toc是什么

【科普】什么叫总有机碳（TOC）？什么叫总需氧量（TOD）？何谓⽔的电阻

率？

什么叫总有机碳（TOC）？

⽔中的有机物质的含量，以有机物中的主要元素⼀碳的量来表⽰，称为总有机碳。TOC的测定类似于TOD的测定。在

950℃的⾼温下，使⽔样中的有机物⽓化燃烧，⽣成CO2，通过红外线分析仪，测定其⽣成的CO2之量，即可知总有机

碳量。在测定过程中⽔中⽆机的碳化合物如碳酸盐、重碳酸盐等也会⽣成CO2，应另⾏测定予以扣除。若将⽔样经

0.2µm微孔滤膜过滤后，测得的碳量即为溶解性有机碳（DOC）。TOC、DOC是较为经常使⽤的⽔质指标。

什么叫总需氧量（TOD）？

总需氧量的测定，是在特殊的燃烧器中，以铂为催化剂，于900℃下将有机物燃烧氧化所消耗氧的量，该测定结果⽐

COD更接近理论需氧量。TOD⽤仪器测定只需约3min可得结果，所以，有分析速度快、⽅法简便，⼲扰⼩、精度⾼等

优点，受到了⼈们的重视。如果TOD与BOD5间能确定它们的相关系数，则以TOD指标指导⽣产有更好的实⽤意义。

什么叫⽣化需氧量（BOD）？

如何以⽣化需氧量（BOD）来判断

所谓⽣化需氧量（BOD）是在有氧的条件下，由于微⽣物的作⽤，⽔中能分解的有机物质完全氧化分解时所消耗氧的量

称为⽣物化学需氧量简称⽣化需氧量。它是以⽔样在⼀定的温度（如20℃）下，在密闭容器中，保存⼀定时间后溶解氧

所减少的量（mg/L）来表⽰的。当温度在20℃时，⼀般的有机物质需要20天左右时间就能能完成氧化分解过程，⽽要

全部完成这⼀分解过程就需100天。但是，这么长的时间对于实际⽣产控制来说就失去了实⽤价值。因此，⽬前规定在

20℃下，培养5天作为测定⽣化需氧量的标准。这时候测得的⽣化需氧量就称为五⽇⽣化需氧量，⽤BOD5表⽰。如果

是培养20天作为测定⽣化需氧量的标准时，这时候测得的⽣化需氧量就称为20天⽣化需氧量，⽤BOD20表⽰。⽣化需

氧量（BOD）的多少，表明⽔体受有机物污染的程度，反映出⽔质的好坏。

什么叫化学需氧量（COD）？

所谓化学需氧量（COD），是在⼀定的条件下，采⽤⼀定的强氧化剂处理⽔样时，所消耗的氧化剂量。它是表⽰⽔中还

原性物质多少的⼀个指标。⽔中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等。但主要的是有机物。因

此，化学需氧量（COD）⼜往往作为衡量⽔中有机物质含量多少的指标。化学需氧量越⼤，说明⽔体受有机物的污染越

严重。化学需氧量（COD）的测定，随着测定⽔样中还原性物质以及测定⽅法的不同，其测定值也有不同。⽬前应⽤

最普遍的是酸性⾼锰酸钾氧化法与重铬酸钾氧化法。

⾼锰酸钾（KmnO4）法，氧化率较低，但⽐较简便，在测定⽔样中有机物含量的相对⽐较值时，可以采⽤。重铬酸钾

（K2Cr2O7）法，氧化率⾼，再现性好，适⽤于测定⽔样中有机物的总量。 有机物对⼯业⽔系统的危害很⼤。含有⼤

量的有机物的⽔在通过除盐系统时会污染离⼦交换树脂，特别容易污染阴离⼦交换树脂，使树脂交换能⼒降低。有机物

在经过预处理时（混凝、澄清和过滤），约可减少50%，但在除盐系统中⽆法除去，故常通过补给⽔带⼊锅炉，使炉⽔

pH值降低。有时有机物还可能带⼊蒸汽系统和凝结⽔中，使pH降低，造成系统腐蚀。在循环⽔系统中有机物含量⾼会

促进微⽣物繁殖。因此，不管对除盐、炉⽔或循环⽔系统，COD都是越低越好，但并没有统⼀的限制指标。在循环冷却

⽔系统中COD（KmnO4法）>5mg/L时，⽔质已开始变差。

什么叫⽔的溶解氧（DO）？

溶解于⽔中的游离氧称为溶解氧（⽤DO表⽰），常以O2mg/L、mL/L等单位来表⽰。天然⽔中氧的主要来源是⼤⽓溶

于⽔中的氧，其溶解量与温度，压⼒有密切关系。温度升⾼氧的溶解度下降，压⼒升⾼溶解度增⾼。天然⽔中溶解氧含

量约为8～14mg/L，敞开式循环冷却⽔中溶解氧⼀般约为6～8mg/L。

⽔体中的溶解氧含量的多少，也反映出⽔体遭受到污染的程度。当⽔体受到有机物污染时，由于氧化污染物质需要消耗

氧，使⽔中所含的溶解氧逐渐减少。污染严重时，溶解氧会接近于零，此时厌氧菌便滋长繁殖起来，并发⽣有机污染物

的腐败⽽发臭。因此，溶解氧也是衡量⽔体污染程度的⼀个重要指标。

何谓⽔的电阻率？

在测定⽔的导电性能时，与⽔的电阻值⼤⼩有关，电阻值⼤，导电性能差，电阻值⼩，导电性能就良好。根据欧姆定

在测定⽔的导电性能时，与⽔的电阻值⼤⼩有关，电阻值⼤，导电性能差，电阻值⼩，导电性能就良好。根据欧姆定

律，在⽔温⼀定的情况下，⽔的电阻值R⼤⼩与电极的垂直截⾯积F成反⽐，与电极之间的距离L成正⽐，如下式：R=ρ

式中ρ——电阻率，或称⽐电阻。电阻的单位为欧姆（欧，代号Ω），或⽤微欧（µΩ），1Ω等于106µΩ；电阻率的国

际制（SI）单位为欧⽶（Ω•m）。

如果电极的截⾯积F做成1cm2，两电极间的距离L为1cm，电阻率的单位为Ω•cm时，那么电阻值就等于电阻率值。⽔的

电阻率的⼤⼩，与⽔中含盐量的多少、⽔中离⼦含量、离⼦的电荷数以及离⼦的运动速度有关。因此，纯净的⽔电阻率

很⼤，超纯⽔电阻率就更⼤。⽔越纯，电阻率越⼤。

什么是⽔的酸度？

⽔的酸度是指⽔中所含能提供H离⼦与强碱（如NaOH、KOH等）发⽣中和反应的物质总量。这些物质能够放出H，或

者经过⽔解能产⽣H。

⽔中形成酸度的物质有三部分：

（1）⽔中存在的强酸能全部离解出H，如硫酸（H2SO4）、盐酸（HCl）、硝酸（HNO3）等；

（2）⽔中存在的弱酸物质，如游离的⼆氧化碳（CO2）、碳酸（H2CO3）、硫化氢（H2S）、醋酸（CH3COOH）和

各种有机酸等；

（3）存在的强酸弱碱组成的盐类，如铝、铁、铵等离⼦与强酸所组成的盐类等。

天然⽔中，酸度的组成主要是弱酸，也就是碳酸。天然⽔中在⼀般的情况下不含强酸酸度。⽔中酸度的测定是⽤强碱的

标准溶液（如0.1mol/LNaOH）来滴定⽔中。如⽤甲基橙指⽰剂所测得的酸度是指强酸酸度和强酸弱碱形成盐类的酸

度；⽽⽤酚酞指⽰剂所测得的酸度包括了上述三部分酸度，即称为总酸度。

如何根据硬度和碱度的关系了解⽔质？

天然⽔中的硬度主要是指Ca2、Mg2等⾦属离⼦，⽔中的碱度主要是指碳酸氢盐碱度HCO3-。⽽⽔中主要存在的离⼦

有Ca2、Mg2、Na、K和HCO3-、SO42-、Cl-等。

⽔中的硬度与硬度之间的关系分为三种情况。

（1）碱度>硬度（以mol/L计）HCO3->（Ca2Mg2）⽔中的硬度（Ca2、Mg2）都变成为碳酸氢盐，并同时还有Na

、K的碳酸氢盐，但没有⾮碳酸盐硬度在。此时，碱度减去硬度所得的差值等于Na、K的碳酸氢盐。这部分多出的Na

、K的碳酸氢盐碱度即所谓过剩碱度亦称为负硬度。

（2）碱度=硬度（以mol/L计）即HCO3-=（Ca2Mg2）此时只有Ca2、Mg2的硬度及其碳酸氢盐碱度，既⽆⾮碳酸

盐硬度，亦⽆Na、K的碳酸氢盐。

（3）碱度<硬度（以mol/L计）即HCO3-<（Ca2Mg2）。

此时⼜有两种情况，⼀是Ca2>HCO3-的钙硬⽔，此时⽔中有⾮碳酸盐硬度CaSO4、MgSO4的存在，但没有镁的碳酸

盐硬度Mg（HCO3）2。另⼀种情况是Ca2>HCO3-的镁硬⽔，⽔中有镁的碳酸盐硬度Mg（HCO3）2的存在，但没有

钙的⾮碳酸盐硬度存在，⽽有镁的⾮碳酸盐硬度MgSO4的存在。但上述两种情况，⽆论是哪种，⽔中都有⾮碳酸盐的

硬度存在，⽽没有Na、K的碳酸氢盐存在。

⽔中各种碱度的相互关系如何？

⽔中的碱度是⽤盐酸中和的⽅法来测定的。在滴定⽔的碱度时采⽤两种指⽰剂来指⽰滴定的终点。⽤酚酞作指⽰剂时，

滴定的终点为pH8.2～8.4，称为酚酞碱度或P碱度。此时，⽔中的氢氧化物全部被中和，碳酸盐转化为碳酸氢盐，就是

碳酸盐被中和了⼀半。即P碱度=CO32--全部OH-。

⽤甲基橙作指⽰剂时，滴定的终点pH为4.3～4.5，称为甲基橙碱度或M碱度。此时，⽔中的氢氧化物、碳酸盐及碳酸氢

盐全部被中和，所测得的⽔中各种弱酸盐类的总和，因此⼜称为总碱度。即M碱度=全部HCO3-全部CO32-全部OH-。

如果⽔中单独存在OH-碱度，⽔的pH>11.0；⽔中同时存在OH-、CO32-时，pH9.4～11.0；如⽔中只有CO32-存在

如果⽔中单独存在OH-碱度，⽔的pH>11.0；⽔中同时存在OH-、CO32-时，pH9.4～11.0；如⽔中只有CO32-存在

时，pH=9.4；当CO32-、HCO3-共同存在时，pH8.3～9.4；单⼀的HCO3-存在时，pH=8.3；但pH<8.3时，⽔中碱度也

只有HCO3-存在，此时的pH值变化只与HCO3-和游离的CO2含量有关。

什么是⽔的碱度？⽔中的碱度有哪⼏种形式存在？

⽔的碱度是指⽔中能够接受H离⼦与强酸进⾏中和反应的物质含量。⽔中产⽣碱度的物质主要由碳酸盐产⽣的碳酸盐碱

度和碳酸氢盐产⽣的碳酸氢盐碱度，以及由氢氧化物存在和强碱弱酸盐⽔解⽽产⽣的氢氧化物碱度。所以，碱度是表⽰

⽔中CO32-、HCO3-、OH-及其他⼀些弱酸盐类的总和。这些盐类的⽔溶液都呈碱性，可以⽤酸来中和。

然⽽，在天然⽔中，碱度主要是由HCO3-的盐类所组成。可认为：总碱度M=[HCO3-]2[CO32-][OH-]-[H]当pH值⼤于

7.0时，[H]可略去，故，M=c（Bx-）=[HCO3-][2CO32-][OH-]mol/L形成⽔中碱度的物质碳酸盐和碳酸氢盐可以共

存，碳酸盐和氢氧化物也可以共存。

然⽽，碳酸氢盐与氢氧化物不能同时存在，它们在⽔中能起如下反应：HCO3-OH-==CO32-H2O由此可见，碳酸盐、

碳酸氢盐、氢氧化物可以在⽔中单独存在，除此之外，还有两种碱度的组合，所以，⽔中的碱度有五种形式存在，即：

（1）碳酸氢盐碱度HCO3-；（2）碳酸盐碱度CO32-；（3）氢氧化物碱度OH-；（4）碳酸氢盐和碳酸盐碱度HCO3-

CO32-；（5）碳酸盐和氢氧化物碱度CO32-OH-。

硬⽔对⼯业⽣产有什么危害？

硬⽔作为⼯业⽣产⽤的冷却⽔，会使换热器结⽔垢，严重的不仅会阻碍⽔流通道，使热交换效果⼤⼤降低，影响⽣产的

顺利进⾏，甚⾄被迫停产。结垢还会产⽣垢下腐蚀，会使换热器穿孔⽽损坏，不仅物料漏损，⽽且增加设备投资费⽤，

浪费钢材。硬⽔⽤于洗涤，也往往影响产品质量，如纺织印染会造成织物的斑点，不仅影响美观，⽽且影响强度。硬⽔

作为锅炉⽤⽔，在锅内加热后，经过蒸发浓缩过程，使锅炉受热⾯结⽔垢，⽽⽔垢的导热性能极差。⽔垢的导热性能只

有钢材的⼏百分之⼀。

在锅炉内结垢之后，如果仍要达到⽆⽔垢时同样的炉⽔温度，势必要提⾼受热⾯的壁温，例如1.01Mpa（10atm）的锅

炉，壁温为280℃，当硅酸盐⽔垢达1mm厚时，要达到同样的炉⽔温度，壁温要提⾼到680℃，此时钢板的强度⾃

3.92Mpa（40kgf/cm2）降⾄0.98Mpa（10kgf/cm2），严重的会引起爆裂事故。⾦属温度升⾼还会使⾦属伸长，1m长的

钢板，每升⾼100℃，伸长1.2mm，增加材料应⼒，导致损坏。

此外，结垢之后，使受热⾯的传热情况变坏，燃烧热也不能很好地传给⽔，降低了锅炉的热效率，从⽽⽩⽩浪费燃料，

如结有1.5mm厚硫酸盐⽔垢，就要浪费燃料10%以上，并使锅炉的出⼒⼤为降低。结⽔垢之后，还得经常清洗，不仅影

响⽣产，且⽽降低锅炉使⽤寿命，还要耗费⼈⼒物⼒。因此，硬⽔对⼯业⽣产的危害很⼤，必须根据产品或设备对⽔质

的要求，对硬⽔进⾏软化、除盐或其他有效的⽔处理。

硬度的单位是如何表⽰的？

硬度的常⽤单位是mmol/L或mg/L。过去常⽤的当量浓度N现已停⽤。换算时，1N=0.5mol/L。由于硬度并⾮是由单⼀的

⾦属离⼦或盐类形成的，因此，为了有⼀个统⼀的⽐较标准，有必要换算为另⼀种盐类。通常⽤CaO或者是CaCO3的

质量浓度来表⽰。当硬度为0.5mmol/L时，等于28mg/L的CaO，或等于50mg/L的CaCO3。此外，各国也有的⽤德国

度、法国度来表⽰硬度。1德国度等于10mg/L的CaO，1法国度等于10mg/L的CaCO3。0.5mmol/L相当于2.8德国度、

5.0法国度。

什么是⽔的总固体、溶解固体和悬浮固体？

⽔中除了溶解⽓体之外的⼀切杂质称为固体。⽽⽔中的固体⼜可分为溶解固体和悬浮固体。这⼆者的总和即称为⽔的总

固体。溶解固体是指⽔经过过滤之后，那些仍然溶于⽔中的各种⽆机盐类、有机物等。悬浮固体是指那些能过滤掉的不

溶于⽔中的泥砂、黏⼟、有机物、微⽣物等悬浮物质。总固体的测定是蒸⼲⽔分再称重得到的。因此选定蒸⼲时的温度

有很⼤的关系，⼀般规定控制在105～110℃。

为什么有的⽔会有臭味？

清净的⽔是⽆臭、⽆味、⽆⾊透明的液体。但被污染的⽔体，常会使⼈感觉有不正常的⽓体。⽤⿐闻到的称为⿐，⽤⼝

尝到的称为味。

⽔的臭味主要来源有：

⽔的臭味主要来源有：

（1）⽔中的⽔⽣动物、植物或微⽣物的繁殖和腐烂⽽发出的臭味；

（2）⽔中有机物质的腐败分解⽽散发的臭味；

（3）⽔中溶解⽓体如SO2、H2S及NH3的臭味；

（4）溶解盐类或泥⼟的⽓味；

（5）排⼊⽔体的⼯业废⽔所含杂质如⽯油、酚类等的臭味；

（6）消毒⽔过程中加⼊氯⽓等的⽓味。

由于上述的各种原因，所以有的⽔会有臭味。例如湖泊、沼泽⽔中因⽔藻繁殖或有机物过多⽽带有鱼腥⽓味及霉烂⽓

味；浑浊的河⽔常有泥⼟⽓味或涩味；温泉⽔常带有硫磺⽓味；地下⽔有时会有硫化氢味；含氧量较多的⽔、含硫酸钙

量多的⽔、有机物多的⽔或含NO2-⾼的⽔，常有不正常的甜味；⽔中含有氯化钠⽽带有咸味；⽔中含有硫酸镁，硫酸

镁带有苦味；含铁⽔带有涩味；⽣活污⽔及⼯业废⽔的⽓味更是多种多样。

⽔中的主要阴、阳离⼦对⽔质有些什么影响？

⽔中主要的阴离⼦有Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、OH-等，其中HCO3-、CO32-、OH-在⽔中常与阳离⼦K、Na、

Mg2、Ca2等组成硬度和碱度，它们之间的量的变化要影响⽔的pH值变化，从这⼀变化可以知道⽔的属性是腐蚀型的

或是结垢型的。

因此，它们是影响⽔的性质的主要离⼦。Cl-是⽔中最为常见的阴离⼦，是引起⽔质腐蚀性的催化剂，能强烈地推动和

促进⾦属表⾯电⼦的交换反应，特别是对⽔系统的不锈钢材料，应⼒集中处（如热应⼒、震荡应⼒等），会引起Cl-的

富集，加速电化学腐蚀过程。SO42-也是⽔中较为普遍存在的腐蚀性阴离⼦，使⽔的电导率上升，同时⼜能与阳离⼦

Ca2等⽣成CaSO4沉淀⽽结垢，它⼜不是⽔中硫酸盐还原菌的营养源。

⽔中主要的阳离⼦有K、Na、Ca2、Mg2和Fe3、Mn2等，其中Na是⽔中最为常见的阳离⼦，Na、K的存在使⽔的

电导率上升，增加了⽔的不稳定倾向；其中Ca2、Mg2是组成⽔中硬度的主要离⼦，在⼀定的条件下，常在受热设备

的表⾯结垢，影响传热效果。Fe3、Mn2很易⽣成Fe（OH）3、Mn（OH）2的沉淀形成⽔垢，从⽽产⽣垢下腐蚀，⼜

是铁细菌⽣长的促进剂。

编辑：⽑超

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