科普——實驗室里的各種水

蒸餾水、純水、各種洗液、yi級水二級水三級水，實驗室里各種水，分析檢測常常會用到。

但是，你用對了嗎……

01——水的基本性質(zhì)

1個水分子(H2O)是由1個氧原子和2個氫原子彎曲鍵結(jié)而成。由于正、負電荷的中心不一致，因此屬于極性分子。當2個水分子同時存在時，二者會由靜電交互作用與氫鍵結(jié)合，互相吸引并保持一定的距離。而1個水分子可以同時與4個水分子結(jié)合，形成晶體般的整齊結(jié)構。

水分子聚合體中，由于氫鍵鍵結(jié)的網(wǎng)狀結(jié)構會部分斷裂，而形成逐次移動變化的狀態(tài)，因此水在整體上呈現(xiàn)液態(tài)，而此結(jié)構變化每秒可達1012次。

一般而言，水若含有適量的鈉、鉀離子及硅酸鹽等礦物質(zhì)，就會覺得好喝，若含有大量殘留的鹽類，如鎂、鈣等非酸堿中性鹽類，就會覺得難喝。也就是說，所謂的水除了H2O外，還含有許多其它的成分，而這些成分的種類和含量決定了水的味道。

水極易溶解鹽類，即使陰陽離子經(jīng)由靜電的交互作用，很強的結(jié)合在一起，在水中也很容易電解。這是因為，水分子可以和離子結(jié)合產(chǎn)生“水合離子”。離子的半徑很小，電荷大的離子會與水分子強力的交互作用，由水分子在離子的周圍緊密排列。這時候，陽離子會與帶負極矩的氧原子相互作用，而陰離子則形成相反的結(jié)構。

02——水中存在的雜質(zhì)

可溶性無機物：無機鹽類、溶解氣體、重金屬、硬度成分(鈣、鎂等)。

可溶性有機物：木質(zhì)素、單寧、腐植酸、內(nèi)du素、RNA分解酶、農(nóng)藥。、三氯甲烷、環(huán)境荷er蒙物質(zhì)、界面活性劑、有機溶劑。

微粒子：鐵銹、膠體、懸浮物、固體顆粒。

微生物：xi菌類、藻類。

03——實驗用水所要求的純度

所謂實驗，是指對現(xiàn)象所推測的假設加以驗證的動作。假設能否被證明為真理，與假設能否具有再現(xiàn)性的結(jié)果至關重要。實驗的再現(xiàn)性除了要有良好的技巧，還受到所用化學試劑的純度和分析儀器的精密度的影響。實驗中用來配置溶液的化學試劑，及所使用的水的純度也非常重要。假設水中污染物對實驗檢測會造成影響，就必須去除這些物質(zhì)。此外，為了取得良好的再現(xiàn)性結(jié)果，使用能保持穩(wěn)定水質(zhì)的純水是必要的。

隨著實驗用的分析系統(tǒng)靈敏度的提高，對水的純度有了更高的要求。

1ppm=1mg/L

1ppb=1μg/L

1ppt=1ng/L=1μg/ml

在水中，將距離1cm的兩片表面積為1cm2大小的電極加以通電，來監(jiān)測兩極間的導電率，通過所加電壓和測得的電流能夠獲知兩極間的電阻值，這個數(shù)值在水質(zhì)分析中通常被稱為電阻率或比電阻，其單位用MΩ.cm(megaohm-centimeter)來表示。電阻率的倒數(shù)稱為導電率或電導率，用μs/cm(microSiemenspercentimeter)來表示。

這兩個參數(shù)是表示水的純度的zui常用參數(shù)。

將自來水中的離子去除，會使得電阻率值升高(導電率降低)，單并非無限制的增加，這是因為部分水分子會電離為氫離子和氫氧根離子，其電阻率值極限值18.248MΩ.cm(25℃)。此外，電阻率值會隨著水的電離常數(shù)而改變，因而會受到水溫的影響。例如，25℃的超純水，其電阻值為18.2MΩ.cm,但在0℃則為84.2MΩ.cm,100℃則為1.3MΩ.cm。在25℃附近，當溫度上升1℃，其電阻值將下降0.84MΩ.cm。因此，多使用補償至25℃的電阻率值來做衡量標準。

此外像總有機碳含量(TOC)，熱源內(nèi)du素含量，xi菌含量，顆粒含量，微生物含量，總?cè)芙夤腆w含量(TDS)等也常常被用作補充說明水質(zhì)的重要參數(shù)。因此，水的純度標準通常由以上這些參數(shù)的一項或幾項來綜合說明、分級。

04——純水的分級標準

實驗室純水可分為4個常規(guī)等級：純水、去離子水、實驗室Ⅱ級純水和超純水。

純水：純化水平zui低，通常電導率在1-50μs/cm之間。它可經(jīng)由單一弱堿性陰離子交換樹脂、反滲透或單次蒸餾制成。典型的應用包括玻璃器皿的清洗、高壓滅jun器、恒溫恒濕實驗箱和清洗機用水。

去離子水：電導率通常在1.0-0.1μs/cm之間。通過采用含強陰離子交換樹脂的混床離子交換制成，但它有相對較高的有機物和xi菌污染水平，能滿足多種需求，如清洗、制備分析標準樣、制備試劑和稀釋樣品等。

實驗室Ⅱ級純水：電導率<1.0μs/cm，總有機碳(TOC)含量小于50ppb以及xi菌含量低于1CFU/ml。其水質(zhì)可適用于多種需求，從試劑制備和溶液稀釋，到為細胞培養(yǎng)配備營養(yǎng)液和微生物研究。這種純水可雙蒸而成，或整合RO和離子交換/EDI多種技術制成，也可以再結(jié)合吸附介質(zhì)和UV燈。

超純水：這種級別的純水在電阻率、有機物含量、顆粒和xi菌含量方面接近理論上的純度極限，通過離子交換、RO膜或蒸餾手段預純化，再經(jīng)過核子級離子交換精純化得到超純水。通常超純水的電阻率可達18.2MΩ-cm，TOC<10ppb，濾除0.1μm甚至更小的顆粒，xi菌含量低于1CFU/ml。超純水適合多種精密分析實驗的需求，如高效液相色譜(HPLC)，離子色譜(IC)和離子捕獲-質(zhì)譜(ICP-MS)。少熱源超純水適用于像真核細胞培養(yǎng)等生物應用，超濾技術通常用于去除大分子生物活性物質(zhì)，如熱源(結(jié)果為<0.005IU/ml)以及無法檢測到的核酸酶和蛋白酶。

目前世界上比較通用的純水標準主要有以下幾個：國際標準化組織(ISO)，美國臨床病理學會(CAP)試藥級用水標準，美國測試和材料實驗社團組織(ASTM)，臨床試驗標準國際委員會(NCCLS)，美國藥學會(USP)等。同時，我國也有相應的純水標準：中國國家電子級超純水規(guī)格GB/T 11446-1997和中國國家實驗室用水規(guī)格GB/T 6682-2008等。因此市面上絕大多數(shù)??純水系統(tǒng)，無論是進口的還是國產(chǎn)的，都是依據(jù)這些標準來設計流程的。

05——實驗室用水標準

中國國家實驗室用水國家標準GB6682-92

一ji水用于有嚴格要求的分析實驗，如，液相色譜分析用水等。

二級水用于無機痕量分析，如，原子吸收光譜分析用水等。 

三級水用于一般化學分析實驗。

國標（GB6682-92）的補充說明：由于在yi級和二級水的純度下，難于測定其真實的pH值，因此對一ji和二級水的pH值范圍國標不作規(guī)定。