水處理廠在為消費者生產(chǎn)安全飲用水的過程中,，需要監(jiān)測多種水質(zhì)參數(shù),，包括水中的pH值、總有機碳TOC,、UV 254吸光度,。TOC和UV 254吸光度是評估水中有機物（OM，Organic Matter）含量和質(zhì)量的重要參數(shù),。
TOC和紫外吸光度都取決于水中的有機物,。正確了解兩者的關(guān)系，就能避免錯誤解讀水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù),。本文討論了這兩個參數(shù)間的關(guān)系,，以及它們在水處理工藝和合規(guī)性方面的應(yīng)用。文中使用的Sievers® M5310 C分析儀為TOC分析提供了最佳解決方案,，實際樣品數(shù)據(jù)也證明了此款分析儀的實用性,。
技術(shù)比較
有機物
有機物是指水中的各種化合物的混合，包括自然物質(zhì)（即植物,、動物,、微生物）降解后產(chǎn)生的天然有機物（NOM,，Natural Organic Matter），以及生活污水帶來的有機物1,。盡管有機物本身對人體健康無害,，但它會與氯反應(yīng)產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物（DBP，Disinfection Byproducts）,。消毒副產(chǎn)物對人體健康有害,，因此法規(guī)要求水處理廠在處理水時控制有機物的濃度2,3。
TOC和紫外吸光度在有機物分析中的應(yīng)用
TOC分析提供簡明的TOC濃度讀數(shù),，單位是“毫克碳每升（mg C/L）”,。水處理廠可以根據(jù)TOC來準(zhǔn)確地估算出有機物濃度，因此TOC成為被普遍采用的控制和規(guī)范有機物濃度的方法,。3
紫外吸光度是指水中特定化合物吸收紫外線輻射的量度,。對于復(fù)雜且易變的混合物（例如水中的有機混合物），紫外吸光度可以幫助表征特定樣品4,。
水中的有機物具有復(fù)雜性和異質(zhì)性,，而紫外吸光度取決于有機樣品的具體成分，因此不能單用紫外吸光度來比較水中的樣品5,，理解這一點很重要,。例如，有的樣品的紫外吸光度較低,，但有機物濃度較高,。有的樣品的紫外吸光度較高，但有機物濃度較低,。有些樣品的有機物濃度*不同,，但它們的紫外吸光度讀數(shù)卻相同。只有將紫外吸光度和TOC數(shù)據(jù)一起分析,，才能來解決上述問題。
“特征紫外吸光度（SUVA,，specific UV absorbance）”是特定波長的紫外吸光度和TOC的比例6,。SUVA是固有參數(shù)，與濃度無關(guān),，可以用來比較樣品,。SUVA254（即254nm波長SUVA）可用來比較不同樣品中的芳香族化合物的含量（即芳香度）6。芳香度與反應(yīng)性有關(guān),，對水處理工藝具有重要意義,。例如，有機物的反應(yīng)性反映了通過凝聚來去除該有機物的難易程度,，以及該有機物與氯反應(yīng)產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物的可能性,。
總之,，TOC是有機物濃度的簡明測量結(jié)果，而紫外吸光度可以為表征樣品提供補充依據(jù),。紫外吸光度必須同TOC數(shù)據(jù)一起用于比較樣品,。
TOC和紫外吸光度
在水處理行業(yè)中的應(yīng)用
法規(guī)
美國國家環(huán)境保護(hù)局“飲用水處理法規(guī)：第1階段消毒副產(chǎn)物規(guī)則（Drinking Water Treatment Regulation: Stage 1 DBP Rule）”要求根據(jù)源水的TOC和堿度，通過增強凝聚作用或軟化作用來去除TOC百分比含量,。規(guī)則還規(guī)定,，如果源水或要處理的水的SUVA值保持在2.0L/（mg·m-1）以下，則可以忽略去除百分比3,。
優(yōu)化工藝
TOC和SUVA數(shù)據(jù)可用于優(yōu)化水處理工藝,。例如，對水處理（即凝聚,、膜過濾）前后的TOC和SUVA數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,，得出有機物去除率的定量結(jié)果。結(jié)果表明去除效率是否合格,，是否需要提高去除效率,，是否需要考慮使用其它水處理方法等。
解決方案
專為飲用水行業(yè)的水質(zhì)監(jiān)測而設(shè)計的Sievers M5310 C TOC分析儀（包括實驗室型,、便攜式,、在線型配置）具有性能可靠、工作高效的優(yōu)點,，能夠分析各種化學(xué)類別和分子大小的有機碳樣品,，有效應(yīng)對有機物的復(fù)雜性。
Sievers M5310 C分析儀的優(yōu)勢：
測量所有類型的有機物的濃度,。
工作范圍是4 ppb-50 ppm（涵蓋自然水和處理水的典型TOC范圍）,。
同常見的測量紫外吸光度的分光光度計搭配使用，得出表征天然有機物的數(shù)據(jù),?？梢杂?/font>TOC和紫外吸光度一起來計算SUVA。
確認(rèn)紫外吸光度數(shù)據(jù)（確保不會發(fā)生紫外信號漂移）,。
確認(rèn)制備好的天然有機物分離液的濃度,，以及純有機化合物的濃度。
滿足SM 5310 C和EPA 415.3要求,。
無需外部試劑,，幾乎不需要制備樣品。
性能數(shù)據(jù)：
跟蹤整個水處理過程中的TOC變化
以下表2中列出了用Sievers M5310 C分析儀測量的水處理廠的一組TOC數(shù)據(jù)示例,。在示例中,，水先經(jīng)過凝聚，然后經(jīng)過膜過濾。在處理之前,、3次不同劑量的凝聚之后,、以及膜過濾前后，都測量了TOC和UV 254,。
“百分比變化”列比較了給定水處理前后的TOC或UV,。我們將凝結(jié)劑用量與“處理之前”的值進(jìn)行了比較，將“膜過濾之后” 的值與“膜過濾之前”的值進(jìn)行了比較,。
表2中的數(shù)據(jù)證明了M5310 C分析儀量化分析水處理過程中的TOC變化的強大能力,。此外，“百分比變化UV”與“百分比變化TOC”并不匹配,，因此僅憑紫外吸光度不能準(zhǔn)確表明TOC濃度,，不足以表征或量化有機物。
結(jié)論
TOC數(shù)據(jù)和紫外吸光度是水處理行業(yè)用于表征和控制有機物的兩個重要指標(biāo),。TOC分析能夠提供所有有機化合物的絕對碳濃度,，而紫外吸光度僅限于檢測吸光化合物，因此應(yīng)與TOC搭配使用,。
Sievers M5310 C分析儀是為水處理行業(yè)設(shè)計的性能可靠的TOC分析儀,。本文中的樣品分析數(shù)據(jù)證明了Sievers M5310 C分析儀能夠跟蹤整個水處理過程中的TOC變化，同時顯示了只用紫外吸光度是無法跟蹤這種變化的,。
參考文獻(xiàn)
1. Perdue, E.M., Ritchie, J. D., (2003). Dissolved Organic Matter in Freshwaters. In H. D. Holland, K. K. Turekian, Treatise of Geochemistry (pp. 273-318). Elsevier Science.
2. Reckhow, D.A., Singer, P.C., Malcolm, R.L., (1990) Chlorination of Humic Materials: Byproduct Formation and Chemical Interpretations, Environmental Science and Technology, 24, 1655-1664.
3. Environmental Protection Agency (2001). The Stage 1 Disinfectants and Disinfection Byproducts Rule What Does it Mean To You? (EPA 816-R-01-014).
4. Summers, R., Cornel, P., & Roberts, P. (1987). Molecular size distribution and spectroscopic characterization of humic substances. Science of The Total Environment, 62, 27-37. doi:10.1016/0048-9697(87)90478-5
5. J.K. Edzwald, W.C. Becker and K.L. Wattier, (1985). Surrogate Parameters for Monitoring Organic Matter and Trihalomethane Precursors in Water Treatment, J. Am. Water Works Assoc., 77(4), 122-132.
6. Leenheer, J.A. (2009). Systematic Approaches to
Comprehensive Analysis of Natural Organic Matter, Annals of Environmental Science, 3, 1-130
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