环境监测仪器的量值溯源与管理

环境监测仪器的量值溯源与管理
1.量值传递及溯源体系
量值传递是自上而下的过程，而量值溯源是自下而上的过程。

作为国家法定计量部门、授权实验室（含自检单位）而言，其开展的检定或校准服务活动均体现了量值传递的过程；而作为检测单位，其通过送检或校准活动获得量值准确度信息的活动则是一个量值溯源的过程。

1.1量值溯源方式
量值溯源的方式有检定、校准及比对，除此之外，在两次检定或校准期间还应进行期间核查。

（1）检定
国际计量组织对检定给出的定义是：“查明和确认计量器具是否符合法定要求的程序，它包括检查、加标记和（或）出具检定证书。

”
检定具有法制性，是属法制计量管理范畴的执法行为。

检定结论具有法律效力，检定证书属于具有法律效力的技术文件。

检定以检定规程为依据，主要评定计量器具的计量特性（如准确度、稳定度、灵敏度等基本计量性能），以及影响准确度的其他计量性能（如零漂、线性、滞后等）。

检定周期在检定规程中明确规定。

经检定合格的计量器具，由计量检定单位出具检定证书；检定不合格的，出具检定结果通知书。

检定分为送检（即外检）和自检两种方式。

1）送检：凡是国家规定强制检定的仪器、而且有检定规程的，原则上应送到法定计量检定机构或被授权的检定机构检定。

即送检单位将需要检定的计量器具送到建有高一等级实物计量技术机构，或者由负责检定的单位派员将可搬运的实物计量标准带到被检单位进行现场检定（例如天平检定）。

这种用实物计量标准进行检定，是一种传统的量值传递（或溯源）的基本方式。

2）自检：当地计量检定部门没有建标的仪器（换言之，计量检定部门不是出具检定证书，而是出具校准证书或测试报告的），环境监测机构可以建立本单位最高计量标准（即建标），经过计量标准考核并获得技术监督部门授权后，可以自己依法进行定期检定，出具检定证书。

例如湖北省站和福建省站等经省质量技术监督局考核授权，开展了烟尘测试仪、溶解氧仪的自检及对外检定工作；辽宁省站经考核授权，开展了粉尘采样器、烟尘测试仪的检定，贵州省站开展了测汞仪的检定，出具的检定证书同样具有法律效力。

●计量检定的特点
计量检定是指为评定计量器具的计量性能，确定其是否合格所进行的全部工作。

所有的正式检定，都必须严格按照有关计量检定规程进行。

计量检定必须做出合格与否的结论。

检定必须满足两个条件：一是，检定单位必须是法定计量检定机构或被计量行政主管部门授权的检定机构；二是，检定依据的是国家计量检定规程，两者缺一不可。

若不满足这两个条件，不能称为检定，
只能称为校准或测试。

●检定证书
按照国家计量检定规程，经检定合格的计量器具，由计量检定单位出具“检定证书”，检定证书的内容有：计量器具名称、型号、准确度等级、制造厂、出厂编号、送检单位名称、检定结果、检定结论、检定日期和有效期、检定机构名称、证书编号等信息。

●检定结果通知书
经检定不合格的计量器具，由计量检定单位出具“检定结果通知书”。

检定结果通知书的内容和检定证书基本相同，但只有检定日期，没有有效期，检定结论中只给出检定不合格结论。

●检定周期的确定
规程中一般给的是常规条件下的最长周期。

根据具体情况可以缩短或延长，但必须有充分的理由，并提供所积累的检定数据，要经过一定的审批手续，不能随意更改。

（2）校准
从国际上多数国家看，检定是属于法制计量范畴，其对象主要是强制检定的计量器具，而大量的非强制检定的计量器具一般通过校准进行管理。

校准是指在规定条件下，为确定计量器具示值误差的一种操作。

校准的对象是强制性检定之外的计量器具，这部分计量器具是企事业单位自行依法管理的计量器具，非强检不等于不检，我们目前在生产和服务过程中大量使用的仪器大多采用校准方式确保量值的准确性。

●校准规范：我国在计划经济时期没有建立起反映供需关系的校准体系，因此缺乏推荐性的“校准规范”可供使用。

在目前的现实条件下，大多使用已颁布的计量检定规程中所确定的检定条件、检定方法作为校准方法来指导校准工作。

这样既可减少由于缺乏校准方法所带来的风险，也可节省精力去组织编写校准规范。

为适应我国校准市场的发展，国家质检总局有关部门正在考虑在今后几年中，将一部分非强制管理的计量器具的强制性检定规程转为推荐性的校准规范。

●校准的依据：校准规范或校准方法，可做统一规定也可自行制定。

校准的结果可记录在校准证书或校准报告中，也可用校准因子或校准曲线等形式表示。

●校准的方式：校准分为外校准和自校准，两种方式是等效的。

1）外校准：将仪器送到具有校准资质的机构进行校准。

采取送出去校准，事先必须了解该计量检定部门有无对该计量器具的校准资质。

2）自校准：是具备校准能力的实验室自行校准。

对于国家、部门或地方尚未建立检定系统或制定计量检定规程的，使用单位可以送到计量部门校准，也可以自校准。

●自校准需满足的要求
①编写校准方法，格式及内容可参照《国家计量检定规程编写规则》（JJF 1002-1998）的要求进行；
②有相应合格的校准用的计量标准器，至少具备高出一个等级的标准计量器具，所使用的参考标准（器具）必须通过检定溯源到国家计量基准，所使用的标准物质或标准样品应当是处于有效期内的有证标准物质或样品；
③有合格的校准人员，具有校准该仪器设备的能力；
④有合适的校准环境条件。

●校准方法参考格式及内容
校准方法的内容一般应包括：概述、技术要求、校准条件、校准项目、具体校准方法、校准结果的处理、校准周期、附加说明等。

有些环境监测仪器设备可采取自校准的办法解决量值溯源问题。

例如离子色谱仪、等离子发射光谱仪（ICP）、红外测油仪、测硫仪、总有机碳测定仪（TOC）、电热恒温干燥箱、电热恒温水浴锅等。

但自校准工作必须规范，需完整保留校准记录及校准报告，而且校准工作一定要定期进行。

校准方法或自校规程可编入作业指导书中，其参考格式及内容见附件1“离子色谱仪校准方法及校准记录表”；附件2“红外测油仪校准方法及校准记录表”；附件3“恒温干燥箱校准方法及校准记录表”。

（3）比对
比对是指在规定条件下，对相同准确度等级的同种计量基准、标准或工作计量器具之间的量值进行比较。

在没有合适的手段进行检定或校准来实现量值溯源的情况下，实验室可采取相同准确度等级的工作测量器具之间进行量值比较，来证明测量结果的一致性。

量值比对强调两点：
①缺乏高一级测量标准；
②参与比对的测量仪器应是具有相同准确度等级的同等测量仪器。

部分现场监测仪器、应急监测仪器和在线监测仪器等可采取比对的方式，参见《测量仪器比对规范》（JJF 1117-2004）。

《测量仪器比对规范》主要包括：术语和定义、比对的组织和策划、比对的实施、比对结果的处理及报告、比对结果的评价及利用等。

（4）期间核查
●期间核查的概念及目的：仪器设备在两次检定或校准之间所进行的检查为期间核查。

期间核查针对的是在用仪器设备，它不是一般的功能检查，更不是缩短检定校准周期，其目的是保持仪器设备校准状态的可信度，防止使用不符合技术规范要求的仪器设备。

●期间核查的重点：期间核查主要是针对仪器的性能不够稳定、使用非常频繁、经常携带运输到现场检测以及在恶劣环境下使用的仪器。

不是所有的仪器都要进行期间核查，对无法寻找核
查标准（物质）或需进行破坏性试验的仪器也无法进行期间核查。

●期间核查的方法：期间核查的方法是多样的，基本上以等精度核查的方式进行，如仪器间比对、标准物质（如标准样品和标准器具等）验证、单点自校等都可以采用。

环境监测仪器更多的期间核查方法是通过测试有证标准物质或标准样品来实现。

云南省站制订了48种环境监测仪器设备验收和期间核查的指标规定，可以依据所提供的规程和方法进行，也可进一步针对性地编制某一设备的期间核查操作规程或作业指导书。

●期间核查的数据分析与评价：实验室进行期间核查后，应对数据进行分析和评价，以真正达到期间核查的目的。

对经分析发现仪器已经出现较大偏离，可能导致检测结果不可靠时，应按相关规定处理，直到经证实结果满意时方可投入使用。

●编制“期间核查程序”：将“期间核查程序”写入《程序文件》中；确定核查清单，按程序和计划要求实施。

●制定期间核查操作规程：针对不同的仪器分别制订期间核查方法，写入《作业指导书》。

（附件4列举了电子天平期间核查作业指导书及核查记录表。

）
（5）测试
测试是对给定的产品、材料、设备、生物体、物理现象、过程或服务，按照规定的程序确定一种或多种特性或性能的技术操作。

测试的对象涉及面很宽，检定与校准的目的是为了保证测量仪器准确可靠，而测试是为了确定产品的性能或特性而进行的测量或试验。

（测试证书只有测试日期。

）
●测试报告：测试报告和测试结果通知书，是计量检定机构在无计量检定规程或规范的情况下，为满足客户要求所采取的一种“校准服务”活动，通常按照客户或特定的技术要求，采用与计量标准装置给出的“标准值”相对比的方法进行校准。

这种活动结果不给合格与否的结论，是否可以使用由客户自己决定。

（6）检测
检测是检验和测试的总称。

在实际工作中，检验包含了大量的测试工作，因此常把检验和测试总称为检测。

1.2检定和校准的区别
虽然检定和校准都是量值溯源的有效方式，但由于检定与校准的目的、对象、性质、依据、方式、周期、内容与结论不同，因此，检定证书与校准证书也不同。

检定和校准之间的区别见表1。

表1 检定和校准的区别
1.3检定和测试的区别
开展检定工作必须经有关计量主管部门审核批准；而测试通常是指具有一定试验（探索）性的测量，一般无严格的规程可循，也无需计量主管部门审批。

但测试单位对出具的测试结果或数据仍负有相应的责任。

1.4检定证书、测试/校准证书或报告盖章的要求
检定证书须加盖检定专用章生效，不允许盖公章。

测试/校准证书或报告须加盖实验室测试
或校准专用章，一般不采用实验室公章。

2.建立计量标准及计量标准考核
2.1建立计量标准
建立计量标准简称“建标”。

为了保证量值传递的质量，同时具有合法性及权威性，本单位可以建立企事业单位最高计量标准，经建标考核合格、并取得技术监督部门授权后，可以依法进行自检（自检不同于自校）。

建标分两种：一种部门建标，由部门向国家质检总局计量司提出考核申请；另一种企事业单位建标，由企事业单位向当地技术监督部门提出考核申请。

一旦建标考核通过并经技术监督部门授权，所进行的检定有效，即取得了合法性，可以对内、对外开展量值传递。

2.2计量标准考核
计量标准的考核是技术监督部门对企事业单位用于开展计量检定，进行量值传递的资格的计量认证。

质量技术监督部门依据《计量标准考核规范》（JJF 1033-2008）进行考核。

考核合格的，主考单位发给《计量标准考核证书》（有效期一般为3～5年）。

计量标准稳定性较好的，考核证书有效期定为5年；稳定性较差（容易发生变化）及函审复查的，有效期定为3年。

2.3计量标准考核内容
计量标准考核的内容包括计量标准器及配套设备、环境条件、人员、管理制度等4个方面。

3.环境监测仪器量值溯源的途径与方法
环境监测仪器按其使用范围大体分为实验室通用仪器、现场监测仪器、自动监测仪器、污染源连续在线监测仪器和应急监测仪器五类。

环境监测仪器量值溯源的方式包括检定、校准和比对3种。

3.1实验室通用仪器
实验室通用仪器包括天平、pH（酸度）计、电导率仪、测汞仪、原子吸收分光光度计、等离子发射光谱仪、可见/紫外/红外及荧光分光光度计、气相色谱仪、液相色谱仪、气质联用或液质联用仪等。

这类仪器都有计量检定规程，其中天平、酸度计、测汞仪、原子吸收分光光度计、可见、紫外、红外及荧光分光光度计等均被列入强检范围，需通过检定来实现量值溯源，其余仪器原则上可以检定，也可以校准。

环境监测日常使用的红外测油仪、测硫仪、电热恒温干燥箱、水浴锅等，可以采取自校准方式实现量值溯源。

仪器的检定和校准大致分为以下5种情况：（1）对于有检定规程、被列入强检范围，且当地计量部门有检定资质的，应当送检。

（2）对于有检定规程、被列入强检范围，当地计量部门没有检定资质的，原则上应送到上一级计量行政部门指定的计量检定机构检定，但由于实际操作上的困难，有的单位常采用外校或自校。

（3）对于有检定规程，当地计量部门没有检定资质的，可向当地计量行政主管部门申请计量标准考核，经考核合格
并授权后开展自检。

（4）对于有检定规程，未被列入强检范围的仪器，可以送检、自检（需被授权）、外校准或自校准。

（5）对于没有检定规程的仪器，可以外校或自校。

3.2现场监测仪器
现场监测仪器包括DO测定仪、便携式酸度计、水质综合分析仪、汽车排放气体测试仪、滤纸式烟度计、透射式烟度计、TSP采样器、大气采样器、烟尘测定仪、SO2分析仪、甲醛气体检测仪和声级计等。

这类仪器一般都有计量检定规程，其中DO测定仪、水质综合分析仪、烟尘测定仪、SO2分析仪和声级计等已被列入强检范围，原则上应送检，其余仪器可送检也可自校准。

对这类仪器中的部分仪器，有的监测站已通过了计量标准考核，开展自检。

例如福建省站和辽宁省站经当地质量技术监督局考核授权，分别开展了烟尘测试仪、溶解氧测定仪及烟尘采样器的检定。

现场使用的一些仪器设备可以采取自校准方式解决量值溯源问题。

目前，天津市站制定了便携式电导仪、云南省站制定了大气采样器和烟尘测定仪的校准方法；BOD快速测定仪校准方法；河南省站制定了测硫仪校准规程；湖北省站制定了甲醛-氨测定仪、可燃气体监测仪和总烃分析仪自校方法。

3.3自动监测仪器
自动监测仪器包括空气质量自动监测系统及水质自动监测系统。

空气质量自动监测系统包括SO2、NO2、O3和CO自动监测仪（按仪器原理分为紫外荧光仪测定SO2、化学发光仪测定NO、NO2、NOx、紫外光度仪测定O3、气体滤波相关红外吸收仪测定CO、长光程差分吸收光谱仪测定SO2、NO2及O3）、β射线法PM10自动监测仪或振荡微天平法PM10自动监测仪。

水质自动监测系统主要包括pH、电导率、浊度、溶解氧、高锰酸盐指数和氨氮水质自动监测仪等。

目前我国还没有建立这类仪器的检定规程，可以采取校准或比对的方式实现量值溯源或参考有关HJ/T96～104-2003《水质自动分析仪技术要求》。

空气质量自动监测系统应按照《环境空气质量自动监测技术规范》（HJ/T 193-2005）进行日常校准，其中用于量值传递的质量流量计和湿式流量计等必须送检，同时购买有资质单位生产的渗透管及钢瓶标准气等用于量值传递。

为了使校准工作规范、有序地开展，使用单位应参照《环境空气质量自动监测技术规范》（HJ/T 193-2005）及仪器使用说明书制定相应的校准规程或方法，例如北京市站针对空气质量自动监测系统制定了SO2、NOx、CO、O3和大流量采样器的自校规程；上海市站制定了微量振荡天平法测定PM10的校准规范，并在上海市质量技术监督局登记备案。

水质自动监测系统的量值溯源依据中国环境监测总站印发的《国控地表水自动监测质量管理规定（暂行）》（总站综字[2007]44号）进行，要求每周用标准样品进行检查，每月进行比对试验。

3.4污染源连续在线监测仪器
污染源连续在线监测仪器包括COD等水质在线自动监测仪、烟气连续监测系统（简称CEMS）等。

国务院2003年颁布的《排污费征收使用管理条例》第十条规定：“排污者使用国家规定强制检定的污染物排放自动监控仪器对污染物排放进行监测的，其监测数据作为核定污染物排放种类、数量的依据。

排污者安装的污染物排放自动监控仪器，应当依法定期进行校验。

”原国家环保总局制定的《污染源自动监控管理办法》中规定：环境监测部门要“对自动监控设备进行定期比对监测”。

因此，为使污染源连续在线监测数据更好地为环境管理服务，对在线监测仪器通过检定、校准或定期比对的方式实现量值溯源是必不可少的程序，而目前这类仪器中只有COD在线自动监测仪有检定规程。

据了解，国家质量技术监督部门正在着手制定《固定污染源烟气排放连续监测系统装置（CEMS）校准规范》。

如何加强对污染源在线监测仪器的管理，做好定期检定或校准工作，确保其数据准确可靠，是我们目前急需探索及解决的问题。

《化学需氧量（COD）在线自动监测仪计量检定规程》（JJG 1012-2006）规定的检定项目包括外观、零点漂移、示值稳定性、示值误差和绝缘电阻等5项，检定周期为1年。

目前对COD在线监测仪溯源方式有两种做法，一种是由计量部门检定，另一种是自校准。

因为COD在线自动监测仪是近年新发展起来的仪器，未列入强检范围，所以，目前这两种做法都是可行的。

CEMS可以用标准气体传递及通过与经典方法比对等方式来保证监测数据的准确、可靠。

如原国家环保总局于2007年发布的《固定污染源烟气排放连续监测技术规范（试行）》（HJ/T 75-2007）明确规定当地环保技术主管部门每年不定期地对CEMS技术性能指标与经典方法至少进行一次比
对监测。

监测颗粒物、流速、烟温等样品数量至少3对，抽检气态污染物样品数量至少6对。

3.5应急监测仪器
应急监测仪器包括便携式气相色谱仪、便携式分光光度计、便携式傅立叶红外气体检测仪和便携式水质快速测定仪等。

这类仪器多数采取校准或比对的方式实现量值溯源。

应急监测仪器用于突发性污染事故等特殊场合，出具的数据是提供给管理部门决策所用，因此其数据的准确性事关重大，应给予足够的重视。

对这类仪器，实验室可采取具有相同准确度等级的仪器之间进行量值比较或用标准物质校核等方式来证明测量结果的一致性。

3.6常用玻璃量器
《常用玻璃量器检定规程》（JJG 196-2006）适用于新制造和使用中的滴定管、分度吸量管、单标线吸量管、单标线容量瓶、量筒、量杯等常用玻璃量器。

检定周期为3年。

对于环境监测实验室所使用的上述玻璃量器建议至少送检1套，其余可与之比对（自校）。

玻璃量器检定有效期：对于易损的玻璃量器，检定的有效期应由用户提出，用户使用中若发现量值不准确可以随时送检或自校。

自校准通常采用衡量法，通过重量来核查容量。

校准的方法
是称量一定体积的水，根据该温度下水的密度，将水的质量换算为体积。

在各种温度下水的密度是已知的，现有称量技术也可满足所需准确度的要求（参见《常用玻璃量器检定规程》JJG 196-2006及《环境水质监测质量保证手册》（第二版）第六章 第三节 量器的容量检定）。

4.仪器设备的管理
4.1仪器设备的标识管理
对所有仪器、设备应实行标识管理，凡送检或校准后的仪器，均应贴上国家认监委或各省质量技术监督部门统一印制的三色标识。

合格（绿色）、准用（黄色）、停用（红色），并将内容填写完整。

三色标识的应用范围参见《产品质量检验机构计量认证技术考核规范》（JJF 1021-1990）附录1第36.1、36.2、36.3及本讲义附件5。

若无省质量技术监督部门统一印制的三色标识，计量仪器状态标识建议参考样式见下图：
设备经比对或校准，检查其功能是否正常，也应用三色标识表明其验证后的状态。

设备状态正常者贴绿色“设备状态合格证”标识；若设备某些功能已丧失，但检测工作所用量程合格者，贴黄色“设备状态准用证”标识；设备状态不正常、无法使用者，贴红色“设备状态停用证”标识。

设备状态标识建议参考样式见下图。

4.2检定、校准证书及报告的验收管理
从计量检定部门取回或经本单位自校的仪器检定、校准证书，均应由指定部门或人员统一管理，核对仪器检定或校准证书给出的信息是否准确。

检定证书及校准报告原件应归档，使用部门留复印件。

为了方便检定证书或校准报告的验收管理，推荐大家使用“仪器检定证书/校准报告/检测报告收阅确认单”，见附件6。

4.3关于仪器设备的使用授权
对重要的、关键的仪器设备，操作技术复杂的大型仪器设备，应由专门指定（以授权方式体设备状态合格证
检查
日期 年 月 日 设备编号 保 管 人
设备状态停用证 检查日期 年 月 日 设备编号 保 管 人
设备状态准用证 检查日期 年 月 日 设备编号 保 管 人
现）的操作人员操作，操作者应经过培训，持证上岗。

因此，应进行设备授权使用、资格确认（详见附件7：仪器设备使用授权书）。

在体系试运行期必须根据实验室技术人员的特长，对检测人员进行资格确认，保证大型设备管理人员不仅能够熟练操作维护好设备，还应具备良好的分析测试能力。