純水質(zhì)量對全自動生化分析儀檢測的影響
點擊：6發(fā)表時間：2020-09-22 14:06:00
水是實驗室內(nèi)一個常常被忽視但又至關(guān)重要的試劑。在全自動生化分析儀檢測過程中，純水作為生化反應(yīng)的載體或介質(zhì)、樣品或試劑的稀釋液和溶劑、儀器的清洗液甚至反應(yīng)的參與者等貫穿檢測的全過程，其純度的高低直接關(guān)系
水是實驗室內(nèi)一個常常被忽視但又至關(guān)重要的試劑。在全自動生化分析儀檢測過程中，純水作為生化反應(yīng)的載體或介質(zhì)、樣品或試劑的稀釋液和溶劑、儀器的清洗液甚至反應(yīng)的參與者等貫穿檢測的全過程，其純度的高低直接關(guān)系到檢測結(jié)果的可信度。目前全國大部分實驗室都使用反滲透的中央純水系統(tǒng)，通過對該系統(tǒng)工作流程的分析以及遇到的實際情況，發(fā)現(xiàn)并總結(jié)了導(dǎo)致水純度不夠的幾種因素及其對全自動生化分析儀檢測的影響。
1 純水系統(tǒng)工作流程及影響因素
1．1 原水預(yù)處理原水是指進入實驗室的自來水，預(yù)處理就是除去自來水中絕大部分的雜質(zhì)。
1.1.1方法：預(yù)處理一般使用機械過濾法，分三步進行：
①精密濾芯（又稱過濾濾芯、分線繞濾芯和熔噴濾芯）過濾原水中的泥沙等大的顆粒物；
②活性炭濾芯通過吸附作用去除水中的絕大部分有機物和重金屬離子等（特別是自來水中的余氯，其對反滲透膜有很大的氧化作用，所以必須經(jīng)由活性炭去除）；
③反滲透膜(RO)進一步去除水中的微觀粒子和鹽分。
1.1.2影響因素：
①自來水水質(zhì)：自來水中雜質(zhì)含量高時會導(dǎo)致預(yù)處理部件使用壽命縮短和處理后水質(zhì)不達標，甚至會堵塞管道，導(dǎo)致需要更高的進水壓才能工作，一般要求自來水中固體溶解物含量(TDS)小于200 mg/L。
② 預(yù)處理部件使用壽命：精密濾芯、活性炭濾芯、反滲透膜等都是具有相對壽命的材料，其中精密濾芯和活性炭濾芯又對反滲透膜具有保護作用，如果它們失效，RO 膜負荷就會加重，壽命就會縮短。由于各廠家產(chǎn)品質(zhì)量各異，RO膜又價格昂貴，因此在實際使用中應(yīng)根據(jù)各地自來水水質(zhì)合理搭配使用。
③進水壓：一般純水系統(tǒng)預(yù)處理都需要用高壓泵維持一定的進水壓力(≥0. lMpa)才能維持正常工作，當高壓泵壓力不足時會導(dǎo)致產(chǎn)水量下降。
④純水系統(tǒng)的維護：純水系統(tǒng)一般都具有自動反沖洗功能，當其設(shè)置不合理或故障以及人工維護不當時也會影響純水機的正常工作，導(dǎo)致純化效率及水質(zhì)下降。
1.2去離子水的制備一般的純水系統(tǒng)由于受到成本限制，RO膜質(zhì)量一般，經(jīng)其處理過的水只能達到三級純水(電阻率>0. 2MO.cm)的標準。三級純水雖然經(jīng)過預(yù)處理已經(jīng)去除了大部分離子，但其中的離子濃度還較高，還會影響生化分析儀的微量檢測，因此必須將三級純水進一步去離子以達到一級純水(電阻率≥lOMΩ.cm)的標準才能用于生化檢測。
1.2.1方法：離子交換樹脂法是去離子水制備的常用方法，所用的部件就是離子交換柱即純化柱（罐），包括陰離子交換柱、陽離子交換柱和混合柱等，試劑為陰陽離子交換樹脂。陰陽離子交換樹脂一般是由苯乙烯聚合成后再通過二乙烯苯交聯(lián)得到多孔網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)，然后在骨架上連接活性基團而形成的高分子聚合物。離子交換樹脂所連接的活性基團可分為酸性基團和堿性基團兩大類型。連接酸性基團的離子交換樹脂稱為陽離子交換樹脂，連接堿性基團的樹脂稱為陰離子交換樹脂。
1.2.2原理：
①陽離子交換柱原理即硬水軟化原理：陽離子交換樹脂中的酸性基團有磺酸基(-S03H)、羧基(一COOH)和苯酚基 (-C6H40H)等酸性基團，其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽離子進行交換。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物經(jīng)磺化處理得到強酸性陽離子交換樹脂，其結(jié)構(gòu)式可表示為R-SO3H，式中R代表樹脂母體，以Ca2+為例其表達式為2R-S03H+ Ca2+- (R-SO3 )2Ca+ 2H+。
② 陰離子交換柱的原理：陰離子交換樹脂中的堿性基團有季胺基[-N (CH3)30H]、胺基(-NHz)和亞胺基(-NHz)等。它們在水中能生成OH-離子，可與各種陰離子起交換作用，以Cl-為例其表達式為R-N (CH3)30H+Cl-RN(CH3)3Cl+OH-。
③混合柱：當兩者串聯(lián)使用或混合使用時，產(chǎn)物就只有水，總表達式為：2R-S03H+Ca2++2(CH3)30H+2Cl- - (R-S03)2Ca+2 RN (CH3)3C1+2H20.
1.2.3影響因素：
①離子交換樹脂的質(zhì)與量：離子交換樹脂是有壽命限制的，當離子交換達到一定量時就達到飽和，需要進行再生處理，因此質(zhì)量越好總量越大其使用期限越長。②陰陽離子交換樹脂的連接方式：復(fù)床式：若干個陽離子交換柱和若干個陰離子交換柱串聯(lián)而成，陽在前陰在后，其優(yōu)點是再生方便，缺點是出水質(zhì)量不高(單級復(fù)床式出水電阻率只有0.5 MΩ.cm，雙級復(fù)床式出水電阻率為2 MO·cm)。混床式：將陽離子樹脂和陰離子樹脂以1:2容積比均勻混合裝入同一個交換柱內(nèi)而成，優(yōu)點是出水純度高（電阻率≥1OMΩ.cm），缺點是再生困難。聯(lián)合式：將復(fù)床式和混床式串聯(lián)起來即成，多采用三柱式，出水質(zhì)量高（電阻率最高可達18. 3MΩ.cm，即超純水），使用壽命長。
③三級純水的純度：當三級純水質(zhì)量不合格，其中一些非離子雜質(zhì)通過離子交換柱時就會影響離子交換柱的使用壽命并造成出水水質(zhì)的降低。該情況主要受預(yù)處理過程的影響，同時有些開放性的純水系統(tǒng)將生成的三級純水儲存于水箱中以備其它用途使用時儲存時間過長或其它原因?qū)е碌亩挝廴疽矔顾兌认陆怠?/p>
2純水質(zhì)量對生化分析儀及檢測結(jié)果的影響
2.1 不合格純水中的雜質(zhì)成分純水質(zhì)量不合格也就意味著純水系統(tǒng)水純化的失敗，可能出現(xiàn)在原水預(yù)處理過程、三級純水的儲存和離子交換過程中的任何一步。無論哪一步失敗，其雜質(zhì)來源無外乎自來水和純水機水通道的污染物，主要有：
① 電解質(zhì)，常見的有H+，Na+，K+，NH4+，Mg2+，Ca2+，F(xiàn)e3+，Cu2+，Mn2+，Zn2+，Al3+等陽離子和 F-，CI-,N03-,HC03-,S042-,P043-,H2P04-,HSi03-等陰離子；②有機物質(zhì)，如有機酸、農(nóng)藥、烴類、醇類和酯類等；
③顆粒物；
④微生物；
⑤溶解氣體(Nz，02，C1z，HzS，CO，COz，CH4等)；
⑥其它。
2.2不同雜質(zhì)成分對生化分析儀及檢測結(jié)果的影響
2.2.1 電解質(zhì)含量高的影響：
①最直接的影響就是對血清（漿）中同種離子測定結(jié)果的升高，如對Mg2+，Ca2+，F(xiàn)e3+，Cu2+，Zn2+等的測定，同時也對這些項目的定標產(chǎn)生影響。
②由于很多金屬離子都是酶的輔因子，因此當金屬離子含量高時往往影響酶活性的檢測（如Mg2+是多種磷酸化激酶的激活劑，水中含量超標時會導(dǎo)致這些酶活性測定值的升高；而許多重金屬離子則對酶有抑制作用，導(dǎo)致酶活性下降）。
③很多陰離子也作為酶的輔因子存在，對酶活性測定產(chǎn)生影響（如CI-對a-淀粉酶就有激活作用）。
④電解質(zhì)含量高的水更容易形成結(jié)晶和導(dǎo)致蛋白等有機物變性附著于管道系統(tǒng)，從而使得生化分析儀管道系統(tǒng)更易堵塞，最終造成測定失真或失??；同時，在使用其對反應(yīng)杯進行清洗時也很難清洗干凈，會加速反應(yīng)杯的老化和損壞，使杯空白升高。
2.2.2有機物質(zhì)的影響：有機物質(zhì)的影響主要在于對類似物質(zhì)測定時導(dǎo)致類似物質(zhì)測定結(jié)果的升高。同時，有機物含量升高也會加速管道系統(tǒng)和反應(yīng)杯的清洗困難及老化。
2.2.3顆粒物的影響：顆粒物一般很難通過純水系統(tǒng)進入生化分析儀管道和反應(yīng)系統(tǒng)，其來源一般都是三級純水或一級純水的儲水箱發(fā)生二次污染，但是一旦進入除了會導(dǎo)致吸光度升高外，還很容易堵塞管道和損壞反應(yīng)杯。
2.2.4微生物的影響：微生物的去除主要依賴原水的預(yù)處理，有些純水系統(tǒng)還在一級純水或超純水處加裝紫外殺菌或者微濾、超濾等裝置，進一步除去水中殘余的細菌、微粒、熱源等。但一旦預(yù)處理失敗或純水儲存箱被二次污染，微生物及其產(chǎn)物就能進入生化分析儀管道系統(tǒng)和反應(yīng)系統(tǒng)，可能出現(xiàn)的情況有兩種：① 微生物在管道及反應(yīng)系統(tǒng)孳生，導(dǎo)致管道堵塞，同時令吸光度和杯空白升高；②微生物產(chǎn)生特定的酶對生化分析儀酶測定產(chǎn)生影響，具體產(chǎn)生什么影響取決于污染菌的類型。
2.2.5溶解氣體：溶解氣體增多產(chǎn)生的影響有：
①對同種氣體的測定的影響；
②對水的pH值也產(chǎn)生影響，如C02，Cl2，H2S等溶解增多導(dǎo)致水pH值的下降，也對pH值依賴性較強的生化項目測定產(chǎn)生影響；
③某些氣體如C12增多，因其自身氧化性較強，會對與氧化還原反應(yīng)相關(guān)的生化測定項目產(chǎn)生影響，如對基于340 nm處NADH和NADPH有吸收峰而建立的ALT，AST，BUN等的測定方法，會導(dǎo)致測定值的升高。
2.2.6其它雜質(zhì)的影響：有些純水系統(tǒng)也將最終生成的超純水或一級純水儲存于水箱中，當水箱有生銹情況時導(dǎo)致鐵測定不正常；還有當機械裝置密封不嚴造成的漏油時導(dǎo)致TG測定結(jié)果升高。這些情況雖然少見，但也最容易被忽視。
3討論
3.1 實驗室常用的自動化純水系統(tǒng)有兩種：
①大型蒸餾器系統(tǒng)，日出水量在100 L左右，原水利用率10%—15%，能耗大，自動化程度低，制備的蒸餾水純度一般較低，適用范圍較窄，現(xiàn)在基本已經(jīng)被淘汰；②反滲透的中央純水系統(tǒng)，由機械過濾、活性炭吸附、反滲透膜和離子交換樹脂等組成，日產(chǎn)水量900 L左右，原水利用率30%—40%，自動化程度高，能耗低，主部件可反復(fù)使用，出水純度高，目前使用廣泛。另外，有些實驗室因條件所限，直接購買商品化純凈水使用，但商品化純凈水多為飲用水，其標準與實驗室用水標準有所不同，因此購買前一定要清楚該產(chǎn)品的各項指標，避免對檢測造成影響。
3.2評價水質(zhì)的常用指標
①電阻率，是衡量實驗室用水導(dǎo)電性能的指標，其隨著水內(nèi)無機離子的減少而增大，但由于水自身的解離作用，電阻率最大只能達到18.3MΩ.cm左右，是檢測水中離子濃度的主要指標；
②pH值，一級純水及超純水的pH值測定較為困難，測定值浮動范圍較大(6～7)，主要是因為其中溶質(zhì)極低，導(dǎo)電性差，測定時極易受到外界干擾，但正因如此，水質(zhì)的細小變化對pH值的影響就很明顯，是評價水質(zhì)的一個非常靈敏的指標；www.clin-lab.com
③總有機碳，是指水中碳的濃度，反映水中有機化合物的含量；
④內(nèi)毒素，即革蘭氏陰性細菌的脂多糖細胞壁碎片，又稱之為“熱原”。
3.3 建議①對實驗室超純水進行嚴格規(guī)范的質(zhì)量控制，定時測定純水電阻率和pH值等指標，繪制質(zhì)控圖。
②增強實驗室用水質(zhì)量意識，積極防范因用水而造成的影響和損失。
③對于開放式水儲存箱的取用水要嚴格把關(guān)，嚴防因此而造成的二次污染。
④要掌握純水機各部件的使用壽命和維護方法，積極防范因純水機部件失效而造成的各種影響水質(zhì)的情況，同時延長或保證RO膜和離子交換樹脂的壽命。
⑤要對本地區(qū)自來水水質(zhì)狀況有所了解并評估其對純水機的影響，如水質(zhì)較硬，應(yīng)考慮加裝前處理設(shè)備。
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