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    《環境空氣臭氧傳遞標準逐級校準技術規范(征求意見稿)》編制說明

    1 項目背景

    1.1 任務來源

          為規范環境空氣臭氧量值溯源工作,2017 年原環境保護部科技標準司發布《關于開展2017 年度國家環境保護標準項目實施工作的通知》(環辦函[2017]413 號),《環境空氣臭氧自動監測二級校準技術規范》標準列入 2017 年標準制訂項目,項目統一編號為 2017-22, 中國環境監測總站承擔標準編制工作,合作單位為北京市生態環境監測中心和山東省環境信   息與監控中心。2017 4 月原環保部監測司與中國環境監測總站簽訂了項目任務合同書。

    1.2 工作過程

          (1)成立標準編制小組

          中國環境監測總站于 2016 6 月,即成立了標準編制組。于 2016 7 月接到標準制修訂任務后,召開了標準制修訂工作啟動會。

          (2)查詢國內外相關標準和文獻資料

          在前期申報的過程中,編制組對方法進行了文獻調研和初步研究。接到本標準編制任務后,標準編制組按照《國家環境保護標準制修訂工作管理辦法》的相關規定,根據標準制修訂項目計劃的要求,收集國內、外關于環境空氣臭氧校準的研究現狀、相關方法及其存在的問題,對現有各種方法和監測工作需求開展廣泛而深入的調查研究,對比、篩選后初步提出工作方案和標準研究技術路線,于 2016 7 月編制了標準草案和開題論證報告。

          (3)標準驗證

          2017 10 月,以此為基礎的標準文本作為環境空氣臭氧傳遞標準逐級校準作業指導書由監測司印發全國,國家環境空氣監測網城市站 6 家運維公司(河北先河、河南鑫屬、安徽藍盾、武漢天虹、青島吉美來、廈門隆力德)、2 家現場檢查公司(聚光和華測)均按照該標準文本為基礎的臭氧逐級校準作業指導書開展逐級校準工作,各省級環境監測站也依據作業指導書開展了各省級環境空氣監測網的臭氧逐級校準工作。通過總結相關運維公司、檢查公司和省級環境監測站的驗證工作,結果表明該標準科學可行,可有效規范臭氧逐級校準工作。

          (4)專家研討會

          2017 11 14 日,標準編制單位科技處組織召開了專家研討會,對標準的研究進展和開題材料進行了審查。與會專家聽取了標準編制組關于標準前期調研、技術路線和研究內容等的匯報,認為標準的開題報告和文本齊全,技術路線科學可行,研究內容合理,能滿足環境空氣臭氧量值溯源工作的需求。建議進一步確認實驗室環境條件和供電條件等要求,補   充相關依據;梳理并簡化零氣發生器的描述;簡化對臭氧校準系統、相關儀器的描述,突出技術要求;優化修改發生型傳遞標準的校準記錄表;進一步檢查并修改文字和圖表,注意重復出現的內容;將標準名稱改為“環境空氣 臭氧傳遞標準間的逐級校準 紫外光度法”。會后標準編制組對照專家意見,對標準文本和開題報告進行了修改。

          (5)開題論證會

          2018 2 2 日,原環境保護部環境監測司組織召開標準開題論證會,論證委員會聽取了標準主編單位所作的標準開題論證報告和標準草案內容介紹,經質詢、討論,認為標準主編單位提供的材料齊全、內容較完整、格式較規范,制訂的標準具有科學性、適用性和可操作性,能滿足臭氧監測量值傳遞的要求,論證委員會通過該標準的開題論證,建議將標準題目改為《環境空氣 臭氧傳遞標準的逐級校準 紫外光度法》;補充完善國內外相關標準情況及本標準與現有標準的關系,注意與《環境空氣臭氧監測一級校準技術規范》的一致性;進一步研究確定分析型傳遞標準的比對次數,量化質控標準與工作標準比對的合格標準,統一對零氣和零氣發生器進行表述,補充零氣發生器不同模塊的連接順序示意圖;規范標準文本中的文字描述。會后編制組根據專家意見,對標準文本進行了修改,編制形成《環境空氣臭氧傳遞標準的逐級校準 紫外光度法》(征求意見稿)和《環境空氣 臭氧傳遞標準的逐級校準 紫外光度法編制說明》。

          (6)專家研討會

          2019 1 16 日,標準編制單位科技處組織召開了專家研討會,對標準的征求意見稿和編制說明進行了審查。經質詢、討論,認為標準編制組提供的材料齊全、內容較完整、格   式較規范,制訂的標準具有科學性、適用性和可操作性,能滿足臭氧監測逐級量值溯源/傳遞的需求,建議:1)以本標準替代 HJ 818-2018 中關于臭氧逐級校準的內容;2)進一步明確與《環境空氣臭氧一級校準技術規范》的關系,明確各級臭氧傳遞標準的定義與校準量程和濃度點;3)參照 HJ 565 進一步規范標準文字與文本格式。

          (7)征求意見稿技術審查會

          2020 3 26 日,生態環境部生態環境監測司組織召開了征求意見稿技術審查會,對標準的征求意見稿和編制說明進行了審查。經質詢、討論,認為標準編制組提供的材料齊全、內容完整,制訂的標準具有科學性、適用性和可操作性,能滿足環境空氣中臭氧監測逐級量值傳遞的需求。審查委員會通過該標準征求意見稿的技術審查。建議按照以下意見修改完善后,提請公開征求意見:1)建議標準名稱修改為《環境空氣臭氧傳遞標準逐級校準技術規范》,適用范圍確定為校準紫外光度法的臭氧傳遞標準;2)完善系統組成與原理、儀器設備、   技術要求等章節內容的文字描述;3)按照《環境監測 分析方法標準制修訂技術導則》(HJ 168-2010)和《環境保護標準編制出版技術指南》(HJ 565-2010)對標準文本和編制說明進行編輯性修改。

    2 制訂的必要性

    2.1 相關環保標準和環保工作的需要

          為進一步加強國家環境空氣監測工作,原環境保護部和原國家質量監督檢驗檢疫總局于2012 2 月聯合發布了新修訂的《環境空氣質量標準》(GB 3095-2012[1],其中增設了 O3 8 小時平均濃度限值,并于 2016 1 1 日起在全國范圍內開始實施。為配套新修訂的《環境空氣質量標準》,各地均已開展了環境空氣臭氧自動監測工作。

          中共中央辦公廳、國務院辦公廳聯合印發的《關于深化環境監測改革提高環境監測數據質量的意見》(廳字〔201735 號)中明確要求“健全國家環境監測量值溯源體系”,陳吉寧部長在中國環境監測總站調研時,要求建立全國環境監測質控體系,設定統一標準、統一方法、統一程序,提高監測數據質量。不同于 SO2、NO2、CO 等氣態污染物采用氣體標準樣品(鋼瓶氣)的方式進行量值溯源與傳遞,臭氧由于其自身的不穩定性,易發生分解,在量值溯源/傳遞和設備校準過程中均不使用鋼瓶氣,而是通過由臭氧發生器、分析儀構成的傳遞標準進行逐級的量值傳遞。一套統一、有效的臭氧量值逐級溯源/傳遞體系是環境空氣臭氧自動監測質量控制工作的必要保障。

          目前,由于我國在國家層面尚缺少一套科學、統一且適應我國 O3 自動監測現狀的臭氧量值傳遞體系,各省、市監測站及運維公司相關人員操作不同品牌、不同型號的臭氧傳遞標準開展各自負責區域的臭氧逐級校準工作,環境空氣臭氧量值傳遞鏈在臭氧逐級校準環節的不確定度難以進行控制,不同地區、不同單位、不同時間臭氧監測數據的準確性,可比性和可溯源性難以保證。因此,盡快制訂《環境空氣臭氧傳遞標準逐級校準技術規范》,銜接《環境空氣臭氧監測一級校準技術規范》(HJ 1099-2020)和《環境空氣氣態污染物(SO2、NO2、O3、CO)連續自動監測系統運行和質控技術規范》(HJ 818-2018)之間的臭氧傳遞標準逐級校準環節,構成一條不間斷的從現場臭氧分析儀至臭氧標準參考光度計(SRP)的量值溯源鏈,已成為臭氧監測量值溯源與質量控制工作的當務之急。

    2.2 國內外研究與管理現狀

          (1)國內研究與管理現狀

          臭氧污染已經成為我國重要的大氣環境污染物之一,隨著城市化的加快,機動車數量的繼續增長,我國地面臭氧污染問題將愈加突出?,F有國內研究主要關注于臭氧的產生與危害,針對臭氧連續自動監測質量控制和現場核查方面鮮有研究。

    近年來,我國夏季臭氧污染有加劇趨勢,臭氧作為首要污染物備受重視,增加了開展臭氧自動監測量值傳遞工作的壓力。在原環保部公益項目“國家環境監測網空氣自動監測(PM2.5;O3)質量保證與質量控制技術研究與示范”的支持下,中國環境監測總站依托國家環境保護環境監測質量控制重點實驗室建立了國家環境空氣監測網臭氧一級校準實驗室,開展了環境空氣臭氧自動監測質量控制關鍵技術、國家網臭氧自動監測量值傳遞技術等研究工作。通過環境空氣臭氧自動監測一級校準工作,校準了包括 49iPS、API T700/703/750、EC9811、Sabio 2030、MGC101P 在內的共計 100 余臺的臭氧傳遞標準,基本覆蓋到了國內環境監測系統常用的各類臭氧傳遞標準。在積累校準數據同時,總站在臭氧傳遞標準校準用氣路連接與改造、儀器端口通訊設置、數據匯總統計、制定校準合格標準等方面開展了大量基礎研究工作,積累了豐富的經驗,編制了《各類型臭氧傳遞標準光度計校準操作手冊》和《環境空氣臭氧一級校準技術規范(草稿)》,撰寫了《美國環境空氣臭氧量值傳遞的經驗與啟示》等論文著作?;谶@些工作,總站已指導一些地方站工作人員進行臭氧逐級校準相關工作。

          隨著 2016 年國家環境監測網事權上收工作的推進,內部技術規定形式已經無法滿足環境臭氧自動量值傳遞工作的需要,2017 10 月,在本標準文本的基礎上,原環境保護部發布了《環境空氣臭氧傳遞標準間逐級校準作業指導書(試行)》,初步規范了國家網運維公司、檢查公司和各省級環境監測站開展的臭氧逐級校準工作,但仍迫切需要形成標準化的校準技術規范。

          (2)其他國家研究與管理現狀

          美國國家標準與技術研究院(NIST)與美國環保署(USEPA)與 1983 年合作研制臭氧一級標準-臭氧標準參考光度計(SRP)。美國環保署經過長時期、大范圍的對環境空氣臭氧的連續自動監測,充分認識到環境空氣臭氧量值逐級傳遞在臭氧自動監測中的重要性,在建   立臭氧連續自動監測系統的運行與質控規范體系的同時,建立了一條以臭氧參考光度計SRP)為源頭的 4 級臭氧量值逐級傳遞體系,以保證環境空氣臭氧監測數據的準確性、可比性和可溯源性。美國環保署要求各質控機構根據其實際工作需要建立至少由 1 臺二級臭氧傳遞標準和多臺三級臭氧傳遞標準或四級傳遞標準組成的臭氧量值傳遞體系,經過逐級校準   的三級或四級傳遞標準對監測現場的臭氧分析儀進行現場校準[2]。

          為保證各機構環境空氣臭氧二級及以下校準的進行,美國環保署在其《環境空氣監測體系質量保證手冊》(Quality assurance handbook for air pollution measurement systems, Volume , 2008[3]與環境空氣臭氧自動監測相關的聯邦管理法規(40 CFR Part 50/53/58)的基礎上專門為環境空氣臭氧二級及以下校準出臺了《傳遞標準校準手冊》(Transfer Standards for Calibration of Air Monitoring Analyzers for Ozone,EPA-454/B-13-004[7]以指導和規范各質控機構進行逐級的臭氧量值傳遞工作的進行。

          英國自動城鄉網(AURN)是英國的基本環境空氣自動監測網,該監測網的臭氧標準可溯源至英國國家物理實驗室(NPL)的 SRP20。經 SRP20 校準過的臭氧傳遞標準每 3 個月校準一次監測現場的臭氧分析儀。

          由此可見,美國、英國均制定了環境空氣臭氧自動監測量值溯源與傳遞相關規定,對于我國的環境空氣自動監測質量控制和質量監督規范的制定具有一定的借鑒意義。

    3 國內外相關分析方法研究

    3.1 主要國家、地區及國際組織相關標準分析方法研究

          (1)美國環保署的臭氧逐級校準方法

          美國環保署在其《環境空氣監測體系質量保證手冊》(Quality assurance handbook for air pollution measurement systems, Volume , 2008,EPA-454/B-13-003)、環境空氣臭氧自動監測相關的聯邦管理法規(40 CFR Part 50/53/58)和《SRP 標準操作手冊》(Standard operating procedures for verification of EPAs Ozone standard reference photometer,EPA-454/B-13-002) 的基礎上專門為環境空氣臭氧二級及以下校準出臺了《傳遞標準校準手冊》( Transfer Standards for Calibration of Air Monitoring Analyzers for Ozone,EPA-454/B-13-004)。傳遞標準間進行初次驗證時采用 6×6 比對(比對進行 6 日,每日比對一次,每次比對超過 6 個濃度點(包括零點)),最高濃度點應位于(90%± 5%)×量程范圍內,合格標準見表 1,采用最近六日斜率與截距的平均值構建傳遞標準讀值與 SRP 讀值間的定量關系。

     

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