100 L/min浮游菌采样器流量校准工况

陈启悦刘悦施禅臻蔡泽仁张爱民/ .上海市计量测试技术研究院；.利乐包装（昆山）有限公司

100 L/min浮游菌采样器流量校准工况

陈启悦1刘悦1施禅臻1蔡泽仁1张爱民2/ 1.上海市计量测试技术研究院；2.利乐包装
（昆山）有限公司

通过在采样工况条件下获得100 L/min浮游菌采样器的工况阻力实验，设计了合理的100 L/min浮游菌采样器的流量校准工况条件和模拟工况装置，使浮游菌采样器在使用模拟工况装置状态下获得的校准流量更接近于实际采样状态下的流量，为浮游菌采样器的采样流量校准提供了一定的实验依据。

100 L/min浮游菌采样器；采样流量；校准工况

0 引言

空气中存在大量颗粒，这些颗粒上附着大量微生物，这些悬浮在空气中的活性微生物粒子被称作浮游菌。浮游菌采样器是用来采集环境中浮游菌的仪器，其技术指标的准确性直接影响到采样的效率和对环境评价的有效性，因此对浮游菌采样器进行量值溯源是十分必要的。按照浮游菌采样器的采样方式，主要可以分为以下三类：微孔式、狭缝式和离心式。其中，绝大部分微孔式浮游菌采样器的采样流量为100 L/min和28.3 L/min。根据Anderson原理，采样流量不同会引起撞击速率不同，从而导致浮游菌采样器捕获的颗粒粒径不同。采样流量偏差同时会导致总采样量的偏差，影响单位体积菌落数的计算，所以采样流量是浮游菌采样器一项非常重要的技术指标。本文就100 L/min浮游菌采样器的流量校准工况条件进行研究，提出合适的流量校准工况和模拟工况装置。

1 100 L/min浮游菌采样器流量校准现状

目前，对浮游菌采样器采样流量的校准只是参照JJG520-2005《粉尘采样器》中流量示值误差的检定方法，但该检定规程中未说明浮游菌采样器的校准工况条件。因此在现阶段，对100 L/min浮游菌采样器流量的校准都是在空载状态下进行的。所谓空载状态是指不在仪器中额外增加任何阻力的状态。而在使用浮游菌采样器对空气中浮游菌进行采集时，需放置含培养基的培养皿，因此会产生一定的阻力，属于负载状态运行。

2 在不同校准条件下对100 L/min浮游菌采样器采样流量校准的比较

对三种不同型号的100 L/min浮游菌采样器进行流量校准，所测得的采样流量数据如表1所示。

从表1可以看出，浮游菌采样器负载状态下的流量和空载状态下的流量相对偏差较大。使用浮游菌采样器进行采样时必须放置含培养基的培养皿，负载状态下的采样流量决定着最后的采样效果。因此，需模拟工况，在负载状态下进行浮游菌采样器的流量校准更合理。

3 100 L/min浮游菌采样器模拟工况的确定

3.1 100 L/min浮游菌采样器的工况模拟装置

放置含培养基的培养皿模拟工况条件，浮游菌采样器采样后培养基会产生形变，每校准一台浮游菌采样器必须换一块培养基。该方法培养基消耗量大、成本高，而且很难保证培养基的高度一致，不易形成统一的标准。

通过大量实验，选择聚四氟乙烯来替代培养基。聚四氟乙烯是一种不易形变、抗老化能力强的材料，用聚四氟乙烯材料制作的模型能够在外形上近似模拟培养皿中的培养基，但是采样后不会产生形变。而且，聚四氟乙烯模型可以设置固定的高度，以形成相同的阻力。因此，在校准工作中将空培养皿中放置聚四氟乙烯模型作为模拟工况装置，校准结果具有良好的重复性和稳定性。本文采用该装置模拟工况，进行100 L/min浮游菌采样器的流量校准。

表1 空载状态下和负载状态下的流量对比

3.2 模型高度对采样流量的影响

在培养皿中放入的聚四氟乙烯模型高度不同，引起的采样阻力是不同的。当模型的高度超过一定范围时，会对浮游菌采样器的采样流量产生较大影响。分别设置不同高度的模型，对MB2型100 L/min浮游菌采样器的采样流量进行校准试验，所测数据如图1所示。

图1 模型高度与流量关系

从图1可以看出，当模型高度为2.0～5.0 mm时，流量变化不超过1%。当模型高度从6.0 mm变为7.5 mm时，流量变化超过了5%。当模型高度为8.5 mm时，流量变化超过40%。因此，模型设置不同的高度会对浮游菌采样器的流量产生重大影响。在校准工作中，选择合理的模型高度是浮游菌采样器流量校准的关键。

3.3 模型高度的确定

在用浮游菌采样器对空气中浮游菌进行采集时，需在采样器中放置带有培养基的培养皿，该工况条件直接反映实际采样时的状态。根据Anderson原理，培养基的最佳高度约为2.5 mm。因此，在校准100 L/min浮游菌采样器时，将聚四氟乙烯模型高度设置为2.5 mm作为模拟工况装置。将含培养基的培养皿和该模拟工况装置作为两种不同的工况条件，并在这两种工况条件下，分别对不同型号的浮游菌采样器校准流量相对偏差以及重复性和稳定性。

表2 不同型号采样器在两种工况条件下的流量相对偏差及重复性和稳定性

从表2可以看出，两种工况条件下流量相对偏差不超过±1%，而且具有良好的重复性和稳定性。因此，高度为2.5 mm的模拟工况装置能很好地模拟实际采样工况，将其作为100 L/min浮游菌采样器的校准工况是可行的，且是必要的。

4 结语

通过对100 L/min浮游菌采样器负载设置方式和工况阻力的研究，选择将高度为2.5 mm的聚四氟乙烯模型放入空培养皿中作为100 L/min浮游菌采样器的模拟工况装置。在对100 L/min浮游菌采样器的流量进行校准时，将该模拟工况装置放入采样器中，以产生流量校准工况。该校准工况以及模拟工况装置对于其他流量的浮游菌采样器流量校准是否适用尚待进一步研究。

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Flow rate calibration condition for 100 L/min airborne microbe samplers

Chen Qiyue1， Liu Yue1， Shi Chanzheng1，Cai Zeren1， Zhang Aimin2
（1.Shanghai Institute of Measurement and Testing Technology； 2.Tetra Park （Kunshan） Co.， Ltd.）

This paper obtained the working condition resistance of 100 L/min airborne microbe samplers under the sampling condition by experiments， and designed a reasonable flow rate calibration condition and a working condition simulator for 100 L/min airborne microbe samplers.By using the simulator during calibration the calibrated flow rate of the airborne microbe sampler approached better the real flow rate under actual sampling condition.This paper provided some experimental basis for calibrating the sampling flow rate of airborne microbe sampler.

100 L/min airborne microbe sampler； sampling flow rate；calibration condition