二氧化碳培养箱产生凝露，相对湿度是否太高？
当我们使用CO2培养箱培养细胞时，由于加入液体的量和培养周期的不同，对培养箱内的相对湿度的要求也不同。
对于采用96孔细胞培养板且培养周期较长的实验，由于单孔加液量较少，在37℃环境下长时间蒸发，存在培养液干涸的风险。
例如培养箱内的相对湿度较高，达到90%以上，可以有效减少液体的蒸发，然而新的问题又出现了，很多细胞培养实验人员发现，培养箱在高湿度条件下容易产生冷凝液，冷凝液的产生如果不加以控制，就会越积越多，给细胞培养带来了一定的细菌感染风险。
那么，培养箱内产生凝露是不是因为相对湿度太高呢？
首先，我们需要了解相对湿度的概念，相对湿度（Relative Humidity，RH）是空气中水蒸气的实际含量与同一温度下饱和状态水蒸气含量的百分比。用公式表示为：
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相对湿度百分比表示空气中水蒸气含量与最大可能含量的比率。
具体来说：
* 0% 相对湿度：空气中没有水蒸气。
* 100％ 相对湿度：空气中已充满水蒸气，无法容纳更多的水蒸气，因此会发生凝结。
* 50％ 相对湿度：表示当前空气中的水蒸气含量是该温度下饱和水蒸气含量的一半。假设温度为37°C，则饱和水蒸气压约为6.27 kPa。因此，相对湿度为50%时的水蒸气压约为3.135 kPa。
饱和水蒸气压是在某一温度下液态水与其蒸气处于动态平衡时，气相中水蒸气产生的压力。
具体来说，当水蒸气和液态水共存于一个封闭的系统中（例如，一个封闭良好的Radobio CO2培养箱）时，水分子会随着时间的推移不断从液态转变为气态（蒸发），同时气态水分子也会不断转变为液态（凝结）。
在某一点，蒸发和凝结的速率相等，此时的蒸汽压为饱和水蒸汽压。其特点是
1.动态平衡：当水和水蒸气在封闭体系中共存时，蒸发和凝结达到平衡，体系中水蒸气的压强不再变化，此时的压强即为饱和水蒸气压强。
2.温度依赖性：饱和水蒸气压随温度变化。温度升高时，水分子的动能增加，更多的水分子可以逸出到气相，因此饱和水蒸气压升高。反之，温度降低时，饱和水蒸气压降低。
3.特点：饱和水压力是一个纯粹的物质特性参数，与液体的量无关，只与温度有关。
计算饱和水蒸气压的常用公式是安托万方程：
对于水来说，安托万常数在不同的温度范围内有不同的值。一组常见的常数如下：
* A=8.07131
* B=1730.63
* C=233.426
这组常数适用于1℃至100℃的温度范围。
利用这些常数我们可以计算出37°C时的饱和水压为6.27 kPa。
那么，在37摄氏度（°C）的饱和水蒸气压状态下，空气中有多少水呢？
要计算饱和水蒸气的质量含量（绝对湿度），我们可以使用克劳修斯-克拉珀龙方程公式：
饱和水蒸气压：37℃时，饱和水蒸气压为6.27kPa。
将温度转换为开尔文：T=37+273.15=310.15 K
代入公式：
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计算得到的结果约为44.6g/m³。
在37°C下，饱和状态下的水蒸气含量（绝对湿度）约为44.6克/立方米。这意味着每立方米空气可以容纳44.6克水蒸气。
180L的二氧化碳培养箱只能容纳约8克的水蒸气。当加湿盘以及培养容器中充满液体时，相对湿度很容易达到很高的值，甚至接近饱和湿度值。
当相对湿度达到100%时，水蒸气开始凝结。此时，空气中的水蒸气含量达到当前温度下所能容纳的最大值，即饱和状态。水蒸气含量进一步增加或温度进一步下降，会导致水蒸气凝结成液态水。
当相对湿度超过 95% 时也可能出现凝露，但这取决于其他因素，例如温度、空气中的水蒸气含量以及地表温度。这些影响因素如下：
1.温度下降：当空气中的水蒸气含量接近饱和时，任何轻微的温度下降或水蒸气含量的增加，都可能引起凝露的发生。例如，培养箱内的温度波动就可能导致凝露的产生，因此温度较为稳定的培养箱会对凝露的产生有抑制作用。
2.局部地表温度低于露点温度：当局部表面温度低于露点温度时，水蒸气会在这些表面凝结成水滴，因此培养箱的温度均匀性在抑制凝结方面会有更好的表现。
3.水蒸气增加：例如加湿盘等培养容器中装有较多的液体，且培养箱的密封性较好，当培养箱内空气中的水蒸气量增加到超过其在当前温度下的最大容量时，即使温度保持不变，也会产生凝露。
因此，温度控制良好的CO2培养箱对冷凝水的产生显然有抑制作用，但当相对湿度超过95%甚至达到饱和状态时，冷凝的可能性就会大大增加，因此我们在培养细胞的时候，除了选择好的二氧化碳培养箱之外，还要尽量避免追求高湿度所带来的凝露风险。
发布时间：2024年7月23日