大气背景值监测中的质量保证工作

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[摘要] 根据大气背景值监测工作特点，结合实践经验，从系统建设、系统运行、管理体系等方面提出了一系列质量保证措施，对大气背景值监测过程中的质量保证体系进行探讨。

[关键词] 大气背景值 监测 质量保证

大气背景值监测是指对未经（或者极少）人为影响地区的大气环境要素组成元素的自然含量而进行的监测工作，它为追溯污染历史、制定环境标准、研究环境质量提供基础数据,是环境科学的基础性工作之一。

欧美发达国家开展大气背景值监测已有多年。在过去的30多年中逐步建立了环境空气质量的背景监测站，至今已经形成布局较为完整、运行和维护规范的各类功能的背景监测网络。

在欧洲，按照欧盟规范要求的区域背景站进行监测的主要目的是评价目标污染物（主要是SO2、O3和颗粒物等）对区域人口以及作物和生态的影响（曝露量），从而保护公众和植物健康。欧洲根据一些地区间国家条约和国际协作项目，建立了主要面向监测特定目标污染物的长距离输送和酸沉降的背景监测网络[1]。

在美国，进行大气背景值监测的主要目的是反映清洁地区污染物浓度和变化趋势，分析周边城市环境空气污染在大气环流的作用下对背景地区环境空气质量的影响，分析和评估所处区域生态系统的健康值，判断该区域空气质量是否达标，评估该区域污染控制和环境管理的成效。监测项目包括SO2、NOx、O3浓度、气溶胶颗粒物的主要化学组分（硫酸盐，硝酸盐，氨等）和痕量元素浓度、挥发性有机物成分和浓度、酸沉降等。

目前欧美开展大气背景值监测的网络主要有：欧洲监测和评价网络（European Monitoring and Evaluation Program，EMEP）、欧洲西北大西洋海域国家的综合大气监测网络（Comprehensive Atmospheric Monitoring Program，CAMP）、欧洲污染物传输监测网络（Transport of Pollutant Research，TOR）、美国环保署的清洁空气状态和趋势监测网络（Clear Air Status and Trends Network，CASTNET）、美国光化学评估监测网络（Photochemical Assessment Monitoring Stations，PAMS）、世界气象组织（WMO）全球大气监测网（Global Atmospheric Watch, GAW;大部分全球背景站集中在海岸地区，少部分在内陆）等[1]。

我国的大气背景监测工作起步较晚，水平比较落后，缺乏整体网络。截至2007年底，我国正式纳入国家监测网的约1000个空气质量自动监测点位（包括已经投入运行和正在建设或验收点位）以及约1000个酸雨（只有湿沉降）监测点位基本上全部集中设立在城市及近郊地区，因此目前对全国空气质量和酸沉降状况的了解，也集中在城市局地的监测结果。在城市以外的广大背景地域，包括乡村和边远地区，还没有设立相应的区域背景监测点位，开展大气背景值监测。对相应代表这些广大区域的环境空气状况的了解，除了极其有限的零散科研观测结果，在绝大多数方面还基本上是空白。由于缺乏广大背景地区的监测，目前我国的环境监测还不能系统、连续地说明我国整体层面和区域层次的环境空气状况、变化以及对自然资源和公众的影响。由于缺乏与背景监测的对照，也难以判断城市地带污染控制和环境管理的成效。

目前我国开展大气背景值监测的机构主要有：中国气象局在青海瓦里关、黑龙江龙凤山和北京上甸子等地建立的较大规模的全球或区域大气本底观测站，主要以观测气候影响为目的；原国家环保总局在山东长岛和福建武夷山建立的大气背景监测站，进行常规基本参数（SO2、NO2和颗粒物）监测。

大气背景值监测最基本的重要性在于无可争议的代表性、专业的基本数据、稳定的历史记录。这就要求在大气背景值监测中必须做好质量保证工作，以保证监测结果的代表性、准确性、有效性。笔者结合武夷山大气背景值监测站运行多年的经验，就这一问题对大气背景值监测中质量保证工作所涉及到的各个方面试做探讨。

1 地面站点位的优化设置

大气背景值监测地面站建设地点的选择是开展大气背景值监测的基础。如果建设地点不合规范要求，那么所谓的监测就无从谈起。因此，地面站建设地点应符合点位代表性、空间垂直条件、空间水平条件、场地畅通条件等选点规范要求，并在这一前提下尽可能从后勤保障条件等方面进行优化。

以武夷山大气背景值监测站摩天岭地面站为例：

武夷山自然保护区总面积56527ha，区内有优越的地理、气候环境，孕育着极为繁多的动、植物种群和颇为丰富的森林资源；是我国东南大陆保存最为完整的、典型的、面积最大的中亚热带原生性森林生态系统，是选择大气背景值监测点的理想区域。经过长期踏勘，选定武夷山自然保护区的先锋岭、黄溪洲、麻粟、三港、摩天岭等5个点作为大气环境背景值监测的备选点，进行优化筛选。见表1、表2。

表1 备选点基础条件对比

从表1、表2中可以看出，摩天岭备选点较其它备选点而言，基础条件优越且大气环境因子浓度大大低于国家规定的大气环境质量一级标准。说明摩天岭点位受人为活动影响较小，污染物基本来自环境本底，在5个备选点中，为最优候选点，见表3。从对比中可以看出：摩天岭点位完全符合大气背景值监测选点要求。

表3 摩天岭点位与大气背景值监测站选点规范要求对比

序号 项目 规范要求 摩天岭点位情况 对比结果

条件 设置地点需不受局地污染影响，需设置于较少人为污染地区或周围污染总量控制区的盛行风路径的上风方。设立在自然保护区内的点位需离旅游点有较远的距离。 污染物浓度低（见上表2），在周围55公里范围内无任何污染源，地处国家级自然保护区边缘，全年平均风速1.6~2.2m/s，气流十分活跃。周围无任何气流路径阻隔，自然地理条件优越。条件 海拔高度应合适。在山区应位于局部高点，高于大气混合层高度（通常为1～1.5公里），避免受到局地空气污染物的干扰和近地面逆温层等局地气象条件的影响。在平缓地区应保持在开阔地点的相对高地，避免空气沉积的凹地。 点位海拔高度1100m，位于四新摩天岭顶峰，高于大气混合层高度，不受局地空气污染物的干扰和近地面逆温层等局地气象条件的影响。 符合

条件 周边向外的大视野需360度开阔，1～10公里方圆距离内应没有明显的视野阻断。 周边向外的大视野360度开阔，其东北、西南方向均临大峡谷，东面遥对松风岭（海拔1296.3m，水平距离3000m），西面遥对天子地（海拔1251m，水平距离5000m）。

监测点具体设立位置附近应较为开阔，没有影响风场的障碍物；采样点周围应无遮挡雨、雪的障碍物，其中包括房屋、桥梁、高大树木等；障碍物与采样器之间的水平距离不得小于该障碍物高度的2倍；或从采样器至障碍物顶部与地平线夹角应小于30度。 该点位置周围开阔，没有影响风场气流的障碍物；采样点周围无遮挡雨、雪的障碍物。

3 后勤支

持标准 需考虑站位条件，包括地域特征、道路交通基础、电力和通讯等后勤支持基础，以实现长期稳定监测的可行性。 已有现成林业简易公路，车辆可安全通行；点位局部地势平缓，周围均为矮小树木，建设站点无需大量伐木，避免了生态破坏。水、电、通讯等后勤支持基础条件可满足该点位实现长期稳定监测的要求。 符合

条件

2 空气自动监测系统的配置

由于大气背景值监测区域未受（或极少）人为影响，大气环境中污染因子本底浓度很低，因此对空气自动监测系统

的测量准确度要求高。我站先后装备了大西比-东宇1000型与美国热电C型空气质量自动监测系统，两者对比见表4、表5。

表4 大西比-东宇1000型与美国热电C型空气质量自动监测系统对比

表5 监测结果对比

由于大气本底中NO2、SO2不可能为零，从表4、表5中可以看出,在使用美国热电C型空气质量自动监测系统进行24h连续监测时，未出现监测结果低于检出限的现象，这说明在使用测量准确度更高的美国热电C型空气质量自动监测系统后，仪器能够满足大气背景值监测的要求，监测数据的准确度有了很大提高。

3 仪器校准

由于大气背景值监测系统中，地面站建设地点通常与中心站距离很远，因此常采用远程遥控与巡检人员手动校准相结合的方法对仪器进行校准。经常采用的校准方法主要有零点校正、跨度校正（单点校准）、多点校准等。

3.1 零点校正

零点漂移会引起工作曲线的平行位移。由于大气背景值监测中，污染物浓度很低，零点的漂移对监测结果影响很大，因此每天要进行一次校零。校零可以根据仪器说明书进行。影响校零结果的主要因素有：零气源发生器的净化效果、检测室信号的稳定性、供电系统的稳定性、量值传递过程的准确性等。

实践中最经常出现的问题是零气源发生器的净化效果降低。如某次监测过程中，SO2监测数据在校零后立刻出现负值，经查，是零气源发生器的活性碳失效造成的，更换活性碳后故障排除。其次是供电电压不稳引起的零点漂移，因为波动较大的供电电压影响了仪器电路基线的稳定，因此应给每一监测单元都配置独立的电源稳压器以减少供电电压波动造成的影响。

3.2 跨度校正（单点校准）

跨度校正应当每日进行一次。校正浓度须在仪器的线性范围内，要考虑标气浓度的准确性，并尽量缩短校正时间。其中对校正结果影响较大的是标气浓度的准确性。

在进行跨度校正时发现，目前国产低浓度标气在校准时很难得到稳定的结果。究其原因，主要是因为国产低浓度标气存在上下分层、浓度不容易混匀、钢瓶内壁吸附等问题，特别是有些国产低浓度SO2标气在校准时上下波动达到20%以上，要一个多小时的校准才能达到满意结果。这与洪正、马荻荻等人[2]的研究结果一致。因此建议在大气背景值监测中校准时使用进口低浓度标气或国内大厂生产的低浓度标气。

如果新购钢瓶标气，应对新购置的钢瓶气体进行至少3次测试，测试结果之间偏差应小于1.5%，并与钢瓶计量鉴定证书上标注的数据相符后才可用于子站仪器的校准。

实践操作中要注意钢瓶减压阀的选择。由于铜质减压阀对SO2标气有吸附作用，因此SO2标气减压不能使用铜质减压阀。

跨度校正（单点校准）数据用于仪器的测量准确度审核，具体方法参考技术规范，这里不做说明。

3.3 多点校准

多点校准是用于判断监测仪器线性的依据，一般以满量程的0%、10%、30%、50%、70%、90%绘制标准曲线，检验相关系数、斜率和截距。每台仪器都应进行多点校准并制作回归曲线予以确认，线性范围之内的监测值才能视为有效数据。标准曲线的相关系数r>0.999，否则要找出原因并加以纠正。正常情况下，多点校准每半年进行一次，在仪器更换关键性部件（如紫外灯、光电倍增管、转换炉、光源等）后也应进行多点校准，并制作回归曲线。

4 仪器维护

按照仪器使用说明书和操作规程对监测仪器进行各种日常维护是保证仪器工作状态的基本要求，也是质量保证工作的一项重要内容。平时应严格按照说明书和操作规范进行各仪器的日常性维护。实践中以下几个方面要特别注意：

4.1 采样流量的准确与否对SO2、NO2、CO、PM10和PM2.5的监测结果影响很大，因此每半年至少需要用校准过的一级流量计对仪器采样流量进行一次校准。

4.2 钼炉的催化还原能力决定了NO2转化为NO的转化率，从而决定氮氧化物分析仪的监测结果。因此要定期检测催化还原炉的转化效率。在大气背景值监测过程中，如果发现NO2监测结果明显较往常偏低，应立即对钼炉进行检测，判断其是否符合使用要求。

4.3 采样系统每半年清洁、除湿1次，采样管路每季度做1次气密性检查，确保采样管路无堵塞、无附着和无泄漏，使采样流量恒稳；确保采样管路洁净，未受污染。

4.4 活性碳及化学吸附剂等过滤材料每季度更换1次，臭氧发性器的臭氧产生能力每半年检定一次。

4.5 每半年对仪器进行一次除尘，防止积尘对仪器造成影响。

5 仪器运行环境

由于大气背景值监测地面站一般位于人迹罕至的地方，自动监测系统又是长期连续运行，因此仪器运行的工作环境对监测结果的影响也十分重要。相对于常规空气质量自动监测，大气背景值监测仪器运行环境的以下几个方面要注意：

5.1 大气背景值监测中所采用的空气自动监测系统对环境污染因子浓度变化十分敏感，因此仪器站房建设应减小对周围各环境因子的影响。为了避免排气或挥发出的气体影响到采样，从而进一步影响到监测结果，站房通风系统尤其是卫生间排气管道的出口应避免设置在屋顶采样头附近，屋顶防水最好不选用沥青工艺。同时，站房装修应防止装修材料缓慢释放出的挥发性气体影响仪器的监测结果。

5.2 大气背景值监测地面站的生活区应远离监测区域。生活区应使用电等清洁能源，尽可能不用天然气、煤等矿物能源，以免监测人员的生活活动对大气背景值监测结果造成影响。

5.3 在监测过程中应保证仪器供电系统的稳定性，避免供电电压波动对监测结果产生影响。实践中采用带断电延时功能的三相稳压电源为仪器供电，还能防止停电后，供电恢复时仪器不能恢复运行的事件发生。

5.4 监测过程中要保证仪器能够工作在理想的工作环境下，做好仪器房的温湿度调节。

6 监测结果的数据处理

获得的基础监测数据要经过有效性判定后才能使用。结合工作实践和规范要求，对监测数据的有效性判定方法总结见表6。

表6 监测数据有效性判定方法汇总表

对监测结果进行有效性判定后，还应进行监测数据的有效数字修约。

进行完上述处理后，还应对数据采取内部三级审核制度（遥控室数据接收人员、质控员、监测科科长），降低人为因素对系统运行过程的影响。

7 建立质量保证实验室及系统支持实验室

系统支持实验室用于对仪器设备的备品备件进行管理、对系统仪器设备进行维修保养和运行考核。系统支持实验室中要备足备品、备件及耗材。

质量保证实验室的主要任务是标准传递、量值溯源、仪器设备的校准和审核。所有在用的涉及与计量有关的仪器设备均应检定，使仪器设备均处于质量受控状态。

建议：可在质量保证实验室和系统支持实验室中备一套与地面站相同型号的仪器作为质控比对仪器，每年进行标样考核，并使用同一样品进行比对测试。同时该套仪器也可以作为备份仪器，防止因仪器故障导致监测数据的缺失，提高整个监测系统的运行稳定性。目前我站由于条件所限还未能做到这一点。

8 建立质量保证管理体系

质量保证的管理工作是贯穿整个质量控制工作的主线，是实现质量控制目标的保证。建立质量控制管理体系可以使监测工作制度化、规范化，并保证其完整性及可操作性，从而保证监测数据的准确可靠。具体可分为以下几个方面：

8.1 制度。按照《环境空气质量自动监测技术规范》和具体工作任务制定质量保证制度和实施细则。包括：系统巡回检查及维护管理制度、异常事件的处理及上报制度、系统仪器维修管理制度、监测数据审核上报制度；建立仪器系统维护规程、仪器操作规程、仪器定期审验规程、标准传递及量值溯源规程等以保证监测系统在可靠的质量控制之中。

8.2 人员。对技术人员进行业务培训，做到持证上岗；制定上岗人员的岗位责任制及相关奖惩制度，根据工作内容，设置质控员、巡检员、监督员等，并明确各自的职责。

8.3 规范。规范各种原始记录的格式、记录内容、存档程序，规范各种报表的格式、内容，规范有效数字的修约，规范监测数据的审核程序。

8.4 执行。严格执行制定的相关制度和规范，保证质量控制工作的顺利实施。定期进行内审，发现问题及时改进。

9 结语

质量保证是监测工作的命脉，是保证监测数据准确可靠的关键。在大气背景值监测中贯彻切实可行的质量保证措施是非常必要的。实践表明，通过在大气背景值监测中的系统建设过程、系统运行过程、管理体系运行等环节中建立科学有效的大气背景值监测质量保证体系，能够有效地保证大气背景值监测结果的代表性、准确性、有效性。

参考文献:

[1] 李健军,王瑞斌等.2008年中央财政主要污染物减排专项国家空气背景站项目建设方案.中国环境监测总站,2008.

[2] 洪正,马荻荻,徐鸿,俞杰.空气自动监测站质量控制存在问题及对策建议[J].中国环境监测,2007,23(5):41-43.

[3] HJ/T193-2005.环境空气质量自动监测技术规范[S].北京:中国环境科学出版社.

[4] 杨冬雪.福建省环境空气自动监测质量保证与质量控制现状及发展对策[J].福建分析测试,2008,17(2):71-73.

[5] 张为人,陈军,赵德勇.浅谈环境空气自动监测系统运行过程中的质量保证与质量控制[J].环境监测管理与技术,2004,16(6):44-46.

[6] 李小平,司瑶冰,赵永刚.环境空气质量自动监测的质量保证与质量控制[J].内蒙古科技与经济,2009,(2):4-7.

[7] 陈星海,朱丹丹.空气自动监测系统的管理[J].化学分析计量,2007,16(1):56-57.

[8] 李昌平,李月娥.环境空气自动监测的质量保证问题探讨[J].干旱环境监测,2004,18(4):236-237.

[9] 刘方,李钢,王瑞斌.环境空气质量自动监测系统管理[J].中国环境监测,2003,19(6):4-5.

[10] 冯新宇.对空气质量自动监测系统质量保证工作的探索[J].太原科技,2001,(4):14-15.