[科普中国]-总有机碳量

总有机碳量是指水体中溶解性和悬浮性有机物含碳的总量。水中有机物的种类很多，除含碳外，还含有氢、氮、硫等元素，目前还不能全部进行分离鉴定。常以“TOC”表示。TOC是一个快速检定的综合指标，它以碳的数量表示水中含有机物的总量。但由于它不能反映水中有机物的种类和组成，因而不能反映总量相同的总有机碳所造成的不同污染后果。由于TOC的测定采用燃烧法，因此能将有机物全部氧化，它比BOD5或COD更能直接表示有机物的总量。通常作为评价水体有机物污染程度的重要依据。

简介总有机碳量（Total Organic Carbon，TOC）是水中有机物所含碳的总量，所以能完全反映有机物对水体的污染程度。化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）是间接测定水中有机物的方法，一切有机物都是以有机碳组成，水中有机物在氧化时释放出的碳与氧结合生成CO2，测定生成的CO2是直接测定有机物的方法，因此TOC是直接测量水中有机污染物较好的方法。它是比COD和BOD5更能确切表示水中有机污染物的综合指标。

TOC分析已成为世界许多国家水处理和质量控制的主要手段。另外，在饮用水供给、制药、食品、半导体工业、废物腐殖质化程度分析、水生系统的碳通量分析、土壤碳含量的测定、以及土壤的碳循环中都需要进行TOC的测定1。

测定方法目前，水中TOC的监测都使用仪器法进行测定。如采用直接燃烧氧化-非分散红外法和K2S2O8氧化-非分散红外法的总有机碳量监测仪等。自1962年开发了有机物燃烧氧化分解后用非分散红外气体分析仪连续测定方法以来，TOC分析仪得到飞跃发展，它能在高温催化氧化的状态下或K2S2O8存在的条件下氧化分解所有有机物。高温催化氧化方法的氧化温度一般在980℃。这一方法已列入许多国家的标准方法中，如美国在1967年就在ASTM试验法(美国材料试验协会)D-2579中法定采用，美国EPA9096方法规定用燃烧—非分散红外法(NDIR)测定水中TOC，现在美国测定水中有机物综合指标的测定仪器主要以TOC为主；日本是在1970年开始讨论TOC方法，1971年新修改的JIS方法中就作为参考方法列入JISK0101中；我国也在1991年正式将本方法作为地表水和饮用水中TOC测定的国标方法。

TOC的测定方法中的氧化方式有燃烧氧化法和湿式氧化法，产生的CO2气体检测方法有NDIR、电导法和FID法等。由于燃烧—非分散红外法不适用测定含高盐量的海水、测定方法灵敏度较低和仪器较昂贵，所以湿式氧化法测定总有机碳量成为基体复杂水样中TOC的有效测定方法，如过硫酸钾紫外氧化-非分散红外法、二氧化钛-电导率法等。

更具体来说，测定TOC时使用的氧化有机污染物的方法有三种，即：加热氧化、紫外照射-过硫酸盐氧化和OH自由基氧化。目前实验室用TOC测定仪和自动在线TOC监测仪都有使用这三种氧化方法的仪器，虽然三种氧化方法的仪器设计、类型及氧化特性等不同，但必须能使待测水样中的有机污染物全部转变成CO2，通过测量生成的CO2量计算水样中的TOC浓度1。

加热氧化法①加热氧化方法是在高温下燃烧水样中的有机物，使其转化为CO2，如果温度控制合适，且催化剂效果良好时，这种方法是三种氧化方法中氧化效率最高的方法。

②在小型燃烧炉中加入少量待测水样，加热至600～980℃以铂金属作催化剂使有机污染物氧化，在瞬时燃烧使有机物完全氧化。

③由于允许进样量仅为0.1ml，为了使测量的水样具有代表性，在进样前将水样均匀化并且通过滤膜过滤后测定，这是对测量结果影响最大的因素。然而，在环境监测中使用存在着测定数据的代表性问题。

④这种方法非常适合于实验室用TOC测定仪，而用这种方法氧化设计的TOC自动在线监测仪，必须在现场用标准TOC样品反复标定，且水样前处理装置也较为复杂，难以自动在线清洗。由于HJ/T91-2002规定排放污水必须测定含悬浮物的原始水样，仪器的日常维护和管理也十分重要2。

UV/过硫酸盐氧化1)在UV/过硫酸盐氧化法中，是向水样中加入K2S2O8并混合均匀后，用紫外光（UV）照射，这种方法水样中大的颗粒物不能被完全氧化，其氧化效率受水样中有机污染物的形态影响。

2)UV光照射能放出少量O3，由于其量甚微，对水样的氧化实际起不到明显作用。

3)经简化后的这种氧化方法氧化效率有所提高，但其可变因素应是研究和开发新仪器的重点，以这种氧化方法为原理的仪器，无论实验室用还是自动在线监测用TOC测定仪，对使用人员的技术水平和熟练程度都要求较高。以这种方法氧化的TOC测定仪由于其价廉，很受用户欢迎，是目前使用率和普及率最高的TOC测定仪。

OH自由基氧化1)BioTector作为具有氧化性的试剂，用其OH自由基的氧化能力开发出新的TOC监测仪，在pH较高的情况下，O3浓度较高时则生成OH，由于OH不稳定，且腐蚀性较强，但能有效地氧化水中的有机污染物。

2)在O3和NaOH存在时，在反应室内生成的OH氧化剂可氧化较大量水样中的有机污染物，因此TOC测量结果不受水样中悬浮物及颗粒物的影响，水样不经过滤可直接测定。

3)该方法适合于TOC自动在线监测仪，但对流路系统要求较高。

TOC的测定有水样原样测定的差减法和采用前处理除去水样中IC后测定的直接法两种方法。前一种方法适用于测定IC比TOC低的水样。后一种方法适用于测定IC含量高的水样，但这种方法将会有挥发性有机物的损失。TC测定方法有燃烧氧化法和湿式氧化法。IC的测定方法为酸化法。IC的处理方法采用酸化曝气处理法。将水样酸化至pH