环境空气自动监测系统质量管理体系框架

夏 新 元 洁 吴晓凤 姚雅伟 魏恩棋 刘 跃

（1.中国环境监测总站，北京 100012；2.天津市环境监测中心，天津 300070）

前言

环境空气质量自动监测已经成为我国城市环境空气质量监测的主要技术手段，是我国评估环境空气质量、制定大气污染控制策略和有效实施环境空气质量管理的基础体系。

针对环境空气质量自动监测技术，美国和加拿大等国家无论是监测技术还是监测管理方面，都建立了相对完善的监测技术体系、质量保证和质量控制体系。与这些先进国家相比，我国的环境空气质量自动监测工作起步较晚，虽然已经取得了长足的进步，但是，从管理理念、监测仪器发展、技术进步、经济条件、装备水平和人员能力等多方面，完整的质量管理体系以及监测质量评价体系尚在不断完善之中[1-6]。

自动监测系统不同于常规的实验室监测，不再是一台仪器短时间内的单兵作战，而是包括采样系统、测试仪器、数据处理与传输等多项内容在内的、工作环境影响因素多、实时在线不间歇运转、需要各构件协调作业的、完整的一个系统。从质量控制角度看，传统的计量器具检定等量值溯源方式不再适用，定期校准和日常维护成为量值溯源和质量控制的重要措

施；环境监测质量管理体系运行尚未全面覆盖到环境空气自动监测工作中。环境空气自动监测系统质量管理总体框架的构建不仅应该涵盖质量保证措施的管理要求，也应包括质量控制技术的指标要求，从而形成一套完整的质量保证/质量控制（QA/QC）体系，以支撑我国环境空气自动监测系统的有效运行。

1. 质量保证体系框架

环境空气质量自动监测质量保证是指系统运行中实施的全部计划和所有活动，应涵盖满足监测目的且合乎质量要求的全部活动与数据信息的规定程序，使得因仪器故障及各种干扰影响而导致的数据损失降至最低点，以确保系统提供的监测数据有效、准确、可靠，且具有代表性。

1.1 人员管理

人员管理是环境监测过程中最重要的环节。一个完善的环境监测质量管理体系，应首先建立良好的人员管理程序，包括关键岗位设置及职责、能力培训及考核和档案管理等方面。

人员管理包括管理程序、持证上岗制度、关键岗位设置和动态技术档案建立等指标。应明确人员岗位特别是关键岗位的设置及职责，并实施监督；关键岗位人员是指与监测活动和质量管理有直接关联的人员，至少应包括最高管理者、技术负责人、授权签字人、质量负责人、质量监督员和内审员等。所有从事监测活动的人员应具备与其承担工作相适应的能力，接受相应的教育和培训，并通过考核；持有合格证的人员，方能从事相应的监测工作；未取得合格证者，只能在持证人员的指导下开展工作，监测质量由持证人员负责；对特殊岗位的人员应进行资格确认；建立人员技术档案管理制度，根据管理体系文件规定，按照一人一档的原则建档，并实施动态管理。

1.2 子站管理

环境空气质量自动站点位选址应符合国家相关标准，经过行政主管部门审批，点位更新和调整等也应履行审批手续。

子站的站房建设应满足国家相关规范要求。应定期检查子站的基础设施、站房和监测设备的使用状况，定期进行维修和更新。应逐步建立点位环境管理的巡检制度。

1.3 仪器设备管理

（1）管理程序

通过建立仪器设备管理程序，对仪器设备的购置、验收、储存和使用过程实行控制，规范仪器设备的操作规程和量值溯源工作，保证仪器设备运行状态符合监测工作要求和使用且始终处于受控状态。

（2）仪器设备档案

应以一台一档的方式对所有监测仪器建立档案，并实行动态管理。档案中包含的仪器设备基本信息应符合《实验室资质认定评审准则》5.4.5条的要求，并涵盖《环境监测质量管理技术导则》中4.14.6条的内容。

（3）仪器设备操作规程

应编制仪器设备使用、维护和期间核查的操作规程或作业指导书，确保其现行有效，并便于工作人员随时取阅。

（4）量值溯源

为保证测试数据的可靠性、统一性和可比性，仪器在投入使用前需进行量值溯源，并建立周期性溯源计划并实施，保证监测仪器在有效期内使用。量值溯源的方式包括检定、校准和比对三种。

（5）期间核查

为防止使用不符合技术规范要求的设备，保持监测仪器设备的可信度，需对在两次溯源期间的仪器设备进行核查，核查方法可采用有证标准物质量值传递或量值溯源的方法，也可采用仪器比对等方法。

1.4 安全管理

必须建立环境空气质量自动监测系统安全有效运行的管理制度和应急预案。每年度应对人员、站房、仪器设备等防护措施进行安全检查和评估。

1.5 文件管理

应建立文件编制、审核、批准、标识、发放、保管、修订和废止等控制程序，确保文件现行有效。建立适合自身具体情况并符合现行质量管理体系的记录制度，并对各项工作中形成的记录、科技资料、往来文件（书）档案进行控制。应有完整的档案材料，主要包括人员技术档案、仪器设备档案、监测方法和程序档案、原始记录及监测报告档案和质量管理档案等。

1.6 监测报告管理

应建立监测报告的管理程序，准确、清晰、明确、客观地表述监测结果，对监测报告的编制、签发、发送、归档和修改等过程实施控制。严格执行三级审核制度，保证报告内容的完整性、准确性、规范性和数据的合理性等。报告签发人应有明确授权并经过考核。应建立环境空气质量日报、预报发布制度，以评价环境空气质量的变化趋势和预警空气污染的潜在风险，规范各类环境空气质量报告的发布模式。应在规定时限内，按照《环境保护档案管理规范 环境监测》（HJ/T 8.2—1994）的规定对原始记录、监测报告以及相关资料进行保存。

1.7 审核管理

（1）监测数据审核管理

应确保全面、客观地反映监测结果，不得选择性地舍弃不利数据、人为干扰监测和评价结果。对监测过程异常值的判断和处理应符合《数据的统计处理和解释 正态样本离群值的判断和处理》（GB/T 4883—2008）、《数值修约规则与极限数值的表示和判定》（GB/T 8170—2008）和相关环境监测分析方法标准的要求，满足监测数据统计有效性规定，保证监测数据准确、连续和完整。

（2）成效审核管理

应建立对监测和数据处理系统作出量化、独立和认定的评估程序，实现成效审核的目的，即独立审核监测网络的运作，考核整个监测网络和各子站监测数据的准确度。审核内容至少应包括审核频次要求、审核浓度、采用标准可追溯性方法对数据结果记录与处理（监测数据负值、超控制限、停电及异常值判断与处理等）的审核、数据处理审核程序（监测数据有效性判定方法）等。

（3）系统审核与有效性评价

通过检查质量系统内各个范畴，包括质量管理计划与实施、成效目标的符合性、人员资源配置的合理性、内部审核和预防纠正措施成效的评估、新监测技术和设备的可用性等，保证系统持续准确和有效，建立系统运行考核制度、质量管理体系运行监审制度、系统运行有效性审核与评价程序等。

2. 质量控制体系框架

质量控制技术指标体系包含了自动监测系统质量要求所采取的全部操作技术和活动，是针对空气质量自动监测不同环节的作用和特点，采取不同的质量控制方法，监视全部工作过程的所有活动，寻找导致不合格、不满意的原因，从而实现对监测全过程的质量管理。质量控制分为过程控制和结果控制。质量控制指标包括质量控制的内容和质量控制的指标两个方面含义。

2.1 点位布设

点位的选址应遵循具有较好代表性、能客观反映一定空间范围内的环境空气质量水平和变化规律、各监测点之间的设置条件应尽可能一致等原则。

点位周围环境主要考虑以下因素：监测点距污染源的距离、点式监测仪器采样口周围、监测光束附近或开放光程监测仪器发射光源到监测光束接收端之间是否有阻碍环境空气流通的障碍物、从采样口或监测光束到附近最高障碍物之间的水平距离、采样口周围水平面的捕集空间范围等。

点位数量设置应综合考虑建成区城市人口数量、建成区面积等因素。

2.2 站房建设

站房为无窗或双层密封窗结构，墙体应有较好的保温性能，有条件时，门与仪器房之间应设有缓冲间。站房面积以保证操作人员操作和仪器维修为原则。

站房内环境主要包括室内温度、相对湿度以及供电、安全防护、防水防潮、排气等指标。室内温度控制在25℃±5℃，相对湿度控制在80%以下，供电系统应配有电源过压、过载和漏电保护装置，必要时应有稳压装置，应有防雷电和防电磁波干扰的措施。一般站房地层应离地面（或房顶）一定距离以做到防水防潮。子站室内还应有抽气风机排气设备及排气口，排气口离站房内地面距离在0.2m以上。

站房房顶设置气象杆或气象塔等附属设施时，气象杆、气象塔与站房顶的垂直高度应大于2m，并且气象杆、气象塔和子站房的建筑结构应能经受10级以上的风力（南方沿海地区应能经受12级以上的风力）。

2.3 样品采集系统

采样口位置应考虑以下因素：采样口或监测光束距离地面高度；采样口距建筑物墙壁、屋顶等支撑物表面的长度；开放光程监测仪器光程通过区域及距离；多个采样口间的距离；点式分析仪采样口与道路之间最小间隔距离；开放光程监测仪器光程距地面的高度以及仪器发射端至接收端之间的光束角度。

采样系统主要包括采样头、采样管路、采样总管、抽气泵以及开放光程监测仪器等，应定期对采样系统进行维护。应定期清洗采样头进气口的滤网；每次采样总管清洗完后，都应做检漏测试。采样总管应定期清洗；总管到监测仪器采样口之间的气路管线每年至少清洗一次；PM10采样头应定期清洗；抽气泵的格网应定期更换；开放光程监测仪器应定期清洁一次发射/接收端的前窗玻璃窗镜。

2.4 监测方法与数据采集

SO2采用紫外荧光法或差分吸收光谱分析法，NO2采用化学发光法或差分吸收光谱分析法，CO采用气体滤波相关红外吸收法或非分散红外吸收法，O3采用紫外荧光法或差分吸收光谱分析法，PM10和PM2.5采用β射线法或微量振荡天平法。数据有效性按《环境空气质量标准》（GB 3096—2012）执行，计算有效数据的小时均值、点日平均浓度、点月平均浓度和点年平均浓度值。

2.5 标准溯源

应建立标准溯源管理程序，明确溯源内容和周期、实施和监督职责等。

使用经国家计量部门质量检验和标准传递过的一级标准流量测定装置对用于现场校准和标定的传递标准进行流量校准和标定；溯源周期按照国家相关规定执行。参照《环境空气质量自动监测技术规范》（HJ/T 193）中的有关要求，对渗透管、标准气体和零气发生器实施标准传递和标定。使用经国家计量部门质量检验和标准传递过的一级臭氧发生器或二级臭氧发生器进行臭氧测定仪器校准；溯源周期按照国家有关规定执行。开放光程监测仪器采用在监测光束中插入检查池、用等效的方法进行校准。定期对标准气象传感器/气象参数测量仪、分析天平、精密电阻箱和标准万用表等计量仪器进行检定。

2.6 系统校准

（1）零跨漂移：应定期进行单点校准，包括零点和跨度校准。

（2）多点校准：应定期进行多点线性校准。

（3）流量：应定期进行流量校准，采样流量偏差应控制在一定范围之内。

（4）标准膜重现性：应定期进行标准膜的校准测试，标准膜的质量和重现性应满足一定的要求。

2.7 性能审核指标

（1）精密度

应定期进行精密度审核。SO2和NO2监测仪器应采用标准气体测定的方式进行精密度审核。PM10监测仪器应采用流量测定的方式进行精密度审核。

（2）准确度

应定期进行准确度审核。SO2和NO2监测仪器应采用标准气体测定的方式进行准确度审核。PM10监测仪器的准确度审核应采用标准滤膜检测或与经典重量法比对方式进行。O3监测仪器采用臭氧测定的方式进行精密度和准确度审核。

由于开放光程监测仪器的采样监测部位全部暴露在几百米的环境空间中，因此，对该仪器的校准通常采用在监测光束中插入检查池，用等效的方法进行校准。

在做开放光程监测仪器的精密度检查时，要求环境背景相对稳定，最好选在气象或污染空气瞬间变化相对稳定的时段进行。基线差不能超过20%。

3. 结论

质量管理体系是管理内容和技术内容的有机结合，是实施全程序质量管理的基本导则，是保证环境空气自动监测活动有效实施的基本要求，并需要在监测工作中不断完善。

[1] USEPA.Quality Assurance Handbook for Air Pollution Measurement Systems， Volume II， Ambient Air Quality Monitoring Program[S].EPA － 454/B, United States Environmental Protection Agency, 2008.

[2] 广东省环境保护监测中心站编.珠江三角洲区域空气监控网络QA/QC手册[M].广州：广东科技出版社，2007.

[3] 孙鹏，刘伟，刘跃等.加拿大空气监测网络质量保证/质量控制要素简介[A].环境监测科技进展报告，北京：中国环境科学出版社，2009：1296-1300.

[4] 孙鹏，夏新，于洋等.美国空气监测质量保证/质量控制技术体系简介[A].环境监测科技进展报告，北京：中国环境科学出版社，2009：1301-1304.

[5] 谈荣华，王泳，张敏.单点校准在环境空气质量自动监测系统中的应用探讨[J].上海环境科学，2003，182-184.

[6] 甘平，叶晓红.自动监测仪器监测方法规范化的研究[J].中国环境监测，2002，18(4)：40-44.