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总有机碳（TOC），由专门的仪器——总有机碳分析仪（以下简称TOC分析仪）来测定， TOC分析仪具有流程简单、重现性好、灵敏度高、稳定可靠、测定过程一般不消耗化学药品、基本上不产生二次污染、氧化完全等优点。
测定原理基于把不同形式的有机碳通过氧化转化为易定量测定的二氧化碳，利用二氧化碳与总有机碳之间碳含量的对应关系，从而对水溶液中TOC进行定量测定。根据工作原理的不同，可以分为燃烧氧化-非分散红外吸收法、电导法、气相色谱法、湿法氧化-非分散红外吸收法等，其中燃烧氧化-非分散红外吸收法只需一次性转化，流程简单、重现性好、灵敏度高，应用比较普遍。我国的国家标准GB13193-91就是采用的燃烧氧化-非分散红外吸收法。
TOC测定通常分为直接测定法和间接测定法。直接测定法一般是通过将无机碳（IC）除去后测定全碳（TC）的方法，适用于测定IC含量高的水样，但容易损失水样中挥发性的有机碳（POC）。
IC的处理方法采用酸化曝气处理法，将水样酸化至pH<3，CO32-和HCO3-转化成碳酸，产生二氧化碳，再通过曝气去除CO2。由于在曝气过程中会造成水样中挥发性有机物（VOC）的损失，因此直接法的测定结果仅能代表不可吹出的有机碳（NPOC）含量。样品中无机碳含量较高时，因其干扰对有机碳的测定，所以必须消除废水中无机碳的干扰，在测定前要对样品进行预处理。
在间接测定法中，TOC是通过TC减去IC得到，将所有的碳氧化得到TC，IC则是通过测定样品经酸分解的CO2量得到的，适用于测定IC比TOC低的水样。 差减法存在以下几方面的不足：（1）差减法对水样进行两次测定，分别得出IC和TC，所以要求配备一个外接采样器，以保证IC和TC测定时的水质一致，这在污染物有时空分布的情况下，是很难做到的；（2）由于要分别测定水样的IC和TC，故在仪器标定时也同样要求IC和TC两种标样，这样就增加了仪器的复杂程度；（3）测量周期较长；（4）对产生的CO2量进行两次积分测量增大了仪器的误差。
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