[发明专利]一种测量水体中总有机碳含量的方法

说明书

本发明公开了一种测量水体中总有机碳含量的方法，包括：向反应池中连续注入待测水体和臭氧，直到反应池中注满待测水体时，停止待测水体的注入；继续向反应池注入臭氧，直到臭氧将待测水体中的有机物完全反应掉为止；连续检测反应池中臭氧与待测水体从反应开始到结束这段时间t内所产生的化学发光信号的强度；根据记录的一组化学发光强度数据，计算化学发光总量S；利用公式计算待测水体中的总有机碳含量[TOC]₀；其中，为化学发光反应效率；k_abs为表观速率常数，由反应池的体积及臭氧通量确定。本发明基于臭氧溶液氧化化学发光反应机理，建立相关的化学发光反应动力学模型，能够对待测水体中的总有机碳含量实现准确检测。

技术领域

本发明属于水质监测技术领域，具体地说，是涉及一种用于测量待测水体中总有机碳含量的方法。

背景技术

总有机碳(Total Organic Carbon，简称TOC)是表征水体中碳总量的指标，不仅能够反映水体富营养化的程度，还能够反映水体中生命活动的情况。因此，总有机碳的浓度变化对于海洋碳循环以及海洋生态系统的研究具有非常重要的作用。但是，总有机碳的产生、迁移、转化与循环等过程都相当复杂，获取准确的TOC数据是了解碳循环过程、影响生态环境机理的前提条件。然而，对于海洋环境而言，总有机碳的浓度是非常低的。一般来讲，大洋深处的总有机碳浓度通常为30～50μmol/L，甚至更低；而在近岸海域，总有机碳的浓度基本上也仅仅略高于100μmol/L。可见，只能采用痕量测量手段才能分析出海水中的TOC含量，因此准确测量出海水中的TOC浓度，其难度是比较大的。

目前国内外的TOC测量手段，大多采用高温燃烧氧化法或者紫外消解法，测量精度有限，且很难对待测水体实现原位测量，因此，测量结果的真实性会受到一定程度的影响。

发明内容

本发明针对待测水体中的总有机碳，提供了一种全新的TOC含量测量方法，该方法基于臭氧溶液氧化化学发光反应机理，建立相关的化学发光反应动力学模型，能够对待测水体中的总有机碳含量实现准确检测。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种测量水体中总有机碳含量的方法，包括：向反应池中连续注入待测水体和臭氧，直到反应池中注满待测水体时，停止待测水体的注入；继续向反应池注入臭氧，直到臭氧将待测水体中的有机物完全反应掉为止；连续检测反应池中臭氧与待测水体从反应开始到结束这段时间t内所产生的化学发光信号的强度；根据记录的一组化学发光强度数据，计算化学发光总量S；利用公式计算待测水体中的总有机碳含量[TOC]₀；其中，为化学发光反应效率；k_abs为表观速率常数，由反应池的体积及臭氧通量确定。

在本申请的一些实施例中，所述表观速率常数k_abs可以利用公式k_abs＝k_Dc_o3+k_·OHc_·OH计算获得；其中，k_D为臭氧分子与待测水体直接进行氧化反应的效率系数；k_·OH为臭氧分子与待测水体进行氧化反应所产生的羟基自由基与待测水体中的有机物间接进行氧化反应的效率系数；为臭氧浓度；C_·OH为羟基自由基浓度。

在本申请的一些实施例中，所述可以利用反应池体积及臭氧通量计算生成；所述C_·OH可以利用反应池体积及臭氧分子与待测水体进行氧化反应所产生的羟基自由基的总量计算生成。

在本申请的一些实施例中，所述化学发光总量S利用公式计算获得；其中，表示在时间t内记录的一组化学发光强度数据。