Kvalitetsstyring af grundvandsundersøgelser - så nemt er det!

1. TEMA: Kvalitetsstyring
Kvalitetsstyring af grund-
Det centrale omdrejningspunkt er
hele tiden målsætningen for undersø­
gelsen, og efter alle faser bør vi kontrollere,
om udførelsen svarer til kravene for at nå
vandsundersøgelser
målene. Det er altså ikke nok at stille kvalitets­
kravene, overholdelsen skal også kontrolle­
res, og konsekvenserne af eventuelle over­
skridelser skal overvejes. Man kan sige, at
hvert punkt på cirklen i Figur 1 har sin egne
Der bruges mange penge på grundvandsundersøgelser, både i cirkel med: kravspecifikation, kontrol af krav­
overholdelse og konsekvensvurdering.
grundvandsmonitering og i undersøgelser af forurenede grunde, og
resultaterne har ofte stor økonomisk og miljømæssig betydning. Kvalitetsmål og -kontrol
I praksis betyder ønsket om at kontrollere
Kvalitetsstyringen af undersøgelserne omfatter stort set kun labora­ udførelsen i forhold til kravene formuleret ud
fra målsætningen, at målsætningen skal for­
torie­analyser; en del af undersøgelserne der erfaringsmæssigt ikke muleres i kvantitative kvalitetsmål, der så skal
kontrolleres efter hver fase.
dominerer deres usikkerhed. Her beskrives en mere gennemgri­ Den overordnede målsætning for en
bende kvalitetsstyring, baseret på en ny vejledning fra EU Kommis­ grundvandmonitering kunne for eksempel
være, at vi med 95% sikkerhed ønsker at
sionen om monitering under Grundvandsdirektivet. Fremgangs­ påvise, hvis nitratindholdet i et grundvands­
magasin stiger mere end 20%. Denne type af
måden kan både fortælle os, hvor sikre vi kan være på vore målsætning vil være typisk i opfyldelsen af
undersøgelsesresultater, og hjælpe os til at målrette indsatsen imod grundvandsdirektivet. For at sikre målsætnin­
gen, er vi nødt til at formulere nogle konkrete
de svage punkter. kvalitetsmål for de enkelte faser af monite­
ringsundersøgelsen.
vendigt at opstille kvalitetsmål for alle faser Kvalitetsmål for en konceptuel model, se
Christian Grøn af en undersøgelse, og kvalitetsmålene skal boks 1, kan formuleres som krav til afvigelse
være reelt målelige, altså kvantitative. af egenskaber fra det, som kan forudsiges ud
I praksis har vi også tidligere foretaget de fra modellen. Kravene bør både omfatte om­
I miljøsektoren var kvalitetsstyring og kvali­ vurderinger og prioriteringer, som er nødven­ fanget og hyppigheden af afvigelserne. Hvis
tetskontrol i mange år først og fremmest dige for at ramme balancen. Fælderne er vel­ den konceptuelle model beskriver et grund­
noget, der drejede sig om akkreditering af kendte: som fagfolk vil vi gøre tingene bedst vandsmagasin som anaerobt, dybtliggende og
analyselaboratorier. Efterhånden blev der muligt, hver gang, og på den anden side kan godt beskyttet af et tykt, sammenhængende
indført kvalitetsstyringssystemer også hos de økonomiske rammer kræve (for) billige lerlag, så kan kvalitetsmålet være, at der ikke
mange rådgivende ingeniørfirmaer, og nogle løsninger. Ved at formalisere kvalitetssty­ må påvises nitrat over 1 mg/L i mere end 5%
lod sig certificere, f.eks. efter den internation­ ringsprocessen får vi god hjælp til at ramme af moniteringsboringerne. Hyppigere påvis­
ale standard for kvalitetsstyring, ISO 9001. I balancen og gode argumenter for de valg, ninger af nitrat ville tyde på, at den koncep­
forbindelse med strukturreformen indføres som vi gør i den forbindelse. tuelle model er forkert, for eksempel ved at
der nu i Danmark krav om kvalitets­styring lerlaget reelt er diskontinuert. Opstillingen af
af kommunernes miljøarbejde/1/. På euro­ Grundvandsundersøgelsens faser de kvantitative kvalitetsmål kræver både faglig
pæisk plan indgår krav om kvalitets­styring i Vejledningen for grundvandsmonitering og lokal viden, her for eksempel med hensyn
stigende grad i lovgivningen, som det f.eks. under grundvandsdirektivet beskriver en til hyppighed af defekte boringer og de
kan ses i vejledningen for monitering under opdeling af grundvandsundersøgelser i faser,
Grundvandsdirektivet/2/. som vist i Figur 1. Faseopdelingen svarer
til den almindelige praksis, men de
Hvorfor kvalitetsstyring af grund- forskellige faser kan have forskellig
vandsundersøgelser vægt afhængig af formålet. Der vil f.eks.
Det banale mål med kvalitetsstyring er, at være undersøgelser, hvor opstilling af kon­
undersøgelsesresultaterne er netop gode ceptuel model er kort og summarisk, eller
nok til at understøtte de beslutninger, som hvor modellering af resultaterne udføres
skal tages. Undersøgelseskvaliteten skal altså i form af simple beregninger snarere end
hverken være for dårlig (risikoen for at tage som avanceret numerisk modellering. Ikke
forkerte beslutninger bliver for stor) eller for desto mindre indgår alle faserne, bevidst eller
god (undersøgelsen bliver dyrere end nød­ ubevidst, i de fleste undersøgelser.
vendigt). Vi taler om, at undersøgelsen skal
være afstemt med formålet: ”fit for purpose”.
Figur 1 Faseopdeling af en
For at ramme denne balance er det nød­ grundvandsundersøgelse
15. årgang nr. 1, februar 2008 • 29

2. TEMA: Kvalitetsstyring
almindeligt benyttede analysedetek­ måleusikkerhed og om, at måleresultaterne BOKS 1
tionsgrænser for nitrat. ligger over detektionsgrænsen og indenfor in­ Ved en konceptuel model forstås en
For design af undersøgelsen, se strumentets lineære måleområde være til­ beskrivelse af den situation, som un-
boks 2, kan kvalitetsmål være, at den samlede strækkelige /6/. Det kunne for eksempel være dersøges. Beskrivelsen er i første
usikkerhed (konfidensintervallet) på under­ kravene til on­line ledningsevnemålinger omgang ikke kvantitativ og ofte kun
søgelsesresultaterne er netop så stor, at un­ benyttet under forpumpning i undersøgelsen understøttet af begrænsede data,
dersøgelsens overordnede formål kan nås. af nitrat i grundvandet beskrevet ovenfor. men forbedres og udbygges løbende
Målet kunne for eksempel være formuleret Der foreligger nu gode og praktisk anven­ i løbet af undersøgelsen.
som højst 10% usikkerhed på undersøgelsen delige metoder til kvalitetskontrol af feltmå­
af nitrat i grundvandsmagasinet som beskre­ linger /6/, metoder der er gradueret efter Et eksempel på en konceptuel mo-
vet ovenfor. Målet omfatter både variabilite­ målingernes formål, men som sjældent be­ del kunne være en beskrivelse af et
ten i grundvandsmagasinet og usikkerheden nyttes, se artiklen om dansk praksis for grundvandsmagasins overordnede
på prøvetagning og analyser, men inddrager grundvandsundersøgelser i dette nummer af geologi, strømning og kemi baseret
også antallet af målepunkter og ved brug af Vand & Jord. alene på regionale oplysninger og
modellering usikkerheden herfra. For datahåndtering kan kvalitetskravet data, ofte understøttet af et geolo-
For prøvetagning, se boks 3, vil man typisk være, at der er ”ingen” fejl sker ved håndterin­ gisk profil.
formulere krav til den usikkerhed, som kom­ gen af data fra rådata og feltnotater over be­
mer fra prøvetagningen. Kravet til usikkerhed regninger til den færdige rapport. I praksis Undersøgelsen af nitrat i grundvand viste
kan formuleres som en højest acceptabel rela­ kan dette formuleres som et krav om stikprø­ stigende koncentrationer over de første 3
tiv standardafvigelse ved validering og kvali­ vekontrol af datakonsistens igennem hele da­ års monitering, og vi skal nu beslutte, hvad
tetskontrol af prøvetagningen. Målet kunne tahåndteringen for en specificeret del af data. der skal gøres. Hvis vi med de ønskede 95%
for eksempel være højst 5% usikkerhed på I undersøgelsen af nitrat i grundvand formul­ sikkerhed kan sige, at koncentrationen er
prøvetagningen til undersøgelsen af nitrat i eret ovenfor, kunne kravet være stikprøve­ steget mere end 20%, så har vi et godt grund­
grundvandsmagasinet som beskrevet ovenfor. kontrol af 5% af nitrat resultaterne fra ana­ lag for at beslutte en indsats, for eksempel
Der foreligger nu gode metoder til at gen­ lyserapport og prøvetagningsrapport over reduktion i oppumpning eller ændring i areal­
nemføre validering og kvalitetskontrol af dataindtastning til værdi og position i GIS plot anvendelse. Vi er ikke i tvivl om grundlaget,
prøvetagningen, for eksempel /3/ og /4/, og i slutrapport. og det er én af de største fordele ved kvalitet­
artiklen om validering og kvalitetskontrol af For modellering baseret på undersøgelses­ sstyring: vi ved, hvor sikre vi er i vores sag.
grundvandsundersøgelser i dette nummer af data kan kvalitetskravet være et krav til mod­ Hvis usikkerheden har vist sig at være for
Vand & Jord er et eksempel på anvendelsen. elleringsusikkerheden, eller et krav om størst stor, beslutter vi måske kan fortsætte moni­
For laboratorieanalyser vil man typisk stille acceptable afvigelse imellem modelforud­ teringen endnu 2 år, inden der tages dyre
krav til, at analyserne gennemføres akkredite­ sigelser og målinger, som ikke har været beslutninger. Så bliver det centralt at redu­
ret efter standarden ISO 17025 /5/. Det inde­ brugt i modelkalibrering. Inspiration til kval­ cere usikkerheden, inden vi går videre. Her
bærer i princippet at analysemetoderne er itetsstyring af modellering kan for eksempel kan en analyse af årsagerne til den høje
skrevet ned, at de er validerede, at der gen­ findes i /7/. usikkerhed bruges til at finde de rette steder
nemføres kvalitetskontrol, samt at usikkerhe­ For vurdering og rapportering er kvalitetsk­ at sætte ind, se Boks 4, for eksempel bedre
den på resultaterne er kendt. Det indebærer ravene mindre kvantitative. At alle resultater prøvetagningsmetoder, flere prøvetagning­
ikke, at usikkerheden er lille, og et laborato­ skal kunne genfindes, at alle vurderinger er spunkter eller et bedre analyselaboratorium.
rium kan være akkrediteret til at anvende en begrundede, og at alle undersøgelsens Den anden store fordel ved kvalitetsstyring
metode med stor usikkerhed, hvis det er pas­ delkvalitetskrav og opnået kvalitet er beskre­ er: vi ved, hvor det halter, hvis det halter.
sende til formålet. Derfor er det også nødven­ vet og konsekvensvurderet giver sig selv. Et
digt at stille krav til analysekvaliteten, for ek­ konkret, om end ikke kvantitativt krav er, at Loven og profeterne
sempel som krav til analysedetektionsgrænse vurderinger og rapport er kvalitetssikret af en De formelle krav til kvalitetsstyring af grund­
(i undersøgelsen af nitrat for eksempel 0,1 kvalificeret kollega, der ikke har deltaget i ar­ vandsundersøgelser er behæftede med en del
mg/L) og usikkerheden (i undersøgelsen af bejdet med undersøgelsen. usikkerhed, for nu at blive i sprogbrugen.
nitrat for eksempel 5% relativ standardafvi­ Bekendtgørelsen om kvalitetskrav til miljø­
gelse ved gentagne analyser over tid). Nytteværdi af kvalitetsstyring målinger /8/ omfatter analyser og prøvetag­
De fleste kommercielle danske og uden­
landske laboratorier kan uden videre give BOKS 2
oplysninger om analysemetodernes detek­ I design af en undersøgelse planlægges, hvordan undersøgelsen skal opbygges
tionsgrænse og sikkerhed, samt for eksempel for at den overordnede målsætning nås, under hensyntagen til beskrivelsen af
dokumentere fejlsikkerhed ved interkalibre­ situationen i den konceptuelle model. Designet vil typisk indeholde organisati-
ringer eller lignende, idet disse oplysninger on, analyseprogram, prøvetagningsmetoder, tæthed og placering af prøvetag-
kræves i forbindelse med akkreditering. ningspunkter, kvalitetskontrolprogram, metoder til af datahåndtering og –be-
For feltanalyser er kravene de samme som handling, modelbrug, beslutningsregler og kontrol af opnået kvalitet.
for laboratorieanalyser, hvis resultaterne
bruges til samme type beslutninger, for ek­ For eksempel kan det være en central del af undersøgelsesdesign at vælge fil-
sempel om overholdelse af grænseværdier. I terdybde og –længde, samt antal boringer til en grundvandsundersøgelse, såle-
nogen tilfælde bruges feltmålinger kun rela­ des at variabiliteten i magasinet beskrives meningsfyldt og ikke blot bidrager til
tivt, og til den type formål vil krav om kendt en stor undersøgelses-usikkerhed.
30 • Vand & Jord

3. TEMA: Kvalitetsstyring
BOKS 3
Ved prøvetagning udtages prøver til karakterisering, der repræsenterer det Referencer
grundvandsmagasin, som undersøges. Prøvetagningen beskrives ved angivelse af 1. Miljøministeriet. Lov om et kvalitetsstyringssys­
metode og udstyr, samt ved præcise anvisninger på deres anvendelse netop i tem for den kommunale sagsbehandling på natur­ og
den enkelte undersøgelse: fremgangsmåden.Valget af metode, udstyr og frem- miljøområdet. LOV nr 506 af 07/06/2006. 2006.
gangsmåde er baseret på viden om situationen (den konceptuelle model), sam- 2. European Commission. Guidance on groundwater
menhængen (designet og formålet) og usikkerheden ved metode, udstyr og monitoring. WFD CIS Guidance Document no. 15,
fremgangsmåde. Technical report 002­2007. 2007. European Com­
mission.
I validering og kvalitetskontrol af prøvetagning undersøges og kontrol- 3. Grøn, C., Hansen, J B, Magnusson, B., Nordbotten, A.,
leres prøvetagningsusikkerheden.Valideringen bruges til at få en generel viden Krysell, M., and Lund, U. Uncertainty from sampling
om en prøvetagningsmetodes usikkerhed, mens kvalitetskontrollen bruges til at ­ A Nordtest Handbook for Sampling Planners on
kontrollere usikkerheden som opnået i den enkelte undersøgelse. Gennemfø- Sampling Quality Assurance and Uncertainty Estima­
relsen afhænger blandt andet af, om der skal tages mange prøver på samme tion. 2007. Nordtest.
sted, eller om der skal tages få prøver mange steder. Målet er under alle om- 4. Eurachem, EUROLAB, CITAC, and Nordtest. Measure­
stændigheder at kende prøvetagningsusikkerheden ment uncertainty arising from sampling ­ A guide to
Mange prøver samme sted Èn prøve mange steder methods and approaches. 2007.
Validering Validering af metoden på stedet giver Metode validering generelt viser 5. ISO. Water quality­ Sampling ­ Part 11: Guidance on
prøvetagnings-usikkerheden prøvetagningsmetodens usikkerhed sampling of groundwaters. ISO 5667­11. 1993.
Kvalitets- Stikprøvevis kvalitetskontrol viser, at Kvalitetskontrol viser, at den generelle 6. Grøn, C., Falkenberg, J., Andersen, J. S., Børresen, M.,
kontrol prøvetagnings-usikkerheden holder metodeusikkerhed gælder på det enkelte sted Pettersen, A., Nilsson, S., Håkansson, K., and Laiho, J.
V. P. Quality Control Manual for Field Measurements.
ning, der benyttes i forvaltningsmæssige af­ rektivet om grundvand, stiller kvantitative 2005. Udkast.
gørelser, samt offentlige overvågnings­ krav til analysekvaliteten og kræver akkredi­ 7. Refsgaard,JC, Henriksen,HJ, Harrar,WG, Scholten,H,
programmer, det sidste når og hvis det bes­ tering af analyselaboratorier. Ayalew,K: Quality assurance in model based water
luttes. Bekendtgørelsen stiller kvantitative management – review of existing practice and out­
kvalitetskrav til analyser ved grundvands­ Kvalitetsstyring i fremtiden line of new approaches. Environmental Modelling &
undersøgelser for hovedkomponenterne, Mens vi har godt fat om kvalitetsstyring for de Software 20:1201­1215, 2005
metaller og udvalgte organiske forureninger, kemiske analyser i grundvandsundersøgelser, 8. Miljøministeriet. Bekendtgørelse om kvalitetskrav til
og for nogle parametre også krav om at følge er vi først ved at tage fat på at kvalitetssikre miljømålinger udført af akkrediterede laboratorier,
en bestemt analysemetode. For grundvand de øvrige dele af undersøgelserne. Der er certificerede personer m.v. Bekendtgørelse 1353.
stilles der krav om at følge en bestemt inter­ fremlagt metoder til kvalitetsstyring af for 2006.
national standard /9/, der er af relativt generel eksempel prøvetagning fra den Europæiske 9. ISO. Guidance on sampling of groundwaters. 5667­11.
karakter, samt anbefales at følge den tekniske sammenslutning af analyselaboratorier /4/, 1993.
anvisning om grundvandsovervågning fra EURACHEM, og metoderne er bearbejdet 10. EU Kommisionen. Commission decision adopting
GEUS. Bekendtgørelsen kræver, at både ana­ med praktiske eksempler i en ny håndbog technical specifications for chemical monitoring in
lyser og prøvetagning udføres akkrediteret. udarbejdet for Nordtest /3/. Hvis vi vil have accordance with Directive 2000/60/EC of the Euro­
Der skelnes ikke imellem laboratorieanalyser styr på beslutningssikkerheden og finde de pean Parliament and of the Council. Draft. 2007.
og feltanalyser. mest nyttige punkter for forbedring af under­
I forbindelse med grundvandsovervåg­ søgelsesmetoderne, så er der kun tilbage at
ningsprogrammet stilles kvantitative krav til gå i gang.
analysekvaliteten, og den tekniske anvisning
BOKS 4
fra GEUS skal følges med hensyn til prøvetag­
Den samlede usikkerhed på en undersøgelse, Uu, bestemmes af usikkerheden på
ning. Analyselaboratorierne skal så vidt muligt
analyserne, Ua, usikkerheden på prøvetagning, Up, og variabiliteten, Uv, (hetero-
være akkrediterede.
geniteten) af målet for undersøgelsen. En forenklet statistisk beskrivelse er:
Beskrivelsen af kvalitetsstyring af grund­
vandsundersøgelser i denne artikel svarer til
det, der anbefales i vejledningen /2/ fra EU
Hvis en usikkerhedskomponent er stor, så giver det stor effekt på den samlede
Kommissionen om monitering som et led i
undersøgelsesusikkerhed at reducere denne, mens effekten af at reducere en
implementering af Grundvandsdirektivet. Vej­
mindre usikkerhedskomponent er begrænset. En halvering af en i forvejen lille
ledningen anbefaler at benytte akkrediterede
analyseusikkerhed giver stort set ingen effekt på den samlede undersøgelsesu-
analyser og akkrediteret prøvetagning eller
sikkerhed, mens en halvering af en større prøvetagningsusikkerhed giver en væ-
prøvetagning udført af certificerede prøve­
sentlig forbedring af den samlede undersøgelsesusikkerhed.
tagere.
Viden om kilderne til usikkerhed i en undersøgelse giver altså mulighed for at
Et udkast til Såkaldt Kommissionsbeslut­
ning om analysekvalitet /10/ under Vandram­ Ua Up Uv Uu sætte ind, hvor det nytter mest. Betragtningerne
her gælder kun for usikkerhed forårsaget af til-
medirektivet, og dermed også under datterdi­ 5% 50% 50% 71%
fældige fejl og variationer, men ikke systematiske
2,5% 50% 50% 71%
fejl og variationer.
5% 25% 50% 56%
15. årgang nr. 1, februar 2008 • 31