水是實(shí)驗(yàn)室內(nèi)一個(gè)常常被忽視但至關(guān)重要的試劑。實(shí)驗(yàn)室用水有那些種類？能達(dá)到什么級(jí)別？不同實(shí)驗(yàn)對水的要求有那些？
實(shí)驗(yàn)室常見的水的種類：
1、蒸餾水（Distilled Water ）：
實(shí)驗(yàn)室最常用的一種純水，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。蒸餾水能去除自來水內(nèi)大部分的污染物，但揮發(fā)性的雜質(zhì)無法去除，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（Deionized Water ）：
應(yīng)用離子交換樹脂去除水中的陰離子和陽離子，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（Reverse osmosis Water）：
其生成的原理是水分子在壓力的作用下，通過反滲透膜成為純水，水中的雜質(zhì)被反滲透膜截留排出。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)，但不同廠家生產(chǎn)的反滲透膜對反滲水的質(zhì)量影響很大。
4、超純水（Ultra-pure grade water）：
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)的要求來確定，如細(xì)胞培養(yǎng)則對細(xì)菌和內(nèi)毒素有要求，而HPLC則要求TOC低。
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
水的基本性質(zhì)：1個(gè)水分子(H2O)是由1個(gè)氧原子和2個(gè)氫原子彎曲鍵結(jié)而成。由于正、負(fù)電荷的中心不一致，因此屬于極性分子。當(dāng)2個(gè)水分子同時(shí)存在時(shí)，二者會(huì)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(gè)水分子可以同時(shí)與4個(gè)水分子結(jié)合，形成晶體般的整齊結(jié)構(gòu)。
水分子聚合體中，由于氫鍵鍵結(jié)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)會(huì)部分?jǐn)嗔?，而形成逐次移?dòng)變化的狀態(tài)，因此水在整體上呈現(xiàn)液態(tài)，而此結(jié)構(gòu)變化每秒可達(dá)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(huì)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(huì)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(qiáng)的結(jié)合在一起，在水中也很容易電解。這是因?yàn)?，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(huì)與水分子強(qiáng)力的交互作用，由水分子在離子的周圍緊密排列。這時(shí)候，陽離子會(huì)與帶負(fù)極矩的氧原子相互作用，而陰離子則形成相反的結(jié)構(gòu)。
水中存在的雜質(zhì)
可溶性無機(jī)物：無機(jī)鹽類、溶解氣體、重金屬、硬度成分(鈣、鎂等)
可溶性有機(jī)物：木質(zhì)素、單寧、腐植酸、內(nèi)毒素、RNA分解酶、農(nóng)藥、三氯甲烷、環(huán)境荷爾蒙物質(zhì)、界面活性劑、有機(jī)溶劑
微粒子：鐵銹、膠體、懸浮物、固體顆粒
微生物：細(xì)菌類、藻類
實(shí)驗(yàn)用水所要求的純度
所謂實(shí)驗(yàn)，是指對現(xiàn)象所推測的假設(shè)加以驗(yàn)證的動(dòng)作。假設(shè)能否被證明為真理，與假設(shè)能否具有再現(xiàn)性的結(jié)果至關(guān)重要。實(shí)驗(yàn)的再現(xiàn)性除了要有良好的技巧，還受到所用化學(xué)試劑的純度和分析儀器的精密度的影響。實(shí)驗(yàn)中用來配置溶液的化學(xué)試劑，及所使用的水的純度也非常重要。假設(shè)水中污染物對實(shí)驗(yàn)檢測會(huì)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(shí)驗(yàn)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(dǎo)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(gè)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來表示。電阻率的倒數(shù)稱為導(dǎo)電率或電導(dǎo)率，用μs/cm來表示。
這兩個(gè)參數(shù)是表示水的純度的最常用參數(shù)。
將自來水中的離子去除，會(huì)使得電阻率值升高(導(dǎo)電率降低)，單并非無限制的增加，這是因?yàn)椴糠炙肿訒?huì)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(huì)隨著水的電離常數(shù)而改變，因而會(huì)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(dāng)溫度上升1℃，其電阻值將下降0.84MΩ.cm。因此，多使用補(bǔ)償至25℃的電阻率值來做衡量標(biāo)準(zhǔn)。
此外像總有機(jī)碳含量(TOC)，熱源內(nèi)毒素含量，細(xì)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(bǔ)充說明水質(zhì)的重要參數(shù)。因此，水的純度標(biāo)準(zhǔn)通常由以上這些參數(shù)的一項(xiàng)或幾項(xiàng)來綜合說明、分級(jí)。
純水的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)
實(shí)驗(yàn)室純水可分為4個(gè)常規(guī)等級(jí)：純水、去離子水、實(shí)驗(yàn)室Ⅱ級(jí)純水和超純水
純水：純化水平最低，通常電導(dǎo)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(yīng)用包括玻璃器皿的清洗、高壓滅菌器、恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)箱和清洗機(jī)用水。
去離子水：電導(dǎo)率通常在1.0-0.1μs/cm之間。通過采用含強(qiáng)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(jī)物和細(xì)菌污染水平，能滿足多種需求，如清洗、制備分析標(biāo)準(zhǔn)樣、制備試劑和稀釋樣品等。
實(shí)驗(yàn)室Ⅱ級(jí)純水：電導(dǎo)率<1.0μs/cm，總有機(jī)碳(TOC)含量小于50ppb以及細(xì)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(xì)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(shù)制成，也可以再結(jié)合吸附介質(zhì)和UV燈。
超純水：這種級(jí)別的純水在電阻率、有機(jī)物含量、顆粒和細(xì)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(yù)純化，再經(jīng)過核子級(jí)離子交換精純化得到超純水。通常超純水的電阻率可達(dá)18.2MΩ-cm，TOC<10ppb，濾除0.1μm甚至更小的顆粒，細(xì)菌含量低于1CFU/ml。超純水適合多種精密分析實(shí)驗(yàn)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(xì)胞培養(yǎng)等生物應(yīng)用，超濾技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)主要有以下幾個(gè)：國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)，美國臨床病理學(xué)會(huì)(CAP)試藥級(jí)用水標(biāo)準(zhǔn)，美國測試和材料實(shí)驗(yàn)社團(tuán)組織(ASTM)，臨床試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)國際委員會(huì)(NCCLS)，美國藥學(xué)會(huì)(USP)等。同時(shí)，我國也有相應(yīng)的純水標(biāo)準(zhǔn)：中國國家電子級(jí)超純水規(guī)格GB/T11446-1997和中國國家實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格GB6682-92等。因此市面上絕大多數(shù)的純水系統(tǒng)，無論是進(jìn)口的還是國產(chǎn)的，都是依據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)流程的。