純水質(zhì)量對(duì)全自動(dòng)生化分析儀及檢測結(jié)果的影響

水是實(shí)驗(yàn)室內(nèi)一個(gè)非常重要但又容易被忽視的試劑。在全自動(dòng)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、儀器的清洗液以及反應(yīng)的參與試劑等貫穿檢測的全過程，其純化質(zhì)量的高低直接關(guān)系到檢測結(jié)果的可信度。目前國內(nèi)大部分檢驗(yàn)科實(shí)驗(yàn)室都使用反滲透中央純水系統(tǒng)�？梢愿鶕�(jù)對(duì)該系統(tǒng)工作流程的分析以及遇到的實(shí)際情況，發(fā)現(xiàn)并總結(jié)了導(dǎo)致水純度不夠的幾種原因及其對(duì)全自動(dòng)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(jìn)入實(shí)驗(yàn)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)處理一般使用預(yù)過濾組件包，通常包含以下內(nèi)容：

①深層過濾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大部分有機(jī)物，特別是自來水中的余氯；

③軟化劑濾芯減少水中的鈣鎂離子濃度，降低水的硬度。如果自來水的硬度較低，也可以不安裝軟化劑濾芯。

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(shí)會(huì)導(dǎo)致預(yù)處理部件使用壽命縮短和處理后水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，甚至?xí)�堵塞管道，一般要求自來水中固體溶解物含量(TDS)小于1000 ppm。

②預(yù)處理部件使用壽命：深層過濾濾芯、活性炭濾芯、軟化劑濾芯等都是有使用壽命的材料，它們對(duì)反滲透膜具有保護(hù)作用，如果它們失效，RO膜負(fù)荷就會(huì)加重，壽命就會(huì)縮短。具體使用壽命應(yīng)根據(jù)各地自來水水質(zhì)合理設(shè)置。

1.2 反滲透膜（RO）處理

反滲透膜(RO)大量去除水中的離子和其他雜質(zhì)。去除能力通常可大于95%。

1.2.1 影響因素

①進(jìn)水壓：一般純水系統(tǒng)反滲透膜都需要用高壓泵維持一定的進(jìn)水壓力才能維持正常工作，當(dāng)泵壓力不足時(shí)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)水量下降。

②純水系統(tǒng)的維護(hù)：純水系統(tǒng)一般都具有自動(dòng)反沖洗功能，當(dāng)其設(shè)置不合理或故障以及人工維護(hù)不當(dāng)時(shí)也會(huì)影響純水機(jī)的正常工作，導(dǎo)致純化效率及水質(zhì)下降。

1.3去離子水的制備  

一般經(jīng)RO膜處理過的水只能達(dá)到三級(jí)純水(電阻率>0. 2MΩ·cm)的標(biāo)準(zhǔn)。三級(jí)純水雖然已經(jīng)去除了大部分雜質(zhì)，但其中的離子等雜質(zhì)濃度還較高，會(huì)影響生化分析儀的微量檢測，因此必須將三級(jí)純水進(jìn)一步去離子以達(dá)到一級(jí)純水(電阻率≥lOMΩ·cm)的標(biāo)準(zhǔn)才能用于生化檢測。

1.3.1方法：離子交換樹脂法是純水制備的常用方法，所用的部件就是離子交換純化柱（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(tuán)而形成的高分子聚合物。離子交換樹脂所連接的活性基團(tuán)可分為酸性基團(tuán)和堿性基團(tuán)兩大類型。連接酸性基團(tuán)的離子交換樹脂稱為陽離子交換樹脂，連接堿性基團(tuán)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(tuán)有磺酸基(-S03H)、羧基(一COOH)和苯酚基(-C6H40H)等酸性基團(tuán)，其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽離子進(jìn)行交換。

②陰離子交換柱的原理：陰離子交換樹脂中的堿性基團(tuán)有季氨基[-N (CH3)30H]、氨基(-NH2)和亞氨基(=NH)等。它們在水中能生成OH-離子，可與各種陰離子起交換作用。

③混合柱：當(dāng)兩者串聯(lián)使用或混合使用時(shí)，產(chǎn)物就只有水。

1.2.3影響因素：

①離子交換樹脂的質(zhì)量：離子交換樹脂是有使用壽命限制的，當(dāng)離子交換達(dá)到一定量時(shí)就達(dá)到飽和，需要進(jìn)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(gè)陽離子交換柱和若干個(gè)陰離子交換柱串聯(lián)而成，陽在前陰在后，其優(yōu)點(diǎn)是再生方便，缺點(diǎn)是出水質(zhì)量不高(單級(jí)復(fù)床式出水電阻率只有0.5 MΩ·cm，雙級(jí)復(fù)床式出水電阻率為2 MΩ·cm)�；齑彩剑簩㈥栯x子樹脂和陰離子樹脂以1:2容積比均勻混合裝入同一個(gè)交換柱內(nèi)而成，優(yōu)點(diǎn)是出水純度高（電阻率≥1OMΩ.cm），缺點(diǎn)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，出水質(zhì)量高（電阻率最高可達(dá)18. 3MΩ.cm，即超純水），使用壽命長。

③三級(jí)純水的純度：當(dāng)三級(jí)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(shí)就會(huì)影響離子交換柱的使用壽命并造成出水水質(zhì)的降低。有些開放性的純水系統(tǒng)將生成的三級(jí)純水儲(chǔ)存于水箱中以備其它用途使用時(shí)儲(chǔ)存時(shí)間過長或其它原因?qū)е碌亩�次污染也�?huì)使水純度下降

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、反滲透過程、離子交換過程和純水儲(chǔ)存中的任何一步。無論哪一步失敗，其雜質(zhì)來源無外乎自來水和純水機(jī)水通道的污染物，主要有：

①離子，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(jī)物質(zhì)，如農(nóng)藥、烴類、醇類和酯類等；

③顆粒物，如自來水管道中的鐵銹和泥沙等；

④微生物；

⑤溶解氣體(Nz，02，C12，H2S，CO，CO2，CH4等)。

2.2不同雜質(zhì)成分對(duì)生化分析儀及檢測結(jié)果的影響

2.2.1  離子含量高的影響：

①最直接的影響就是對(duì)血清（漿）中同種離子測定結(jié)果的升高，如對(duì)Mg2+，Ca2+，F(xiàn)e3+，Cu2+，Zn2+等的測定，同時(shí)也對(duì)這些項(xiàng)目的標(biāo)定產(chǎn)生影響；

②由于很多金屬離子都是酶的輔酶因子，因此當(dāng)金屬離子含量高時(shí)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(biāo)時(shí)會(huì)導(dǎo)致這些酶活性測定值的升高；而許多重金屬離子則對(duì)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(duì)酶活性測定產(chǎn)生影響（如CI-對(duì)α-淀粉酶就有激活作用）；

④離子含量高的水更容易形成結(jié)晶和導(dǎo)致蛋白等有機(jī)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�。煌瑫r(shí)，在使用其對(duì)反應(yīng)杯進(jìn)行清洗時(shí)也很難清洗干凈，會(huì)加速反應(yīng)杯的老化和損壞，使杯空白升高。

2.2.2有機(jī)物質(zhì)的影響：有機(jī)物質(zhì)的影響主要在于對(duì)類似物質(zhì)測定時(shí)導(dǎo)致類似物質(zhì)測定結(jié)果的升高。同時(shí)，有機(jī)物含量升高也會(huì)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(jìn)入生化分析儀管道和反應(yīng)系統(tǒng)，其來源一般都是儲(chǔ)水箱發(fā)生二次污染，但是一旦進(jìn)入除了會(huì)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)還在超純水處加裝紫外殺菌或者微濾、超濾等裝置，進(jìn)一步除去水中殘余的細(xì)菌、微粒、熱源等。但一旦預(yù)處理失敗或純水儲(chǔ)存箱被二次污染，微生物及其產(chǎn)物就能進(jìn)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(shí)令吸光度和杯空白升高；②微生物產(chǎn)生特定的酶對(duì)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(duì)同種氣體的測定的影響；

②對(duì)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(duì)pH值依賴性較強(qiáng)的生化項(xiàng)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(qiáng)，會(huì)對(duì)與氧化還原反應(yīng)相關(guān)的生化測定項(xiàng)目產(chǎn)生影響，如對(duì)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(huì)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(jí)純水儲(chǔ)存于水箱中，當(dāng)水箱有生銹情況時(shí)導(dǎo)致鐵測定不正常，通常會(huì)出現(xiàn)在壓力水箱中；還有當(dāng)機(jī)械裝置密封不嚴(yán)造成的漏油時(shí)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(shí)驗(yàn)室常用的自動(dòng)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(dòng)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(jī)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500 L左右，原水利用率30%—40%，自動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)與實(shí)驗(yàn)室用水標(biāo)準(zhǔn)有所不同，很容易對(duì)檢測造成影響。

3.2評(píng)價(jià)水質(zhì)的常用指標(biāo)

①電阻率，是衡量實(shí)驗(yàn)室用水導(dǎo)電性能的指標(biāo)，其隨著水內(nèi)無機(jī)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(dá)到18.2MΩ.cm左右，是檢測水中離子濃度的主要指標(biāo)；

②總有機(jī)碳，是指水中碳的濃度，反映水中有機(jī)化合物的含量；

③顆粒，反映水中顆粒物的濃度；

④熱原，通常為革蘭氏陰性細(xì)菌的細(xì)胞壁代謝產(chǎn)物。 

3.3 建議

①對(duì)實(shí)驗(yàn)室超純水進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范的質(zhì)量控制，定時(shí)測定純水電阻率等指標(biāo)，定期打印水質(zhì)報(bào)告。

②增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室用水質(zhì)量意識(shí)，積極防范因用水而造成的影響和損失。

③對(duì)于開放式水儲(chǔ)存箱的取用水要嚴(yán)格把關(guān)，嚴(yán)防因此而造成的二次污染。

④要掌握純水機(jī)各部件的使用壽命和維護(hù)方法，積極防范因純水機(jī)部件失效而造成的各種影響水質(zhì)的情況，同時(shí)延長或保證RO膜和離子交換樹脂的壽命。

⑤要對(duì)本地區(qū)自來水水質(zhì)狀況有所了解并評(píng)估其對(duì)純水機(jī)的影響，可以通過加裝大型預(yù)處理裝置增加使用壽命。