主要内容
• 一 概述
• 二 TOC、BOD5和COD的比较
• 三 TOC-5000A型总有机碳分
析仪的使用
• 1 样品的采集及保存
• 2 样品预处理及样品要求
• 3 标准溶液的配制
• 4 仪器使用操作步骤
一 概述
• 环境污染中最普遍且危害
较大的是有机物污染。目前
我国常用CODCr和BOD5两项
指标来间接反映水体中有机
物的污染程度。
BOD5的测定原理及步骤
• 生化需氧量（BOD）是指
在规定条件下水中无机物和
有机物在微生物氧化作用下
所消耗的溶解氧。
BOD5的测定原理及
步骤
• 监测BOD前，一般先测定水样
的TOC或COD的值，并根据测定
值估计BOD的可能值，做几种不
同的稀释比。
• 测定时，将已知体积样品置于
稀释容器中，用稀释水或稀释接
种水稀释到确定的稀释倍数，用
虹吸法转移至两个培养瓶中。测
定一组瓶的溶解氧浓度。放另一
组瓶于培养箱中暗置培养5天后
测定溶解氧浓度，按公式计算出
BOD5，最后从所得测定结果中
选取合乎要求者 。
• BOD是生物化学和化学作
用共同产生的结果，它们不
象单一的，有明确定义的化
学过程那样具有严格和明确
的特性，可能会被水中存在
的某些物质所干扰。
• 那些对微生物有毒的物质，
如杀菌剂、有毒金属或游离
氯等，会抑制生化作用，造
成结果偏低。
• 水中的藻类或硝化微生物
也可能造成虚假的偏高结果。
• 由于BOD5操作繁杂,一般
只测定CODCr值。CODCr是指
在一定条件下，水中易被强
氧化剂 (重铬酸钾、高锰酸钾
)氧化的还原性物质所消耗的
量,结果折算成氧 (O)的量 (
以 mg/L计 ) ，它反映了水中
受还原性物质(主要是有机物
) 污染的程度。
• 水中还原性物质包括有机
物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫
化物等 ，但由于水中消耗强
氧化剂的物质主要为有机物，
因此COD是表示水体有机污
染程度的指标之一。
• 此法存在的问题主要有：
消解回流二小时耗能费时，
用Ag2SO4作催化剂，银盐价
高造成监测成本高，用
HgSO4掩蔽氯离子造成二次污
染。由于芳香族化合物特别
是稠环、多环芳烃化合物很
难氧化，所以用CODCr不能完
全反应有机物污染程度。
• 总有机碳（TOC）是以水
样中含碳量来表征有机物的
含量，是将水溶液中的总有
机碳氧化为二氧化碳,并且测
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,对水溶液中总有机碳进
行定量测定。是对环境水体
中有机物含量的一种估量，
也是有机污染的综合指标之
一。所有含碳物质 ,包括苯、
吡啶等芳香烃类有毒有害物
质均能反映在 TOC指标值中。
• 最关键的是TOC方法采用
催化高温燃烧系统，氧化完
全，可完全弥补CODCr法的上
述缺点。且由于该法氧化率
与理论值比较接近，比间接
地通过COD的氧消耗来考察
有机物的污染状况更能反映
样品有机污染的实际程度。
• 反应过程中无需添加试剂，
反应的产物是对环境无害的
CO2和H2O，因此，国外常用
来评价水体被有机物污染的
程度，但国内受经济发展的
限制，应用较少。
二、TOC与CODCr的比较
• 1 测定原理和方法的比较
• TOC与CODCr的测定方法不同。测定CODCr
是采用强氧化剂和加热回流的方法，只能将
水中的有机物部分氧化 (氧化率较低，其氧
化率一般为80～90%，对于多环芳烃等复杂
有机物的氧化率更低。 ) ，并且测定时间较
长，即使目前一些快速测定仪器 (采用比色
法测定 )简化了操作过程，但测定时间仍在
2ｈ以上；
• 而测定TOC是采用燃烧法
或光催化法 ，能将水中有机
物全部氧化，因此TOC比
CODCr更能直接表示水中有机
物的总量，并且测定时间短
(不到10min即可测定一个样
品 )。其测定结果的精密度、
准确度均比CODCr的高。
• 2 结果表示法的比较
• 总有机碳（TOC）的测定是采用燃烧法，能
将有机物全部氧化，因此常被用来评价水体
中有机物污染的程度，结果用水体的有机碳
的含量来表示，与氧的消耗无关。
• 化学需氧量（CODCr）是用消耗的氧来表示
水中受还原性物质污染的程度，是有机物相
对含量的指标之一。
• 从理论上讲COD是用消耗的氧（O2）表示耗
氧量，TOC是用碳（C）表示耗氧量，两者的
比例为O2/C=32/ 12=，但计算值会略低于
理论值 ( )。
• 工业废水具有废水成分复
杂，不同行业的工业废水其
主要污染物也完全不同的特
点。但对于同一种工业废水
来说，其成分是相对固定的，
可以通过对其深入研究，寻
找其CODCr与TOC的相关关系
，建立了相关方程。
• 3 测定的自动化程度比较
• CODCr的测定不论是传统
的加热回流法还是改进的仪
器比色法，其耗时均长，自
动化程度低。TOC则可实现
连续自动在线监测。因此采
用TOC表征水体水质有机污
染程度，这对于实现水环境
质量自动化监测具有重要意
义。
• 长期以来，西方国家和国
内都采用化学耗氧量（CODCr
）作为评价水体污染程度的
综合性指标。但CODCr的测定
存在费时和氧化不完全，消
耗大量的昂贵试剂和有毒试
剂，易造成环境的二次污染
等局限性，从而使该指标的
应用受到了一定的限制。
• 美国试验材料与协会
（ASTM）于 1967年把
TOC方法列入 ASTM试验法
D-2579。1969年该法又被美
国联邦水质污染控制委员会
列入美国联邦水污染控制管
理局（FWPCA）试验方法。
• 随着工业的迅猛发展，有
机化工产品日益增多，约有
50多万种化学物质污染环境。
由干有机污染物成分复杂，
分析各种有机成分难度太大，
即使采用最现代化的分析仪
器和高水平分析技术也不可
能分析完全。日本、美国、
英国和西欧一些国家始于八
十年代末期用TOC作为有机
污染物质的综合监测指标，
方法简便快速，又能自动连
续测定而被广泛采用。
• 目前美国主要以TOC指标
来监测水体中的有机物含量。
日本七十年代初期也开始把
TOC指标列入日本工业标准
（JIS，K0102），目前已发
展到利用TOC方法取代传统
的BOD／COD比值法检验有
机物的生物降解度。该方法
准确、省工、省时和试剂消
耗少，有着广阔的发展前景
和利用价值。
三、TOC—5000A型总有机碳分析仪
• 下面针对TOC—5000A型
总有机碳分析仪的测定原理、
水样的采集与保存、样品预
处理、标准试剂的配制、的
操作步骤和常见故障的排除
等进行介绍。
1 方法原理
总有机碳分析仪（以下简称
TOC分析仪）是将水溶液中的
总有机碳氧化为二氧化碳,并且
测定其含量，对水溶液中总有
机碳进行定量测定。其测定方
法主要可分为差减法和直接法
两种，按测定方法不同其测定
原理也有一定的差别。
差减法
• 差减法测定TOC的方法原
理
• 用方程式来简单的表示其反
应机理为：
• 铂金触媒
• 有机物＋O2 →
CO2+H2O
• 吹气
• 无机物＋H + →
CO2+H2O
• TOC= TC一 IC
总碳（TC）的测量
• TC燃烧管内装有催化剂并加热到680℃。
载气（高纯氧气）以150ml/min的流速进入
燃烧管，并通过气压阀、气流阀和加湿器加
湿。当样品经注射器注入燃烧管时，样品中
TC组分被燃烧分解并生成CO2。然后载气携
带燃烧后的产物通过IC反应器，经冷却和干
燥器干燥，经净化后进入非红外气体检测仪
（NDIR）分析CO2的含量。
• NDIR输出一个经数据处理
器分析后得到的峰面积的图
象，因为标准曲线方程表明
了峰面积和TC浓度的相关性，
TC浓度可由峰面积计算出来。
TC是由TOC和IC组成。
IC的测量
样品经注射器注入IC反应器，
其中的IC组分（主要是CO32-、
HCO3-)被分解生成CO2并被
NDIR检测到。IC浓度的测量
过程与TC浓度的测量过程相
同。
• TOC=TC-IC
直接法
• 直接法测定TOC值的方法原
理
• 将水样酸化后(一般酸化至
pH<2) ，在操作步骤中设定
曝气时间（SPARGE
TIME）进行曝气,使水样中
各种碳酸盐分解生成二氧化
碳而被驱除后,再注入高温燃
烧管中,可直接测定总有机碳。
• 但由于在曝气过程会造成
水样中挥发性有机物的损失
而产生测定误差,因此其测定
结果只是不可挥发性的有机
碳值（NPOC）。
2 标准溶液的准备
• 标准储备液的配制
• 所用的试剂均为基准试剂。
• 有机碳标准储备溶液（1000mg/L）：称在
120℃干燥2 小时的邻苯二甲酸氢钾，
用重蒸馏水溶解后于1000ml的容量瓶中定容。
该溶液含有机碳1000mg／L。
• 无机碳标准储备溶液（1000 mg/L）：称取
无水碳酸钠（经28 C干燥2小时）于
1000ml烧杯中，加 500ml重蒸馏水，再加
碳酸氢钠（经硅胶干燥），于1000ml
容量瓶中定容。该溶液含无机碳1000mg／L。
• 标准使用液的配制
• 可根据样品浓度的需要分别
取有机碳、无机碳标准储备
液（1000mg／L）逐级稀释，
来配制所需要的标准溶液。
3 水样的采集和保
存
• 水样的采集和保存时水质
分析的重要环节。要想获得
准确、全面的水质分析结果，
首先必须使用正确的采样方
法和水样保存方法并及时送
样分析化验。如果这个环节
没有做好，那么即使分析化
验操作严格细致和准确无误，
其结果也是毫无意义的。
• 水样采集的一般方法
• 进行采样时，首先要选择好
具体的采样位置，要避免周
围环境对采样器或采样装置
进水口的污染，包括采样者
手指污染的可能性也要防止。
采样时通常还应先用所取之
水样将水样瓶洗涤2-3次，然
后再将水样灌进容器。
• 样品的保存
• 水样采集后，应保存在棕色
玻璃瓶中，而且要使水样完
全充满。要避免将水样装于
含有机质的容器中，样品不
能及时分析时应置于4℃冰箱
中保存，且水样应在一周内
进行分析。
4 样品预处理
• 含有悬浮固体颗粒SS的样品
前处理
• 悬浮固体颗粒和其它杂质会
堵塞样品注射针，会造成取
样针的堵塞取样注射内径为
(μm)。对于这种水样，
可以采用均质器来将悬浮物
固体颗粒打碎（如用超声波
均质器等）或进行抽滤后取
清液测定，本实验采用抽滤
后取清液测定（滤膜孔径为
μm)。
• 含有酸、碱和盐的样品处理
• 当含氯酸和含氯酸盐的样品
注入TC燃烧管内时，会产生
氯气（Cl2），氯气的产生量
不大时可以被仪器内的卤素
扫除器清除掉，但如果样品
中含氯酸和含氯酸盐的浓度
很高时，产生的氯气量大而
无法被完全去掉时，会造成
仪器部件的腐蚀，影响仪器
的使用寿命。应当稀释这些
样品，使盐类的浓度低于3%
，酸类的浓度低于1%。
5 操作步骤
• 操作流程
• 1）开载气：开高纯氧瓶总阀
调节二次压至。仪器
内氧气压力为400kPa,流量为
150ml/min。
• 2）开TOC仪电源开关。
• 3）开炉：Main Menu(F2) →
NEXT(F1) → 3 GENERAL
CONDITION → FURNACE
ON/OFF → 选择1
• 4）做标准曲线：
• Main Menu(F2) → Enter↙ →1 Calibration →
Cal CURVE F#（选择曲线号） → 输入数字↙
TYPE(选择测TC或IC) 1:TC,2:IC → 输入数字
↙ 输标样浓度（相应的确定了进样量和量程，
如进样量小,可人为的改量程和进样量, (一般要
大于20ul)；进样量大于100ul,气压变化太大,对
接头影响较大,所以进样量一般选20~100ul较好
.)进样次数一般选2次,最大的进样次数为3次.
满足SD(标准偏差)(一般低浓度)和CV(相对
变异系数)(一般高浓度200)中的任一个不做第3
次.
• → 输进样次数（一般选2次，
最大的进样次数为3次。测量
时小于SD-标准偏差200、
CV-相对变异系数中的任
一个都不需做第三次。） →
NEXT → STE 1st
STANDRAD
VESSEL,INSERT
SAMPLING TUBE →
START
• 5）样品测定
• Main Menu(F2) → 2
SAMPLE MEASUREMENT
→ Enter↙ → 输入样品号
→ 输进样次数 → NEXT →
STE 1st STANDRAD
VESSEL,INSERT
SAMPLING TUBE →
START → 测完后 Main
Menu(F2) → 5 DATA
REPORT(查看数据) →
PRINT(打印数据)
