TOC，TOD，COD，BOD的概念、区别和关系
第一部分 基本概念
1.1 总有机碳（TOC）
总有机碳（Total Organic Carbon，TOC）是指水体中溶解性和悬浮性有机物含碳的总量，是以碳的含量表示水中有机物质的总量，结果以碳（C）的浓度（mg/L）表示。水中有机物的种类很多，除含碳外，还含有氢、氮、硫等元素，还不能全部进行分离鉴定。
TOC是一个快速检定的综合指标，它以碳的数量表示水中含有机物的总量，能完全反映有机物对水体的污染程度。碳是一切有机物的共同成分，组成有机物的主要元素，水的TOC值越高，说明水中有机物含量越高，因此，TOC可以作为评价水质有机污染的指标。当然，由于它排除了其他元素，如高含N、S或P等元素有机物在燃烧氧化过程中，同样参与了氧化反应，但TOC以C计结果中并不能反映出这部分有机物的含量。
一般城市污水的TOC可达200mg/L，工业污水的TOC范围较宽，最高的可达几万mg/L，污水经过二级生物处理后的TOC一般<50mg/L。
化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）是间接测定水中有机物的方法，一切有机物都是以有机碳组成，水中有机物在氧化时释放出的碳与氧结合生成CO2，测定生成的CO2是直接测定有机物的方法，因此TOC是直接测量水中有机污染物较好的方法。它是比COD和BOD5更能确切表示水中有机污染物的综合指标。
水中TOC的测定是通常采用仪器进行测定。按工作原理不同，可分为燃烧氧化-非分散红外吸收法（NDIR）、电导法、湿法氧化-非分散红外吸收法等。
如采用直接燃烧氧化-非分散红外法和过硫酸钾（K2S2O8）氧化-非分散红外法的总有机碳监测仪等。其中燃烧氧化-非分散红外吸收法流程简单、重现性好、灵敏度高，在国内外被广泛采用。TOC的测定采用燃烧法，因此能将有机物全部氧化，它比BOD5或COD更能直接表示有机物的总量。但由于它不能反映水中有机物的种类和组成，因而不能反映总量相同的总有机碳所造成的不同污染后果，通常作为评价水体有机物污染程度的重要依据。
另外燃烧-非分散红外法不适用测定含高盐量的海水、测定方法灵敏度较低和仪器较昂贵，所以湿式氧化法测定总有机碳成为基体复杂水样中TOC的有效测定方法，如过硫酸钾紫外氧化-非分散红外法、二氧化钛-电导率法等。
总结来说，测定TOC时使用的氧化有机污染物的方法有三种，即：加热氧化、紫外照射-过硫酸盐氧化和OH自由基氧化。实验室用TOC测定仪和自动在线TOC监测仪都有使用这三种氧化方法的仪器，虽然三种氧化方法的仪器设计、类型及氧化特性等不同，但必须能使待测水样中的有机污染物全部转变成CO2，通过测量生成的CO2量计算水样中的TOC浓度。
1.2 总需氧量（TOD）
总需氧量（Total Oxygen Demand，TOD）是指水中的还原性物质，主要是有机物质在燃烧中变成稳定的氧化物所需要的氧量，结果以O2的含量（mg/L）计。
TOD值能反映几乎全部有机物质经燃烧后变成CO2、H2O、NO、SO2等所需要的氧量。它比BOD、COD和高锰酸盐指数更接近于理论需氧量值。但它们之间也没有固定的相关关系。有的研究指出，BOD5/TOD=0.1~0.6，COD/TOD=0.5~0.9，具体比值取决于废水的性质。
TOD测定是用燃烧法来测定的，它能反映出几乎全部有机物质（C、H、O、N、P、S）经
燃烧后变成CO2、H2O、NO、P2O5和SO2时所需要的氧量，比BOD和COD都更接近理论需氧量的值。测定原理是：将少量水样与含一定氧气的惰性气体（氮气）一起送入装有铂催化剂的高温燃烧管中（900℃），水样中的还原性物质在900℃温度下被瞬间燃烧氧化，测定惰性气体中氧气的浓度，根据氧的减少量求得水样的TOD值。
TOD测定在专用测试仪中进行，当水样中含有溶解氧或含有在高温催化条件下反应产生氧的物质时，均会干扰TOD的准确测定，使测试值偏低。如当水样中含较多硝酸盐和亚硝酸盐时，由于它们在900℃高温及催化条件下会放出氧气，从而使得TOD测定值偏低。
1.3 化学需氧量（COD）
化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。水样在一定条件下，以氧化1升水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量为指标，折算成每升水样全部被氧化后，需要的氧的毫克数，以mg/L表示。它反映了水中受还原性物质污染的程度。该指标也作为有机物相对含量的综合指标之一。
废水、废水处理厂出水和受污染的水中，能被强氧化剂氧化的物质（一般为有机物）的氧
当量。在河流污染和工业废水性质的研究以及废水处理厂的运行管理中，它是一个重要的而且能较快测定的有机物污染参数，常以符号COD表示。
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（CODcr）。
当用重铬酸钾作为氧化剂时，水中有机物几乎可以全部（90%--95%）被氧化此时所消耗的氧化剂折合成氧的量即是通常所称的化学氧量，CODcr值不仅包含了水中的几乎所有有机物被氧化的耗氧量，同时还包括了水中亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等还原性无机物被氧化的耗氧量。
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（DMnO4法）>5mg/L时，水质已开始变差。
一般测量化学需氧量所用的氧化剂为高锰酸钾或重铬酸钾，使用不同的氧化剂得出的数值也不同，因此需要注明检测方法。为了统一具有可比性，各国都有一定的监测标准。根据所加强氧化剂的不同，分别称为重铬酸钾耗氧量（习惯上称为化学需氧量，Chemical Oxygen Demand，简称COD）和高锰酸钾耗氧量（习惯上称为耗氧量，Oxygen Consumption，简称OC，也称为高锰酸盐指数）。
化学需氧量表示在强酸性条件下重铬酸钾氧化一升污水中有机物所需的氧量，可大致表示污水中的有机物量。COD是指标水体有机污染的一项重要指标,能够反应出水体的污染程度。
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。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大时，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。严格的来说，化学需氧量也包括了水中存在的无机性还原物质。通常，因废水中有机物的数量大大多于无机物质的量，因此，一般用化学需氧量来代表废水中有机物质的总量。在测定条件下水中不含氮的有机物质易被高锰酸钾氧化，而含氮的有机物质就比较难分解。因此，耗氧量适用于测定天然水或含容易被氧化的有机物的一般废水，而成分较复杂的有机工业废水则常测定化学需氧量
化学需氧量还可与生化需氧量（BOD）比较，BOD/COD的比率反映出了污水的生物降解能力。生化需氧量分析花费时间较长，一般在20天以上水中生物方能基本消耗完全，为便
捷一般取五天时已耗氧约95%为环境监测数据，标志为BOD5。
1.4 生化需氧量（BOD）
生物需氧量（Biochemical oxygen demand，BOD）是指在一定条件下，微生物分解存在于水中的可生化降解有机物所进行的生物化学反应过程中所消耗的溶解氧的数量。以mg/L或百分率、ppm表示。它是反映水中有机污染物含量的一个综合指标。如果进行生物氧化的时间为五天就称为五日生化需氧量（BOD5），相应地还有BOD10、BOD20。
水中有机物质的分解是分两个阶段进行的。第一阶段为碳氧化阶段，第二阶段为硝化阶段，碳氧化阶段所消耗的氧化量称为碳化生化需氧量（CBOD）。
生化需氧量（BOD）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（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°C）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°C时，一般的有机物质需要20天左右时间就能基本完成氧化分解过程，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°C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。
与COD区别：化学需氧量（COD）是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。水样在一定条件下，以氧化1升水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量为指标，折算成每升水样全部被氧化后，需要的氧的毫克数，以mg/L表示。它反映了水中受还原性物质污染的程度。该指标也作为有机物相对含量的综合指标之一。生化需氧量（BOD）是一种环境监测指标，主要用于监测水体中有机物的污染状况。一般有机物都可以被微生物所分解，但微生物分解水中的有机化合物时需要消耗氧，如果水中的溶解氧（DO）不足以供给微生物的需要，水体就处于污染状态。所以，BOD才是有关环保的指标。
