總有機碳在實驗室純水系統(tǒng)中的在線監(jiān)測
實驗室純水在分子生物學(xué)科研領(lǐng)域有著舉足輕重的作用。衡量純水的指標(biāo)一般有電阻率、總有機碳（TOC）、細(xì)菌及熱源等等。其中有機碳含量會直接影響實驗的檢測結(jié)果和重復(fù)性，并會破壞純水系統(tǒng)的反滲透膜和樹脂功能，增加細(xì)菌生長。為了確保水中的有機物保持在實驗要求以內(nèi)，科研工作人員需要對實驗室純水系統(tǒng)中的總有機碳即TOC進行監(jiān)測?？傆袡C碳的監(jiān)測必須能夠提供可靠準(zhǔn)確的參數(shù)，使研究人員的實驗不受到有機物的影響。以下給大家介紹這方面的一些常識。

水中的有機物
原水中的有機物可通過自然或人為產(chǎn)生，自然產(chǎn)生的有機物可由腐蛀的植物或酸性液體產(chǎn)生，此外，細(xì)菌、生物及其副產(chǎn)品都可增加水中的有機物。人為添加的有機物包括工業(yè)及家用肥料，如清潔劑、溶劑、油、化肥及殺蟲劑。當(dāng)過濾器處理水中雜質(zhì)的同時，塑料管道及水缸會增加水中的有機物，其它處理如加氯及臭氧系統(tǒng)亦可增加水中的有機物。
處理原水中的雜質(zhì)，可通過反滲透、微濾、離子交換、吸附及紫外光等方法。大部分的雜質(zhì)可用一種或多種處理方法去除，但總有機碳和這些雜質(zhì)有什么關(guān)系呢？
總有機碳
總有機碳分為顆粒有機碳（POC），溶解有機碳（DOC）和揮發(fā)性有機碳（VOC）。在線監(jiān)測的總有機碳（TOC）不區(qū)分POC/DOC/VOC。盡管總有機碳不提供準(zhǔn)確的有機物組合，但總有機碳參數(shù)是zui接近的有機物指標(biāo)，因此總有機碳參數(shù)可保證水中的總有機碳在實驗要求的范圍以下。一旦水中TOC含量已經(jīng)達(dá)到域值，在線監(jiān)測便能及時提示用戶。
的監(jiān)測是可提供快捷、高靈敏度、低成本的在線監(jiān)測，如何才能達(dá)到以上的要求，我們先看看不同種有機碳監(jiān)控方式。
不同種類的總有機碳監(jiān)測
大型工業(yè)系統(tǒng)中的總有機碳監(jiān)測系統(tǒng)是精密而昂貴的，而且體積較大，不適合用于實驗室純水系統(tǒng)。
在1994 年英國ELGA公司首先推出*臺擁有總有機碳在線監(jiān)測的實驗室純水系統(tǒng)后，其它純水系統(tǒng)制造公司亦相繼推出不同設(shè)計的系統(tǒng)。
所有的在線監(jiān)測都采用同一個基本原理：純水經(jīng)過 185 nm 波長的紫外光燈會制造氧化有機物，此氧化過程將有機碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳，而二氧化碳會令水的電導(dǎo)率提升，總有機碳的參數(shù)就可從電導(dǎo)率的轉(zhuǎn)變進行測量。
與ELGA 的超純水系統(tǒng)PURELAB Ultra 內(nèi)置的總有機碳監(jiān)測相比，其它制造商提供的總有機碳監(jiān)測系統(tǒng)無論從價位還是可測試范圍都比較低，且較易損壞。除此之外，還有許多由設(shè)計方面產(chǎn)生的一系列弱點。
ELGA 的總有機碳監(jiān)測監(jiān)測把所有的水通過在線的紫外燈及電阻表，作出測試及監(jiān)控，達(dá)到顯示參數(shù)的連續(xù)性。總有機碳參數(shù)亦會實時顯示在版面上。

而其它實驗室純水機制造商的總有機碳監(jiān)測都采用旁路測試。它們在每一段預(yù)定時間內(nèi)把純水從旁路引到紫外光反應(yīng)盒內(nèi)，待水中的有機物氧化成二氧化碳。由二氧化碳產(chǎn)生的電阻率差異在反應(yīng)盒內(nèi)或另一外置的電阻表測量。但事實上由純水開始進入反應(yīng)盒內(nèi)，到相差的電阻率測試，必有數(shù)分鐘的距離。所以，如用此種總有機碳監(jiān)測，顯示的數(shù)據(jù)便不是連續(xù)性的。
TOC 要求 ELGA TOC 監(jiān)測PURELAB Ultra 其它TOC 監(jiān)測 其它品牌
種類 連續(xù)性 在線連續(xù)性 旁路，非連續(xù)性
價格 低 低 中
消耗品 低 沒有 高
反應(yīng)時間 快 < 1 min 快，連續(xù)性 慢（高至九分鐘）
準(zhǔn)確性 2 ppb or 10 % 2 ppb at <10 ppb 2 ppb
量度范圍 1 – 10 ppb 1 – 200 ppb 1 – 999 ppb
測試用水量 盡低 沒有 低
樣本量 盡大 所有產(chǎn)水 小
死水位置 沒有 沒有 有
校正 有 有 有
數(shù)據(jù) 版面顯示及打印 版面顯示及打印 版面顯示及打印
表1 : ELGA 的總有機碳監(jiān)測及其它總有機碳監(jiān)測的功能比較
總有機碳監(jiān)測的反應(yīng)時間
實驗室的總有機碳系統(tǒng)相對于工業(yè)系統(tǒng)來說其出水量較少，因此需要連續(xù)顯示產(chǎn)水前的總有機碳數(shù)值，才可確保用戶實驗過程中不會受有機物質(zhì)的影響。要達(dá)到有連續(xù)測試的功效，電阻表是的選擇。ELGA 的總有機碳監(jiān)測就是這樣的在線及實時監(jiān)控系統(tǒng)，所有的純水都通過測試。
相反，如選用旁路的工業(yè)總有機碳監(jiān)測系統(tǒng)，就不能達(dá)到理想的效果。另外，用旁路的總有機碳監(jiān)測亦需時間將樣本從純水管道引入反應(yīng)盒（1 – 3 分鐘）以及完成氧化過程（3 分鐘）后，總有機碳的數(shù)值才能顯示到面板上。也就是說，如果純水中的有機物有任何變化，從探測到有數(shù)值顯示到面板需 3 至 9 分鐘，用戶是不可能實時得知水中有機物的増加或減少。
為了引證在線及實時探測的重要性，我們用了ELGA 及其它總有機碳的監(jiān)測儀作了一個比較。實驗測試在原水中先注入 3 毫升 (100 ppm) 的有機物甲乙酮，然后在純水出口前取樣本測試。純水中的有機物甲乙酮都經(jīng)過測試及記錄，注入甲乙酮的位置是根據(jù)測試取樣點而定的。
圖 1 及表 2 提供了一些實驗測試的數(shù)據(jù)。將有機物(甲乙酮)注入原水中，當(dāng)制備純水時，注入的有機物會進入純水系統(tǒng)內(nèi)。圖1內(nèi)綠色的線代表純水出口探測到的有機物。出水點在兩分鐘后見到注入的有機物大量増加。如果用戶現(xiàn)在取水，純水已受有機物的污染。
圖 1 內(nèi)藍(lán)色線代表ELGA PURELAB Ultra 的總有機碳監(jiān)測而紅色線代表其它的總有機碳監(jiān)測。每一個圖都顯示不同時間注入不同量的有機物，ELGA 及其它的總有機碳監(jiān)測顯示出的數(shù)值及反應(yīng)時間均有很大的分別。 ELGA 的總有機碳監(jiān)測在所有測試中都可迅速及準(zhǔn)確地探測水中的有機物，而其它的總有機碳監(jiān)測則需含有機物的樣本流到反應(yīng)盒后才可達(dá)到測試結(jié)果。如測試 1, 2, 3的圖表中, ELGA 都可測試到相對準(zhǔn)確的有機物，其它的監(jiān)測則沒法測到。測試 4 中即使其它監(jiān)測亦可探測到有機物但亦需在注入后 6 分鐘才有顯示，如用戶在這段時間內(nèi)用水就沒法得知純水是否已受到有機物污染。

測驗 注入有機物量 延遲探測顯示（秒） 有機物數(shù)值(ppb) 注入位置
(ppb) ELGA 其它 ELGA 其它 
1. 25 < 5 沒有探測 20 沒有顯示 開始氧化前
2. 23 < 5 沒有探測 20 沒有顯示 氧化中
3. 24 < 5 320 20 5 引入樣本中
4. 24 < 5 440 20 24 引入樣本中
表 2 : 實驗測試探測的數(shù)據(jù) 
由此我們可以看出，除了ELGA 以外的所有總有機碳監(jiān)測，遇到突發(fā)的有機物污染都沒法實時顯示在面板上提示用戶。它們一般需要zui少 5 分鐘才可探測到有機物的轉(zhuǎn)變。而有機物對很多實驗都有影響，用戶都要求實驗室純水系統(tǒng)擁有準(zhǔn)確的總有機碳監(jiān)測。但到現(xiàn)時為止，只有ELGA 的總有機碳監(jiān)測可提供一個在線，實時及準(zhǔn)確的探測，及時提醒用戶，讓用戶確實知道使用中的純水是否受到有機物的污染。