在自然水体的保护治理中，水质监测扮演着举足轻重的角色。不仅关乎水生态系统健康和饮用水安全，也是影响生物多样性的重要因素。有机物含量是水质评估的关键指标，其测量手段的选择至关重要。传统上化学需氧量（COD）一直占据主导地位，但近年来，总有机碳(TOC)以其更为科学、全面的特性，逐渐在水质监测领域崭露头角。

TOC和COD之间存在密切的相关性，TOC值可以转换成COD值。TOC水质自动分析仪的应用被纳入HJ355-2019《水污染源在线监测系统（CODcr、NH3-N等）运行技术规范》中，并对TOC与COD的相关转换系数提出明确要求。

一、什么是COD

COD的全称是“化学需氧量”，是指水中的还原性物质在外加的强氧化剂的作用下,被氧化分解时所消耗氧化剂的数量，这个指标反映的是测试的水样中需要被氧化的还原性物质的量，一般体现的是有机物、亚硝酸盐等物质的指标。

COD的测量方法主要有重铬酸盐法、高锰酸钾法、分光光度法、快速消解法、快速消解分光光度法等等。

▸CODcr的监测原理（实验室）

重铬酸盐法(CODcr)的原理是在硫酸酸性介质中，用重铬酸钾作为氧化剂，硫酸银做催化剂，硫酸汞做为氯离子的掩蔽剂，加热沸腾以后，以硫酸亚铁铵溶液滴定剩余的重铬酸钾，根据硫酸亚铁铵溶液的消耗量计算水样的COD数值。因为这种测量方法用的氧化剂是重铬酸钾，所以称为重铬酸盐法。

重铬酸盐法占用的实验空间大、化学试剂用量大，很难大批量快速测试。

▸CODcr的监测原理（自动监测）

快速消解分光光度法综合了分光光度法和快速消解法两者的优点，是采用密封管作为消解管，取小计量的水样和试剂于密封管中，放入小型恒温加热皿中，恒温加热消解，然后用分光光度法测定CODcr数值。

二、什么是TOC

总有机碳是指水体中溶解性和悬浮型有机物含碳的总量。水中的有机物种类很多，目前暂不能全部分离鉴定，常用总有机碳（TOC）表示。

最初，TOC主要被用作COD和BOD的替代或补充方法。随着TOC分析仪的普及，TOC作为一个快速检定水质的综合指标，通常作为评价水体有机物污染程度的重要依据。

▸TOC的检测原理

水样中的有机碳氧化转化为CO2，在消除干扰物质后由检测器测得CO2含量，再利用CO2与TOC之间碳含量的对应关系，对水样中的TOC进行定量测定。

▸TOC的检测方式

根据TOC分析仪的CO2检测方式分为三种：非分散红外检测、选择性薄膜电导率检测和直接电导率检测。

Tip：此处以非分散红外检测（DIRN）为例介绍

非分散红外检测是根据朗伯比尔定律计算得到的CO2的浓度，将有机物完全氧化的CO2通入检测室，利用CO2的特征吸收光得到吸光度。

TOC值可以通过差减法和直接法得出。

CODcr是消耗氧化剂的量，间接反映水中有机物含量

差减法：分别测定TC(总碳)与TIC(总无机碳)后计算（TOC=TC-TIC)

直接法：通过酸化步骤去除无机碳后直接测定TOC

三、准确性比较

CODcr则因水样中有机物的氧化状态不同而有所差异，无法完全反映水样中所有有机物的总量，尤其是对于难降解或不可生物降解的有机物，它的测量结果可能不完全准确。

TOC更能直接反映水样中的有机物总量，因为考虑水样中的碳含量，无论是可生物降解的有机物还是不可生物降解的有机物，TOC都能反映出来。

Tip：水样中还原性无机物、无机碳高占比未在此比较范围内。

四、两者关联性

▸有机物单一的水样

若同一种废水在对其TOC与COD的测定中它们都全氧化，则对单一有机物来说，其COD与TOC成正比例关系，对于不同的有机物其比例系数也不同。

在实际测定中由于重铬酸钾的氧化能力不如680℃高温燃烧的氧化能力强，所以CODcr值与TOC值不可能完全形成成正比例关系，但却有良好的相关性。

▸有机物复杂的水样

参照HJ353-2019《水污染源在线监测系统（CODcr、NH3-N等）安装技术规范》附录A明确TOC和CODcr转换系数的确定方法。

▸水样采集与分析

在正常生产周期内，同一水污染源采集不同时间段具有一定浓度梯度的6种水样。若水样浓度波动较小，可通过稀释、加标的方式制造出具有一定梯度的实际水样样品。

每种水样分别采用CODcr国家标准分析方法（HJ828-2017标准）检测3次，TOC水质自动分析仪检测6次，并记录有关数据。

▸转换系数的计算

高氯低浓的水样，按照HJ 828-2017，氯离子1000mg/L以内都可以加入硫酸汞进行掩蔽，但实际上氯离子大于500mg/L，稀释做出来的CODcr往往会偏高。

水样中盐分过高，对TOC的测量结果影响不大，但对TOC设备的燃烧管的使用寿命有较大影响，可稀释后再检测从而对TOC设备有一个较好的保护。

在HJ355-2019运行技术规范的月度检查维护中，明确TOC水质分析仪需要定期检查TOC/COD转换系数是否适用，必要时进行修正。

CODcr法的水质在线自动监测仪采用加热消解或微波消解，特别是对于很多难氧化分解的有机物，消解需要的时间和温度都有要求，很难在1h内做到精准测量。

燃烧法TOC的优势在于测量周期短、氧化率高；维护操作简单，工作量小，运行成本低；测量精度高，无二次污染，满足在线监测系统对监测频次的要求。

对于同一类有机废水，可以通过上述流程得到COD与TOC的线性关系，进而通过TOC水质分析仪的测定可以快速得到COD的结果。

五、TOC监测优势

▸实时监测

使用在线TOC分析仪实时监测工段出水有机物含量，快速反映水质波动，方便运行及时调整处理工艺，节省药耗能耗。

▸工艺优化

根据TOC监测数据，优化水处理工艺，如调整pH值、活性炭吸附时长等，以获得最佳的有机物去除效果，降低运营成本。

▸维护便捷

分析TOC数据的趋势，可以预测设备的维护需求，计划性开展维护，减少意外停机时间，延长设备寿命，降低维护成本。

▸成本控制

对活性炭工段而言，通过监测TOC可以确定活性炭再生的最佳时机，避免过早或过晚再生，优化使用效率，降低再生成本。

▸环保达标

监测活性炭工段出水水质，确保符合外排标准，避免因超标排放导致的环保罚款和法律风险，从而间接降低水务公司运营成本。

总之，TOC水质分析作为一种高效的检测方式，在环境保护中发挥着重要的作用。通过监测水质、污染源、废水处理过程及生态评估等方面的工作，为践行“绿水青山就是金山银山”理念提供了有力技术支持。

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