分析實驗室的數據品質，除了受儀器性能、分析方法與試劑品質影響，實驗用水也是重要因素。
超純水常用於標準品與樣品稀釋、HPLC 流動相製備，以及分子生物學實驗。水中的離子、有機污染物、微粒、微生物或核酸酶，都可能影響分析結果。
選擇超純水系統時，除電阻率外，還應依分析方法確認需要控制的污染物與水質指標。
- ICP、HPLC、PCR 對超純水的要求有何差異？
各類分析方法關注的污染來源不同，可依下表比較：
| 分析應用 | 主要關注污染物 | 重要水質指標／配置 |
|---|---|---|
| ICP、ICP-OES、AAS | 無機離子、痕量元素 | 高電阻率、低離子與元素背景 |
| HPLC、UHPLC、LC-MS | 有機污染物 | 低 TOC、UV 光氧化、TOC 監測 |
| PCR、RNA、DNA、NGS | RNase、DNase、內毒素、微生物 | 超濾、核酸酶與內毒素控制 |
ASTM D1193 對試劑用水的規範涵蓋電導度／電阻率、TOC、鈉、氯化物、二氧化矽、內毒素及微生物污染等項目，因此電阻率並非判定水質的唯一指標。
- ICP、ICP-OES、AAS：降低離子與元素背景
ICP、ICP-OES 與 AAS 用於元素分析。若空白溶液、標準液或樣品稀釋用水含有無機離子或痕量元素，可能提高空白值並影響低濃度分析。
元素分析此類應用選擇超純水系統時，可優先確認：
• 高電阻率與低導電度
• 低離子與痕量元素污染
• 穩定的取水水質
Adrona Integrity+ Trace 的官方規格顯示，Grade 1 產水在 25°C 的電阻率為 18.2 MΩ·cm、導電度為 0.055 μS/cm，TOC <10 ppb。
18.2 MΩ·cm 主要反映離子性污染程度，不能用來判定 TOC、RNase、DNase、內毒素或微生物等其他污染物的含量。
- HPLC、UHPLC、LC-MS：除電阻率外，也須控制 TOC
HPLC 與 LC-MS 對有機背景較敏感，因此總有機碳（Total Organic Carbon, TOC）是選擇用水時的重要指標之一。
Merck Millipore 的 HPLC／LC-MS 應用資料比較瓶裝 HPLC-grade water 與新鮮製備、TOC <5 ppb 的超純水。測試中，瓶裝水出現較明顯的基線漂移（baseline drift）與鬼峰（ghost peak），顯示流動相用水中的有機污染可能影響色譜背景。
HPLC、UHPLC 或 LC-MS 用水可確認下列項目：
• TOC 規格
• UV 光氧化（UV photooxidation）
• TOC 監測功能
Integrity+ HPLC 的官方規格為 18.2 MΩ·cm、TOC <5 ppb；原廠註明在適當操作條件下可低於 2 ppb，並配置 TOC monitor。
因此，同樣標示 18.2 MΩ·cm 的超純水系統，仍可能因 TOC 規格與純化配置不同，而適用於不同分析方法。
- PCR、RNA、DNA、NGS：控制核酸酶與生物性污染
分子生物學實驗除離子與有機物外，也需考量核酸酶及其他生物性污染。
RNase 會分解 RNA，DNase 會分解 DNA；部分生命科學應用也須控制內毒素、微生物與微粒。
因此，PCR、RNA／DNA 分析與 NGS 等應用，可依實驗需求選擇配置超濾的超純水系統。
Thermo Fisher 的 UV/UF 純水系統應用資料以 RNase、DNase 與內毒素進行測試，結果顯示 UV 與超濾配置可用於降低這些污染物，適用於對核酸酶與內毒素有控制需求的實驗。
Adrona Integrity+ Bio 的官方規格包括：
• 電阻率：18.2 MΩ·cm
• TOC：<5 ppb
• RNase：<1 pg/mL
• DNase：<5 pg/mL
• Bacteria：<0.01 CFU/mL
• Endotoxin：<0.001 EU/mL
• Particles >0.22 μm：<0.05/mL
以上數據依 Adrona Integrity+ 官方 Data Sheet 整理。
- 超純水系統的主要純化技術
實驗室超純水系統通常由多項純化技術組成，實際配置依機型與應用而異。
常見程序包括：
前處理 → RO 逆滲透 → Polishing → UV 光氧化或超濾 → Grade 1 超純水
各純化技術的主要功能如下：
| 純化技術 | 主要作用 |
|---|---|
| 前處理 | 降低顆粒、餘氯等污染，保護後端模組 |
| RO 逆滲透 | 去除大部分離子及多類污染物 |
| Polishing | 降低殘留離子，提高產水電阻率 |
| UV 光氧化 | 降低有機污染與 TOC |
| Ultrafilter | 控制高分子與特定生物性污染物 |
- 超純水系統選型的 4 項評估原則
1. 依分析方法確認水質需求
ICP、HPLC 與 PCR 對污染物的敏感性不同，選型前應先確認用水用途、分析方法及方法規範。
2. 同時檢視電阻率與其他水質指標
ASTM D1193 對試劑用水的規範不只包含電阻率，也涵蓋 TOC、特定無機離子及生物性污染物。設備比較時應依用途選擇相應指標。
3. HPLC／LC-MS 應確認 TOC 規格與監測方式
若方法容易受到有機背景干擾，應確認系統的 TOC 規格、UV 光氧化配置及是否具備 TOC 監測功能。
4. 分子生物學應確認生物性污染規格
涉及 RNA、DNA、PCR 或 NGS 的實驗，可依方法需求確認 RNase、DNase、內毒素、微生物與微粒等規格。
- Adrona Integrity+ Trace、HPLC、Bio 選型比較
| 機型 | 主要特色 | 建議應用 |
|---|---|---|
| Integrity+ Trace | 18.2 MΩ·cm、TOC <10 ppb | ICP、ICP-OES、AAS、無機痕量分析 |
| Integrity+ HPLC | TOC <5 ppb、TOC monitor | HPLC、UHPLC、LC-MS |
| Integrity+ Bio | RNase、DNase、內毒素與微粒控制 | PCR、RNA、DNA、NGS 等分子生物學應用 |
上表依 Adrona Integrity+ 官方規格與應用配置整理。實際選型仍應依分析方法、實驗室 SOP、每日用水量、進水條件及其他方法要求確認。
- 常見問題 FAQ
Q1：18.2 MΩ·cm 是否足以代表整體水質？
不是。18.2 MΩ·cm 主要反映水中的離子性污染；TOC、核酸酶、內毒素、微生物與微粒須以其他指標評估。
Q2：RO 水與 Grade 1 超純水有何差異？
RO 是純化技術之一；Grade 1 則是實驗用水的品質分級。超純水系統通常在 RO 後再經 polishing 或其他純化程序，以達到所需水質。
Q3：HPLC 為何需要關注 TOC？
流動相用水中的有機污染可能增加色譜背景，造成基線漂移或鬼峰。對高靈敏度分析而言，TOC 是重要的水質控制項目。
Q4：所有分析都需要 Grade 1 超純水嗎？
不一定。ISO 3696 將分析實驗室用水分為三個等級，且其適用範圍主要為無機化學分析，不適用於有機痕量、表面活性劑、生物或醫學分析。各方法應依其標準或 SOP 規定選擇用水。
結論
超純水系統的選擇應以分析方法與污染控制需求為基礎。
ICP、ICP-OES 與 AAS 主要關注離子與元素背景；HPLC、UHPLC 與 LC-MS 需同時評估 TOC；PCR、RNA、DNA 與 NGS 等分子生物學應用則須考量核酸酶、內毒素及微生物等污染。
設備評估時，應綜合比較水質規格、用水量、進水條件、純化配置與維護需求，再依實驗室方法規範選定適合的系統。
