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| 總有機碳 |
總有機碳是指水體中溶解性和懸浮性有機物含碳的總量。水中有機物的種類很多，除含碳外，還含有氫、氮、硫等元素，還不能全部進行分離鑑定。
常以「TOC」表示。TOC是一個快速檢定的綜合指標，它以碳的數量表示水中含有機物的總量。但由於它不能反映水中有機物的種類和組成，因而不能反映總量相同的
總有機碳所造成的不同污染後果。由於TOC的測定採用燃燒法，因此能將有機物全部氧化，它比BOD5或COD更能直接表示有機物的總量。通常作為評價水體有機物污染程度的重要依據。
中文名總有機碳
外文名total organic carbon
含 義溶解性和懸浮性有機物含碳的總量
簡 稱TOC
作 用評價水體有機物污染程度測定方法加熱氧化法、UV/ 過硫酸鹽氧化等
目錄
基本信息
總有機碳（Total Organic Carbon, TOC）是水中有機物所含碳的總量，所以能完全反映有機物對水體的污染程度。化學需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）是間接測定水中有機物的方法，
一切有機物都是以有機碳組成，水中有機物在氧化時釋放出的碳與氧結合生成CO2，測定生成的CO2是直接測定有機物的方法，
因此TOC是直接測量水中有機污染物較好的方法。它是比COD和BOD5更能確切表示水中有機污染物的綜合指標。
TOC 分析已成為世界許多國家水處理和質量控制的主要手段。另外 , 在飲用水供給、製藥、食品、
半導體工業、廢物腐殖質化程度分析、水生系統的碳通量分析、土壤碳含量的測定、以及土壤的碳循環中都需要進行 TOC 的測定。
測定方法
水中TOC的監測都使用儀器法進行測定。如採用直接燃燒氧化-非分散紅外法和K2S2O8氧化-非分散紅外法的總有機碳監測儀等。自1962年開發了有機物燃燒氧
化分解後用非分散紅外氣體分析儀連續測定方法以來,TOC 分析儀得到飛躍發展，它能在高溫催化氧化的狀態下或K2S2O8存在的條件下氧化分解所有有機物。
高溫催化氧化方法的氧化溫度一般在980℃。這一方法已列入許多國家的標準方法中，如美國在1967年就在ASTM試驗法（美國材料試驗協會）D-2579中法定採用，
美國EPA9096方法規定用燃燒—非分散紅外法（NDIR）測定水中TOC，現在美國測定水中有機物綜合指標的測定儀器主要以TOC為主；日本是在1970年開始討論TOC方法，
1971年新修改的JIS方法中就作為參考方法列入JIS K0101中；我國也在1991年正式將本方法作為地表水和飲用水中TOC 測定的國標方法。
TOC的測定方法中的氧化方式有燃燒氧化法和濕式氧化法，產生的CO2氣體檢測方法有NDIR、電導法和FID 法等。由於燃燒—非分散紅外法不適用測定含高鹽量的海水、
測定方法靈敏度較低和儀器較昂貴，所以濕式氧化法測定總有機碳成為基體複雜水樣中TOC的有效測定方法，如過硫酸鉀紫外氧化- 非分散紅外法、二氧化鈦- 電導率法等。
更具體來說，測定TOC 時使用的氧化有機污染物的方法有三種，即：加熱氧化、紫外照射-過硫酸鹽氧化和OH自由基氧化。實驗室用TOC測定儀和自動在線TOC 監測儀
都有使用這三種氧化方法的儀器，雖然三種氧化方法的儀器設計、類型及氧化特性等不同，但必須能使待測水樣中的有機污染物全部轉變成CO2，通過測量生成的CO2量計算水樣中的TOC濃度。
加熱氧化法
加熱氧化方法是在高溫下燃燒水樣中的有機物,使其轉化為CO2,如果溫度控制合適,且催化劑效果良好時,這種方法是三種氧化方法中氧化效率最高的方法。
在小型燃燒爐中加入少量待測水樣，加熱至600～980℃以鉑金屬作催化劑使有機污染物氧化，在瞬時燃燒使有機物完全氧化。
由於允許進樣量僅為0.1ml，為了使測量的水樣具有代表性，在進樣前將水樣均勻化並且通過濾膜過濾後測定，
這是對測量結果影響最大的因素。然而，在環境監測中使用存在着測定數據的代表性問題。
這種方法非常適合於實驗室用TOC測定儀，而用這種方法氧化設計的TOC自動在線監測儀，必須在現場用標準TOC樣品反覆標定，且水樣前處理裝置也較為複雜，
難以自動在線清洗。由於HJ/T91-2002規定排放污水必須測定含懸浮物的原始水樣，儀器的日常維護和管理也十分重要。
UV/ 過硫酸鹽氧化
在UV/ 過硫酸鹽氧化法中，是向水樣中加入K2S2O8並混合均勻後，用紫外光（UV）照射，這種方法水樣中大的顆粒物不能被完全氧化，其氧化效率受水樣中有機污染物的形態影響。
UV光照射能放出少量O3，由於其量甚微，對水樣的氧化實際起不到明顯作用。
經簡化後的這種氧化方法氧化效率有所提高，但其可變因素應是研究和開發新儀器的重點，以這種氧化方法為原理的儀器，無論實驗室用還是自動在線監測用TOC測定儀，
對使用人員的技術水平和熟練程度都要求較高。以這種方法氧化的TOC測定儀由於其價廉，很受用戶歡迎，是使用率和普及率最高的TOC測定儀。
OH 自由基氧化
Bio Tector作為具有氧化性的試劑，用其OH自由基的氧化能力開發出新的TOC監測儀，在pH較高的情況下，O3濃度較高時則生成OH，由於OH不穩定，且腐蝕性較強，但能有效地氧化水中的有機污染物。
在O3和NaOH存在時，在反應室內生成的OH氧化劑可氧化較大量水樣中的有機污染物，因此TOC測量結果不受水樣中懸浮物及顆粒物的影響，水樣不經過濾可直接測定。
該方法適合於TOC自動在線監測儀，但對流路系統要求較高。
TOC的測定有水樣原樣測定的差減法和採用前處理除去水樣中IC後測定的直接法兩種方法。前一種方法適用於測定IC比TOC低的水樣。
後一種方法適用於測定IC含量高的水樣，但這種方法將會有揮發性有機物的損失。TC 測定方法有燃燒氧化法和濕式氧化法。
IC的測定方法為酸化法。IC的處理方法採用酸化曝氣處理法。將水樣酸化至pH<3，CO32-和HCO3-轉化成碳酸，再通過曝氣去除CO2。
應用
地表水中 TOC 的監測方法我國已有測定地表水中TOC的國標方法GB 13193-91，採用的燃燒氧化- 非分散紅外法，測定濃度範圍為0.5～60mg/L，
檢測下限為0.5mg/L。當水樣中常見共存離子超過SO42-400mg/L，Cl-400mg/L，PO43-100mg/L，硫化物100mg/L時，對測定有干擾，應作適當處理後再進行分析測定。
污水中 TOC 的監測分析方法
我國污水中TOC的標準測定方法正在制定當中，也擬採用燃燒氧化- 非分散紅外法或濕式氧化- 非分散紅外法。燃燒氧化法的最低檢測限為1.0mg/L。
進樣量過小會影響重現性和降低方法靈敏度，但進樣量又不能太多，否則將影響氣化效率。通常測試幾個mg/L時，進樣量以30～50微升為宜；
測試在幾十個mg/L以上時，進樣量可在10～30 微升範圍內選擇。由於廢水中TOC 含量較高，對於不同污水樣品，在測定過程中要適當加以稀釋，
使其測定值在標準曲線的線性範圍內，從而保證測定值的準確,而濕式氧化法則不存在這些問題。另外，對含懸浮物較多水樣也應對樣品稀釋後進樣。
水樣中含有大顆粒懸浮物時，受水樣注射器針孔限制,測定結果往往不包括全部顆粒態有機碳。
IC對TOC測定的影響：在樣品中無機碳含量較高的時候，如果仍用TC減去IC的方法來計算TOC，會給TOC值帶來很大的誤差，干擾TOC的測定。
在這種情況下，應預先對樣品進行前處理。實驗結果表明，當IC 濃度為TOC濃度的二倍時，其測量誤差超過30%。鹽類對TC測定的影響：取不同濃度NaCl溶液與TC溶液混合，
進行測定。實驗結果表明，當NaCl的濃度為TC濃度1000倍時，NaCl對TC測定影響仍較小。而且，測定過程中所得峰形正常，基線平直，無拖尾、基線漂移等現象。
污水中 COD 排放總量的監測
在污水排放總量控制的指標中，有機污染物總量控制指標為化學需氧量（COD）。由於不同類型的水中（特別是一些污水）存在不被COD所反映的的有機物，
如一些揮發性化合物、環狀或多環芳烴污染物，致使COD指標不能完全反映水體的有機污染狀況。而總有機碳(TOC)指標因為採用燃燒氧化—非分散紅外法測定，
對有機物的氧化比較完全，氧化率在80% 以上。所以，TOC指標更能反映水體的有機污染程度。因此，國外許多國家將TOC在線自動監測儀置於工廠總排污口，隨時監測污水的排污情況。
TOC 的排放標準限值
國外許多國家將TOC在線自動監測儀置於工廠總排污口,隨時監測廢水的排污情況，有些國家已制定了TOC 的排放標準。我國修訂的「污水綜合排放標準(GB8978-1996)」中已列入TOC控制指標。
分析儀
國內外已研製生產有包括實現連續在線監測的各種類型的 TOC 分析儀。按工作原理不同，可分為燃燒氧化2NDIR 法； 加熱2過硫酸鹽氧化2NDIR法；
UV 光催化2過硫酸鹽氧化2NDIR 法、離子選擇電極 ( ISE) 法、電導法、氣相色譜法等。其中 , 燃燒氧化2NDIR 法只需一次性轉化，流程簡單，為國內外廣泛採用。
國內常見的 TOC 測定儀 , 如 TOC210B、TOC2500、TOC25000、TOC2V 系列、TOC24100 是日本島津 不 同 時 期 的 產 品；12702M、1555B、6800、6810 是美國
ION ICS 公司不同时期的产品。比较国外几种 TOC 分析仪的性能特点可知，日本早期的 TOC 测定仪水平低于美国， 经过不断努力和创新，其水平与美国的同类产品相当
各有特點。例如，島津製作所的 TOC2VCPH 有稀釋功能，美國Star Instruments Inc 的 100 型 TOC 測定儀有臭氧法、超純紫外法、紫外 + 過硫酸鹽法、900 ℃+ 鉑
催化高溫氧化法四種氧化方法可選擇。ThermoElectron Corporation (N YSE : TMO) 在荷蘭的代夫特工廠於 2003 年 10 月推出的台式高性能 TOC分析儀 HiPer TOC 也具
有 4 種不同的氧化技術： 高溫氧 化，UV2過 硫 酸 鹽，超 純 UV，UV2臭 氧。HiPer TOC 的一體化 55 位三維自動進樣器提高了分析效率，兩個 NDIR 在一次分析里得到高、
低不同濃度的 TOC 結果。國外最新研製的 TOC 測定儀仍有低檔機 , 如島津製作所的 TOC2V E、美國ION ICS 公司的 1555B。1555B 只用一個模擬溫控器控制 900 ℃的 TC 氧化爐溫度，
IC 反應爐只靠TC 氧化爐的 900 ℃爐溫傳熱， 結構更簡單，它們都採用微量注射器手動進樣。
世界上 TOC 分析儀的氧化技術以高溫氧化為主。但是，在美國 USP643 中也明確規定了加熱2過硫酸氧化法、紫外線2過硫酸氧化法。紫外線氧化法，
在日本藥局已獲得認證並已在日本廣泛地應用，但歐美等國的行政主管部門並未獲得認可。
存在的問題
TOC測定儀具有流程簡單、重現性好、靈敏度高、穩定可靠、測定過程一般不消耗化學藥品、不產生二次污染、測量全部有機碳含量等優點，
因而 TOC 是實現有機污染物排放控制的最佳綜合指標 。但是在 TOC 測定過程中仍然還存在大量的問題，有待進一步的研究。
水樣中的大顆粒懸浮物不能進入儀器， 測試結果未包括全部顆粒的 TOC。
低溫燃燒法溫度不統一，一般是先將 IC 去除，然後中溫 (1000 ℃) 催化燃燒，這就涉及到IC 去除是否充分的問題。
採用燃燒法直接測定 TOC 前要曝氣去除溶液中的 TIC，由於曝氣過程會造成水樣中揮發性有機物的損失而產生測定誤差，因此其測定結果只是不可吹
出的有機碳 ( NPOC) 值，TOC 是 POC 和NPOC 的總和。由此可見，頒布已十多年的標準GB213193291 必須進行修訂以切合技術水平的要求。
我國關於 TOC 測定的標準僅在《污水綜合排放標準》 ( GB897821996) 中有規定，TOC檢測標準尚未出台。而實際工作中，
TOC 的檢測早已經成為一些領域的不可缺少的一環。他們更多的是參考美國藥典或日本藥方局頒布的有關規定。
國家對廢水的達標考核指標是 CODCr，在一定條件下 , 解決好 TOC 與 CODCr值的相關性，才能解決非國標測試方法與現行管理制度不適應的問題。[1]