ISO 27891:2015 — 气溶胶粒子数浓度：凝结粒子计数器校准

凝结粒子计数器校准概述

ISO 27891:2015建立了校准用于测量气溶胶粒子数浓度的凝结粒子计数器(CPC)的标准化程序。CPC是气溶胶科学中的基础仪器能够通过在工作液中凝结将粒子长大到光学可检测尺寸从而检测低至1nm的纳米颗粒。准确的校准对于大气气溶胶研究、空气质量监测和纳米颗粒毒理学研究至关重要。

CPC通过使工作液蒸气达到过饱和来实现单粒子检测。临界过饱和比决定了最小可检测粒径(D50)对于丁醇CPC通常为3-10nm对于水基CPC为2.5-5nm。

标准规定了使用参考气溶胶静电计进行校准——这是最直接的数量浓度一级标准。参考方法使用法拉第笼式气溶胶检测器测量带电粒子携带的电流提供可溯源到SI的测量结果。

校准参数	方法	浓度范围	不确定度目标
计数效率	参考静电计	1E3-1E5粒子/cm3	+/-5%(k=2)
D50检测粒径	DMA步进扫描	1-100nm	+/-0.2nm
线性范围	双CPC稀释	1E0-1E7粒子/cm3	上限+/-10%
重合校正	脉冲宽度分析	>1E4粒子/cm3	+/-3%校正
响应时间	阶跃浓度	T10-T90	+/-0.2s

计数效率曲线遵循S形函数。D50定义为计数效率达到50%时的粒径。对于校准良好的CPC在比D50大2-3倍的粒子范围内效率稳定在95-100%。标准要求在至少五个粒径点进行校准覆盖D50区域和平稳区域。

工作液纯度至关重要。丁醇中的痕量杂质可使饱和蒸气压改变高达5%使D50偏移0.3-0.5nm。使用HPLC级丁醇(>=99.9%)并至少每6个月更换一次过滤器。

ISO 27891校准协议被全球气溶胶监测网络包括GAW、ACTRIS和IMPROVE引用。网络协调要求每两年使用传递标准进行重新校准以确保实验室间可比性在+/-10%以内。

对于现场部署建议使用便携式CPC作为传递标准进行现场校准。传递标准应每12个月针对参考静电计进行一次校准。

问：CPC应多久重新校准一次？
标准建议每12个月一次。对于关键应用建议每6个月。重大维护后需要进行工厂重新校准。

问：丁醇基和水基CPC之间的区别？
丁醇CPC可实现更低的D50(低至1nm)但需要小心处理工作液。水基CPC更环保但D50较高(2.5-5nm)。

问：ISO 27891是否适用于不同工作液的CPC？
是的校准方法与工作液无关。但参考方法必须考虑粒子活化和增长动力学的差异。