湖泊水质考核，TOC比COD更科学
民生
科学
2024-10-29 09:36
云南
湖沼学说（huzhaoxueshuo）——聚焦湖沼，分享科研成果，碰撞学术火花，5000+科技工作者订阅的微信号。点击『湖沼学说』关注，我们将为你提供有价值、有思想的科研洞见。水质监测是湖泊治理与保护中的核心任务，直接关系到生态健康、饮水安全及生物多样性。水体中的有机物含量是评估其水质的重要指标，而化学需氧量（COD）与总有机碳（TOC）是两项常用的监测指标。尽管COD在水质监测中有着悠久的历史，但近年来越来越多的研究表明，TOC作为一种更为科学、全面的指标，能够更准确地反映水体的有机物污染状况。笔者将从多个角度深入分析TOC和COD的区别，探讨TOC在湖泊水质考核中的优势，并引用欧美等西方国家的相关标准与研究成果，力图为湖泊水质监测提供更科学的指导。化学需氧量（COD）是指在强氧化剂（如重铬酸钾）作用下，水样中所有还原性物质被氧化所需的氧量，通常以毫克/升（mg/L）表示。COD主要用于评价水中有机物的总量，但由于其测定过程中采用强氧化剂，可能会导致对某些非有机物质的误判。此外，COD的测定时间较长（一般为数小时），在快速变化的水体监测中，可能无法准确反映实际水质状况。总有机碳（TOC）是指水体中所有有机物质中碳元素的总量，测定TOC通常采用高温氧化法或紫外氧化法，能够较为准确地反映水中的有机物含量。TOC不仅包括可生物降解的有机物，还包括非生物降解的有机物，因此能够全面反映水体的有机污染程度。TOC的测定方法还具有较高的重复性和可靠性，确保了数据的准确性。TOC的测定不仅涵盖了可生物降解的有机物，还包括一些难以降解的有机物。这一特性使得TOC成为评估水体中有机物污染的更全面指标。相比之下，COD的测定仅限于可被化学氧化的有机物，可能导致有机物污染情况的漏报。根据Liu等（2019）的研究，COD无法反映水体中非生物降解有机物的累积，从而影响对水质的整体评估。水体中的有机物含量直接影响到水生态系统的健康。研究表明，TOC与水中微生物群落的多样性有着显著相关性（Smith et al., 2020）。当TOC水平过高时，水体中的有机物降解会消耗大量溶解氧，从而对水生生物造成威胁。此外，高TOC水平还可能导致水中氮磷比失衡，促使富营养化现象的发生（Zhang et al., 2021）。而COD可能无法准确反映这些潜在的生态风险。TOC的测定方法相对较为简单快捷，通常只需几分钟即可获得结果。而COD的测定过程复杂，需耗费大量时间和化学试剂。此外，TOC测定过程中不涉及有毒化学物质的使用，更符合绿色化学的理念。相关研究表明，TOC的测定在实验室环境中具有较低的环境影响，适合于大规模监测（Wang et al., 2020）。欧盟在水质监测中逐渐倾向于采用TOC作为主要指标。例如，欧洲水框架指令（WFD）明确指出，水体的生态质量应基于多个指标的综合评估，其中包括TOC。这一标准反映了欧盟对水质监测的前瞻性和科学性。欧盟各国的环境监测机构在实施水质评估时，越来越多地引入TOC监测，以保证水体的生态安全。在美国，环保署（EPA）也在水质监测中逐渐推行TOC的应用。EPA发布的《国家污染物排放消除系统》（NPDES）规定，在特定情况下，允许采用TOC替代COD作为水质考核指标。这一转变不仅提高了水质监测的科学性，也促进了水体生态的恢复与保护。根据发表在《水研究》上的一项研究，TOC的水平与水体中的藻类繁殖呈正相关（Jones et al., 2021）。当TOC含量增加时，水体中的营养盐浓度也往往增加，从而导致藻类的过度繁殖。这种现象不仅影响了水体的光透过率，还可能导致鱼类等水生生物的死亡，严重破坏生态平衡。此外，研究表明，TOC的高水平可能导致水体中有害藻类的爆发，从而威胁水生生物的健康（Li et al., 2020）。在瑞典，某湖泊的水质管理部门采用TOC作为主要水质监测指标后，成功实现了水体的生态恢复。研究表明，监测结果显示TOC水平下降，水体中溶解氧浓度上升，鱼类数量逐渐恢复到正常水平（Karlsson et al., 2022）。这一成功案例证明了TOC在湖泊水质监测中的有效性与必要性。一项在德国进行的对比研究显示，在相同水体中，TOC和COD的监测结果存在显著差异。研究发现，尽管COD在某些情况下显示水体有机物污染水平较高，但与TOC的分析结果相比，存在较大的偏差（Schmidt et al., 2023）。这一研究结果进一步强调了TOC作为更为可靠的水质监测指标的重要性。综上所述，TOC作为湖泊水质考核的指标，其科学性与适用性优于COD。TOC的全面性、对水体生态的影响、测定方法的优越性，以及西方国家在标准与应用中的积极实践，均表明了TOC在水质监测中的重要地位。未来，湖泊治理与保护工作应更多地依赖于TOC指标，从而更有效地维护水体生态健康，实现可持续发展。看更多湖沼科技论文
![]()
若有启发，点赞点在看哦 ![]()
