国内外自动空气质量监测系统质量保证与质量控制方法的比较探究Word格式.docx
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比较以上两图,可以看出,国内空气质量监测系统的构成较为简单,监测站所得数据由当地环监部门整理分析,在以行政管理系统依级次上报。
与此不同,在英国的系统中,监测站数据直接上传至国家中心数据服务器,数据由中心管理控制单元予以校正,处理以及分析,各次级行政单位的空气信息均由中心管理控制单元发布。
除此之外,质量保证与质量控制部门在两国国的空气质量监测系统中的的位置大相径庭。
在英国空气质量监测系统中,质量保证和质量控制工作由独立的质控部门管理,处于核心位置,它贯穿了整个系统的各个环节。
相比较而言,国内的质控和质保部门并非独立于监测及中央控制系统,所有的质保和质控手段基本由监测站人员实施。
除此之外,英国的空气监测部门与其政府行政部门,通信部门联系紧密,并且与欧盟环境监测委员会保持长期稳定的合作关系。
这样的宏观关系可以保证环监部门对于政策,标准,突发环境污染,以及其他突发状况的适时更新,而英国和欧盟的高层管理机构也能利用空气监测部门所汇报的空气质量状况与其变化趋势对于长期的空气质量管理策略与空气质量管理体制进行及时的调整与优化。
小结:
英国的空气质量监测网络系统的完善程度和复杂程度要明显优于国内类似系统,数据的集中化,密集化管理为数据可靠性,可追踪性,可比较性提供了优良的先决条件。
其次,英国的质量保证和质量控制工作由独立部门承担,不同部门承担的工作更加专业化,细节化,分工更为明确,值得国内借鉴。
二.空气质量自动监测内容及方法的简述及对比
两国空气常规点试自动检测的项目及方法稍有不同,见下表:
表1.1a两国空气质量常规点式自动检测项目及方法
大气污染物国内标准监测方法英国标准监测方法SO2紫外荧光法紫外荧光法
CO气体滤波相关红外吸收法,
非分散红外吸收法
红外吸收法
PM10微量震荡天平法（TEOM,
β射线法（BAM
微重量监测法,TEOM,BAM
动态过滤分析法（FDMS,
PM2.5N/A微重量监测法,TEOM,BAM动态过滤分析法（FDMS,
O3紫外荧光法紫外吸收法
NO2化学发光法化学发光法
如上表,英国常规检测项目比国内多出PM2.5一项,点式自动监测方法基本相同,对空气中可吸入颗粒物的测量方法较国内更为多样化,以适应不同的监测环境和监测点类型的要求。
其中微重量监测法和动态过滤分析法并未被列为国内标准监测方法。
此外,国内外均部份采用开放光程监测SO2,NO2以及O3。
监测法均为差分吸收光谱法（DOAS。
对大气污染物监测内容和自动监测方法的比较,中英两国采用的方法并无很大不同,都采取了较为先进可靠的技术。
三.两国自动空气质量监测中质量保证、质量控制环节的对比
3.1指导思想和总体要求
通过前两节的讨论,我们可以看出,两国的自动空气质量监测系统在系统结构,网络化自动化程度几个方面有较明显的差别,在所监测污染物以及监测方法上也有少许不同。
英国空气质量监测系统已经形成了完善的大型信息网络,在讨论其质保和质控要求时不能忽略这个宏观环境。
而我国在大型信息网络还未完善的背景下,质控和质保的着重点必有不同。
在我国环境保护总局发布的〈空气质量监测技术规范汇编〉中,对于空气质量监测过程中的质量控制和质量保证之目的进行了阐述:
ʻ规范监测手段,确保监测数据和信息的准确可靠。
ʼ此规范中对于输出数据的准确性和可靠性提出了明确要求。
而在英国环境署发布的同类规范中,除了准确性和可靠性两重要指标外,还对数据的可比较性以及可追踪性提出了要求。
由前述,英国的自动大气监测站数据全部由中心大气管理部门统筹,所有的原始单站采得数据均上传至中心服务器统一处理。
空气污染物趋势分析,空气污染预报,以及数据的后期校正,查证都对数据的制式化,标准化提出了很高的要求。
因此数据的可比较性与可追踪性就显得尤为关键。
由于两国规范中对于监测数据的总体要求和指导思想有差异,因此在实际质量控制和保证操作环节上也有较明显的差别。
3.2具体实施手段
总体而言,两国的质量保证与质量控制都包括以下几个组成部分:
（1质量保证环节包括:
1.监测人员培训
2.设定标准监测方法
3.分析员筛选
4.站点考核
5.检测仪器的阶段性维护
6.仪器使用,校准,维护的历史记录
（2质量控制环节包括:
1.数据检查
2.数据处理
3.监测仪器的日常校准
4.监测仪器的日常维护
（3由于具有数据综合化和信息网络大型化的基础,英国的质量控制环节还包括:
1.数据比较
2.数据纠正
3.独立评估
3.2.1建站时期的质量保证
空气质量自动监测站建站时期的质量保证工作对于监测站后期采集的数据质量有不可忽视的影响。
因此,两国质量控制规范中对于此过程中的质量保证,控制都有严格的要求。
以下谨对点式空气自动监测站建站质量控制方法予以讨论。
两国技术规范都对监测站点位的建立提出了严格要求,包括:
•避免当地排放源的直接干扰
•采样水平面有自由的捕集空间
•监测站点环境的相对稳定,安全,尽量避免环境因素与人为因素产生的影响
•避开强电磁干扰源
•采样口高度符合周围环境状况
•监测站内部温度、湿度恒定
•监测站供应电压稳定
英国的技术规范还提出了以下要求:
•建站时对周围区域进行人口密集程度统计
•建站时对站点周围气象条件进行提前考察
•建站时对周围区域空气质量进行提前考察
•建站时以其监测环境的特征进行站点类型标注
由于英国的环境空气自动监测站以其监测环境的特征被分为多种类型（市中心,市郊,主干路旁,郊区,城市背景,机场,工业区...等等每类监测站点还要符合此类站点的设立规范。
这种做法也是英国空气自动监测对于数据可比较性要求的又一体现,由于环境空气质量会因为监测站周围环境的不同而产生完全不同的监测数据（如,火电厂周围SO2,偏高,道路附近NOx,PM10偏高等等,若不进行归类划分,后期的横向数据比较和数据校订将会难以实现。
其次,监测站周围的人口密集程度,气象条件,监测站与污染源的地理位置关系等都会对监测结果产生影响,所以对于这些条件的提前考察对于未来监测站的正常运行与其产生数据的有效性,系统性至关重要。
3.2.2监测期间的质量控制
监测站运行中的质量控制是整个质量控制体系之中的重中之重,两国的技术规范中都对运行中的质量控制环节提出了非常细节化的要求。
目的是确保:
•在不同的地区和地理气候条件下,真实的反映环境空气的污染物浓度
•数据足够的准确度,满足特殊监测目标对于精确度不同要求的能力
由前述,由于两国空气质量信息系统的差异,英国技术规范中还提到了以下要求:
•数据的可比较性和可再生性,数据的内部一致性,以及与国际相关标准的可比对性
•在不同时期的数据一致性（对于长期趋势监测尤为重要
•不小于90%的年数据捕捉率
•符合欧盟相关污染测量技术标准
•数据质量的长期一致性
为实现上述目标,以下将讨论空气监测实际操作过程中的规范。
我国操作规范中的主要控制手段为:
•监测时间与频次控制
•监测数据有效性质质量控制
•监测仪器校准
•检测仪器性能审核
•检测仪器,校准装置,标准物质等的质量检查
•数据审核
然而,在我国的操作规范中并未明确的划分进行上述操作的明确责任范畴和权限划分,在实际操作中很可能会导致责任重叠和责任空白的情况发生。
相比较而言,在英国的操作规范中,对于不同质控操作有明确的权限以及责任划分:
参照ʻ图1.1bʼ,各部门在质量控制操作中的责任划分如下:
（1监测站操作员质量控制环节责任范畴
•按照操作条例,执行监测站的例行操作和仪器的站内例行校正
•鉴定和报告设备,监测站环境的潜在变化和潜在问题
•鉴定和报告监测站的潜在安全问题
•对监测仪器进行简单的站内测试和站内维修
•定期参加质量控制部门组织的正式与非正式的操作培训
•当被要求时,参与质控和质保方面的监测站审计工作
•在监测站点巡查后24小时之内,完成仪器校订电子记录表格并上传至中心数据服务器
•在滤膜被换下48小时之内,返还数据管理中心留档
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------（2设备供应商、设备服务部门质量控制环节责任范畴
•例行和紧急设备维护和维修监测及辅助设备
•保证所有监测站的年数据捕捉率高于90%
•保证48小时内到达故障站点排除问题
•保证所有设备非站内维修,非站内校准的历史记录
•保证所有校准原始数据的保存管理,为全局数据鉴定提供可靠的校准数据
（3独立质量控制、质量管理部门责任范畴
监测网络网络内部校正:
•确保校准用标气的绝对浓度恒定,不随时间变化
•运用多重以校准标气,确保监测仪器的准确性和数据的可靠性
•确保监测仪器的信号以及真是污染物浓度呈良好线性关系（由于英国空气质量的初始读数均为仪器信号值,并非被测气体浓度值,所以良好的线性是后期数据认证的必要保障
•监测仪器信噪比监测
•仪器响应时间监测,必须保证及时响应周围空气的污染物浓度变化
•漏气和气体采集流量监测,确保所采气体全部到达分析仪处,避免流量数据对最终数据产生影响。
•在用微量震荡天枰法监测PM10时,对初始零重量值进行精确评估
•对于特殊仪器的气流量控制,避免一班情况气流所载污染物超出仪器量程
监测站审计:
•通过全面的测试及校准,对所有监测仪器的关键功能进行全面的检查与评估（尤其对于例行校准中无法完成的校准项目
•检查所有的日常监测站内校准工作是否符合操作规范和行业标准
（4中央控制,管理部门责任范畴
•原始数据的计算
•监测数据的分类,汇总
•监测数据的检查,比较
•监测数据的管理,优化
•对于监测站故障的预警或警告发布
•向公众提供全面透明的空气质量报告和预报
•若有事故发生,及时向公众发布空气污染灾害的警告
•编撰污染物的环境,健康影响报告
•对于数据网络的统筹管理,如空气质量网站的建立,维护
•配合科研机构的研究需要,按要求提供可靠的原始数据
3.2.3后期数据管理
国内自动监测站的后期数据管理较为简易,分为数据筛选,数据处理和数据储存三个步骤,数据筛选即根据纵向数据对比以及监测仪器的性能状况,除去监测数据中明显错误的数据,仅对保留的数据计算所需平均值。
处理过程,对每日不少于18个有效小时平均值计算日平均值,对每月不少于21个日平均值计算月平均值,对每年不少于12个有效月均值计算年平均值。
数据储存阶段,储存的最小单位为日平均值,其中运用滤膜和纸带的监测方法,使用过后的滤膜和纸袋归档,以备复检和审核用。
与此相比,英国的后期数据管理过程要复杂许多:
在数据筛选环节,除了历史纵向对比之外,同类站点同时期的监测数据比较也被作为数据筛选的依据,此外,与国内筛选方法不同的是,在零线漂移或跨度漂移的情况下,由于监测过程中采取了对零气及仪器敏感度同步监测,依旧可以通过后期数据处理,去除零线漂移或跨度漂移对数据准确性产生的影响。
在数据处理环节,由于英国监测站输出的原始数据并非大气污染物浓度,而是
仪器的信号响应值，故需要对原始数据进行换算，方能得出所需数据，在换算过程中，除信号值本身，还需要同步零气测定的信号响应值与仪器的测量敏感度两个值，运算公式如下：
C=F×
（V-Z其中，C为环境空气中污染物的真实值（ppbF为监测仪器敏感度（ppb/mV）V为监测仪器对于空气污染物的响应值（mVZ为监测仪器对于零气的响应值（mV）监测仪器的敏感度在每次仪器校准时得出，运算公式如下：
F=C/（S-Z--------------------公式2--------------------公式1其中，F为监测仪器敏感度（ppb/mV）C为用于校准的标准气体浓度（ppbS为仪器对于校准时标准气体的响应值（mVZ为仪器对于零气的响应值（mV）在数据储存方面，英国操作规范明确规定，所有仪器采集到的数据必须全部储存，包括错误数据，零气校准数据，监测仪器敏感度数据，和空气污染物响应数据等等，以方便二次数据检查和认可工作，以及为科研机构提供原始数据。
以下将以SO2的自动监测为例，介绍英国空气监测系统的后期数据处理方法。
在实际数据处理过程中，SO2零线监测数据与仪器敏感度数据被制作成时间序列校准控制图，SO2零线时间序列图如图3.1：
图3.1校准零线的时间序列图图中粉红线表示仪器自动校准程序测得的同步零气响应值，需注意，其对零气的测量并非连续的，而是在每天的自动校准循环环节中由仪器自动测得。
蓝色线表示的是由监测站操作员在日常仪器校准环节测得的零气响应值。
然而着两条时间序列曲线都不是最终决定的零气响应线，决定最适合的零气响应线必须综合考虑所有信息来源，这个工作由中心管理部门的数据批准员人工运用通过多年经验发展的计算机算法来决定。
图中，绿色的线为最终决定的零气响应值，它综合考虑了仪器自动校准的响应线，操作员手工校准的响应线，以及每日测得环境SO2的最低值。
同样，对于仪器的敏感度，对于敏感度曲线的选择，决定与零气响应线类似。
如图3.2：
6------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
新疆独山子环境保护局环境科研监测站------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------图3.2SO2监测仪器敏感度时间序列图图中，粉红色的曲线代表仪器自动校正程序在自动校正过程中对于SO2标气的响应曲线，蓝色曲线代表由监测站操作员进行的阶段性仪器校准值，与零线相同，对于最终仪器敏感度曲线的取舍由数据批准员利用软件算法予以实现，最终决定的敏感度时间序列为绿色曲线。
结合上述两图，数据批准员还必须对监测过程中的零线漂移和跨度漂移进行分析，零线或者敏感度的平凡变动一般表示监测仪器发生故障，根据零线和敏感度的同步检测，批准员须根据其程度决定数据可否被直接接受，可否在优化后被接受或直接删除。
由于同步检测数据为数据优化提供了可靠依据，数据的采集率与国内相比有很大的提高，由前述，英国的数据年采集率要求90%正是由于采用这些手段才能得以实现。
经过所有上述过程，仪器的原始响应值数据由公式1计算，原始数据与批准后数据比较如图3.3图3.3a环境空气自动监测SO2原始数据图3.3b环境空气自动监测SO2批准后数据小结由本节分析，两国的质量控制和质量保证都贯穿了空气自动监测的各个环节，基本的质量控制和保证措施，如人员培训，人员考核，操作规范设定，仪器校准，数据验证等。
但是，英国质控和质保责任和权限划分更加------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------7
合理，更加强调操作人员的专业性和对原始数据的保护，总的来说，国内质控和质保工作相较与英国还有很多欠合理，欠完善的环节，英国的先进经验值得我们学习。
四.对于我国质控质保工作一些个人建议冰冻三尺非一日之寒，英国完善的质控质保体系不是一夜之间建成的，它是通过不断的经验积累，技术进步，和体制改革的结果。
在我们的日常工作中，如果能够抱着积极的心态，和细致的思考，我们就能够不断的改革创新，不断的完善我们的环境监测工作。
通过前文的对比，以下谨对我国自动环境空气监测工作的质控质保过程提出一些愚见。
1.对于环境监测部门质控质保责任范畴划分的明确化对于不同阶段的质控质保责任分配到户。
如，仪器日常校准，仪器的年度审核，数据的分析，处理，优化应由专人负责。
尽量不要混杂。
2.对于原始数据的保护须加强对于监测站获得的数据，经手人应有明确的修改权限，和筛选权限，保证数据的原始性尽量不受或少受后期人为因素的影响，在未来数据审核和再次调用时，做到有源可依，有据可查。
3.逐步建立区域化空气质量信息网络系统二十一世纪是网络化，信息化的时代，大规模的信息系统已经广泛运用于各个行业。
可以把数据网络化，信息透明化作为我市未来的空气质量监测发展的一个目标，建设和完善克拉玛依市市级空气质量信息系统。
促进数据的集中处理，优化，提高空气监测数据的质量。
五.总结由于本次实习的时间较短，我对独山子环境局环境监测的很多具体工作还很不了解，本报告也只是初步对比了自动空气质量检测工作中，两国质量控制和质量管理环节的框架结构，和总体状况。
对于许多质控，质保的细节手段未能一一详述，想必继续挖掘，会有更多更有价值的体会。
在此谨以本报告对短暂的实习时期做以总结，也希望能为独山子环境局未来的工作尽以绵薄之力。
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