JJF 2215-2025 移动源排放颗粒物数量检测仪校准规范标准立项发展报告

移动源排放颗粒物数量检测仪校准规范StandardizationDevelopmentReport:CalibrationSpecificationforParticleNumberDetectorsforMobileSourceEmissions摘要随着我国移动源污染防治工作的深入推进，颗粒物数量（PN）作为机动车排放的关键控制指标，其检测数据的准确性与溯源性至关重要。为保障移动源排放颗粒物数量检测仪的量值准确、单位统一及结果可靠，国家计量技术规范JJF2215-2025《移动源排放颗粒物数量检测仪校准规范》于2025年3月27日正式发布，并将于2025年9月27日起实施。本报告围绕该规范的立项背景、编制依据、主要内容、适用范围及实施意义展开系统阐述，分析当前移动源排放颗粒物检测领域面临的量值溯源空白问题，详细介绍规范中规定的校准条件、校准项目、校准方法及结果表达方式，并对主要起草单位的计量技术能力加以说明。本规范的发布填补了我国移动源排放PN检测仪器计量校准领域的空白，为机动车排放检测机构、环境监测部门及相关企事业单位提供了统一的技术依据，对完善我国移动源排放计量溯源体系、支撑大气污染防治精细化管理具有重要里程碑意义。关键词：移动源排放；颗粒物数量；检测仪；校准规范；计量溯源；国家计量技术规范AbstractWiththecontinuousadvancementofmobilesourcepollutionpreventionandcontrolinChina,particlenumber(PN),asacriticalcontrolindicatorforvehicleemissions,demandshighaccuracyandtraceabilityoftestingdata.Toensuretheaccuracy,unitconsistency,andreliabilityofparticlenumberdetectorsusedformobilesourceemissions,thenationalmetrologicaltechnicalspecificationJJF2215-2025,*CalibrationSpecificationforParticleNumberDetectorsforMobileSourceEmissions*,wasofficiallyissuedonMarch27,2025,andwillbeimplementedonSeptember27,2025.Thisreportsystematicallyelaboratesontheprojectbackground,compilationbasis,maincontent,scopeofapplication,andimplementationsignificanceofthespecification.Itanalyzesthecurrentgapsinmetrologicaltraceabilityforparticlenumberdetectioninmobilesourceemissions,introducesthecalibrationconditions,calibrationitems,calibrationmethods,andexpressionofresultsspecifiedinthespecification,andprovidesdetailedinformationonthetechnicalcapabilitiesoftheleadingdraftinginstitution.TheissuanceofthisspecificationfillsthegapinthefieldofmetrologicalcalibrationforPNdetectioninstrumentsformobilesourceemissionsinChina,providingaunifiedtechnicalbasisforvehicleemissiontestinginstitutions,environmentalmonitoringdepartments,andrelatedenterprises.ItmarksasignificantmilestoneinperfectingChina'smetrologicaltraceabilitysystemformobilesourceemissionsandsupportingrefinedmanagementofairpollutionpreventionandcontrol.Keywords:mobilesourceemissions;particlenumber;detector;calibrationspecification;metrologicaltraceability;nationalmetrologicaltechnicalspecification一、引言近年来，随着我国大气污染防治攻坚战的持续深入，移动源排放已成为影响城市空气质量的重要因素之一。研究表明，机动车排放的颗粒物是大气细颗粒物（PM₂.₅）的重要来源，其数量浓度（即颗粒物数量，ParticleNumber,PN）与人体健康效应之间的关联日益受到关注。相较于传统质量浓度指标，颗粒物数量浓度能够更敏感地反映超细颗粒物（尤其是粒径在23nm以下的颗粒）的排放水平，因此，欧盟自2011年起率先在轻型车排放法规中引入PN限值，我国也已在国六排放标准中将PN纳入型式检验和生产一致性检查的强制性限值指标。在此背景下，移动源排放颗粒物数量检测仪（以下简称“PN检测仪”）被广泛配置于机动车排放检测机构、环境监测站、整车及发动机生产企业实验室以及科研院所，用于日常排放检测和科学研究。该类型仪器通常基于凝聚粒子计数（CPC）原理，结合挥发性粒子去除器（VPR）实现对汽车尾气中固态颗粒物数量的实时测量。然而，PN检测仪的检测结果受颗粒物粒径计数效率、流量控制精度、饱和修正、检测限等多种因素影响，其量值的准确性和可比性有赖于科学完善的计量校准体系予以保障。但长期以来，我国尚未建立针对移动源排放PN检测仪的国家计量校准规范，各检测机构所使用的PN检测仪存在校准方法不统一、溯源链条不清晰、数据可比性差等问题。部分仪器仅依靠厂家的内部校准或自校准，缺乏独立第三方的计量确认，导致不同机构之间、不同仪器之间的检测结果难以互认，这对排放监管的科学性和严肃性构成了潜在威胁。为贯彻落实《中华人民共和国计量法》和《中华人民共和国大气污染防治法》的总体要求，进一步完善我国机动车排放检测计量溯源体系，全国法制计量管理计量技术委员会机动车检验检测分技术委员会组织开展了《移动源排放颗粒物数量检测仪校准规范》的制定工作，经充分调研、试验验证和专家评审，最终形成JJF2215-2025并予发布。本规范的发布实施，对于统一PN检测仪校准方法、保障排放检测数据的准确可比、支撑移动源排放标准实施及监管执法具有重要的现实意义和深远的战略价值。二、编制依据与国内外技术现状2.1国际技术法规与标准在国际层面，移动源排放颗粒物数量的检测方法主要依据联合国欧洲经济委员会（UNECE）第83号法规（R83）和第49号法规（R49）中的相关技术条款，以及欧盟委员会条例（EU）2017/1151和（EU）582/2011等法规文件。根据上述法规的要求，轻型汽油车和重型柴油车排放中的固态颗粒物数量采用粒径在23nm以上的颗粒计数方法，测量系统由挥发性粒子去除器（VPR）和凝聚粒子计数器（CPC）组成，其中CPC的计数效率、线性度等关键技术参数需满足法规规定的性能要求。在计量校准方面，国际上尚不存在专门针对车载PN检测系统的统一的国际建议（OIMLR）或国际标准（ISO）。但目前应用较为广泛的参考依据包括：ISO27891:2015《气溶胶粒子数浓度凝聚核计数器的校准方法》，该标准对CPC的计数效率、检测限、线性范围等参数的校准方法给出了技术规定；以及SAEJ2945等机动车排放测量相关标准中涉及的颗粒物测量系统规范。欧盟联合研究中心（JRC）联合多国实验室开展了多项针对PN测量系统的比对研究和溯源性研究，初步建立起以电迁移粒径筛分器和粒子计数参考系统为基础的校准方法体系。2.2国内法规与标准在国内层面，GB18352.6-2016《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》和GB17691-2018《重型柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》均规定了颗粒物数量（PN）的排放限值，并明确了采用23nm以上固态颗粒物计数方法进行检测的技术要求。此外，HJ509-2009《车用陶瓷催化转化器中铂、钯、铑的测定》和HJ857-2017《重型柴油车、气体燃料车排气污染物车载诊断系统技术要求及试验方法》等环境保护行业标准也对相关检测方法作出了配套规定。在计量技术规范层面，我国已发布实施了一批与气溶胶和颗粒物测量相关的国家计量校准规范，如JJF1562-2016《凝聚核粒子计数器校准规范》、JJF1190-2008《尘埃粒子计数器校准规范》等，但这些规范主要面向环境气溶胶和洁净室领域的粒子计数器，在适用范围、测量原理、粒径范围、校准条件和性能指标等方面与移动源排放PN检测仪存在明显差异，无法直接适用。因此，制定专门针对移动源排放PN检测仪的计量校准规范具有客观必要性和独立性。2.3现有标准与拟制定标准的关系本规范在制定过程中，充分参考了JJF1562-2016中关于CPC计数效率、线性度等参数的校准方法，但根据移动源排放检测的实际工况条件（如高浓度颗粒物、挥发性组分干扰、多粒径段同时测量等），在以下方面进行了针对性的修订和完善：-粒径范围：将校准粒径范围扩展至23nm～数微米，与移动源排放法规要求保持一致，并兼顾实际道路排放中颗粒物粒径分布特征；-样品条件：规定了在校准过程中对气溶胶发生、稀释、干燥等样品处理条件的要求，确保校准条件与实际检测工况的适配性；-校准项目：增加了针对VPR的粒径截取特性和颗粒物穿透效率的校准要求，全面保障系统整体测量准确性；-结果表达：规定了校准结果的不确定度评定方法和校准证书的信息要求，提高校准结果的可比性和国际互认性。上述技术特点使本规范与现有通用型粒子计数器校准规范形成有效互补，共同构成覆盖不同应用场景的颗粒物计数计量校准体系。三、规范主要内容3.1范围本规范适用于基于凝聚粒子计数原理、配备挥发性粒子去除器、测量移动源排放（包括点燃式发动机车辆、压燃式发动机车辆及非道路移动机械等）尾气中固态颗粒物数量浓度的检测仪器的校准。3.2规范性引用文件本规范引用了以下标准和技术文件：-JJF1562-2016凝聚核粒子计数器校准规范-JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示-GB18352.6-2016轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）-GB17691-2018重型柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）-ISO27891:2015气溶胶粒子数浓度凝聚核计数器的校准方法-UNECER83、R49法规相关技术条款3.3术语和定义本规范界定了以下关键术语：-移动源排放颗粒物数量检测仪：采用凝聚粒子计数原理并结合挥发性粒子去除器，用于测量移动源排放尾气中固态颗粒物数量浓度的仪器系统；-挥发性粒子去除器（VPR）：通过加热稀释和蒸发等物理过程，去除气溶胶中挥发性粒子组分，使测量结果仅反映固态颗粒物的装置；-凝聚粒子计数器（CPC）：通过使颗粒物在过饱和蒸气中核化长大为可被光学方法检测的液滴，进而实现颗粒物数量浓度测量的仪器；-计数效率：仪器对特定粒径颗粒物的测量浓度与参考浓度之比；-粒径截取特性（D50）：VPR对颗粒物50%透过率所对应的粒径，通常要求处于23nm附近；-线性度：仪器测量值与参考值之间线性关系的符合程度。3.4校准条件3.4.1环境条件校准工作应在满足下列环境条件下进行：-环境温度：（23±5）℃，温度波动不超过±1℃/h；-相对湿度：≤65%RH；-洁净度：实验环境应保持洁净，背景气溶胶粒子数浓度应小于被校仪器满量程的0.1%，且不超过1000个/cm³；-电源电压：（220±22）V，频率（50±1）Hz。3.4.2标准器及配套设备校准所需的主要标准器及配套设备包括：-标准粒子数浓度参考仪：采用可溯源至国家基准的电迁移粒径筛分器（DMA）结合凝聚粒子计数器组成的参考测量系统，其测量不确定度应不低于被校仪器允许误差的1/3；-单分散气溶胶发生装置：可发生粒径范围在10nm～100nm之间、几何标准偏差不大于1.15的单分散气溶胶颗粒；-标准粒子发生用材料：推荐采用蔗糖、氯化钠或癸二酸二辛酯（DEHS）等，所发生粒子应为球形或近球形固态粒子；-静电计：量程覆盖0fA～1pA，分辨率不低于1fA，用于参考系统的流量和浓度验证；-流量计：精度不低于±0.5%读数值；-气压计、温度计和湿度计：分辨率分别不低于0.1kPa、0.1℃和1%RH。3.5校准项目和校准方法3.5.1校准项目本规范规定的校准项目包括：1.样品流量示值误差2.计数效率（粒径为23nm处）3.计数效率曲线（粒径范围10nm～100nm）4.线性误差5.检测限6.响应时间7.VPR穿透效率及粒径截取特性（如适用）3.5.2校准方法要点-样品流量校准：使用经校准的流量计连接至检测仪样品入口，在仪器正常工作条件下，比较仪器流量示值与标准流量计读数之差，计算示值误差。流量示值误差应不超过设定值的±5%；-计数效率校准：利用DMA产生的单分散气溶胶颗粒，在23nm粒径点，以参考CPC或静电计为标准，同步测量被校仪器与参考系统的粒子浓度，计算计数效率。在23nm处计数效率应不低于50%，且±10nm范围内的计数效率应满足法规规定的性能要求；-线性误差校准：在仪器量程范围内选取至少5个浓度点（含10%、25%、50%、75%、90%量程附近），以参考系统为标准进行比对，计算每一浓度点的线性误差。线性误差应不超过±15%；-检测限校准：在洁净空气条件下，连续测量不少于5分钟，统计测量结果的标准偏差，以3倍标准偏差对应的浓度值确定检测限。检测限应不大于仪器标称的最低检测浓度。-VPR穿透效率校准：对VPR在23nm～100nm粒径范围内至少选取5个粒径点，测量颗粒物穿透效率并确定D50截点，验证其粒径截取特性满足规范要求。3.6校准结果表达校准完成后，校准机构应出具校准证书，校准结果应在证书中以校准值或校准曲线形式给出，并注明相应的测量不确定度。测量不确定度的评定应依据JJF1059.1-2012进行，充分考虑标准器引入的不确定度分量、测量重复性引入的不确定度分量、环境条件引入的不确定度分量以及被校仪器分辨力引入的不确定度分量等。校准证书还应包含校准日期、校准机构名称、被校仪器信息、校准所依据的技术文件编号、校准环境条件等信息，以确保校准结果的可追溯性和可复现性。校准间隔建议为12个月，但在仪器经过重大维修、移动运输后、对测量结果产生怀疑或检测数据出现异常时，应随时安排校准确认。3.7不确定度评定本规范规定了校准结果不确定度评定的基本方法框架。主要不确定度来源包括：|不确定度来源|类型|典型贡献量||---|---|---||标准粒子数浓度参考仪|B类|3%～5%（k=2）||粒度选择准确性（DMA粒径定值）|B类|2%～3%||颗粒物发生稳定性|A类|1%～2%||被校仪器计数统计涨落|A类|1%～3%||流量测量误差|B类|0.5%～1%||环境条件波动|B类|0.5%～1%|校准结果的扩展不确定度一般应不大于10%（k=2）。四、主要起草单位及其技术能力本规范由中国计量科学研究院为主要起草单位，联合多家省级计量技术机构和机动车检测行业骨干企业共同完成编制工作。中国计量科学研究院（以下简称“中国计量院”）是国家级法定计量技术机构，是国家量值传递体系的最高层级，承担建立和维护国家计量基准、标准以及量值传递与溯源的重要使命。在气溶胶计量领域，中国计量院建有国家气溶胶粒子数浓度计量基准装置，具备国际领先的粒子数浓度、粒径分布和颗粒物质量浓度等参数的高精度测量能力。其气溶胶计量实验室经过多年的攻关研究，已建立起覆盖纳米至微米粒径范围的气溶胶发生、分级、计数和定值技术体系，能够为各类粒子计数器的校准提供可靠的量值溯源服务。在移动源排放检测计量领域，中国计量院先后承担了多项国家质量基础的共