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医院实验室用水标准与控制水污染研究

[导读]提高医院实验室用水质量,保证实验数据准确有效。方法:参照实验室用水相关标准,分析研究水中污染物对实验结果的影响。结果:提出了利用理化方法去除水中污染物以控制水质的对策,并警惕水中新兴污染物对实验结果的影响和干扰。

0 引言

水作为实验室检测的载体和介质,在检测中被广泛使用:溶解冻干品、样本稀释、试剂配制、仪器和玻璃器皿清洗等。尤其在全自动生化仪分析过程中,吸取样本、加试剂、去干扰、保湿、反应和检测等步骤都和水密切相关,许多实验室使用中央纯水系统和纯水机,对保证实验用水起到了关键作用。然而在实验纯水使用过程中的管理、检测、维护等方面的滞后,使得水质的纯度影响了检测结果。由于水中普遍存在多种物质(颗粒、细菌、有机物、气体、离子等),它们单个或相互作用,会影响仪器设备的光路、水路、气路和机械部件,从而影响和干扰检测结果的准确性。

1 水中污染物对实验结果的影响及对策

1.1 颗粒

水中颗粒根据其大小可分为溶液、胶体、悬浊液,主要包括泥沙、尘埃、有机物、微生物及胶体颗粒。这些颗粒是非可溶的,是水体中的主要污染物。

1.1.1 影响

颗粒可作为载体提供微生物滋生,影响实验检测,同时能吸附电荷影响电解质测定,水中颗粒数量、大小、折光率均会影响仪器吸光度判读[1]。

1.1.2 控制对策

逐级使用砂滤、深度过滤、反渗透膜、终端绝对过滤膜等方法去除颗粒。

1.1.3 监测

颗粒不易监测,一般通过 SOI 仪来检查,或使用挑战性实验验证终端过滤器,但成本高、难普及。

1.2 离子

天然水中最为常见的八大离子为:钾离子(K+)、钠离子(Na+)、钙离子(Ca2+)、镁离子(Mg2+)、碳酸氢根离子(HCO3-)、硝酸根离子(NO3-)、氯离子(Cl)和硫酸根离子(SO42-)。以上离子占天然水中离子总量的 95%~99%。

1.2.1 影响

高含量离子能影响电解质检测[2-3]、改变 pH 值浓度、对无机物质检测产生干扰。许多离子因作为酶的辅因子参与酶促反应而产生影响。离子能与蛋白质有机物结合后发生变性,改变透明比色杯颜色造成空白升高影响实验结果,并且还能造成仪器管网结垢和堵塞。

1.2.2 控制对策

使用电渗析法、反渗透法和离子交换法能去除离子。

1.2.3 监测

离子易监测,常用电阻率(MΩ·cm)或电导率(μS/cm)来反映离子存在的含量。

1.3 有机物

水中有机物主要来源分为天然有机物和人工合成有机物,这类物质常以阴性和中性状态存在,如有机酸、有机金属化合物。以降解的难易程度可分为快速、慢速和不可降解有机物。

1.3.1 影响

因有的有机物降解速度慢,容易附着在仪器管网上,日久易腐败、发酵、堵塞和腐蚀管道,成为微生物滋生场所。同时有机物具有螯合作用,影响电解质的测定。由于有机物能电离从而改变水的 pH 值,所以可影响实验结果。

1.3.2 控制对策

使用活性炭及反渗透法可去除水中的有机物。

1.3.3 监测

有机物不易监测,需使用纯水专用 TOC仪器。

1.4 微生物

水生的微生物主要是细菌、藻类和真菌,革兰氏阴性菌占 95%、革兰氏阳性菌占 4%、球菌类占 1%。

1.4.1 影响

微生物繁殖力强,裂解释放热源、酶等多种物质,从而干扰酶的测定,并易产生菌膜黏附在管道管网表面,污染水质、堵塞腔管、引起腐败变质,影响比色反应的吸光度。

1.4.2 控制对策

使用除菌过滤膜、杀菌 UV 灯可有效减少细菌对实验带来的影响。

1.4.3 监测

可用培养法或膜过滤法测定其含量。

1.5 气体

水中溶解气体主要包括氮气(N2)、氧气(O2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氯气(Cl2)等。

1.5.1 影响

水中溶解气体会改变水的 pH 值和离子浓度,粒子、药物、个人护理产品、内分泌干扰物等不明物质[4],目前还没有相关标准出台。

2 通用纯水标准

目前,世界上比较通用的纯水标准主要有:国际标准化组织(ISO)、美国临床病理学会(CAP)、美国测试和材料实验社团组织(ASTM)、临床试验标准国际委员会(NCCLS)、美国药学会(USP)以及中国国家实验分析用水标准 GB 6682—2008[5](见表 1)、中国电子级纯水规格 GB/T 1 1446.1—1997 均对 pH、电导率、电阻率、可耗氧物质、吸光度、蒸发残渣、可溶性硅酸离子(阴阳)、颗粒、细菌、硫酸根、TOC、微生物等作了明确规定并将水分为 3 个级别。

干扰相关同种项目检测,参与氧化还原反应,影响光学测定结果。溶解气体影响水的有效体积。

1.5.2 控制对策

采用除气技术能有效排除溶解气体对实验的干扰。

1.5.3 监测

可用气相色谱、液相色谱和化学法测定其含量。

1.6 水中新兴污染物

所谓水中新兴污染物,其实它们早在几年或更长时间之前就存在于水中,只不过现在才有能力在水中测定出含量极低的这些污染物。它们包括纳米粒子、药物、个人护理产品、内分泌干扰物等不明物质[4],目前还没有相关标准出台。

2 通用纯水标准

目前,世界上比较通用的纯水标准主要有:国际标准化组织(ISO)、美国临床病理学会(CAP)、美国测试和材料实验社团组织(ASTM)、临床试验标准国际委员会(NCCLS)、美国药学会(USP)以及中国国家实验分析用水标准 GB 6682—2008[5](见表 1)、中国电子级纯水规格 GB/T 1 1446.1—1997 均对 pH、电导率、电阻率、可耗氧物质、吸光度、蒸发残渣、可溶性硅酸离子(阴阳)、颗粒、细菌、硫酸根、TOC、微生物等作了明确规定并将水分为 3 个级别。

3 实验室用水等级及水质评估

3.1 实验室用水等级

纯水共分为 3 级:一级水不含有溶解杂质或胶态杂质有机物,可用二级水进一步制得,用于制备标准水样、超痕量物质分析、高压液相色谱分析等;二级水含有微量的无机、有机或胶态杂质,可用蒸馏水、电析或离子交换法制得的水再蒸馏的方法制备,用于精确分析的研究工作,如原子吸收光谱分析等;三级水是用蒸馏、电析或离子交换法制得的,适用于一般实验室,如生物化学分析等。

3.2 实验用水制备方法

实验室纯水常用制备方法有:蒸馏法、离子交换法、连续去离子法、反渗透法、超滤、活性炭过滤、UV光照射法等[6]。

3.3 水质评估指标

(1)pH 值。它是评价水质的一个非常灵敏的指标。

(2)电阻率。它是衡量实验用水导电性能和检测水中离子浓度的指标。

(3)总有机碳。它是反映水中有机化合物含量的指标。

(4)内毒素。它表示革兰氏阴性细菌的脂多糖细胞壁碎片。

4 讨论

4.1 检验质量现状

目前各医院都建立了实验室质量控制管理体系,许多实验室也进行了 ISO 15189 质量认证,仪器设备分析精度也越来越高,人为质量控制方法和手段也日趋成熟和完善。实验室中的各类误差因素正在逐渐减小和消除,但医院及实验室对因水质量造成的误差重视程度不够。

4.2 纯水机使用现状

目前,各实验室使用的纯水系统(纯水机)工作原理不同,适用性也不同,同时水质监测设备不全、监测方法不便、监测能力有限等等,都给保证实验用水质量带来一定影响[7]。

4.3 建议

(1)医院应建立实验室用水管理小组,同时将实验室用水纳入医院质量管理体系、实验室全面质量管理体系中,保证实验用水不失管、不失控、不失监。

(2)在采购纯水设备前,对实验室开展检测项目和用水要求进行分析评估。

(3)相关人员要重视实验用水质量意识,掌握实验室用水标准,定期进行水质相关指标监测评估和分析。

(4)定期对纯水系统进行预防性维护,将被动检修转变成主动巡视维护,及时更换损坏的和已到使用年限的部件。

(5)相关人员要掌握和熟悉纯水系统的结构和水处理原理,增强维护检修能力,提高纯水系统的使用效率和延长使用年限。

(6)加强对原水的观察和管理,尤其对开放式储水箱更要严格把控,以免造成二次水污染。

(7)建立实验室用水风险控制预案。

(8)警惕来自水中新兴污染物对实验用水可能产生的影响和干扰。

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