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1 概述
1．1 定义
总有机碳(TOC)是将水样中的有机物中的碳通过燃烧或化学氧化转化成二氧化碳，通过红外吸收测定了二氧化碳的量，从而也就测定了有机物中的总有机碳．总有机碳包含了水中悬浮的或吸附于悬浮物上的有机物中的碳和溶解于水中的有机物的碳．后者称为溶解性有机碳(DOC)。
1．2 总有机碳的物理化学意义
总有机碳是反映水质受到有机物污染的替代水质指标之一，和其它水质替代指标一样，它不反映水质受到那些具体的有机物的特性．而是反映各个污染物中所含碳的量，其数量愈高．表明水受到的有机物污染愈多。1979年国际供水协会．将水源水质按DOC值
分为4类．见表l：
表l 按DOC对水质分类mg／L
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1 |
2 |
3 |
4 |
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<1.5 |
2.5-3.5 |
4.5-6.0 |
>8.0 |
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实际无污染 |
中等污染 |
严重污染 |
极度污染 |
在日常检测中．一般水体的总有机碳或溶解性有机碳变化不会太大．一旦有突发性的增加，表明水质受到意外的污染。
2 分析方法
总有机碳(TOC)，由专门的仪器——总有机碳分析仪(以下简称TOC分析仪)来测定。TOC分析仪，是将水溶液中的总有机碳通过燃烧或化学氧化转化为二氧化碳．测定其含量。利用二氧化碳与总有机碳之间碳含量的对应关系．从而对水溶液中总有机碳进行定量测定。
仪器按工作原理不同，目前主要有三种．可分为燃烧氧化法．过硫酸盐紫外氧化法和湿式氧化法。
3
与总有机碳相关的其它有机物替代水质指标
有机物替代指标除耗氧量CODMn、化学需氧量CODCr和总有机碳(TOC)外还有：生化需氧量(BOD)和紫外光消光值(Euv254)。
3．1 生化需氧量(BOD)
生化需氧量是在规定条件下微生物分解氧化有机物所消耗氧的量。它与水中可生物降解的有机物呈正相。自然界中的生化过程缓慢，水中有机物的碳化过程需10—20天可接近完成；完成硝化过程则需100天。故采用20℃温度下培养j天所消耗的水中溶解氧的量。称之为五日生化需氧量(BOD5)，BOD5可反映水体中可生化有机物的50％-70％。
3．2 紫外光消光值(Euv 254)
水中有机物如芳香烃，以及带共轭双键的化合物对紫外光有一定吸收．特别是水中的腐殖质物质其组成大多为芳烃化合物，故经常在260～3∞nm波长区域有一最大吸收值。Euv一般常用254nm作测定．水样的Euv值与水质腐殖质物质呈正相关。
所有有机物都可以被测定为总有机碳TOC．或者氧化后被测定为化学需氧量CODMn，或者一部分被氧化测定为CODMn有机物中的腐殖质及其分解物以及含共轭双键的有机物能被测定为紫外消光值Euv：对某一特定水样检测其TOC,CODMn,CODcr
BOD5及Euv项目它们之间呈一定的相关性：
4 降低水中有机碳的水处理工艺
降低水中有机碳的水处理工艺与降低水的耗氧量的水处理工艺是一致的。包括做好水源环境保护，在水处理上可采用生物预处理，强化常规处理．臭氧氧化及活性碳处理，也可在一定情况下采用膜法处理。
5 我国供水水质中的水平及国内外的限值
5．1 我国供水水质中总有机碳(TOC)的水平
国内各水司供水水质中总有机碳(TOC)的情况(mg/L)(略)
通过对三十几家水司1999
2000年水质数据的统计．有十二家水司做了该项目，出厂水共22份数据，TOC的平均浓度范围是0．59～5.41mg/L．其中3家水司占总数据13％的数据超过了4mg／L。由12份管网水数据可知TOC的平均浓度范围是0．7～3．97mg/L。
5．2 国内外水质标准中总有机碳(TOC)的限值
世界各地饮用水水质标准中总有机碳(TOC)的限值
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来源 |
建设部城市供水2000年水质目标规划 |
世界卫生组织饮用水水质准则1996 |
欧盟饮用水水质指令98／83／EC |
俄罗斯饮用水水质标准 |
英国供水水质规则 2000 |
法国用水水质标准95—368 |
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限值 |
无具体限值 |
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无异常变化 |
无具体指标值 |
无异常变化 |
不高于常浓度 正 |
6 与TOC相关的指标
一项对于美国饮用水的研究表明，当用氯气消毒时，若三氯甲烷浓度超过100μg／L(加拿大卫生组织的指导值)时，则处理后的水中总有机碳浓度大于或等于2mg/L。美国环保局的《消毒剂和消毒副产物规定》中指出，饮用水中总有机碳为2mg/L，水源水中为4mgjL时，才能确保消毒副产物的量被控制在可接受的水平。加拿大卫生组织对于饮用水中溶解性及总有机碳未制定专门的指导值，而它只是推荐饮用水及水源水中总有机碳(TOC)在任何时候不能超过4mg/L(此值适用于氯气消毒，不适用于系统不经消毒或是采用其它途径消毒，如臭氧消毒等)，并推荐了一些和溶解性及总有机碳有相关性的参数指标，如色度(目标值：l5TCU)，总溶解性固体(目标值：500mg／L)，浑浊度(最大允许值：1NTU)，三卤甲烷(暂定最大值：100μg/L)
7 限值
根据国外的情况，总有机碳目前都未设定限值。根据国内有限的水质数据，尚难以制定TOC限值，故暂不定TOC限值。只说明无异常变化．高于正常浓度时，要探究其原因。
来源:《城市供水水质标准》检验项目释义
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Organic contaminants (natural organic substances, insecticides, herbicides, and other agricultural chemicals) enter waterways in rainfall runoff. Domestic and industrial wastewaters also contribute organic contaminants in various amounts. As a result of accidental spills or leaks, industrial organic wastes may enter streams. Some of the contaminants may not be completely removed by treatment processes; therefore, they could become a problem for drinking water sources. It is important to know the organic content in a waterway.
Methodology: Total organic carbon (TOC) provides a speedy and convenient way of determining the degree of organic contamination. A carbon analyzer using an infrared detection system is used to measure total organic carbon. Organic carbon is oxidized to carbon dioxide.
The CO2 produced is carried by a "carrier gas" into an infrared analyzer that measures the absorption wavelength of CO2. The instrument utilizes a microprocessor that will calculate the concentration of carbon based on the absorption of light in the CO2. The amount of carbon will be expressed in mg/L. Two other test methods that offer organic contamination information are biochemical oxygen demand (BOD) and chemical oxygen demand (COD). However, TOC provides a more direct expression of the organic chemical content of water than BOD or COD.
Environmental Impact: By using TOC measurements, the number of carbon-containing compounds in a source can be determined. This is important because knowing the amount of carbon in a freshwater stream is an indicator of the organic character of the stream. The larger the carbon or organic content, the more oxygen is consumed. A high organic content means an increase in the growth of microorganisms which contribute to the depletion of oxygen supplies. The source of this organic material could be a wastewater treatment plant releasing treated sewage into the stream. Both the plant effluent and the stream must be monitored for organic levels. Industrial waste effluent may contain carbon-containing compounds with various toxicity levels. Both of these situations can create unfavorable conditions for aquatic life, such as the depletion of oxygen and the presence of toxic substances.