JJF 2304-2025 生物气溶胶采样器校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF 2304—2025

生物气溶胶采样器校准规范

2025‑09‑08 发布 2026‑03‑08 实施

国家 市场 监督 管理 总局 发布

生物气溶胶采样器校准规范Calibration Specification for

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归口 单位： 全国生物计量技术委员会

主要起草单位： 北京市计量检测科学研究院中国计量科学研究院

参加起草单位： 青岛众瑞智能仪器股份有限公司

本规范委托全国生物计量技术委员会负责解释

本规范主要起草人：

张国城(北京市计量检测科学研究院)

傅博强(中国计量科学研究院)

隋志伟(中国计量科学研究院)

刘佳琪(北京市计量检测科学研究院)

参加起草人：

田莹(北京市计量检测科学研究院)

王蕾(中国计量科学研究院)

郭亮(青岛众瑞智能仪器股份有限公司)

引言

JJF 1001—2011 《通用计量术语及定义》、 JJF 1071—2010 《国家计量校准规范编写规则》、 JJF 1059.1—2012 《测量不确定度评定与表示》 共同构成支撑本规范制定工作的基础性系列规范。

本规范校准方法及计量特性等主要参考了 JJF 1826—2020 《空气微生物采样器校准规范》、 GB 3095—2012 《环境空气质量标准》、 GB/T 38517—2020 《颗粒生物气溶胶采样和分析通则》 和 GB/T 39990—2021 《颗粒生物气溶胶采样器技术条件》。

本规范为首次发布。

1 范围

本规范适用于工作流量(100~1 000) L/min 的生物气溶胶采样器的校准。

2 引用文件

本规范引用了下列文件：

GB/T 38517—2020 颗粒生物气溶胶采样和分析通则

GB/T 39990—2021 颗粒生物气溶胶采样器技术条件

凡是注日期的引用文件， 仅注日期的版本适用于本规范 ; 凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本规范。

3 术语

3.1 生物气溶胶 bioaerosol

含有生物性成分的固体或液体微粒悬浮于气体介质中形成的稳定分散系。

注：生物 性成分包括细 菌、病毒、真菌、孢子、毒素 等。 生物 气溶 胶粒 子粒 径在 0.01 μm~

100 μm 之间。

[来源： GB/T 38517—2020， 3.7]

3.2 采样物理效率 physical efficiency of sampling

在采样过程中能够采集到的气溶胶粒子数量占通过该采样器的气溶胶粒子总数的百分数。

[来源： GB/T 39990—2021， 3.2，有修改]

3.3 采样生物效率 biological efficiency of sampling

生物气溶胶采样器在采样过程中保持气溶胶粒子中微生物活性， 并具有微生物培养繁殖能力的比率。

注：又称为微生物存活率。考虑到采样过程及分析过程对微生物的影响，微生物存活率不是绝对值， 一般采用相对存活率替代微生物存活率。 国际上一般将 Andersen 六级采样器、 AGI-30 作为标准采样器，其他采样器的微生物存活率是与参考标准采样器比较得出相对微生物存活率。

[来源： GB/T 39990—2021， 3.3，有修改]

4 概述

生物气溶胶采样器(以下简称 “ 采样器”) 是专门用于采集空气中微生物的采样仪器， 通过特定流量抽取空气， 使气流中的微生物粒子采集到固体或者液体介质中。根据采样方式， 采样器主要分为撞击式采样器、冲击式采样器和离心式采样器等， 一

般由采样单元、气体流量控制单元、 时间控制单元和采样信息记录存储单元等部分构成。

5 计量特性

采样器各项计量特性指标见表 1。

表 1 采样器的主要计量特性指标

6 校准条件

6.1 环境条件

温度：(15~35) ℃ , 相对湿度≤85%。

6.2 测量标准及其他设备

6.2.1 流量校准装置

流量范围：(1~1 000) L/min，MPE： ±1 .5%。

6.2.2 秒表

分度值≤0 .01 s，MPE： ±0 .5 s/d。

6.2.3 气溶胶粒径谱仪

粒径测量范围能覆盖目标粒径， 如(0 .3~20) μm， 粒径示值误差不超过±15%，颗粒计数效率不超过(100±20) %。

6.2.4 颗粒物

国家有证标准物质， 粒径范围能覆盖目标粒径的单分散聚苯乙烯微球， 如(0 .3~ 20) μm， Ur≤5%(k= 2)。

6.2.5 颗粒物气溶胶模拟舱

该装置用于采样物理效率的检测， 被校采样器所占体积不能超舱内体积的 10% ;整个检测过程保持舱内微正压(压差≤200 Pa)。

6.2.6 生物气溶胶模拟舱

该装置用于生物存活率的检测，被校采样器体积与标准采样器所占体积不能超舱内

体积的 10% ; 整个检测过程保持舱内微负压(压差≤200 Pa)， 舱内温度(25±2) ℃ ,相对湿度(50±10) %。

6.2.7 检验用指示微生物

采用粘质沙雷氏菌、噬菌体 PhiX174、萎缩芽孢杆菌等国家有证标准物质， Ur≤ 25%(k= 2)。

6.2.8 参照标准采样器

Andersen 六级空气微生物采样器或冲击式采样器， 应使用额定流量， 采样流量示值误差不超过±3%，粒径为 1 μm 时的采样物理效率≥90%，采样生物效率≥90%。

7 校准项目和校准方法

7.1 采样流量

7.1.1 流量示值误差

被校采样器按说明书运行稳定后，用流量校准装置测量被校采样器流量，测量 3 次，按公式(1)、 公式(2) 计算流量示值误差 ΔQ。

式中：

Qs——流量校准装置标准值，L/min;

Q1、Q2、Q3——流量校准装置 3 次测量值，L/min;

Q——被校采样器流量设定值，L/min。

7.1.2 流量重复性

按照 7.1.1 的方法， 测量 10 次， 重复性以单次测量的相对实验标准偏差表示， 按公式(3) 计算流量重复性 sr。

Qi——流量校准装置每次的测量值，L/min;

——流量校准装置 10 次测量值的平均值，L/min;

n ——测量次数。

7.1.3 流量稳定性

被校采样器按说明书运行稳定后， 用流量校准装置测量被校采样器流量 Q0 并开始计时， 每隔 1 min 记录一次流量数值， 共记录 5 min。取 6 个读数中的最大值和最小值，按公式(4) 计算流量稳定性 δ。

Qmax——流量校准装置最大测量值，L/min;

Qmin ——流量校准装置最小测量值，L/min;

Q0 ——流量校准装置初始测量值，L/min。

7.2 计时误差

设定被校采样器采样时间 5 min， 同时启动秒表和被校采样器， 待被校采样器达到设定的采样时间时，停止秒表计时，重复测量 3 次，取其平均值进行计算，按公式(5)、公式(6) 计算计时误差 Δt。

Δt = t0 - ts (6)

ts——被校采样器采样时间标准值， s; t1、t2、t3——秒表 3 次测量时间值， s;

t0——被校采样器设定的采样时间， s。

7.3 采样物理效率

颗粒物气溶胶模拟舱结构见附录 A。选择粒径范围为(0 .3~20) μm 的单分散聚苯乙烯微球， 以单一粒子或多种粒径粒子按一定比例混合后， 雾化干燥产生均匀、稳定的颗粒物气溶胶， 待浓度及被校采样器的采样流量稳定后， 利用气溶胶粒径谱仪检测目标粒子上游(参比管路) 和下游的气溶胶浓度，分别记录为 C1ij和 C2ij。根据公式(7)计算采样器的采样物理效率 ηij。

ηij 某个粒径点单次测量的采样物理效率;

C1ij——采样器上游的颗粒物浓度， /m3;

C2ij——采样器下游的颗粒物浓度， /m3;

i ——发生的气溶胶粒径点(i= 1 ,2 , … ,n);

n ——检测的气溶胶粒径点总数;

j ——某个粒径点测量的次数(j= 1 ,2 ,3)。

重复测量 3 次， 如果目标粒径的 3 次测量结果的相对标准偏差≤10%，按公式(8)计算该粒径 3 次测量结果的平均值，作为该粒径的采样物理效率。如果 3 次测量结果的相对标准偏差>10%，需要重新测量。

i——某个粒径点采样物理效率的平均值(i= 1~n)。

将目标粒子的粒径作为横坐标， 得到的对应粒径的采样物理效率作为纵坐标， 进行曲线拟合， 相关系数 r≥0 .99， 得到采样物理效率曲线， 通过该曲线， 可得到其他目标粒径的采样物理效率。

也可采用粒径为目标粒径(例如1 μm) 的单分散颗粒物标准物质， 直接参照上述步骤进行检测，无须绘制采样物理效率曲线，通过公式(8) 就可得到该粒径对应的采样物理效率。

7.4 采样生物效率

将参照标准采样器和被校采样器放入生物气溶胶模拟舱中， 两种采样器的采样口等高。将指示微生物菌液加入气溶胶发生器， 发生生物气溶胶， 同时利用粒子计数器分别测量参照标准采样器和被校采样器采样口的气溶胶粒子浓度。调节气溶胶发生器的参数产生目标浓度的生物气溶胶， 待气溶胶粒子的浓度稳定且均匀分布后， 同时启动被校采样器和参照标准采样器， 采样时间根据实际需要设定。采样结束后同时停止采样， 用平皿培养计数法对采集的样本进行培养计数，从而获得各个采样器采集到的可培养微生物个数。被校采样器采集到的生物粒子为 Ntest，参照标准采样器采集到的生物粒子数为 Nref，则被校采样器的相对采样生物效率 S test - eff 按公式(9) 计算。

S test - eff——被校采样器的相对采样生物效率;

Ntest ——被校采样器采集到的生物粒子数，个;

Nref ——参照标准采样器采集到的生物粒子数，个;

Q test ——被校采样器的采样流量，L/min;

Q ref ——参照标准采样器的采样流量，L/min。

8 校准结果的表达

8.1 校准结果处理

经校准后的采样器应核发校准证书， 校准证书应符合 JJF 1071—2010 中5.12 的要求， 并给出各校准项目名称和测量结果以及扩展不确定度。校准原始记录格式(推荐性表格) 见附录 F， 校准证书内页格式(推荐性表格) 见附录 G。

8.2 校准结果的测量不确定度

采样器校准结果的测量不确定度按 JJF 1059.1—2012 的要求评定， 校准结果测量

不确定度评定示例见附录 D 和附录 E。

9 复校时间间隔

由于复校时间间隔的长短是由采样器的使用情况、使用者、采样器本身质量等因素所决定， 因此送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔， 建议不超过 1 年。如果对采样器的检测数据有怀疑或采样器更换主要部件及修理后， 应对采样器重新校准。

附录 A

颗粒物气溶胶模拟舱

图 A . 1 是颗粒物气溶胶模拟舱结构示意图。本规范使用气溶胶粒径谱仪法评价生物气溶胶采样器的采样物理效率， 该装置通过形成稳定的气溶胶环境， 使用气溶胶粒径谱仪分别测量采样器上、下游的颗粒物浓度， 检测采样器在多个粒径点对应的采集物理效率， 得出采样物理效率曲线，从而实现对生物气溶胶采样器采样物理效率的检测。舱内放置颗粒物监测仪监测产生的气溶胶浓度， 在一个检测周期内(如果周期< 10 min，则按 10 min 考核) 稳定性≤5%，采样口浓度偏差≤5%。

浓度稳定性的检测方法： 选取装置最大校准浓度的 50% 为测量点， 连续发生颗粒物气溶胶， 每隔 2 min 利用参比颗粒物监测仪读取舱内中心位置的粉尘浓度示值， 连续读取 6 次，按照公式(A .1) 计算对应浓度点的相对标准偏差。

SC——该浓度点的浓度稳定性;

C ——该浓度点的示值平均值，mg/m3;

Cn——该浓度点第 n次测量时颗粒物浓度示值，mg/m3。

采样口浓度偏差的检测方法： 选取装置最大校准浓度的 50% 为测量点， 连续发生颗粒物气溶胶， 待浓度稳定后， 利用滤膜采样装置， 在相同采样流量和采样时间条件下， 对参比采样口和被校采样器的采样口同时采样后称重分析， 计算浓度， 按照公式(A .2) 计算采样口间浓度偏差。

χ ——采样口浓度偏差;

C1——参比采样口的浓度值，mg/m3;

C2——被校采样器采样口的浓度值，mg/m3。

同时， 通过压差计， 调节舱内微正压且与外界大气压的压差值≤200 Pa。 电磁阀切换到参比管路时， 得到的是采样器上游颗粒物浓度， 切换到被校采样器时， 得到的是采样器下游的颗粒物浓度。其中电磁阀切换前后， 经过阀门的采样流量保持不变，该流量不能超过被校采样器的采样流量。

1—颗粒物气溶胶发生装置 ; 2—模拟舱 ; 3—被校采样器 ;4—参比管路 ; 5—电磁阀 ; 6—气溶胶粒径谱仪

图 A .1 颗粒物气溶胶模拟舱示意图

附录 B

采样物理效率曲线拟合

将目标粒子的粒径作为横坐标， 得到的对应粒径的采样物理效率作为纵坐标， 进行曲线拟合。根据采样点数不同， 可使用不同拟合方程进行拟合， 如样条拟合、保形拟合等。要求拟合曲线的相关系数 r≥0 .99， 最终得到采样物理效率曲线， 如图 B . 1 所示。通过该曲线， 可得到其他目标粒径的采样物理效率。

图 B .1 采样物理效率曲线示例

附录 C

培养基的配制

C .1 培养基配方

胰蛋白胨大豆营养琼脂培养基： 胰酪胨 15.0 g， 大豆木瓜蛋白酶消化物 5.0 g， 氯化钠 5.0 g，琼脂 15.0 g，蒸馏水 1 000 mL。最终 pH 为 7.3±0 .2。

C .2 配制步骤

C .2.1 上述培养基加热搅拌溶解后，分装于三角瓶中， 121 ℃高压灭菌15 min，备用。 C .2.2 培养基确认程序参考 GB 4789.28 的要求。

附录 D

流量示值误差测量结果的不确定度评定示例

D .1 概述

按规范要求， 用流量校准装置测量被校采样器流量， 重复测量 3 次， 计算流量示值误差，并对流量示值误差结果的不确定度进行评定。

D .2 测量模型

按规范要求， 用流量校准装置测量被校采样器流量， 重复测量 3 次， 计算流量示值误差。

Q s (D .1)

D .3 标准不确定度计算

由公式(D .2) 得出， Q 是被校采样器流量设定值，是一常数， 因此不确定度来源仅为流量校准装置标准值 Qs 引入，则标准不确定度计算公式为：

u ( ΔQ ) = cu ( Qs ) (D .3)

其中，灵敏系数为：

D .4 不确定度来源

流量 (量值) 测量不确定度的来源有流量校准装置引入的不确定度和环境条件、人员操作和被校仪器等各种因素引入的不确定度。

D .5 输入量的标准不确定度评定

D .5.1 流量校准装置引入的标准不确定度 u1 ( Qs )

流量校准装置的相对扩展不确定度为 1.5%(k= 2)， 则流量校准装置引入的标准不确定度为：

D .5.2 重复性引入的标准不确定度 u2 ( Qs )

由环境条件、人员操作和被校仪器等各种因素引入的标准不确定度， 可采用 A 类评定。

采样器流量设定为 400 L/min， 对采样器进行 10 次重复测量， 流量校准装置的实测流 量分 别为 399.5 L/min、399.6 L/min、400.3 L/min、400.2 L/min、399.4 L/min、 400.4 L/min、 400.8 L/min、 399.5 L/min、 400.5 L/min、 400.7 L/min， 平均 值为400.1 L/min。

因此被校采样器流量示值单次测量的实验标准偏差为 s= 0.54 L/min。实际校准中重复测量 3 次取平均值， 因此采样器流量标准值重复测量引入的标准不确定度量为：

D .5.3 标准不确定度汇总

标准不确定度汇总见表 D .1。

表 D.1 标准不确定度汇总表

D .6 合成标准不确定度

D .7 扩展不确定度

U ( ΔQ ) = k × u c ( ΔQ ) = 2 × 0.75% = 1.5%( k = 2 )

附录 E

采样物理效率测量结果的不确定度评定示例

E .1 概述

按规范要求， 依次分别选择粒径范围为 (0 .3~20) μm 或其他粒径范围的多种粒子， 单分散或多分散均可， 发生均匀、稳定的气溶胶， 待浓度及被校采样器的采样流量稳定后， 利用气溶胶粒径谱仪检测上游(参比管路) 和下游的气溶胶浓度， 计算采样器的采样物理效率。

E .2 测量模型

采样物理效率测量模型：

y (E .1)

y1、y2、y3——3 次测量生物气溶胶采样器的采样物理效率。

E .3 不确定度来源

采样物理效率的不确定度来源有采样物理效率测量重复性和采样物理效率校准装置引入的不确定度分量。

E .4 采样物理效率测量的标准不确定度评定E .4.1 测量重复性引入的标准不确定度

测量重复性引入的标准不确定度采用 A 类评定的方法。校准时测量 3 次， 测量次数较少， 因此用极差法按公式(E .2) 计算重复性引入的标准不确定度。 因规范中提出了粒径为 1 μm 时的采样物理效率计量特性要求， 故由生物气溶胶采样器在 1 μm 粒径处的测量数据计算采样物理效率测量重复性引入的标准不确定度。

R——极差;

C——极差系数，测量次数为 3 时取1.69;

n ——测量次数，n= 3。

E .4.2 采样物理效率校准装置引入的标准不确定度

单次采样物理效率的测量模型：

式中

C1， C2——同一气溶胶测量装置得到的生物气溶胶采样器上下游的气溶胶浓度。

由气 溶胶 测量 装置 的校 准证 书可 知其 测量 不确 定度 u(C) = 5%， k= 2。所以， 由公式 (E . 3) 得 u2 rel(y) = 2 u(C)/2≈ 3.54%， 换算 成绝 对量 值得 不确 定度 u2 (y) = 3.54%×71 .4%≈ 2.53%。

E .5 采样物理效率的合成标准不确定度

E .6 扩展不确定度

U = k × u ( y ) = 2 × 2.58% ≈ 5.2%( k = 2 )

附录 F

生物气溶胶采样器校准记录格式(参考)

委托单号送检单位

仪器名称仪器编号

证书编号校准地点仪器型号制造厂商

环境条件： 温度 ℃ , 相对湿度 %本次测量所使用的主要计量器具

1. 流量示值误差

2. 流量重复性

3. 流量稳定性

4. 计时误差

5. 采样物理效率

6. 采样生物效率

校准员核验员校准日期： 年月 日

附录 G

校准证书(内页) 格式(参考)