Metrology of gaseous air pollutants

The need for mutual recognition of accurate measurement results made by competent laboratories has been very widely accepted at the international level e.g., at the World Trade Organization. A partial solution to the problem was made by the International Committee for Weights and Measures (CIPM) in setting up the Mutual Recognition Arrangement (CIPM MRA), which was signed by National Metrology Institutes (NMI) around the world. The core idea of the CIPM MRA is to have global arrangements for the mutual acceptance of the calibration certificates of National Metrology Institutes. The CIPM MRA covers all the fields of science and technology for which NMIs have their national standards. The infrastructure for the metrology of the gaseous compounds carbon monoxide (CO), nitrogen monoxide (NO), nitrogen dioxide (NO2), sulphur dioxide (SO2) and ozone (O3) has been constructed at the national level at the Finnish Meteorological Institute (FMI). The calibration laboratory at the FMI was constructed for providing calibration services for air quality measurements and to fulfil the requirements of a metrology laboratory. The laboratory successfully participated, with good results, in the first comparison project, which was aimed at defining the state of the art in the preparation and analysis of the gas standards used by European metrology institutes and calibration laboratories in the field of air quality. To confirm the competence of the laboratory, the international external surveillance study was conducted at the laboratory. Based on the evidence, the Centre for Metrology and Accreditation (MIKES) designated the calibration laboratory at the Finnish Meteorological Institute (FMI) as a National Standard Laboratory in the field of air quality. With this designation, the MIKES-FMI Standards Laboratory became a member of CIPM MRA, and Finland was brought into the internationally-accepted forum in the field of gas metrology. The concept of ‘once measured - everywhere accepted’ is the leading theme of the CIPM MRA. The calibration service of the MIKES-FMI Standards Laboratory realizes the SI traceability system for the gas components, and is constructed to enable it to meet the requirements of the European air quality directives. In addition, all the relevant uncertainty sources that influence the measurement results have been evaluated, and the uncertainty budgets for the measurement results have been created.

Tunnustettujen asiantuntijalaboratorioiden tekemien luotettavien mittaustulosten vastavuoroinen tunnustaminen on ollut laajasti hyväksytty periaate kansainvälisellä tasolla. Käytännön ratkaisuna Kansainvälinen Painojen ja Mittojen Komitea (CIPM) laati sopimuksen kalibrointitodistusten vastavuoroisesta hyväksynnästä, ekvivalenssisopimus (Mutual Recognition Arrangement, CIPM MRA), jonka on hyväksynyt kansalliset metrologialaitokset maailmanlaajuisesti. CIPM MRA sopimuksen ydin on se, että sopimuksen piirissä olevat kansalliset mittanormaalilaboratoriot tunnustavat toistensa antamat mittaus- ja kalibrointitodistukset tasavertaisiksi. CIPM MRA sopimus kattaa kaikki tieteen ja teknologian osa-alueet, joilla kansallisilla metrologialaitoksilla on kansalliset mittanormaalit. Kaasumaisten yhdisteiden metrologinen järjestelmä hiilimonoksidin (CO), typpimonoksidin (NO), typpidioksidin (NO2), rikkidioksidin (SO2) ja otsonin (O3) osalta on rakennettu kansallisella tasolla Ilmatieteen Laitoksella (IL). Kalibrointilaboratorio rakennettiin Ilmatieteen Laitokselle täyttämään ilmanlaadun mittausten vaatimat kalibrointitarpeet sekä metrologiselle laboratoriolle asetetut vaatimukset. Laboratorio osallistui menestyksellisesti ensimmäiseen vertailuprojektiin, jonka tavoitteena oli selvittää ilmanlaatumittauksissa käytettävien kaasunormaalien valmistuksen ja analysoinnin senhetkinen tilanne. Kalibrointilaboratorion teknisen pätevyyden osoittamiseksi järjestettiin myös kansainvälinen arviointi. Arvioinnissa vahvistui laboratorion pätevyys suoriutua metrologialaboratoriolta vaadittavista tehtävistä. Niinpä Mittatekniikan keskus nimesi Ilmatieteen laitoksen kalibrointilaboratorion kansalliseksi mittanormaalilaboratorioksi pätevyysalueena ilmanlaatu. Tällä nimityksellä MIKES-IL mittanormaalilaboratorio tuli osalliseksi ekvivalenssisopimusta (CIPM MRA) ja Suomi kytkeytyi osaksi kansainvälisesti hyväksyttyä mittausjärjestelmää kaasujen metrologiassa. ’Kerran mitattu – kaikkialla hyväksytty’ on ekvivalenssisopimuksen johtava ajatus. Kalibrointien jäljitettävyys kaasujen osalta on MIKES-IL mittanormaalilaboratoriossa järjestetty SI-yksikköön. Samalla luotu jäljitettävyysketju täyttää Euroopan ilmanlaadun direktiiviin kirjatun vaatimuksen mittausten jäljitettävyydestä kansallisella tasolla. Laboratorio on laatinut kalibrointi- ja mittaustuloksille mittausepävarmuusbudjetin, mikä käsittää kaikki mittaustulokseen liittyvät epävarmuuskomponentit.