TOC測定在水質(zhì)監(jiān)測中發(fā)揮著越來越重要的作用，成為判定水體健康的又一重要指標(biāo)，本文介紹了TOC測定的原理、常用的TOC分析儀，以及TOC與COD、BOD等水質(zhì)污染指標(biāo)之間的關(guān)系。

總有機(jī)碳（Total Organic Carbon，簡稱TOC）是以碳含量表示水體中有機(jī)物總量的綜合指標(biāo)，在水體的氧平衡和碳平衡中起了很大的作用。有機(jī)化合物是以碳鏈為骨架的物質(zhì)，其中碳元素又都處于低價還原狀態(tài)，在水體中會消耗溶解氧，影響水生生物的生存條件，破壞水生態(tài)平衡。因此，測定水體中總有機(jī)碳的含量有助于控制水體的有機(jī)物污染，可用于評價水體中有機(jī)物的污染程度。同時，由于其測定采用高溫燃燒法，可以將有機(jī)物全部氧化分解，因而該指標(biāo)比化學(xué)需氧量（CODCr）和五日生化需氧量（BOD5）更能直接反映出水體受有機(jī)物污染的程度，可以作為工業(yè)廢水、地表水、地下水、海水、飲用水等水質(zhì)控制的監(jiān)測手段。

TOC概況

測定TOC的第一步是氧化消解，主要有高溫氧化法、加熱的過硫酸鹽氧化法、紫外加過硫酸鹽氧化法、紫外線氧化法。檢測二氧化碳的方法主要有非分散紅外法和薄膜電導(dǎo)法。我國制定的TOC分析方法標(biāo)準(zhǔn)為GB13193-91《水質(zhì) 總有機(jī)碳（TOC）的測定 非分散紅外線吸收法》，方法規(guī)定可以采用直接法或差減法。直接法是先將水樣酸化后曝氣，將無機(jī)碳酸鹽分解生成二氧化碳驅(qū)除，再注入高溫燃燒管中，直接測定TOC。差減法是先將水樣連同凈化空氣（干燥并除去二氧化碳）分別導(dǎo)入高溫燃燒管（900℃）和低溫反應(yīng)管（160℃）中，經(jīng)高溫燃燒管的水樣被高溫催化氧化分解，使得有機(jī)化合物和無機(jī)碳酸鹽均轉(zhuǎn)化為二氧化碳，而經(jīng)低溫反應(yīng)管的水樣受酸化使得無機(jī)碳酸鹽分解成二氧化碳，所生成的二氧化碳依次引入非分散紅外檢測器，由于一定波長的紅外線可被二氧化碳選擇吸收，在一定范圍內(nèi)二氧化碳對紅外的吸收強(qiáng)度與二氧化碳的濃度成正比，故可以對水樣的TC（總碳量）和IC（無機(jī)碳量）進(jìn)行定量測定再根據(jù)差減法就得到總碳與無機(jī)碳的差值，即為有機(jī)碳（TOC）的量。在此基礎(chǔ)上，于2001年頒布了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HJ/T71-2001《水質(zhì) 總有機(jī)碳（TOC）的測定 燃燒氧化-非分散紅外吸收法》。

為了適應(yīng)在線監(jiān)測的需要，我國于2003年頒布了環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HJ/T104-2003《總有機(jī)碳（TOC）水質(zhì)自動分析儀技術(shù)要求》。干法氧化是高溫燃燒，在填充鉑系、鈷系等催化劑的燃燒管保持在680~1000℃，將由載氣導(dǎo)入的試樣進(jìn)行燃燒。濕式氧化是向試樣中加入過硫酸鉀等氧化劑，采用紫外線照射等方式施加外部能量將試樣氧化。干法氧化的特點(diǎn)是檢出率較高，氧化能力強(qiáng)，操作簡單、快速。濕法氧化的特點(diǎn)是準(zhǔn)確度高、進(jìn)樣量大、靈敏度高、安全性能好，但費(fèi)時。

幾種主要類型的TOC分析儀器

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織于1987年發(fā)布了ISO8245-1987《水質(zhì) 總有機(jī)碳（TOC）的測定 導(dǎo)則》，在1999年發(fā)布了ISO8245-1999《水質(zhì) 總有機(jī)碳（TOC）和可溶性有機(jī)碳（DOC）的測定 導(dǎo)則》，并以此取代了1987年版。1999年版的主要改動是增加了可溶性有機(jī)碳（DOC）的測定方法，并規(guī)范了水樣及試劑保存等內(nèi)容。導(dǎo)則中提到的氧化消解方式包括燃燒氧化法/氧化劑氧化法、紫外線照射氧化法及其它高能輻射氧化法。對氧化生成的二氧化碳的檢測方法有非分散紅外（NDIR）法、滴定法、重量法、熱導(dǎo)池法、電導(dǎo)法、庫侖法、二氧化碳傳感器法和氫火焰離子化檢測法等。在TOC測定儀中，以NDIR檢測器使用最多，國家標(biāo)準(zhǔn)GB13193-91規(guī)定了測定地面水中TOC的NDIR法。美國試驗(yàn)材料檢驗(yàn)協(xié)會(ASTM)認(rèn)證的CO2檢測方法只有兩種，即NDIR和薄膜電導(dǎo)率檢測。

目前的氧化方法仍以高溫氧化法為主導(dǎo)，且有不斷的創(chuàng)新。如紫外線加過硫酸鹽氧化體系和O3/H2O2體系氧化。在紫外光的照射下，液體樣能連續(xù)不斷的生成氧化劑。只使用紫外光就能使所有的溶解的有機(jī)碳被氧化，但顆粒物及膠體不能被完全氧化。過硫酸鹽和UV相結(jié)合能確保TOC的定量回收?，F(xiàn)在，流動系統(tǒng)在TOC測定中的應(yīng)用已非常普遍，許多商品分析儀都包括了紫外消解單元。紫外光氧化測定水和廢水中的TOC已列為ISO標(biāo)準(zhǔn)和德國、美國、日本等國的標(biāo)準(zhǔn)方法。在紫外光氧化過程中，為了加快有機(jī)物的分解，人們常用TiO2作光氧化的催化劑。TiO2是目前公認(rèn)的性能最好的光催化劑，TiO2光催化氧化法已經(jīng)獲得了實(shí)際的運(yùn)用，但至今沒有獲得美國試驗(yàn)材料協(xié)會的認(rèn)證。O3/H2O2體系氧化利用H2O2的加入，增加O3分解過程中OH基團(tuán)的數(shù)量，增強(qiáng)氧化效果，與單純采用O3氧化的結(jié)果進(jìn)行對比，證實(shí)O3/H2O2氧化效果好。