JJF 2203-2025 水质毒性分析仪校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范
JJF2203—2025
水质毒性分析仪校准规范
CalibrationSpecificationforWaterQualityToxicityAnalyzers
2025-02-08发布2025-08-08实施
国家市场监督管理总局 发布
归口单位:全国生物计量技术委员会
主要起草单位:中国计量科学研究院
参加起草单位:重庆市计量质量检测研究院
南京市计量监督检测院
湖南省计量检测研究院
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:
傅博强(中国计量科学研究院)
唐治玉(中国计量科学研究院)
参加起草人:
彭建春(重庆市计量质量检测研究院)
燕 茹(南京市计量监督检测院)
李曼莉(中国计量科学研究院)
任 昀(湖南省计量检测研究院)
JJF2203—2025
目 录
引言……………………………………………………………………………………… (Ⅱ)
1 范围…………………………………………………………………………………… (1)
2 引用文件……………………………………………………………………………… (1)
3 术语和计量单位……………………………………………………………………… (1)
4 概述…………………………………………………………………………………… (1)
5 计量特性……………………………………………………………………………… (2)
5.1 背景噪声值………………………………………………………………………… (2)
5.2 发光强度测量重复性……………………………………………………………… (2)
5.3 线性相关系数……………………………………………………………………… (2)
5.4 EC50时发光抑制率的相对线性误差……………………………………………… (2)
5.5 孔温度示值误差…………………………………………………………………… (2)
5.6 孔温度稳定性……………………………………………………………………… (2)
5.7 培养孔孔间温度差………………………………………………………………… (2)
6 校准条件……………………………………………………………………………… (2)
6.1 环境条件…………………………………………………………………………… (2)
6.2 测量标准及试剂、仪器…………………………………………………………… (2)
7 校准项目和校准方法………………………………………………………………… (2)
7.1 背景噪声值………………………………………………………………………… (2)
7.2 发光强度测量重复性……………………………………………………………… (3)
7.3 线性相关系数……………………………………………………………………… (3)
7.4 EC50时发光抑制率的相对线性误差……………………………………………… (4)
7.5 孔温度示值误差…………………………………………………………………… (4)
7.6 孔温度稳定性……………………………………………………………………… (5)
7.7 培养孔孔间温度差………………………………………………………………… (5)
8 校准结果表达………………………………………………………………………… (5)
9 复校时间间隔………………………………………………………………………… (5)
附录A 发光细菌测试菌悬液的配制………………………………………………… (7)
附录B EC50时发光抑制率相对线性误差测量结果的不确定度评定示例………… (8)
附录C 孔温度示值误差测量结果的不确定度评定示例…………………………… (10)
附录D 校准原始记录格式…………………………………………………………… (11)
附录E 校准证书(内页)格式……………………………………………………… (14)
Ⅰ
JJF2203—2025
引 言
JJF1071—2010 《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001—2011 《通用计量术语及
定义》和JJF1059.1—2012 《测量不确定度评定与表示》共同构成本规范制定工作的基
础性系列规范。本规范参考了GB/T15441—1995 《水质 急性毒性的测定 发光细菌
法》和ISO11348-3:2007 《水质 水样对费氏弧菌发光抑制效果的测定(发光细菌试
验) 第3部分:使用冻干细菌的方法》。
本规范为首次发布。
Ⅱ
JJF2203—2025
水质毒性分析仪校准规范
1 范围
本规范适用于基于发光细菌抑制原理的便携式、台式和在线式水质毒性分析仪的
校准。
2 引用文件
本规范引用了下列文件:
GB/T15441—1995 水质 急性毒性的测定 发光细菌法
ISO11348-3:2007 水质 水样对费氏弧菌发光抑制效果的测定(发光细菌试
验) 第3部分:使用冻干细菌的方法(Waterquality—Determinationoftheinhibitory
effectofwatersamplesonthelightemissionofVibriofischeri (Luminescentbacteria
test)—Part3:Methodusingfreeze-driedbacteria)
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(包括所有的修订单)适用于本规范。
3 术语和计量单位
3.1 有效浓度 effectiveconcentration,EC
能够对发光细菌发光产生抑制的水中毒性物质的浓度。
注:EC50,半数最大有效浓度(halfmaximaleffectiveconcentration),是能引起50%最大抑制
效应的水中毒性物质的浓度。
3.2 相对光单位 relativelightunit,RLU
光度计对发光样品中光产生量的相对测量值。
注:RLU 为非SI单位,不同的光度计对于同样的样品或同样的光量子数(即光子数)可能会产
生不同的RLU 读数。对一定数量的发光细菌,发光细菌生物发光的RLU 值与发光细菌的活性成比
例关系。
4 概述
水质毒性分析仪(以下简称水质仪)可分为便携式、台式和在线式,由检测仓、控
制面板、光电探测器、数据采集信号处理系统等组成。一些品牌的台式水质仪和在线式
水质仪还配有菌液存储单元(温度控制在4℃~6℃),混合培养模块(15℃±1℃),
读数模块(温度控制在15℃±1℃)。水质仪基于ISO11348和GB/T15441方法,采
用非致病性的发光细菌如费氏弧菌(Vibriofischeri)、明亮发光杆菌(Photobacterium
phosphoreum )或相关标准中规定的其他发光细菌作为指示生物,凡干扰或损害发光细
菌呼吸或生理过程的任何因素都能使细菌发光强度发生变化,通过检测发光强度的受抑
制程度或变化,可判断待测水样的毒性强弱。检测模式一般包括毒性抑制率模式和发光
1
JJF2203—2025
强度直读模式(ATP模式)。
5 计量特性
5.1 背景噪声值
5.2 发光强度测量重复性
5.3 线性相关系数
5.4 EC50时发光抑制率的相对线性误差
5.5 孔温度示值误差
5.6 孔温度稳定性
5.7 培养孔孔间温度差
6 校准条件
6.1 环境条件
环境温度:(10~28)℃。
相对湿度:≤80%。
6.2 测量标准及试剂、仪器
6.2.1 数字温度计:探头长度不超过20mm,最大允许误差为±0.2 ℃,测量范围满
足(0.0~50.0)℃。
6.2.2 微弱光发光管:经校准,扩展不确定度Urel≤5.0% (k=2)。
6.2.3 发光细菌:商品化的冻干发光细菌,如费氏弧菌NRRLB-11177或明亮发光杆
菌T3 小种(Photobacteriumphosphoreum T3spp.)等,推荐采用标准物质。-20 ℃
避光保存,临用前复溶,保存在(4±3)℃,在生产厂家推荐的时间内使用。
6.2.4 系列硫酸锌标准物质溶液:Zn2+ 浓度分别为0.28mg/L、0.55mg/L、1.1mg/L、
2.2mg/L、4.4mg/L,扩展不确定度Urel≤5% (k=2)。
6.2.5 氯化钠溶液:将2.0g氯化钠(分析纯)溶于100mL超纯水。
6.2.6 单标线容量瓶:100mL,A级。
6.2.7 移液器: (100~1000)μL,容量最大允许误差±1%,重复性不大于0.5%,
经检定合格。
6.2.8 水质仪专用玻璃检测管。
6.2.9 电子天平:分度值不大于1mg,经检定合格。
6.2.10 秒表:最大允许误差±0.5s/d。
7 校准项目和校准方法
7.1 背景噪声值
将水质仪调节到发光强度直读模式(如ATP模式),不放样品,直接记录水质仪
的RLU 示值,每隔30s读取1次,连续读取10次,按公式(1)计算10次测定的背
景值的标准偏差s,按公式(2)计算水质仪的背景噪声值。
2
JJF2203—2025
s= Σn
i=1(Bi -?B)2
n -1 (1)
式中:
s———10次测定的背景值的标准偏差,RLU;
?B ———10次测定的背景值的算术平均值,RLU;
Bi———第i 次测定的背景值,RLU;
n———测定次数。
N =?B +3s (2)
式中:
N ———水质仪的背景噪声值,RLU;
?B ———10次测定的背景值的算术平均值,RLU;
s———10次测定的背景值的标准偏差,RLU。
7.2 发光强度测量重复性
将微弱光发光管(6.2.2)放入水质仪的检测仓中,调节到发光强度直读模式(如
ATP模式),测量水质仪的RLU 示值,重复测定10次。按公式(3)计算相对标准偏
差(RSD值),作为水质仪发光强度测量重复性的表征。
RSD=1R
Σn
i=1(Ri -?R)2
n -1 ×100% (3)
式中:
RSD———重复性(相对标准偏差);
Ri———第i 次测量的结果,RLU;
?R ———n 次测量结果的平均值,RLU;
n———测量次数,10次。
7.3 线性相关系数
按附录A制备发光细菌测试菌悬液。复活的发光细菌菌悬液,保存在(4±3)℃。
只要满足附录A中的标准,该菌悬液即可用于校准目的。
发光细菌测试菌悬液放在(15±1)℃,孵育10min后,按水质仪操作指南测定。
将保温在(15±1)℃的900μLZn2+ 浓度分别为0.28mg/L、0.55mg/L、1.1mg/L、
2.2mg/L、4.4mg/L的硫酸锌标准工作溶液和各自对应的900μL20g/L氯化钠(对照
溶液)分别与100μL保存在(15±1)℃的检测管中的发光细菌测试菌悬液混合,放在
(15±1)℃,孵育15min后,按水质仪操作指南,用水质仪测定标准工作溶液的发光强
度Ii、对照溶液的发光强度Ici,根据公式(4)计算各浓度锌离子标准工作溶液的发光
抑制率Hi,或由水质仪直接读出发光抑制率Hi。每个浓度测定2个平行。每个浓度
的标准工作溶液各设立1管对照溶液,标准工作溶液与对应的对照溶液的加样时间和读
数时间的时间间隔保持一致,用秒表精确记录时长,时长可在5s~20s。
3
JJF2203—2025
Hi =
Ici -Ii
Ici
×100% (4)
式中:
Hi———第i 个浓度点硫酸锌标准工作溶液的发光抑制率;
Ii———第i 个浓度点硫酸锌标准工作溶液反应15min后的发光强度,RLU;
Ici———第i 个浓度点硫酸锌标准工作溶液对应的对照溶液反应15min后的发光强
度,RLU。
计算第i 个浓度点发光抑制率的平均值。为了评估浓度-效应关系,使用公式(5)
计算每个浓度水平的伽马值:
Гi = ?Hi
100% -?Hi (5)
式中:
Γi———第i 个浓度点硫酸锌标准工作溶液反应15min后的伽马值;
?Hi———第i 个浓度点硫酸锌标准工作溶液发光抑制率的平均值,%。
以硫酸锌标准工作溶液锌离子浓度的对数值(lgci)为x 轴,硫酸锌标准工作溶
液抑制效果的伽马值的对数值(lgΓi)为y 轴,绘制校准曲线,进行线性拟合,得到
校准方程和相关系数r。
lgΓi=blgci+a (6)
式中:
lgci———硫酸锌标准工作溶液锌离子浓度的对数值;
lgΓi———硫酸锌标准工作溶液反应15min后的伽马值的对数值;
b———校准方程的斜率;
a———校准方程的截距。
7.4 EC50时发光抑制率的相对线性误差
由公式(6)推导出公式(7),用于计算EC50的线性方程回归值。按计算出的EC50
值,配制硫酸锌溶液。按7.3中的测定方法,测定其发光抑制率,平行测定6个样品。
按公式(8)计算水质仪的EC50时发光抑制率的相对线性误差。
EC50=10-a
b (7)
ΔyEC50= Hi
50%-1 ×100% (8)
式中:
ΔyEC50———EC50时发光抑制率Hi 的相对线性误差;
Hi———根据线性方程计算得到的EC50值配制的硫酸锌溶液的发光抑制率的测
定值,%。
EC50时发光抑制率的相对线性误差测量结果的不确定度评定示例见附录B。
7.5 孔温度示值误差
根据水质仪要求,设定水质仪菌液存储孔(5.0 ℃),培养孔(15 ℃),读数孔
(15℃)的温度,进入恒温状态后,在菌液存储孔、读数孔和任一个培养孔,各插入一
4
JJF2203—2025
个装有1.0mL氯化钠溶液(6.2.5)的水质仪专用玻璃检测管,分别将数字温度计的
温度探头插入检测管中,稳定5min后,记录温度,然后每隔5min记录1次数字温度
计的示值,持续记录30min。将数字温度计的7次测量值的平均值与水质仪的孔温度
设定值之差作为孔温度示值误差。
按公式(9)计算温度示值误差:
ΔT =Ti-?Tsi (9)
式中:
ΔT ———孔温度示值误差,℃;
Ti———孔温度设定值,℃;
?Tsi———数字温度计测得的孔温度的算术平均值,℃。
孔温度示值误差的不确定度评定示例见附录C。
7.6 孔温度稳定性
对水质仪的菌液存储孔、培养孔、读数孔,根据7.5的测量结果,将每种孔的7次
温度测量结果最大值与最小值之差ST 表示水质仪的菌液存储孔、培养孔、读数孔的孔
温度稳定性。按公式(10)计算ST 值:
ST =Tmax-Tmin (10)
式中:
ST ———孔温度稳定性,℃;
Tmax———孔温度测量结果的最大值,℃;
Tmin———孔温度测量结果的最小值,℃。
7.7 培养孔孔间温度差
对具有多个培养孔的水质仪,根据水质仪要求,设定水质仪培养孔(15 ℃)的温
度,进入恒温状态后,选取具有代表性的培养孔位置(例如培养模块的中心孔和四周任
意选取4个孔位),每个孔中插入一个装有1.0mL氯化钠溶液(6.2.5)的水质仪专用
玻璃检测管,待稳定5min后,读取数字温度计测量结果Tsi。
培养孔孔间温度差Rsi按公式(11)计算:
Rsi =Tsi,max -Tsi,min (11)
式中:
Rsi———孔间温度差,℃;
Tsi,max———所选取的样品孔中的孔温度测量值的最大值,℃;
Tsi,min———所选取的样品孔中的孔温度测量值的最小值,℃。
8 校准结果表达
校准原始记录格式见附录D。
经校准的水质毒性分析仪,出具校准证书,校准证书应符合JJF1071—2010中
5.12的要求,推荐的校准证书(内页)格式内容见附录E。
9 复校时间间隔
由于复校时间间隔的长短是由水质仪的使用情况、使用者、水质仪本身质量等诸因
5
JJF2203—2025
素所决定的,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。复校时间间隔
建议不超过1年。
6
JJF2203—2025
附录A
发光细菌测试菌悬液的配制
A.1 制备储备菌悬液
将发光细菌冻干粉从-20 ℃取出,根据发光细菌冻干粉使用说明书,加入(4±
3)℃的一定体积的复苏液进行复溶。
复苏液要一次全部加入,以减少在水合过程中对细胞的损伤。加复苏液要快速,避
免菌结团或活性损失。
复溶后的菌悬液作为储备液,保存于(4±3)℃条件下。
或者按照厂家推荐的测试菌悬液制备方法,略过此步骤。
A.2 制备测试菌悬液
A.2.1 准备
将分析纯的2.0g氯化钠,0.2035g六水合氯化镁,0.030g氯化钾溶于100mL
超纯水中,分装后储存于(-18~-20)℃,作为冷冻干燥发光细菌储备液的稀释液。
或采用发光菌试剂自带的稀释液。
储备菌悬液(A.1)取出后,放置在(15±1)℃至少10min,准备进行稀释。
A.2.2 稀释
取储备菌悬液,根据水质毒性分析仪的响应范围,用冷冻干燥发光细菌稀释溶液进
行适当稀释。如对约108cells/mL 的储备菌悬液(A.1),取100μL 加入到保存在
(4±3)℃的5000μL 冷冻干燥发光细菌稀释溶液中,用手晃动混匀,得到测试菌悬液。
取100μL测试菌悬液,加入到水质仪专用玻璃检测管中,保存在(15±1)℃的培
养孔中待测。
或者按厂家推荐方法制备。
A.3 菌悬液的有效性验证
发光细菌测试菌悬液放在(15±1)℃,孵育15min后,用水质仪测定菌悬液加入
样品前的发光强度I0。然后加入Zn2+ 浓度为2.2mg/L的硫酸锌溶液,测定反应时间
30min的发光强度Ikt。按公式(A.1)计算校准因子。
fkt =
Ikt
I0
×100% (A.1)
式中:
fkt———反应时间30min的校正因子;
Ikt———菌悬液加入硫酸锌溶液反应时间30min后的发光强度,RLU;
I0———菌悬液加入样品前的发光强度,RLU。
当满足发光抑制率为20%~80%,培养30minfkt范围在0.6~1.8时,菌悬液可
靠有效。
7
JJF2203—2025
附录B
EC50时发光抑制率相对线性误差测量结果的不确定度评定示例
B.1 测量模型
按公式(B.1)计算EC50时发光抑制率的相对线性误差:
ΔyEC50 = Hi
50% -1 ×100% (B.1)
式中:
ΔyEC50———EC50时发光抑制率的相对线性误差;
Hi———根据线性方程计算得到的EC50值配制的硫酸锌溶液的发光抑制率的测
定值,%。
B.2 测定结果
以硫酸锌标准工作溶液锌离子浓度的对数值(lgci)为x 轴,硫酸锌标准工作溶
液抑制效果的伽马值的对数值(lgΓi)为y 轴,绘制校准曲线,进行线性拟合,得到
校准方程为:lgΓi=1.1688lgci+0.358。
根据此线性方程计算得到EC50值为0.49mg/L。
以Zn2+ 浓度为1.1mg/L的硫酸锌标准溶液配制用于测定EC50时发光抑制率相对
线性误差的溶液,发光抑制率测定结果见表B.1。
表B.1 发光抑制率测定结果
序号1 2 3 4 5 6
Hi/% 49 48 49 50 50 48
B.3 不确定度分量的计算
由B.1的测量模型可知,EC50时发光抑制率的相对线性误差ΔyEC50的不确定度主要
来源于根据线性方程计算得到的EC50值配制的硫酸锌溶液浓度的不确定度,以及Hi 测
定重复性引入的不确定度。
B.3.1 urel(EC50)
以Zn2+ 浓度为1.1mg/L的硫酸锌标准溶液配制用于测定EC50时发光抑制率相对
线性误差的溶液。取Zn2+ 浓度为1.1mg/L的硫酸锌标准溶液224.5μL,再加20g/L
氯化钠水溶液275.5μL,至总体积500μL。得到Zn2+ 浓度为0.49 mg/L 的硫酸锌
溶液。
该 溶液配制引入的不确定度包括:
1)Zn2+ 浓度为1.1mg/L硫酸锌标准物质溶液,扩展不确定度Urel=2% (k=2),
则相对标准不确定度urel(cstd)=0.01。
2)根据(100~1000)μL移液器的校准证书,移取100μL体积时,相对标准不确
定度urel(V1)=0.7/(102/2)≈0.0034。当移取200μL体积时,相对标准不确定度不
超过0.0034。
8
JJF2203—2025
将以上各不确定度分量合成,得到溶液配制引入的相对标准不确定度:
urel(EC50)= 0.012+0.00342+0.00342 ≈0.011
B.3.2 urel(Hi)
urel(Hi)来源于发光抑制率水质仪测定重复性。根据表B.1数据,urel(Hi)=
s(Hi)
?H n =0.0074。
B.4 相对合成标准不确定度
uc(ΔyEC50)= 0.0112+0.00742 ≈0.013
B.5 扩展不确定度
取包含因子k=2,将相对合成标准不确定度乘以包含因子和EC50时发光抑制率的
相对线性误差平均值的绝对值,计算得到EC50时发光抑制率的相对线性误差测量结果
的扩展不确定度为:
U(ΔyEC50)=k×uc(ΔyEC50)×|ΔyEC50|=2×0.013×2%≈0.05%
9
JJF2203—2025
附录C
孔温度示值误差测量结果的不确定度评定示例
C.1 测量模型
ΔT =Ti-?Tsi (C.1)
式中:
ΔT ———孔温度示值误差,℃;
Ti———孔温度设定值,℃;
?Tsi———数字温度计测得的孔温度的算术平均值,℃。
C.2 不确定度来源
1)测量重复性引入的不确定度;
2)数字温度计引入的不确定度。
C.3 不确定度分量的计算
C.3.1 重复性引入的不确定度u(?Tsi)
表C.1 培养孔7次温度测量结果
序号1 2 3 4 5 6 7 标准偏差
Tsi/℃ 15.2 15.2 15.3 15.3 15.2 15.5 15.4 0.12
计算7次温度测量结果平均值的标准偏差s,根据表C.1测量结果得到:
u(?Tsi)=s/7≈0.044℃
C.3.2 数字温度计引入的不确定度
由数字温度计校准证书得到:
u(Ts)=uc/k=0.050℃
C.4 不确定度分量一览表
孔温度示值误差测量结果的不确定度分量见表C.2。
表C.2 不确定度分量一览表
不确定度分量(ui) 来源标准不确定度/℃
u(?Tsi) 重复性0.044
u(Ts) 数字温度计0.050
C.5 合成标准不确定度
u(ΔT)= u2(?Tsi)+u2(Ts)≈0.067℃
C.6 扩展不确定度
取包含因子k=2,则水质仪孔温度示值误差的扩展不确定度为:
U =k×u(ΔT)≈0.2℃
10
JJF2203—2025
附录D
校准原始记录格式
(推荐性表格)
送校单位: 校准日期: 年 月 日
仪器名称: 制造厂:
型号: 出厂编号:
委托单号: 证书编号:
校准地点:
环境温度: ℃ 相对湿度: %
一、背景噪声值
次数n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
背景值
Bi/RLU
背景值平均值
?B/RLU
标准偏差
s/RLU
背景噪声值
N/RLU
二、发光强度的测量重复性
编号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
水质仪示值
Ri/RLU
RSD/%
11
JJF2203—2025
三、线性相关系数
硫酸锌标准工作
溶液浓度(mg/L,
以锌离子浓度计)
硫酸锌标准工作
溶液中锌离子浓
度对数值(lgci)
第i 个浓
度点硫酸
锌标准工
作溶液反
应15 min
后的发光
强度RLU
第i 个浓
度点对应
的对照溶
液反应
15min 后
的发光强
度RLU
第i 个浓
度点发光
抑制率的
平均
值?Hi/%
样品反应15min
后的发光抑制率
平均值的伽马值
(Γi)
lgΓi
4.4 0.64
2.2 0.34
1.1 0.041
0.55 -0.26
0.28 -0.55
校准曲线的校准方程: 相关系数r:
四、EC50时发光抑制率的相对线性误差
No. 1 2 3 4 5 6
Hi/%
ΔyEC50/%
五、菌液存储孔孔温度示值误差和温度稳定性
时间/min 0 5 10 15 20 25 30
温度/℃
平均值?Tsi/℃
设定值Ti/℃
示值误差/℃
稳定性/℃
12
JJF2203—2025
六、培养孔孔温度示值误差和温度稳定性
时间/min 0 5 10 15 20 25 30
温度/℃
平均值?Tsi/℃
设定值Ti/℃
示值误差/℃
稳定性/℃
七、培养孔孔间温度差
任意5个孔温度/℃ Tsi,max/℃ Tsi,min/℃ Rsi
(Tsi,max-Tsi,min)/℃
八、读数孔孔温度示值误差和温度稳定性
时间/min 0 5 10 15 20 25 30
温度/℃
平均值?Tsi/℃
设定值Ti/℃
示值误差/℃
稳定性/℃
校准员: 核验员:
13
JJF2203—2025
附录E
校准证书(内页)格式
(推荐性表格)
序号校准项目结果
相对扩展不确定度
(k=2)
1 背景噪声值———
2 发光强度测量重复性———
3 线性相关系数———
4 EC50时发光抑制率的相对线性误差
5 菌液存储孔孔温度示值误差
6 菌液存储孔孔温度稳定性———
7 培养孔孔温度示值误差
8 培养孔孔温度稳定性———
9 培养孔孔间温度差———
10 读数孔孔温度示值误差
11 读数孔孔温度稳定性———
校准员: 核验员:
14
JJF2203—2025