大氣環境質量監測全過程質量控制措施

朱朝暉，李曉紅，雷凱銳，田海華

（1.建始縣環境監測站，湖北 恩施 445300；2.恩施市環境監測站，湖北 恩施 445000）

引言

當前的大氣環境污染問題較為嚴峻，要想切實做好大氣環境污染的預防工作，必須依靠大氣環境質量監測提供科學的技術支撐。在大氣環境質量監測過程中，會有較多的內外部因素影響到大氣環境監測質量，導致大氣環境監測數據質量難以達到“真、準、全”的要求，不利于探索大氣環境污染治理新模式。為此，在大氣環境質量監測過程中質量控制尤其重要，要求應用科學的質量管理方法及工作方案，全過程確保大氣環境監測質量，主要是對準備環節、布點環節、采樣環節及分析環節進行質量控制。

1 大氣環境質量監測全過程質量控制的意義

大氣環境質量監測的工作任務是測定出存在于大氣環境中各種氣體污染物的種類及其濃度，觀察時空分布和變化規律等。基于大氣環境質量監測所獲得的數據信息，環保部門及相關職能部門可以采取一系列措施進行大氣環境污染的預防和治理，從而改善當地的大氣環境質量，對生態環境保護而言有深遠意義。目前我們進行大氣環境質量監測，常規監測因子是臭氧、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、可吸入顆粒物和細顆粒物這些大氣環境污染物。為確保大氣環境質量監測數據的全面性及可靠性，進行全過程質量控制是非常必要的[1]。

總之，大氣環境質量監測全過程質量控制主要有兩方面的意義。第一，通過落實全過程質量控制措施，能夠確保和提高大氣環境質量監測數據質量，便于后續發揮出監測數據的“指揮棒”作用，助力打好大氣環境污染防治攻堅戰。在大氣環境質量監測工作中，主要是有四大環節，即準備環節、布點環節、采樣環節、分析環節，每一個環節都有較為復雜的操作內容，尤其是大氣環境樣品采集過程中會有一些特殊要求，若是未根據污染物的特性而采用有效的采樣法或結合現場環境條件采用相應的質量控制措施，自然就會影響到樣品采集質量。因此，需要對大氣環境質量監測工作進行全過程質量控制，確保每一個環節的操作質量得以保證，最終使大氣環境質量監測數據質量滿足“真、準、全”的要求。得到科學的監測數據后，通過應用大數據反演技術，可以確定出大氣污染物的濃度分布等數據，并在此基礎上推測出污染物的來源和污染源位置，從而為污染防治工作指明目標和方向。第二，認真進行大氣環境質量監測全過程質量控制，利用科學的監測數據可以針對性地解決大氣環境污染問題，降低大氣環境污染的危害性。大氣環境污染具有很大的危害性，且在工業蓬勃發展的背景下，大氣污染物的種類和數量處于持續增加狀態，對生態環境總體質量造成諸多不良影響。為有效遏制大氣污染，減少污染物排放總量，持續改善生態環境質量，有效管控環境風險，實現污染防治攻堅戰階段性目標，必須大力推進污染防治工作，嚴格落實精準治污、科學治污、依法治污。環境監測是環境保護工作的耳目，精準治污、科學治污、依法治污需要“真、準、全”的監測數據作為技術支持。因此，大氣環境質量監測工作必須嚴格按規范要求進行，做好全過程質量控制，確保監測數據的真實性、準確性和全面性，助力污染防治工作取得實效，切實改善生態環境質量。

2 大氣環境質量監測全過程質量控制措施

2.1 準備環節的質量控制措施

在大氣環境質量監測工作正式開始之前，監測人員要按照監測技術規范要求做好一系列的準備工作，嚴格按要求做好準備環節的質量控制。

在大氣環境質量監測準備環節的質量控制中，要著重落實好三方面措施。第一，監測人員要做好現場踏勘，全面收集大氣環境質量監測工作所需要的基礎資料信息，以三種信息為主，一是大氣污染源的分布、擴散與排放情況，二是大氣環境質量監測點位的氣象資料，三是大氣環境質量監測點位的人口分布。第二，大氣環境質量監測工作的效率與質量可直接受到技術方法的影響，所以要結合各方面條件選擇最為適用的大氣環境質量監測技術方法，從源頭上保證和提高大氣環境質量監測質量。在當前的大氣環境質量監測工作中，常用的采樣方法有富集采樣與直接采樣，兩種方法均發揮了重要作用。直接采樣主要是適用于濃度較高的大氣污染物，通過采樣與監測作業，最終的結果可以將大氣污染物的瞬時濃度數值客觀且直接地反映出來。富集采樣的顯著優勢是能夠將大氣污染物一段時間內的數值變化直觀反映出來，便于進行大氣污染物的動態分析。環境空氣二氧化硫的監測采樣中，主要是應用溶液吸收法，此方法有很強的適用性，可以保證監測數據質量。第三，結合大氣環境質量監測工作的內容做好采樣和分析準備工作，主要是人員準備、設備準備及其他采樣器材準備，所有參與樣品分析的人員必須持證，并充分了解監測任務的目的和要求和監測點位周邊情況，掌握采樣方法、監測項目、采樣質量保證措施、樣品的保存技術和采樣量等。高質量地完成大氣環境質量監測工作關鍵在人，必須重視人員配備，可提前進行大氣環境質量監測的相關技術培訓，從而夯實隊伍能力，通過發揮人才優勢而提高大氣環境質量監測全過程質量控制水平[2]。

2.2 布點環節的質量控制措施

在大氣環境質量監測全過程質量控制中，要始終將布點環節視為一大重點，認真做好布點環節的質量控制，充分確保布點的合理性。作業人員要對大氣環境質量監測項目方案進行分析解讀，清楚大氣環境質量監測工作的任務及目標，在此基礎上對監測點位的位置及數量進行優化，保證監測點位具有較好的代表性，監測數據能客觀反映一定空間范圍內空氣質量水平或空氣中所測污染物濃度水平，客觀評價城市、區域環境空氣狀況，以及污染源對環境空氣的影響，滿足為公眾提供環境空氣狀況健康指引的需求。在大氣環境質量監測布點環節的質量控制中，應該著重落實好三方面措施。第一，在布設監測點位時，作業人員要確保監測點位精準分布于監測區域的高、中、低這三種不同污染物濃度的位置，污染源的上風向位置要布設對照點位[3]。第二，在現場采樣時，為保證環境空氣監測的質量，采樣口應按規范進行設置，采樣口周圍一定距離內應避免有高大建筑物、大樹和其他障礙物，避免阻擋空氣流動，保證氣體的捕集空間不小于270°。如果現場條件有所限制，采樣點必須設置在建筑物附近，采樣口一側靠近建筑物，采樣口周圍至少水平180°空間不受任何影響。采樣點附近有高障礙物，采樣口到障礙物的水平距離要大于采樣口和障礙物高差的2倍，或采樣口與障礙物頂端連線和地平線的夾角小于30°，采樣口高度應設置在1.5～15 m范圍內。采樣點設有多個采樣口時，采樣口之間要保持一定的距離，防止對顆粒物采樣產生干擾，大流量采樣口與其他采樣口距離要大于2 m。第三，在監測點位的現場布設時，作業人員要綜合分析監測區域的功能區劃，在此基礎上選擇合適的布點方法，主要有扇形布點方法、網格布點方法、同心圓布點方法。比如大氣環境質量監測點位所處位置有明顯污染源的主導風向，則可以考慮應用扇形布點方法，并且要綜合分析現場情況和監測目標，然后對監測點位的高度進行科學調整，以求保證和提高大氣環境監測質量。

2.3 采樣環節的質量控制措施

在大氣環境質量監測的采樣環節，質量控制的關鍵點是采樣方法、采樣時間、采樣頻率，且要確保樣品具有代表性。以二氧化硫采樣為例，二氧化硫屬氣態污染物，采樣方法為溶液吸收采樣法。采樣時間和頻次要求：小時濃度均值至少有45分鐘的采樣時間，24小時濃度均值，每日至少有20個小時平均濃度值或采樣時間；每年至少有324個日平均濃度值；每月至少有27個日平均濃度值（二月至少有25個日平均濃度值）。還有一點很重要，即在二氧化硫污染物的監測作業中，要確保旁路的吸收瓶可以提前5 min進行采樣作業，采樣管路中的空氣與外界環境要進行良好的置換處理，在此基礎上方可全面開啟采樣管路。作業人員在現場采樣過程中，要根據采樣時間對氣體流量進行科學調整，短時間采樣和24小時連續采樣流量分別為0.5 L/min和0.2 L/min，要求嚴控流量的上下波動數值，即不可以超過10%這一既定范圍。在采樣環節的質量控制過程中，要特別注意以下幾個要點：第一，在每次采樣作業開始之前，檢查采樣系統的氣密性，在此基礎上嚴格按照項目監測方法標準進行采樣作業。第二，要注意采樣儀器的選用，應優先使用恒流且有累計采樣體積功能的采樣儀器，待完成采樣任務之后，檢查采樣儀器的狀態，填寫采樣儀器使用記錄，將樣品及時送至實驗室進行分析。第三，在夏季與冬季進行采樣作業時，要采取適當性的保護措施，避免采樣時的溫度過高或過低，比如二氧化硫樣品采集時，短時間采樣和24小時連續采樣，吸收液的溫度均應保持在23 ℃～29 ℃范圍內。第四，在發現現場空氣中含有較多顆粒物時，可將過濾裝置連接在采樣管前，避免顆粒物進入采樣器內部。第五，采樣效率會受到水霧、水蒸氣這些因素的影響，對此要求嚴控采樣作業過程中的空氣相對濕度，即小于90%[4]。

2.4 分析環節的質量控制措施

在大氣環境質量監測的分析環節，要做好樣品分析與數據處理，這一過程中涉及較多的專業知識與操作手段，并且有諸多因素對監測數據產生影響，務必要做好質量控制工作。一是分析人員的影響。實驗室分析要求分析人員具備較高的專業知識水平和操作技能，從事分析的人員必須經過專業的培訓學習，并通過考核，取得上崗證，所有實驗室分析人員做到持證上崗。二是儀器設備的影響。對監測結果有影響的儀器設備，包括玻璃量器等輔助設備，均應進行檢定或校準，并且在有效期內使用，檢定校準后要進行確認和期間核查，確保儀器設備能滿足方法的要求。操作技術復雜的大型儀器設備是分析環節中較為關鍵的設備，應由專門指定的人員進行操作，操作者應經過培訓考核，持證上崗。三是分析所使用的試劑和標準物質的影響。所有試劑和標準物質均在有效期內，防止使用過期或失效的試劑，特別是標準物質應在正規廠家購買，并且附有標準物質證書。四是分析方法的影響。在實驗室分析時，優先使用國標方法，國標方法是經過反復驗證且具有權威性的方法，其他非標方法使用前應進行確認，確保方法能滿足要求，得出的數據準確可靠。五是實驗室環境的影響。實驗室內部的溫度、濕度和潔凈度等均影響監測數據的質量，實驗室的溫度、濕度要滿足所使用儀器設備和所使用分析方法的要求，實驗室要具備監測和控制環境條件的能力，并且應維護和保持這種能力。有效控制以上因素的影響關鍵是分析人員，要求分析人員能識別對數據質量產生影響的因素，并且具備控制不利因素的能力，所以要做好質量控制工作，必須加強人員培訓，大力提升分析人員的知識水平和業務技能[5]。

以二氧化硫樣品分析為例，待完成樣品采集之后要進行實驗室分析，在數據分析時通常應用甲醛吸收－恩波副品紅分光光度法。為確保分析環節的質量，需要重點落實好三方面的質量控制措施。

第一，作業人員要按照既定規范標準進行樣品處理，樣品溶液從吸收管移入比色管時，應用少量甲醛吸收液洗滌吸收管，清洗液要倒入比色管中，以避免吸收管壁附著吸收液影響監測數據的準確性。無論是短時間采集樣品還是連續24h采集樣品，均應加入0.5 mL氨磺酸鈉溶液，混勻后放置10分鐘以消除氮氧化物的干擾，這一過程中需要綜合考慮化學反應，作業人員要掌握有關于氨磺酸鈉與氮氧化物化學反應的專業知識。

第二，實驗室分析時要做好環境控制，如果使用甲醛吸收－恩波副品紅分光光度法監測空氣中二氧化硫，二氧化硫實驗室分析時的顯色時間和穩定時間會受到溫度的影響。因此，我們要根據季節和環境條件選擇合適的顯色時間和顯色溫度，并且顯色溫度與室溫之差不超過3 ℃（表1）。

表1 顯色溫度與顯色時間

第三，在樣品分析工作結束之后，分析人員負責認真填寫原始記錄，應保證監測數據的完整性；校核人員應對原始數據進行校核，確保監測數據完整無誤，并按方法要求進行了質量控制；審核人員對數據進行綜合性分析，確保數據的準確性、邏輯性、可比性及合理性，通過相關人員的審核確保對數據處理環節的質量進行嚴格管控。

3 結語

綜上所述，隨著生態環保意識的不斷增強，人們對生態環境質量的關注度也越來越高，大氣環境質量監測的重要性日益突出，及時提供真、準、全的大氣環境質量監測數據，需要認真對待大氣環境質量監測的質量控制。當前已經在大氣環境質量監測的準備環節、布點環節、采樣環節、分析環節進行了有效的質量控制，所積累的成熟經驗和做法具有很強的操作性，后續要做好推廣應用，同時要進一步加大研究力度，創新和優化大氣環境質量監測全過程質量控制措施，有效確保大氣監測的準確性，助力污染防治，保障持續改善生態環境質量。