100 L/min浮游菌采樣器流量校準(zhǔn)工況

陳啟悅劉悅施禪臻蔡澤仁張愛民/ .上海市計(jì)量測試技術(shù)研究院；.利樂包裝（昆山）有限公司

100 L/min浮游菌采樣器流量校準(zhǔn)工況

陳啟悅1劉悅1施禪臻1蔡澤仁1張愛民2/ 1.上海市計(jì)量測試技術(shù)研究院；2.利樂包裝
（昆山）有限公司

通過在采樣工況條件下獲得100 L/min浮游菌采樣器的工況阻力實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了合理的100 L/min浮游菌采樣器的流量校準(zhǔn)工況條件和模擬工況裝置，使浮游菌采樣器在使用模擬工況裝置狀態(tài)下獲得的校準(zhǔn)流量更接近于實(shí)際采樣狀態(tài)下的流量，為浮游菌采樣器的采樣流量校準(zhǔn)提供了一定的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

100 L/min浮游菌采樣器；采樣流量；校準(zhǔn)工況

0 引言

空氣中存在大量顆粒，這些顆粒上附著大量微生物，這些懸浮在空氣中的活性微生物粒子被稱作浮游菌。浮游菌采樣器是用來采集環(huán)境中浮游菌的儀器，其技術(shù)指標(biāo)的準(zhǔn)確性直接影響到采樣的效率和對環(huán)境評價(jià)的有效性，因此對浮游菌采樣器進(jìn)行量值溯源是十分必要的。按照浮游菌采樣器的采樣方式，主要可以分為以下三類：微孔式、狹縫式和離心式。其中，絕大部分微孔式浮游菌采樣器的采樣流量為100 L/min和28.3 L/min。根據(jù)Anderson原理，采樣流量不同會引起撞擊速率不同，從而導(dǎo)致浮游菌采樣器捕獲的顆粒粒徑不同。采樣流量偏差同時會導(dǎo)致總采樣量的偏差，影響單位體積菌落數(shù)的計(jì)算，所以采樣流量是浮游菌采樣器一項(xiàng)非常重要的技術(shù)指標(biāo)。本文就100 L/min浮游菌采樣器的流量校準(zhǔn)工況條件進(jìn)行研究，提出合適的流量校準(zhǔn)工況和模擬工況裝置。

1 100 L/min浮游菌采樣器流量校準(zhǔn)現(xiàn)狀

目前，對浮游菌采樣器采樣流量的校準(zhǔn)只是參照J(rèn)JG520-2005《粉塵采樣器》中流量示值誤差的檢定方法，但該檢定規(guī)程中未說明浮游菌采樣器的校準(zhǔn)工況條件。因此在現(xiàn)階段，對100 L/min浮游菌采樣器流量的校準(zhǔn)都是在空載狀態(tài)下進(jìn)行的。所謂空載狀態(tài)是指不在儀器中額外增加任何阻力的狀態(tài)。而在使用浮游菌采樣器對空氣中浮游菌進(jìn)行采集時，需放置含培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿，因此會產(chǎn)生一定的阻力，屬于負(fù)載狀態(tài)運(yùn)行。

2 在不同校準(zhǔn)條件下對100 L/min浮游菌采樣器采樣流量校準(zhǔn)的比較

對三種不同型號的100 L/min浮游菌采樣器進(jìn)行流量校準(zhǔn)，所測得的采樣流量數(shù)據(jù)如表1所示。

從表1可以看出，浮游菌采樣器負(fù)載狀態(tài)下的流量和空載狀態(tài)下的流量相對偏差較大。使用浮游菌采樣器進(jìn)行采樣時必須放置含培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿，負(fù)載狀態(tài)下的采樣流量決定著最后的采樣效果。因此，需模擬工況，在負(fù)載狀態(tài)下進(jìn)行浮游菌采樣器的流量校準(zhǔn)更合理。

3 100 L/min浮游菌采樣器模擬工況的確定

3.1 100 L/min浮游菌采樣器的工況模擬裝置

放置含培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿模擬工況條件，浮游菌采樣器采樣后培養(yǎng)基會產(chǎn)生形變，每校準(zhǔn)一臺浮游菌采樣器必須換一塊培養(yǎng)基。該方法培養(yǎng)基消耗量大、成本高，而且很難保證培養(yǎng)基的高度一致，不易形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

通過大量實(shí)驗(yàn)，選擇聚四氟乙烯來替代培養(yǎng)基。聚四氟乙烯是一種不易形變、抗老化能力強(qiáng)的材料，用聚四氟乙烯材料制作的模型能夠在外形上近似模擬培養(yǎng)皿中的培養(yǎng)基，但是采樣后不會產(chǎn)生形變。而且，聚四氟乙烯模型可以設(shè)置固定的高度，以形成相同的阻力。因此，在校準(zhǔn)工作中將空培養(yǎng)皿中放置聚四氟乙烯模型作為模擬工況裝置，校準(zhǔn)結(jié)果具有良好的重復(fù)性和穩(wěn)定性。本文采用該裝置模擬工況，進(jìn)行100 L/min浮游菌采樣器的流量校準(zhǔn)。

表1 空載狀態(tài)下和負(fù)載狀態(tài)下的流量對比

3.2 模型高度對采樣流量的影響

在培養(yǎng)皿中放入的聚四氟乙烯模型高度不同，引起的采樣阻力是不同的。當(dāng)模型的高度超過一定范圍時，會對浮游菌采樣器的采樣流量產(chǎn)生較大影響。分別設(shè)置不同高度的模型，對MB2型100 L/min浮游菌采樣器的采樣流量進(jìn)行校準(zhǔn)試驗(yàn)，所測數(shù)據(jù)如圖1所示。

圖1 模型高度與流量關(guān)系

從圖1可以看出，當(dāng)模型高度為2.0～5.0 mm時，流量變化不超過1%。當(dāng)模型高度從6.0 mm變?yōu)?.5 mm時，流量變化超過了5%。當(dāng)模型高度為8.5 mm時，流量變化超過40%。因此，模型設(shè)置不同的高度會對浮游菌采樣器的流量產(chǎn)生重大影響。在校準(zhǔn)工作中，選擇合理的模型高度是浮游菌采樣器流量校準(zhǔn)的關(guān)鍵。

3.3 模型高度的確定

在用浮游菌采樣器對空氣中浮游菌進(jìn)行采集時，需在采樣器中放置帶有培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿，該工況條件直接反映實(shí)際采樣時的狀態(tài)。根據(jù)Anderson原理，培養(yǎng)基的最佳高度約為2.5 mm。因此，在校準(zhǔn)100 L/min浮游菌采樣器時，將聚四氟乙烯模型高度設(shè)置為2.5 mm作為模擬工況裝置。將含培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿和該模擬工況裝置作為兩種不同的工況條件，并在這兩種工況條件下，分別對不同型號的浮游菌采樣器校準(zhǔn)流量相對偏差以及重復(fù)性和穩(wěn)定性。

表2 不同型號采樣器在兩種工況條件下的流量相對偏差及重復(fù)性和穩(wěn)定性

從表2可以看出，兩種工況條件下流量相對偏差不超過±1%，而且具有良好的重復(fù)性和穩(wěn)定性。因此，高度為2.5 mm的模擬工況裝置能很好地模擬實(shí)際采樣工況，將其作為100 L/min浮游菌采樣器的校準(zhǔn)工況是可行的，且是必要的。

4 結(jié)語

通過對100 L/min浮游菌采樣器負(fù)載設(shè)置方式和工況阻力的研究，選擇將高度為2.5 mm的聚四氟乙烯模型放入空培養(yǎng)皿中作為100 L/min浮游菌采樣器的模擬工況裝置。在對100 L/min浮游菌采樣器的流量進(jìn)行校準(zhǔn)時，將該模擬工況裝置放入采樣器中，以產(chǎn)生流量校準(zhǔn)工況。該校準(zhǔn)工況以及模擬工況裝置對于其他流量的浮游菌采樣器流量校準(zhǔn)是否適用尚待進(jìn)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