng)域做了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)工作，保證了監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實(shí)性、準(zhǔn)確性，但任何一組數(shù)據(jù)與真值相比，均可能存在誤差，質(zhì)量控制追求的是數(shù)據(jù)與真值間誤差盡可能的小，或者說該誤差小到可以容許。為達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，監(jiān)測人員一直在持續(xù)改進(jìn)監(jiān)測中存在的并且發(fā)現(xiàn)的問題。

為了保證環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測數(shù)據(jù)可靠，必須對監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行一系列的質(zhì)量保證與質(zhì)量控制措施[1]，根據(jù)環(huán)境保護(hù)部關(guān)于在全國開展環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測運(yùn)維監(jiān)管的專項(xiàng)工作要求，自2018年7月，作者所在單位派人攜帶相關(guān)設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對全省省控環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測站點(diǎn)外部運(yùn)維進(jìn)行逐一的量值考核。結(jié)合工作實(shí)際，本文對環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的外部考核方式進(jìn)行歸納和梳理，供相關(guān)從業(yè)人員參考。

1 空氣自動(dòng)站外部運(yùn)維考核工作內(nèi)容

1.1 飛行檢查

根據(jù)國家監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[2-3]，對全省省控空氣自動(dòng)站開展多方聯(lián)動(dòng)的“雙隨機(jī)”飛行檢查，旨在落實(shí)各方責(zé)任，防范環(huán)境監(jiān)測不當(dāng)干預(yù)，嚴(yán)厲打擊環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)弄虛作假行為；采取檢查點(diǎn)位不定、時(shí)間不定的方式，全年對自動(dòng)站運(yùn)維及保障開展多批次“雙隨機(jī)”現(xiàn)場檢查。檢查內(nèi)容包括但不限于站房檢查、顆粒物手工比對、盲樣考核、儀器性能等方面進(jìn)行交叉檢查。檢查內(nèi)容為監(jiān)測點(diǎn)位的一致性、采樣系統(tǒng)的規(guī)范性、測試的準(zhǔn)確性、 數(shù)據(jù)的可靠性和相符性、監(jiān)測檔案的完整性：比對、校準(zhǔn)、維護(hù)記錄等監(jiān)測檔案是否完整等。

1.2 外部質(zhì)量監(jiān)督

1.2.1 量值溯源/傳遞

依據(jù)相關(guān)操作規(guī)程，能夠準(zhǔn)確再現(xiàn)或者準(zhǔn)確分析、可以溯源到更高級別或者更高權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)臭氧濃度的可運(yùn)輸儀器設(shè)備。對正常工作狀態(tài)的環(huán)境空氣自動(dòng)站的臭氧分析儀進(jìn)行現(xiàn)場核查(現(xiàn)場核查示意圖見圖1)，以分析儀測定值與傳遞標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定值的相對誤差評價(jià)子站臭氧分析儀的準(zhǔn)確度。以規(guī)范臭氧自動(dòng)監(jiān)測現(xiàn)場核查工作程序，保證臭氧現(xiàn)場核查工作的準(zhǔn)確性、可靠性。

圖1 現(xiàn)場考核示意圖

1.2.2 比對測試

作者所在單位派出核查技術(shù)組，攜帶經(jīng)過審核的手工顆粒物采樣器，到各站點(diǎn)采集顆粒物樣品，返回實(shí)驗(yàn)室稱重并計(jì)算手工監(jiān)測結(jié)果，以手工監(jiān)測結(jié)果為參比評估自動(dòng)監(jiān)測結(jié)果是否滿足年度質(zhì)量目標(biāo)要求。全年顆粒物(PM2.5和PM10)手工比對現(xiàn)場核查比例10%，并對所有站點(diǎn)顆粒物監(jiān)測儀至少開展不少于1次的采樣流量、氣溫、氣壓、濕度準(zhǔn)確度現(xiàn)場審核[4]。比對儀器的安置位置、高度按國家監(jiān)測技術(shù)規(guī)范嚴(yán)格實(shí)施， 確保不因儀器安置距離太近導(dǎo)致采樣氣流擾動(dòng)、安置距離太遠(yuǎn)或高度差異等原因，影響比對結(jié)果的可比性[5-6]。以便規(guī)范環(huán)境空氣中顆粒物(PM10、PM2.5)自動(dòng)監(jiān)測現(xiàn)場核查工作程序，保證現(xiàn)場手工比對核查工作的準(zhǔn)確性、可靠性。

1.2.3 運(yùn)維核查及現(xiàn)場檢查

(1)環(huán)境空氣臭氧(O3)監(jiān)測儀量值溯源與傳遞

核查人員負(fù)責(zé)將臭氧工作標(biāo)準(zhǔn)送至監(jiān)測總站或區(qū)域質(zhì)控中心進(jìn)行量值溯源。運(yùn)維機(jī)構(gòu)每半年將用于自動(dòng)站點(diǎn)傳遞的臭氧標(biāo)準(zhǔn)到省監(jiān)測站開展量值溯源，然后攜帶經(jīng)過溯源的臭氧工作標(biāo)準(zhǔn)對各自動(dòng)站點(diǎn)的臭氧監(jiān)測儀進(jìn)行傳遞。根據(jù)HJ 818規(guī)定，對于所有在用的發(fā)生型臭氧分析儀，運(yùn)維機(jī)構(gòu)至少每3個(gè)月在各站點(diǎn)開展一次傳遞，并編制傳遞技術(shù)報(bào)告。

(2)環(huán)境空氣氣態(tài)污染物(SO2、NO-NO2-NOX、CO、O3)監(jiān)測儀現(xiàn)場

核查人員組織全省各地環(huán)境監(jiān)測機(jī)構(gòu)人員組成核查技術(shù)組，對各站點(diǎn)氣態(tài)污染物(SO2、NO-NO2-NOX、CO、O3)監(jiān)測儀開展準(zhǔn)確度與精密度審核。采用經(jīng)溯源的臭氧工作標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)氣體，每季度對每個(gè)站點(diǎn)的氣態(tài)污染物監(jiān)測儀器至少開展1次精密度審核，全年至少開展1次準(zhǔn)確度審核[7]。

環(huán)境空氣氣態(tài)污染物臭氧(O3)監(jiān)測儀審核：經(jīng)量值溯源的臭氧核查標(biāo)準(zhǔn)，對正常工作狀態(tài)的環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測點(diǎn)位的臭氧分析儀進(jìn)行現(xiàn)場比對，設(shè)置臭氧核查標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生濃度為45nmol/mol、75nmol/mol、125nmol/mol和儀器日常校準(zhǔn)點(diǎn)濃度的臭氧，依次通入臭氧分析儀30min，儀器自動(dòng)記錄分鐘數(shù)據(jù)，以臭氧核查標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生的三個(gè)濃度點(diǎn)最大相對誤差不超過15%作為評判依據(jù)，以分析儀測定值與核查標(biāo)準(zhǔn)測定值的相對誤差，評價(jià)臭氧分析儀的準(zhǔn)確度。設(shè)置臭氧核查標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生濃度為分析儀滿量程的20%，每次等待儀器讀數(shù)穩(wěn)定后記錄儀器示值，根據(jù)儀器示值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，來確定儀器的精密度，精密度審核時(shí)，儀器示值的對標(biāo)準(zhǔn)偏差均不大于5%。

環(huán)境空氣氣態(tài)污染物(SO2、NO、CO)監(jiān)測儀審核：核查人員攜帶有證氣態(tài)污染物(SO2、NO、CO)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(鋼瓶氣)到各省控環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測站，由正常工作狀態(tài)的氣態(tài)污染物自動(dòng)監(jiān)測儀對標(biāo)準(zhǔn)氣樣品進(jìn)行現(xiàn)場測定，以實(shí)際測定值與標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度值的誤差評價(jià)自動(dòng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

1.2.4 質(zhì)控檢查

以問題為導(dǎo)向的雙隨機(jī)檢查，對環(huán)境空氣自動(dòng)站房環(huán)境保障情況、采樣系統(tǒng)維護(hù)、儀器日常維護(hù)效果、質(zhì)控效果(MFC流量檢查、監(jiān)測儀器流量檢查)、顆粒物手工比對、運(yùn)維保障及其他問題，綜合反映檢查站點(diǎn)實(shí)際運(yùn)維情況及自動(dòng)監(jiān)測數(shù)據(jù)可靠性保障。

1.2.5 數(shù)據(jù)質(zhì)量評估

組織建立全省省控空氣站質(zhì)控平臺專項(xiàng)數(shù)據(jù)管理軟件，開展獨(dú)立于運(yùn)維/監(jiān)測機(jī)構(gòu)的周期性的專項(xiàng)質(zhì)控活動(dòng)，得出各要素?cái)?shù)據(jù)質(zhì)量結(jié)論，通過質(zhì)控平臺同時(shí)對自動(dòng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、有效性的落實(shí)進(jìn)一步跟進(jìn)，為相關(guān)監(jiān)管部門的決策提供有力依據(jù)。

2 結(jié)論和建議

(1)環(huán)境空氣自動(dòng)站外部運(yùn)維核查作為質(zhì)控手段之一，在空氣自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)質(zhì)量控制管理方面有著不可忽視的作用。文中主要對空氣自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)外部運(yùn)維核查/檢查相關(guān)方法做闡述，為空氣自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)比對監(jiān)測的發(fā)展提供參考依據(jù)。

(2)當(dāng)前，各站點(diǎn)監(jiān)測設(shè)備的類型較多，而用于核查/校準(zhǔn)工作的儀器設(shè)備型號又復(fù)雜多樣，工作原理也不盡一致，給核查/校準(zhǔn)工作帶來諸多不便，也難以從根本上保證核查/校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，且各子站運(yùn)維人員業(yè)務(wù)能力參差不齊。建議盡快健全環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測質(zhì)量管理及運(yùn)維考核方式，完善省控網(wǎng)環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測站質(zhì)量體系，即統(tǒng)一的質(zhì)量管理制度、統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)化的質(zhì)量體系文件等相關(guān)規(guī)范，促進(jìn)環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測質(zhì)量管理及運(yùn)維考核方式走向?qū)I(yè)化、自動(dòng)化、科學(xué)化。