為什麼我的二氧化碳培養箱會出現冷凝現象？
當我們使用CO2培養箱培養細胞時，由於添加液體的量和培養週期的不同，對培養箱內的相對濕度的要求也不同。
對於採用96孔細胞培養板且培養週期較長的實驗，由於單孔加液量較少，在37℃環境下長時間蒸發，有培養液乾涸的風險。
例如培養箱內的相對濕度較高，達到90%以上，可以有效減少液體的蒸發，然而新的問題又出現了，很多細胞培養實驗人員發現，培養箱在高濕度條件下容易產生冷凝液，冷凝液的產生如果不加以控制，就會越積越多，給細胞培養帶來了一定的細菌感染風險。
那麼，培養箱內產生凝露是不是因為相對濕度太高呢？
首先，我們需要了解相對濕度的概念，相對濕度（Relative Humidity，RH）是空氣中水蒸氣的實際含量與同一溫度下飽和狀態水蒸氣含量的百分比。用公式表示為：
.png)
相對濕度百分比表示空氣中水蒸氣含量與最大可能含量的比率。
具體來說：
* 0% 相對濕度：空氣中沒有水蒸氣。
* 100％ 相對濕度：空氣中已充滿水蒸氣，無法容納更多的水蒸氣，因此會發生凝結。
* 50％ 相對濕度：表示目前空氣中的水蒸氣含量是該溫度下飽和水蒸氣含量的一半。假設溫度為37°C，則飽和水蒸氣壓約為6.27 kPa。因此，相對濕度為50%時的水蒸氣壓約為3.135 kPa。
飽和水蒸氣壓是在某一溫度下液態水與其蒸氣處於動態平衡時，氣相中水蒸氣所產生的壓力。
具體來說，當水蒸氣和液態水共存於一個封閉的系統中（例如，一個封閉良好的Radobio CO2培養箱）時，水分子會隨著時間的推移不斷從液態轉變為氣態（蒸發），同時氣態水分子也會不斷轉變為液態（凝結）。
在某一點，蒸發和凝結的速率相等，此時的蒸汽壓為飽和水蒸汽壓。其特點是
1.動態平衡：當水和水蒸氣在封閉系統中共存時，蒸發和凝結達到平衡，系統中水蒸氣的壓力不再變化，此時的壓強即為飽和水蒸氣壓強。
2.溫度依賴性：飽和水蒸氣壓隨溫度變化。溫度升高時，水分子的動能增加，更多的水分子可以逸出到氣相，因此飽和水蒸氣壓升高。反之，溫度降低時，飽和水蒸氣壓降低。
3.特點：飽和水壓力是純粹的物質特性參數，與液體的量無關，只與溫度有關。
計算飽和水蒸氣壓的常用公式是安托萬方程式：
對於水來說，安托萬常數在不同的溫度範圍內有不同的數值。一組常見的常數如下：
* A=8.07131
* B=1730.63
* C=233.426
這組常數適用於1°C至100°C的溫度範圍。
利用這些常數我們可以計算出37°C時的飽和水壓為6.27 kPa。
那麼，在攝氏37度（°C）的飽和水蒸氣壓狀態下，空氣中有多少水呢？
要計算飽和水蒸氣的質量含量（絕對濕度），我們可以使用克勞修斯-克拉珀龍方程式公式：
飽和水蒸氣壓：37℃時，飽和水蒸氣壓為6.27kPa。
將溫度轉換為開爾文：T=37+273.15=310.15 K
代入公式：
.png)
計算得到的結果約為44.6g/m³。
在37°C下，飽和狀態的水蒸氣含量（絕對濕度）約為44.6克/立方米。這意味著每立方米空氣可以容納44.6克水蒸氣。
180L的二氧化碳培養箱只能容納約8克的水蒸氣。當加濕盤以及培養容器中充滿液體時，相對濕度很容易達到很高的值，甚至接近飽和濕度值。
當相對濕度達到100%時，水蒸氣開始凝結。此時，空氣中的水蒸氣含量達到目前溫度下所能容納的最大值，即飽和狀態。水蒸氣含量進一步增加或溫度進一步下降，會導致水蒸氣凝結成液態水。
當相對濕度超過 95% 時也可能出現凝露，但這取決於其他因素，例如溫度、空氣中的水蒸氣含量以及地表溫度。這些影響因素如下：
1.溫度下降：當空氣中的水蒸氣含量接近飽和時，任何輕微的溫度下降或水蒸氣含量的增加，都可能引起凝露的發生。例如，培養箱內的溫度波動就可能導致凝露的產生，因此溫度較穩定的培養箱會對凝露的產生有抑製作用。
2.局部地表溫度低於露點溫度：當局部表面溫度低於露點溫度時，水蒸氣會在這些表面凝結成水滴，因此培養箱的溫度均勻性在抑制凝結方面會有更好的表現。
3.水蒸氣增加：例如加濕盤等培養容器中裝有較多的液體，且培養箱的密封性較好，當培養箱內空氣中的水蒸氣量增加到超過其在當前溫度下的最大容量時，即使溫度保持不變，也會產生凝露。
因此，溫度控制良好的CO2培養箱對冷凝水的產生顯然有抑製作用，但當相對濕度超過95%甚至達到飽和狀態時，冷凝的可能性就會大大增加，因此我們在培養細胞的時候，除了選擇好的二氧化碳培養箱之外，也要盡量避免追求高濕度所帶來的凝露風險。
發佈時間：2024年7月23日