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相信實(shí)驗(yàn)室大部分實(shí)驗(yàn)都離不開水，所以對(duì)實(shí)驗(yàn)室用水肯定會(huì)有各種問題存在，本文整理了提問率高的問題?相信總有那么一個(gè)是你現(xiàn)在或曾經(jīng)也想問的。
01 為什么超純水的電阻率為 18.2 MΩ•cm?
電導(dǎo)率的計(jì)算公式如下：X 是電導(dǎo)率, F 是法拉第常數(shù), Ci是某種離子濃度，Zi 是離子的電荷數(shù) ，Ui指離子遷移率。X = FΣ CiZiUi
理論上，*不含離子的超純水在25℃時(shí)電導(dǎo)率為0.055μS/cm。電阻率是電導(dǎo)率的倒數(shù)。 那么R=1/X,1/0.055=18.1818，約為18.2 MΩ•cm
在25℃時(shí)，NaCl濃度與電導(dǎo)率/電阻率值的關(guān)系:
02 評(píng)價(jià)水質(zhì)的常用指標(biāo)
1、電阻率(electrical resistivity)
衡量實(shí)驗(yàn)室用水導(dǎo)電性能的指標(biāo)，單位為MΩ-cm，隨著水內(nèi)無(wú)機(jī)離子的減少電阻加大則數(shù)值逐漸變大，實(shí)驗(yàn)室超純水的標(biāo)準(zhǔn)：電阻率為18.2MΩ-cm。
2、總有機(jī)碳(Total Organic Carbon ，TOC)
水中碳的的濃度，反映水中氧化的有機(jī)化合物的含量，單位為ppm 或 ppb。 )
3、內(nèi)毒素(Endotoxin)
革蘭氏陰性細(xì)菌的脂多糖細(xì)胞壁碎片，又稱之為“熱原”，單位cuf/ml。
中國(guó)藥典醫(yī)藥用水標(biāo)準(zhǔn)
03 實(shí)驗(yàn)室常見的水的種類
1、蒸餾水：
實(shí)驗(yàn)室常用的一種純水，雖設(shè)備便宜，但極其耗能和費(fèi)水且速度慢，應(yīng)用會(huì)逐漸減少。蒸餾水能去除自來(lái)水內(nèi)大部分的污染物，但揮發(fā)性的雜質(zhì)無(wú)法去除，如二氧化 碳、氨、二氧化硅以及一些有機(jī)物。新鮮的蒸餾水是無(wú)菌的，但儲(chǔ)存后細(xì)菌易繁殖;此外，儲(chǔ)存的容器也很講究，若是非惰性的物質(zhì)，離子和容器的塑形物質(zhì)會(huì)析出造成二次污染。
2、去離子水：
應(yīng)用離子交換樹脂去除水中的陰離子和陽(yáng)離子，但水中仍然存在可溶性的有機(jī)物，可以污染離子交換柱從而降低其功效，去離子水存放后也容易引起細(xì)菌的繁殖。
3、反滲水：
反滲水克服了蒸餾水和去離子水的許多缺點(diǎn)，利用反滲透技術(shù)可以有效的去除水中的溶解鹽、膠體，細(xì)菌、病毒、細(xì)菌內(nèi)毒素和大部分有機(jī)物等雜質(zhì)，但不同廠家反滲水質(zhì)量差別很大。
4、超純水：
其標(biāo)準(zhǔn)是水電阻率為18.2MΩ-cm。但超純水在TOC、細(xì)菌、內(nèi)毒素等指標(biāo)方面并不相同，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求來(lái)確定，如細(xì)胞培養(yǎng)則對(duì)細(xì)菌和內(nèi)毒素有要求，而HPLC則要求TOC低。
我們從新頒布實(shí)施的乳制品食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可以看出：隨著精密分析儀器的運(yùn)用和檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的提高，實(shí)驗(yàn)用水已成為影響檢驗(yàn)檢測(cè)靈敏度、準(zhǔn)確度和可靠性的重要因素。
因此，為避免實(shí)驗(yàn)用水參差不齊對(duì)檢驗(yàn)帶來(lái)的不良后果，新食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)舍棄了“蒸餾水”、“去離子水”和“去離子蒸餾水”等經(jīng)常出現(xiàn)在舊國(guó)標(biāo)中模糊的實(shí)驗(yàn)用水要求，果斷啟用對(duì)水質(zhì)有具體指標(biāo)和參數(shù)要求的新規(guī)定，主要是引用《GB/T6682-2008 分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法》對(duì)各級(jí)水的規(guī)定。
按照GB6682-2008的標(biāo)準(zhǔn)，純水水質(zhì)分為哪幾類?
根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6682—2008規(guī)定實(shí)驗(yàn)室用水分為三個(gè)等級(jí)：一級(jí)水、二級(jí)水和三級(jí)水。
一級(jí)水可用二級(jí)水經(jīng)過石英設(shè)備蒸餾或超純水制備裝置制取后，再經(jīng)0.2µm微孔濾膜過濾。
二級(jí)水可用多次蒸餾或超純水制備裝置制取。
三級(jí)水可用蒸餾或離子交換等方法制取。
04 不同級(jí)別純水的應(yīng)用領(lǐng)域
應(yīng)用領(lǐng)域 | 純水級(jí)別 | 相關(guān)參數(shù) |
液相色譜（HPLC） 氣相色譜（GC） 原子吸收（AA） 電感耦合等離子體光譜（ICP） 電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS） 分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)和細(xì)胞培養(yǎng)等 | I級(jí)水 | 電阻率(MΩ.cm)：>18.0 TOC含量（ppb）：<10 熱原(Eu/ml)：<0.03 顆粒（units/ml）：<1 硅化物 (ppb)：<10 細(xì)菌（clu/ml）：<1 pH：NA |
制備常用試劑溶液 制備緩沖液 | II級(jí)水 | 電阻率(MΩ.cm)：>1.0 TOC含量（ppb）：<50 熱原(Eu/ml)：<0.25 顆粒（units/ml）：NA 硅化物 (ppb)：<100 細(xì)菌（clu/ml）：<100 pH：NA |
沖洗玻璃器皿 水浴用水 | III級(jí)水 | 電阻率(MΩ.cm)：>0.05 TOC含量（ppb）：<200 熱原(Eu/ml)：NA 顆粒（units/ml）：NA 硅化物 (ppb)：<1000 細(xì)菌（clu/ml）：<1000 pH：5.0-7.5 |
以色譜方法實(shí)驗(yàn)用水為例，乳制品食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中涉及HPLC或GC的方法都要求使用GB/T6682規(guī)定的一級(jí)水，由于離子水、蒸餾水及瓶裝水(如哇哈哈、樂百氏等)不符合GB/T6682規(guī)定一級(jí)水的指標(biāo)要求，根據(jù)國(guó)標(biāo)這類水不能用于乳制品相關(guān)檢驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)!
05 為什么純水的儲(chǔ)存和分配會(huì)影響其水質(zhì)
純水/超純水隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而水質(zhì)下降。導(dǎo)致水質(zhì)劣化的原因來(lái)自以下幾個(gè)方面：
儲(chǔ)存器:由于純水中溶解的離子濃度很低甚至沒有，這樣子純水極易從外界環(huán)境中吸收離子污染物。 低級(jí)塑料和玻璃制造的儲(chǔ)水器會(huì)溶出離子和有機(jī)物，增加水的電導(dǎo)率，劣化水質(zhì)。因而推薦使用低溶出的聚乙烯儲(chǔ)水器。
通氣口:多數(shù)的儲(chǔ)水器都有一個(gè)排氣口用于取水期間空氣的流通。通氣口吸入外界空氣的同時(shí)帶入實(shí)驗(yàn)室空氣中的CO2,細(xì)菌，顆粒和揮發(fā)性有機(jī)物。 這些都將污染儲(chǔ)存在水箱中的純水。因而通氣口應(yīng)配置空氣過濾器以阻止有機(jī)物，細(xì)菌和CO2進(jìn)入水箱。
設(shè)計(jì): 在清洗過程中，無(wú)法將平底水箱的水排干。這些未能排干的水是細(xì)菌生長(zhǎng)的一個(gè)根源。因此我們推薦使用錐形底的水箱以排干所有的水。水箱應(yīng)采用吹塑成型的方式制作以防止凹凸不平的表面為細(xì)菌提供生長(zhǎng)繁殖的場(chǎng)所。
分配: 好的分配泵應(yīng)該在連續(xù)工作10個(gè)小時(shí)的情況下也不會(huì)造成溫度的升高，溫度的升高利于細(xì)菌的生長(zhǎng)。
消毒: 哪怕是極微級(jí)的微生物的滋生，也能形成菌膜，劣化水質(zhì)。所以安裝一個(gè)能抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的消毒模塊(UV燈)是很重要的。
水箱所使用的PE材料會(huì)不會(huì)溶出有機(jī)物，
06 為什么我們不能離線方式
檢測(cè)超純水的電阻率?
電導(dǎo)率的計(jì)算公式如下：X 是電導(dǎo)率, F 是法拉第常數(shù), Ci 是某種離子濃度， Zi 是離子的電荷數(shù) ，Ui 指離子的遷移能力。
X = FΣ Ci Zi Ui
理論上，*不含離子的超純水在 25℃ 時(shí)電導(dǎo)率為 0.055 μS/cm 。 電阻率是電導(dǎo)率的倒數(shù)，為 18.2 MΩ•cm。
當(dāng)超純水暴露在外界環(huán)境中時(shí)，會(huì)被外界環(huán)境污染。實(shí)驗(yàn)室里含有大量空氣，空氣溶于水變成離子存在于超純水中。 另外，測(cè)量電導(dǎo)率所用到的儀器(燒杯，電阻率儀/探針)也會(huì)帶入離子污染物。正如電導(dǎo)率的計(jì)算公式中所示，任何離子的增加都會(huì)影響電導(dǎo)率值，因?yàn)殡妼?dǎo)率與離子的種類和其所帶電荷成正比。所以不能在離線情況下測(cè)量超純水的電阻率/電導(dǎo)率，必須用在線的方式進(jìn)行檢測(cè)。
07 EDI 是如何去除有機(jī)物的?
EDI 只能去除帶電有機(jī)分子。
由于電極間存在電壓，微電離的有機(jī)分子(如乙酸/草酸/腐殖酸) 向陽(yáng)極移動(dòng)。
例如:CH3COOH--- CH3COO- + H+
CH3COO-帶負(fù)電荷，向陽(yáng)極移動(dòng)。陰、陽(yáng)離子通透膜使陰、陽(yáng)離子聚集在濃縮通道。 流經(jīng)EDI的電極通道和濃縮通道的水都為棄水。
08 細(xì)菌對(duì)HPLC相關(guān)應(yīng)用有什么影響?
用含有細(xì)菌的水制備HPLC系統(tǒng)的流動(dòng)相，會(huì)產(chǎn)生很多問題：
被色譜介質(zhì)截留下來(lái)的細(xì)菌會(huì)增殖，造成阻塞。細(xì)菌會(huì)附著在色譜微球表面，覆蓋住活性位點(diǎn)，會(huì)造成洗脫時(shí)間發(fā)生變動(dòng)。截流下來(lái)的細(xì)菌代謝產(chǎn)生的有毒副產(chǎn)品會(huì)在分析過程中產(chǎn)生假峰，帶來(lái)錯(cuò)誤的分析結(jié)果。
09 重金屬對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)有什么影響?
很多實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明了重金屬和聚合芳烴(PAH)的細(xì)胞毒素影響存在于空氣，水和土壤中的環(huán)境化學(xué)污染物在很多方面影響著人類。汽車廢氣的燃燒所才產(chǎn)生的PAHs，和香煙影響內(nèi)分泌系統(tǒng)。很多重金屬會(huì)導(dǎo)致腎衰竭，而汞能移動(dòng)到大腦導(dǎo)致神經(jīng)衰弱。
在測(cè)試的 12 種重金屬(Al，Ge，Ca，Cu，Pb，Mg，Mn，鎳，錫，Zn，硒酸鹽)中有四種(Ca，Cu, 鎳和Zn)顯示了細(xì)胞毒性。即使只有 1.5M 的重金屬(Cd, Cu, Ni 和Zn)，也能發(fā)現(xiàn)有細(xì)胞死亡。
因此，推薦使用無(wú)離子污染和無(wú)有機(jī)污染的水來(lái)做細(xì)胞培養(yǎng)。
10 使水中的TOC含量上升?
有許多材料被用來(lái)制造水箱。對(duì)不同級(jí)別的高密度聚乙烯，聚丙烯進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)試這些材料的溶出。
將5mg不同的原材料放置在100mL的水中(電阻率18.2MΩ.cm, TOC< 10ppb), 24小時(shí)后測(cè)試其溶出，發(fā)現(xiàn)對(duì)于離子的溶出，幾種比較的材料沒有太大的區(qū)別。但是3天后再測(cè)量一次，發(fā)現(xiàn)聚丙烯溶出的Cl-,NO3-,SO32-,和Mg2+比聚乙烯中的要高。
在有機(jī)物(以TOC ppb計(jì))方面， 3天以來(lái)聚乙烯溶出的TOC含量在減少。這表明只要仔細(xì)清洗，就可能使PE水箱的有機(jī)物溶出達(dá)到少。
與其他材料，如FEP (氟化乙丙烯),PA ( 聚酰胺 ) , PU (聚亞安酯) 相比，PE材料的離子和有機(jī)物溶出少。
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