DIN SPEC 1168-2010 Air quality - Approach to uncertainty estimation for ambient air reference measurement methods German version CR 14377 2002《空气质量 环境大气基准测量方法的不确定度估计法 德文版本CR 14377 .pdf

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1、Juli 2010 Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN - Normenausschuss KRdLPreisgruppe 18DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 13.040.20Zur Erstellung einer DIN

2、 SPEC knnen verschiedene Verfahrensweisen herangezogen werden: Das vorliegende Dokument wurde nach den Verfahrensregeln eines Fachberichts erstellt.!$e|“1668961www.din.deDDIN SPEC 1168Luftqualitt Ansatz zur Schtzung der Messunsicherheit bei Referenzverfahren frAuenluftmessungen;Deutsche Fassung CR 1

3、4377:2002Air quality Approach to uncertainty estimation for ambient air reference measurement methods;German version CR 14377:2002Alleinverkauf der Spezifikationen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 46 SeitenDIN SPEC 1168:2010-07 2 Nationales Vorwort Das der DIN SPEC 1168

4、 zugrunde liegende Dokument (CEN Report CR 14377:2002) wurde vom Tech-nischen Komitee CEN/TC 264 Luftbeschaffenheit“ erarbeitet, dessen Sekretariat vom DIN (Deutschland) gehalten wird. An der Erstellung dieses Dokuments waren deutsche Experten des Fachbereiches IV Umweltmesstechnik“ der Kommission R

5、einhaltung der Luft (KRdL) im VDI und DIN Normenausschuss beteiligt. CEN BERICHT CEN REPORT RAPPORT CEN CR 14377 Januar 2002 ICS 13.040.20 Deutsche Fassung Luftqualitt Ansatz zur Schtzung der Messunsicherheit bei Referenzverfahren fr Auenluftmessungen Air quality Approach to uncertainty estimation f

6、or ambient air reference measurement methods Dieser CEN Bericht wurde vom CEN am 10. November 2001 angenommen. Er wurde vom Technischen Komitee CEN/TC 264 erarbeitet. CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Dnemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, I

7、sland, Italien, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Portugal, Schweden, der Schweiz, Spanien, der Tschechischen Republik und dem Vereinigten Knigreich. EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION COMIT EUROPEN DE NORMALISATIONEUROPISCHES KOMITEE FR NORMUNG Management Centre: rue de S

8、tassart, 36 B-1050 Brussels 2002 CEN All rights of exploitation in any form and by any means reserved worldwide for CEN national Members. Ref. No. CR 14377:2002 DDIN SPEC 1168:2010-07 CR 14377:2002 (D) 2 Inhalt Seite Vorwort . 4 1 Einleitung. 4 2 Auslegung der EG-Rahmenrichtlinie zur Luftqualitt und

9、 ihrer Tochterrichtlinien 5 2.1 Anhnge der Tochterrichtlinien 5 2.2 Definitionen und Interpretation von Messunsicherheit, Vertrauensniveau und Vertrauensbereich in den Tochterrichtlinien zur Luftqualitt 5 2.2.1 Allgemeines. 5 2.2.2 Messunsicherheit 5 2.2.3 Vertrauensniveau 6 2.2.4 Zusammenhang zwisc

10、hen Vertrauensbereich und Messunsicherheit . 6 2.3 Leitlinien zu den Referenzverfahren. 7 3 Anstze zur Schtzung der Messunsicherheit 8 3.1 Allgemeines. 8 3.2 Leitfaden zur Angabe der Unsicherheit beim Messen 8 3.3 Internationale Norm ISO 5725, Teil 1 bis Teil 6 9 3.4 Internationales Wrterbuch der Me

11、trologie . 10 3.5 Weitere Internationale Normen 10 4 Empfehlungen zur Beurteilung der Messunsicherheit bei Luftqualitts-Messverfahren . 10 4.1 Einleitung. 10 4.1.1 Allgemeines. 10 4.1.2 Automatische Messverfahren 11 4.1.3 Nichtautomatische Messverfahren . 11 4.1.4 Verwendung rckverfolgbarer Kalibrie

12、rnormale und zertifizierter Referenzmaterialien 13 4.1.5 Feldkalibrierungen und Manahmen zur Qualittssicherung und Qualittslenkung 13 4.2 Einheitlicher Ansatz zur Beurteilung der Messunsicherheit in den Tochterrichtlinien zur Luftqualitt 13 4.2.1 Allgemeines. 13 4.2.2 Arten von Prfverfahren 14 4.2.3

13、 Beispiele fr den Ansatz zur Schtzung der Messunsicherheit 18 4.2.4 Anwendbarkeit der Prftypen 18 5 Anforderungen an die fortlaufende Qualittssicherung und Qualittslenkung von Feldmessungen nach EG-Richtlinien . 19 5.1 berblick ber die Anforderungen . 19 5.2 Spezifische Anforderungen der Rahmenricht

14、linie 19 5.3 Arten der beteiligten Organisationen . 20 5.4 Anforderung an die Rckverfolgbarkeit auf national oder international anerkannte Normale 20 5.5 Kompetenznachweis von Organisationen, die Manahmen zur Qualittssicherung und Qualittslenkung durchfhren 21 5.6 Die Funktion der Qualittssicherung

15、und Qualittslenkung fr kontinuierliche Feldmessungen. 21 5.7 Verfahren zur regelmigen Auditierung von Laboratorien, die mit Qualittssicherungs- und Qualittslenkungsmanahmen betraut sind. 22 5.8 Schlussfolgerungen . 23 6 Konzept zur Entwicklung zuknftiger Verfahren fr Auenluftmessungen. 23 Anhang A I

16、n den EG-Tochterrichtlinien zur Luftqualitt festgelegte Prinzipien der Referenzverfahren 24 Anhang B In der Tochterrichtlinie zu Benzol und Kohlenmonoxid enthaltene Datenqualittsziele . 25 Anhang C Referenzverfahren zur Umsetzung von EG-Richtlinien zur Luftqualitt 27 DIN SPEC 1168:2010-07 CR 14377:2

17、002 (D) 3 Seite Anhang D Beispiele zur Erluterung des Ansatzes zur Schtzung der Messunsicherheit bei Verfahren fr Auenluftmessungen 29 Anhang E Definitionen der verwendeten Begriffe zur Messunsicherheit 38 Anhang F Beschreibung einer Methodik fr ein Leistungsprfungsprogramm zur Untersttzung der euro

18、paweiten Harmonisierung von Messungen zur Luftqualitt.40 Anhang G Mitglieder der Ad-hoc-Gruppe fr einen Ansatz zur Schtzung der Messunsicherheit bei Referenzverfahren fr Auenluftmessungen .42 Anhang H Danksagung 43 Literaturhinweise44 DIN SPEC 1168:2010-07 CR 14377:2002 (D) 4 1 Einleitung Die Europi

19、sche Rahmenrichtlinie ber die Beurteilung und Kontrolle der Luftqualitt und ihre Tochter-richtlinien fordern von den Mitgliedstaaten der EU die Durchfhrung von Messungen mit festgelegten Referenzverfahren (siehe Anhang A) sowie die Berichterstattung ber die Messergebnisse fr bestimmte Luftverunreini

20、gungen mit festgelegten Datenqualittszielen. Zweck dieses CEN-Berichts ist es, jenen Arbeits-gruppen des CEN/TC 264, die Referenzverfahren fr die Messung der Luftqualitt nach den Anforderungen der EG-Tochterrichtlinien erarbeiten, einen Leitfaden in Bezug auf die Ermittlung der Messunsicherheit an d

21、ie Hand zu geben, sowie die Anforderungen an die Manahmen zur Qualittssicherung (QA) und Qualitts-lenkung (QC), mit denen die Validitt der Feldmessungen und die kontinuierliche Einhaltung der EG-Daten-qualittsziele sichergestellt wird, zu verdeutlichen. Die Tochterrichtlinien legen zwar die Prinzipi

22、en der Referenzverfahren fest, es obliegt aber dem Europischen Normungskomitee (CEN), diese fr die jeweiligen Schadstoffe als Europische Normen zu publizieren und so den Mitgliedstaaten zur Verfgung zu stellen. Teilweise sind die Referenzverfahren in den EG-Richtlinien als kontinuierliche oder semi-

23、kontinuierliche automatische Messverfahren vorgegeben, teilweise als manuelle oder diskontinuierliche Verfahren, bestehend aus einem Probennahmegert und einer separaten, labor-gebundenen Analyseneinrichtung. Fr bestimmte Aufgaben lassen die Richtlinien Verfahren fr orientierende Messungen, die hhere

24、 Messunsicherheiten aufweisen drfen, zu. Fr einige Luftschadstoffe gelten Grenzwerte fr verschiedene Mittelungszeitrume (z. B. 1-Stunden-, Tages- und Jahresmittelwerte), fr andere nur fr Jahresmittel. Die Europische Rahmenrichtlinie und ihre Tochterrichtlinien legen zudem fest, dass zur Schtzung der

25、 Messunsicherheit die im ISO-Leitfaden zur Angabe der Unsicherheit beim Messen sowie die in der Internationalen Norm ISO 5725 beschriebenen Anstze anzuwenden sind, wobei die beiden Anstze als Alternativen genannt werden. Im vorliegenden Bericht wird die allgemeine Methodik beschrieben, mit der die e

26、ntsprechenden CEN-Arbeitsgruppen die in diesen Dokumenten beschriebenen Anstze in die Europischen Normen integrieren sollten, wobei aber eine bergeordnete, auf statistischen Grundstzen beruhende Methodik beibehalten wird. Dieser Bericht wurde nach Beratungen mit Fachleuten einer zur Diskussion der g

27、enannten Sachverhalte gegrndeten Ad-hoc-Gruppe erarbeitet. Diese Fachleute verfgen ber Erfahrungen sowohl in Bezug auf die berwachung der Luftqualitt als auch auf Messunsicherheitsstatistik. Die Mitglieder dieser Gruppe sind im Anhang G genannt. Smtliche Arbeitsgruppen des CEN/TC 264, die zurzeit mi

28、t der Normierung von Mess-verfahren zur Luftqualitt befasst sind, waren in dieser Ad-hoc-Gruppe vertreten. Mitgliedstaaten drfen andere Verfahren als diese Referenzverfahren anwenden, vorausgesetzt, sie knnen nachweisen, dass damit gleichwertige Ergebnisse erzielt werden. Die Gleichwertigkeit von Me

29、ssverfahren und deren Nachweis wird in diesem Bericht aber nicht errtert. Vorwort Dieses Dokument (CR 14377:2002) wurde vom Technischen Komitee (CEN/TC 264 Luftqualitt“) erarbeitet, dessen Sekretariat vom DIN gehalten wird. Dieses Dokument ist ein Arbeitsdokument. Dieser CEN Bericht wurde von einer

30、Ad-hoc-Gruppe des Technischen Komitees CEN/TC 264 Luftqualitt“ in Zusammenarbeit mit dem Joint Research Centre, Ispra, Italien, der Europischen Kommission erarbeitet. Dieser CEN Bericht ist informativ. DIN SPEC 1168:2010-07 CR 14377:2002 (D) 5 2 Auslegung der EG-Rahmenrichtlinie zur Luftqualitt und

31、ihrer Tochterrichtlinien 2.1 Anhnge der Tochterrichtlinien Die Tochterrichtlinien enthalten einen Anhang, in dem die zur Beurteilung der Luftqualitt erforderlichen Datenqualittsziele fr den/die jeweiligen Schadstoff(e) festgelegt sind. Diese Anhnge legen die Genauigkeit“ oder die Unsicherheit“ fest,

32、 die die Messergebnisse bei der Berichterstattung durch die Mitgliedstaaten erfllen mssen, um den Anforderungen der Richtlinien gerecht zu werden. In diesem Bericht werden die Begriffe Genauigkeit“ und Unsicherheit“ synonym gesehen. Deshalb werden nur die Begriffe Unsicherheit“ oder Messunsicherheit

33、“, entsprechend der Definition im ISO-Leitfaden zur Angabe der Unsicherheit beim Messen (1993), im Folgenden GUM genannt, verwendet. Abschnitt 3.2 gibt einen berblick ber den GUM. Im oben genannten Anhang der Tochterrichtlinien ist ein Absatz zu den Anforderungen an die Genauigkeit (Unsicherheit) en

34、thalten, in dem verlangt wird, dass der Leitfaden zur Angabe der Unsicherheit beim Messen (1993) oder ISO 5725 Genauigkeit (Richtigkeit und Przision) von Messverfahren und Messergebnissen anzuwenden sind. In Anhang B ist als Beispiel der entsprechende Anhang (Entwurf) einer der Tochter-richtlinien,

35、in dem die geforderten Unsicherheitswerte der Referenzverfahren fr Benzol und Kohlenmonoxid genannt sind, angegeben. Im vorliegenden Bericht wird davon ausgegangen, dass sich GUM und ISO 5725 nicht gegenseitig ausschlieen und die Tochterrichtlinien nicht darauf abzielen, CEN oder andere auf die Anwe

36、ndung eines der beiden Dokumente einzuschrnken. In diesem Bericht wird vorgeschlagen, die Grundstze des GUM zur Identifikation und Zusammenfassung der Unsicherheitsbeitrge des entsprechenden Referenzverfahrens anzuwenden und ISO 5725 (einschlielich einiger seiner sechs Teile) gegebenenfalls als Hilf

37、smittel bei dieser Auswertung einzusetzen (siehe Abschnitt 3). In diesem Zusammenhang ist festzuhalten, dass der GUM eine (freiwillige) Europische Norm ist (ENV 13005). Die zustndigen Arbeitsgruppen des CEN/TC 264 sind davon ausgegangen, dass die Datenqualittsziele der Tochterrichtlinien erreicht we

38、rden, wenn die mit den Referenzverfahren gewonnenen Messergebnisse die mit diesen Datenqualittsziele verbundenen Anforderungen bezglich der Unsicherheit erfllen. Dieser Bericht schliet sich dieser Auffassung an. Weitere ISO-Normen zur Statistik (siehe 3.5) knnen fr die Ermittlung der Messunsicherhei

39、t zweckdienlich sein. Es wird davon ausgegangen, dass die Tochterrichtlinien die Anwendung dieser oder anderer Normen nicht ausschlieen, solange die im GUM genannten Grundstze eingehalten werden. 2.2 Definitionen und Interpretation von Messunsicherheit, Vertrauensniveau und Vertrauensbereich in den

40、Tochterrichtlinien zur Luftqualitt 2.2.1 Allgemeines Die EG-Tochterrichtlinien zur Luftqualitt legen Datenqualittsziele fest, die die EU-Mitgliedstaaten einhalten mssen, wenn sie die ermittelten Ergebnisse an die Europische Kommission melden. Die im Zusammen-hang mit der Messunsicherheit genannten D

41、efinitionen, auf die in den Anhngen der Tochterrichtlinien verwiesen wird, werden nachstehend errtert. 2.2.2 Messunsicherheit Die Luftqualittsrichtlinien fordern eine dem GUM entsprechende Ermittlung der Unsicherheit der Beurtei-lungsverfahren (oder Messverfahren) und somit ist die im GUM verwendete

42、 Definition der Unsicherheit zu verwenden. Sie lautet: Messunsicherheit: dem Messergebnis zugeordneter Parameter, der die Streuung der Werte kennzeichnet, die vernnftigerweise der Messgre zugeordnet werden knnen. DIN SPEC 1168:2010-07 CR 14377:2002 (D) 6 Dabei sind immer die Bedingungen anzugeben, u

43、nter denen die Unsicherheit der Messergebnisse zu ermit-teln ist. Dieser Punkt wird in diesem Bericht ebenfalls behandelt. 2.2.3 Vertrauensniveau Neben dem oben genannten Begriff Messunsicherheit“ wird in den Tochterrichtlinien auch der Begriff Vertrauensbereich“ verwendet, der ebenfalls im GUM defi

44、niert ist. Der Zusammenhang zwischen diesen beiden Begriffen wird in 2.2.4 behandelt. Entsprechend dem GUM besteht das bliche Verfahren zur Bestimmung der Unsicherheit eines gegebenen Messparameters darin, die kombinierte Standardunsicherheit ucdurch Kombination der einzelnen Standard-unsicherheiten

45、, die vom Typ A oder Typ B sein knnen, zu ermitteln. Dann ist ein Bereich um das Mess-ergebnis anzugeben, der einen groen Anteil der Verteilung der Werte umfasst, die der Messung vernnftigerweise zugeordnet werden knnen. In Bild 1 ist dies grafisch dargestellt. Dieser Bereich wird erweiterte Messuns

46、icherheit U genannt und durch Multiplikation der Standardunsicherheit mit einem Erweiterungsfaktor k bestimmt: U = k ucDas Messergebnis wird blicherweise ausgedrckt als: Y = y U Das bedeutet, dass y die beste Schtzung des Y zugewiesenen Wertes ist und dass erwartet werden kann, dass das Intervall y

47、U bis y + U einen groen Teil der Verteilung der Y-Werte umfasst. U kann also interpretiert werden als das Intervall um das Messergebnis, das einen groen Anteil p der durch das Ergebnis und dessen zugehrige Unsicherheit charakterisierten Wahrscheinlichkeitsverteilung umfasst. Dieser Anteil p ist dann

48、 das Vertrauensniveau“ dieses Intervalls. Im Allgemeinen sowie im konkreten Fall der Anforderungen der Tochterrichtlinien ist dieses Vertrauensniveau p gleich 95 %, d. h. 95 % der einzelnen Messparameter liegen innerhalb von U des bestmglichen Schtzwertes y, und 5 % auerhalb. Unabhngig vom tatschlic

49、h verwendeten Vertrauensniveau muss es zusammen mit dem Ergebnis und der erweiterten Messunsicherheit eindeutig angegeben werden. Es ist zu beachten, dass der Erweiterungs-faktor k, der als Multiplikand fr ucverwendet wird, um ein zweckmiges Vertrauensniveau zu erreichen, von der Anzahl der unabhngigen (unkorrelierten) Bestimmungen dieser Messgre abhngt (d. h. der Anzahl der Fr