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袁 鸾 谢 敏 周 炎
（广东省环境监测中心,广东 广州 510308）
摘 要：文章在分析区域空气质量监测网络质量保证和质量控制工作主要内容的基础上,探讨成效评估指标的分类、定义、计算方法、成效目标等,形成区域空气质量监测网络的成效评估指标体系,并在粤港珠江三角洲区域空气监控网络中应用该指标体系对网络的运行成效进行了评估.
关键词：空气质量；监测网络；成效评估；指标
中图分类号：X831 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）20-0003-04
环境空气质量自动监测系统是由多种技术和仪器设备组合而成,系统各部分互相支撑,而且监测仪器设备必须无人值守连续工作,只要一个部分出现问题将会导致全系统的运行不正常,因此对监测仪器的各项性能指标都有相当高的要求,从系统建设、安装调试到数据管理都必须按照严格的质量保证和质量控制操作程序进行.质量保证和质量控制（QA/QC）制度是区域空气质量监测网络的生命线,没有好的QA/QC措施,监测网络数据的可靠性和准确性就会大打折扣,难以满足政府环境决策的高要求.
建立区域空气质量监测网络成效评估指标体系的目的,是为了全面评估QA/QC工作执行的成效,考察整个网络的准确度和精确度.通过成效评估,可以及时了解到网络和各监测子站存在的问题,并及时采取纠正措施进行解决,以保证区域空气质量监测网络能长期可靠地连续运行和准确地获取监测数据,为政府环境决策提供有力的支持.本文根据区域空气质量监测网络质量管理体系的要求,分析质量保证和质量控制工作的主要内容、操作方法,探讨成效评估指标的分类、定义、计算方法、成效目标等,形成区域空气质量监测网络的成效评估指标体系,并在粤港珠江三角洲区域空气监控网络中应用该指标体系对网络的运行成效进行了评估.
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1. 指标选取的原则
建立区域空气质量监测网络的成效评估指标体系时,对于指标的选择可遵循以下几个原则：
1.1 科学性原则
结合环境科学、大气复合污染物监测、质量管理、自动化技术等各领域的理论知识、支撑技术、研究成果等,建立科学的可持续发展的区域空气质量监测网络成效评估指标体系.
1.2 实用性原则
分析和评价一个区域空气质量监测网络质量管理体系的成效如何,除了进行定性的描述和分析之外,更重要的是需要对其进行定量描述和定量分析.因而,尽可能使用可统计的量化指标,设计能反映QA/QC执行成效又具有实际可操作性的量化指标.
1.3 全面性原则
指标体系指的是若干个相互联系的统计指标所组成的有机体.为全面反映一个区域空气质量监测网络质量保证与质量控制工作的内容,应仔细考虑每一项工作中可能影响到整个监测网络成效的因素,建立全面的成效评估指标体系.
1.4 针对性原则
应针对区域空气质量监测网络质量保证与质量控制各项工作的特点,从各项QA/QC任务的内容、方法、频率等不同角度来考虑成效评估指标的选取,使得指标在全面性的基础上兼具特点和针对性.
2. 指标的选取及定义
在遵循科学性、实用性、全面性、针对性等几项指标选取原则的基础上,通过分析质量保证和质量控制工作的主要内容、操作方法,研究可能影响到质量管理体系运行成效的各方面因素,选取质量保证和质量控制两大类指标.
2.1 质量保证类的指标
质量保证工作是整个区域空气质量监测网络的核心工作,也是监测网络数据是否准确并具有良好溯源性的根本保障.其主要内容包括标准传递和成效审核（即准确度审核）.
标准传递通常有两类：一类为使用高一级精度的仪器设备对低一级精度的仪器设备进行量值传递,另一类是用高一级的标准物质对低一级的标准物质进行量值传递.为了确保大气自动监测系统能提供有效、准确、可靠且具可比性的监测结果,必须对系统监测仪器设备读数涉及到的流量、温度、气压和浓度刻度范围等物理量值用标准设备或标准物质进行标定,标定精度的高低关键取决于标准的精度.由于系统质量保证过程需要大量消耗标准物质和频繁使用标准设备,在有限的运行论文范文中购买昂贵的精密标准设备和大量的一级标准物质,势必加重单位的经济负担,为此只有通过建立可靠的量值传递手段,用标准传递的方法,大量采用工作标准,才能降低购置精密标准设备和一级标准物质的昂贵论文范文,减轻单位的压力和负担.
成效审核对监测和数据处理系统作出量化、独立和认定的评估.进行成效审核的目的有两个：其一是独立审核监控系统的运作；其二是监控整个系统和各个子站监测数据的准确度.每年应至少对每个子站的所有仪器设备进行一次成效审核.成效审核的项目可分为气体项目类和颗粒物类两大类.其中气体项目类主要考核的是气体项目分析仪的监测结果,而颗粒物类考核的主要指标有颗粒物监测仪的质量标准、流量比对、K0值确认等.通过对成效审核的结果进行分析,可返回去查找出引起不合格考核项目的原因,并采取相应的纠正措施来解决.通过分析质量保证工作的主要内容,选取以下指标来评估质保工作的执行成效：
2.1.1 准确度
准确度基于成效审核结果,表示“接近真实”的程度.在对网络所有子站的审核工作结束后,按照监测参数分类,参照《环境空气质量自动监测技术规范》（HJ/T 193-2005）附录E的公式给每类污染物计算其百分比差异（ i d ）的平均值（D）和标准偏差（Sa）,进一步计算每类污染物网络准确度的95%置信度区间.
2.1.2 质保工作完成率
质保工作完成率考察整个区域空气质量监测网络的质保工作完成情况,包括标气传递、动态校准仪的流量传递、臭氧标准传递、成效审核以及温度计、气压计、流量计等其他标准设备的检定等.计算公式为：
其中：“应完成的质保工作次数”应依据国家或地区相应技术规范要求的频率.
2.2 质量控制类的指标
空气自动监测子站的质量控制工作主要是对监测仪器设备的零点和跨度进行日常的单点校准、定期的多点线性校准、精度检查及对仪器设备进行日常保养、维护和检修.通过校准可以发现系统仪器连续运行中是否存在系统误差,能快速评价监测数据是否准确,有助于判断可能出现故障的原因,确保系统监测仪器长期可靠连续运行.
《环境空气质量自动监测技术规范》（HJ/T193-2005）中对空气自动监测站的质量控制工作内容、频率等都进行了规定,比如：对于运行中的监测仪器,每半年需进行一次多点校准,每三个月至少进行一次精度检查；对于不具有自动校零/校跨的系统,一般每5～7天进行一次零跨检查.
根据质控工作的内容,选取以下指标来对QC执行的成效进行评估：
2.2.1 质控工作完成率
质控工作完成率考察某个空气自动监测站的质控工作完成情况,包括气体分析仪器的零跨检查、精度检查、多点检查、NO2钼转换效率检查以及颗粒物监测仪器的流量、质量、温度和压力校准等质控工作.计算公式为：
其中：“应完成的质控工作次数” 应依据国家或地区相应技术规范中要求的各自动监测站至少应完成的质控工作频率.
2.2.2 精密度
精密度是“ 特定条件下测量过程的可重复性”,气体项目的精密度是基于定期进行的精度检查结果,颗粒物的精度是基于定期进行的流量检查结果.按照监测参数分类,参照《环境空气质量自动监测技术规范》（HJ/T 193-2005）附录E的公式给每类污染物计算其每季度或全年的精密度百分比差异（ i d ）的平均值（D）和标准偏差（Sa）,进一步计算网络精密度的95%置信度区间.
2.2.3 有效数据获取率
有效数据获取率代表的是空气自动监测子站获得有效数据的完整性情况,用以下公式来进行计算：
有效数据获取率
其中：可能的小时数为每天24小时.
3. 指标体系的建立
在选取了质量保证和质量控制成效评估主要指标的基础上,依据指标定义、具体内容和计算方法等,进一步将成效评估指标分成三个级别.
质量保证类指标可分为以下论文范文：
一级指标：准确度、质保工作完成率.
二级指标：准确度的二级指标包括单个仪器的准确度和网络准确度.
论文范文指标：单个仪器的准确度又可分为气体污染物单次审核百分比差异、气体分析仪线性、氮氧化物分析仪钼转换效率、颗粒物流量差异、颗粒物质量比对差异等五个论文范文指标.网络准确度分为气体污染物95%可信度区间、颗粒物95%可信度区间两个论文范文指标.
质量控制类指标可分为以下论文范文：
一级指标：精密度、质控工作完成率、有效数据获取率.
二级指标：精密度的二级指标包括单次精密度和网络精密度.
论文范文指标：单次精密度又可分为气体污染物精密度、颗粒物精密度两个论文范文指标.网络精密度分为气体污染物95%可信度区间、颗粒物95%可信度区间两个论文范文指标.
参考美国环保署、香港环保署的相关QA/QC标准操作程序手册中有关大气标准污染物测定的成效目标,进一步确定各指标的定量范围,如表1所示.由上所述2个大类、5个一级指标、4个二级指标和11个论文范文指标共20个指标共同构成了区域空气质量监测网络的成效评估指标体系,各指标相辅相成、缺一不可,所有指标的评价结果结合在一起才能全面地评估QA/QC工作执行的成效,从而可以进一步了解网络和各监测子站存在的问题,并及时采取纠正措施进行解决,以保证区域空气质量监测网络能长期可靠地连续运行和准确地获取监测数据,为政府环境决策提供有力的支持.
4. 应用实例
粤港珠江三角洲区域空气监控网络是国内第一个区域性的空气监控网络,从2005年开始运行至今,一直采用上述的成效评估指标来对监控网络QA/QC工作执行的成效进行评估,从而及时了解到监控网络和各监测子站存在的问题并采取相应的纠正措施,保证了监控网络能长期可靠地连续运行和准确地获取监测数据,为政府环境决策提供有力的支持.
以2010年对粤港区域空气监控网络所有子站执行的年度成效审核为例,按照本文所述的指标体系计算方法对监测网络各仪器的单个仪器准确度和网络准确度指标进行了统计分析,并对各指标值是否符合指标体系要求进行判断.
4.1 单个仪器准确度
2010年,粤港区域空气监控网络的质保人员对监控网络内16个空气子站进行了成效审核工作.成效审核的项目分为气体项目类（包括CO、SO2、NONO 2- N O x 、O3）和颗粒物类（PM 1 0）两大类.下面以从化天湖子站为例,对该子站CO、SO2、NO-NO2-NOx、O3四台分析仪器的准确度进行计算.
从化天湖子站分析仪器的单个仪器准确度计算结果如表2所示.由表中可见,从化天湖子站各分析仪审核的百分比差异介于－4%～8%之间,均在±10%的警告限以内；斜率的百分比差异介于－ 1 . 0 % ～ 1 . 7 % 之间, 符合≤ ± 1 5 % 的要求；截距的百分比差异介于－ 0 . 2 % ～ 0 . 5 % 之间, 符合≤ 分析仪满量程的± 3 % 的要求； 相关系数介于0 . 9 9 9 8 0 9 ～ 0 . 9 9 9 9 1 6 之间, 符合≥ 0 . 9 9 5 0 的要求.
4.2 网络准确度
计算整个监测网络的准确度,结果如图1所示.在95%置信水平下,2010年监控网络16个子站的准确度介于－10.2%～11.4%之间.所有污染物的准确度均符合在±20%（气体污染物）或±15%（颗粒物）内的成效目标.总的来说,2010年粤港珠江三角洲区域空气监测网络各监测项目的准确度较好,符合国际认可的QA/QC质量管理体系要求.
基金项目：国家“十一五计划”863 重大项目（2006AA06A308）
作者简介：袁鸾（1980-）,女（土家族）,湖南张家界人,广东省环境监测中心工程师,硕士研究生,研究方向：空气自动监测.
（责任编辑：王书柏）
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