水處理廠在為消費者生產安全飲用水的過程中，需要監測多種水質參數，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）含量和質量的重要參數。

TOC和紫外吸光度都取決于水中的有機物。正確了解兩者的關系，就能避免錯誤解讀水質監測數據。本文討論了這兩個參數間的關系，以及它們在水處理工藝和合規性方面的應用。文中使用的Sievers^® M5310 C分析儀為TOC分析提供了最佳解決方案，實際樣品數據也證明了此款分析儀的實用性。

技術比較

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（即植物、動物、微生物）降解后產生的天然有機物（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，但它會與氯反應產生消毒副產物（DBP，Disinfection Byproducts）。消毒副產物對人體健康有害，因此法規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用

TOC分析提供簡明的TOC濃度讀數，單位是“毫克碳每升（mg C/L）”。水處理廠可以根據TOC來準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雜性和異質性，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卻相同。只有將紫外吸光度和TOC數據一起分析，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，與濃度無關，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。芳香度與反應性有關，對水處理工藝具有重要意義。例如，有機物的反應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產生消毒副產物的可能性。

總之，TOC是有機物濃度的簡明測量結果，而紫外吸光度可以為表征樣品提供補充依據。紫外吸光度必須同TOC數據一起用于比較樣品。

TOC和紫外吸光度

在水處理行業中的應用

法規

美國國家環境保護局“飲用水處理法規：第1階段消毒副產物規則（Drinking Water Treatment Regulation: Stage 1 DBP Rule）”要求根據源水的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。規則還規定，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。

優化工藝

TOC和SUVA數據可用于優化水處理工藝。例如，對水處理（即凝聚、膜過濾）前后的TOC和SUVA數據進行比較，得出有機物去除率的定量結果。結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

專為飲用水行業的水質監測而設計的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、工作高效的優點，能夠分析各種化學類別和分子大小的有機碳樣品，有效應對有機物的復雜性。

Sievers M5310 C分析儀的優勢：

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據。可以用TOC和紫外吸光度一起來計算SUVA。

確認紫外吸光度數據（確保不會發生紫外信號漂移）。

確認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。

性能數據：

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數據示例。在示例中，水先經過凝聚，然后經過膜過濾。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。我們將凝結劑用量與“處理之前”的值進行了比較，將“膜過濾之后” 的值與“膜過濾之前”的值進行了比較。 

表2中的數據證明了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確表明TOC濃度，不足以表征或量化有機物。

結論

TOC數據和紫外吸光度是水處理行業用于表征和控制有機物的兩個重要指標。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，因此應與TOC搭配使用。

Sievers M5310 C分析儀是為水處理行業設計的性能可靠的TOC分析儀。本文中的樣品分析數據證明了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

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