什么叫總有機碳（TOC）？什么叫總需氧量（TOD）？何謂水的電阻率？

水中的有機物質(zhì)的含量，以有機物中的主要元素一碳的量來(lái)表示，稱(chēng)為總有機碳。 TOC的測定類(lèi)似于TOD的測定。在950℃的高溫下，使水樣中的有機物氣化燃燒，生成CO2，通過(guò)紅外線(xiàn)分析儀，測定其生成的CO2之量，即可知總有機碳量。在測定過(guò)程中水中無(wú)機的碳化合物如碳酸鹽、重碳酸鹽等也會(huì )生成CO2，應另行測定予以扣除。 若將水樣經(jīng)0.2μm微孔濾膜過(guò)濾后，測得的碳量即為溶解性有機碳（DOC）。TOC、DOC是較為經(jīng)常使用的水質(zhì)指標。

總需氧量的測定，是在特殊的燃燒器中，以鉑為催化劑，于900℃下將有機物燃燒氧化所消耗氧的量，該測定結果比COD更接近理論需氧量。 TOD用儀器測定只需約3min可得結果，所以，有分析速度快、方法簡(jiǎn)便，干擾小、精度高等優(yōu)點(diǎn)，受到了人們的重視。如果TOD與BOD5間能確定它們的相關(guān)系數，則以TOD指標指導生產(chǎn)有更好的實(shí)用意義。

所謂生化需氧量（BOD）是在有氧的條件下，由于微生物的作用，水中能分解的有機物質(zhì)完全氧化分解時(shí)所消耗氧的量稱(chēng)為生物化學(xué)需氧量簡(jiǎn)稱(chēng)生化需氧量。它是以水樣在一定的溫度（如20℃）下，在密閉容器中，保存一定時(shí)間后溶解氧所減少的量（mg/L）來(lái)表示的。當溫度在20℃時(shí)，一般的有機物質(zhì)需要20天左右時(shí)間就能能完成氧化分解過(guò)程，而要全部完成這一分解過(guò)程就需100天。但是，這么長(cháng)的時(shí)間對于實(shí)際生產(chǎn)控制來(lái)說(shuō)就失去了實(shí)用價(jià)值。因此，目前規定在20℃下，培養5天作為測定生化需氧量的標準。這時(shí)候測得的生化需氧量就稱(chēng)為五日生化需氧量，用BOD5表示。如果是培養20天作為測定生化需氧量的標準時(shí)，這時(shí)候測得的生化需氧量就稱(chēng)為20天生化需氧量，用BOD20­表示。 生化需氧量（BOD）的多少，表明水體受有機物污染的程度，反映出水質(zhì)的好壞。

 所謂化學(xué)需氧量（COD），是在一定的條件下，采用一定的強氧化劑處理水樣時(shí)，所消耗的氧化劑量。它是表示水中還原性物質(zhì)多少的一個(gè)指標。水中的還原性物質(zhì)有各種有機物、亞硝酸鹽、硫化物、亞鐵鹽等。但主要的是有機物。因此，化學(xué)需氧量（COD）又往往作為衡量水中有機物質(zhì)含量多少的指標。化學(xué)需氧量越大，說(shuō)明水體受有機物的污染越嚴重。 化學(xué)需氧量（COD）的測定，隨著(zhù)測定水樣中還原性物質(zhì)以及測定方法的不同，其測定值也有不同。目前應用最普遍的是酸性高錳酸鉀氧化法與重鉻酸鉀氧化法。高錳酸鉀（KmnO4）法，氧化率較低，但比較簡(jiǎn)便，在測定水樣中有機物含量的相對比較值時(shí)，可以采用。重鉻酸鉀（K­2Cr2O7）法，氧化率高，再現性好，適用于測定水樣中有機物的總量。　有機物對工業(yè)水系統的危害很大。含有大量的有機物的水在通過(guò)除鹽系統時(shí)會(huì )污染離子交換樹(shù)脂，特別容易污染陰離子交換樹(shù)脂，使樹(shù)脂交換能力降低。有機物在經(jīng)過(guò)預處理時(shí)（混凝、澄清和過(guò)濾），約可減少50%，但在除鹽系統中無(wú)法除去，故常通過(guò)補給水帶入鍋爐，使爐水pH值降低。有時(shí)有機物還可能帶入蒸汽系統和凝結水中，使pH降低，造成系統腐蝕。在循環(huán)水系統中有機物含量高會(huì )促進(jìn)微生物繁殖。因此，不管對除鹽、爐水或循環(huán)水系統，COD都是越低越好，但并沒(méi)有統一的限制指標。在循環(huán)冷卻水系統中COD（DmnO4法）>5mg/L時(shí)，水質(zhì)已開(kāi)始變差。

溶解于水中的游離氧稱(chēng)為溶解氧（用DO表示），常以O2mg/L、mL/L等單位來(lái)表示。 天然水中氧的主要來(lái)源是大氣溶于水中的氧，其溶解量與溫度，壓力有密切關(guān)系。溫度升高氧的溶解度下降，壓力升高溶解度增高。天然水中溶解氧含量約為8～14mg/L，敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水中溶解氧一般約為6～8mg/L。 水體中的溶解氧含量的多少，也反映出水體遭受到污染的程度。當水體受到有機物污染時(shí)，由于氧化污染物質(zhì)需要消耗氧，使水中所含的溶解氧逐漸減少。污染嚴重時(shí)，溶解氧會(huì )接近于零，此時(shí)厭氧菌便滋長(cháng)繁殖起來(lái)，并發(fā)生有機污染物的腐敗而發(fā)臭。因此，溶解氧也是衡量水體污染程度的一個(gè)重要指標。

在測定水的導電性能時(shí)，與水的電阻值大小有關(guān)，電阻值大，導電性能差，電阻值小，導電性能就良好。根據歐姆定律，在水溫一定的情況下，水的電阻值R大小與電極的垂直截面積F成反比，與電極之間的距離L成正比，如下式： R=ρ 式中ρ——電阻率，或稱(chēng)比電阻。 電阻的單位為歐姆（歐，代號Ω），或用微歐（μΩ），1Ω等于106μΩ；電阻率的國際制（SI）單位為歐米（Ω•m）。 如果電極的截面積F做成1cm2，兩電極間的距離L為1cm，電阻率的單位為Ω•cm時(shí)，那么電阻值就等于電阻率值。 水的電阻率的大小，與水中含鹽量的多少、水中離子含量、離子的電荷數以及離子的運動(dòng)速度有關(guān)。因此，純凈的水電阻率很大，超純水電阻率就更大。水越純，電阻率越大。

水的酸度是指水中所含能提供H 離子與強堿（如NaOH、KOH等）發(fā)生中和反應的物質(zhì)總量。這些物質(zhì)能夠放出H ，或者經(jīng)過(guò)水解能產(chǎn)生H 。水中形成酸度的物質(zhì)有三部分： （1）水中存在的強酸能全部離解出H ，如硫酸（H2SO4）、鹽酸（HCl）、硝酸（HNO3）等； （2）水中存在的弱酸物質(zhì)，如游離的二氧化碳（CO2）、碳酸（H2CO3）、硫化氫（H2S）、醋酸（CH3COOH）和各種有機酸等；（3）存在的強酸弱堿組成的鹽類(lèi)，如鋁、鐵、銨等離子與強酸所組成的鹽類(lèi)等。 天然水中，酸度的組成主要是弱酸，也就是碳酸。天然水中在一般的情況下不含強酸酸度。 水中酸度的測定是用強堿的標準溶液（如0.1mol/L NaOH）來(lái)滴定水中。如用甲基橙指示劑所測得的酸度是指強酸酸度和強酸弱堿形成鹽類(lèi)的酸度；而用酚酞指示劑所測得的酸度包括了上述三部分酸度，即稱(chēng)為總酸度。

天然水中的硬度主要是指Ca2 、Mg2 等金屬離子，水中的堿度主要是指碳酸氫鹽堿度HCO3-。而水中主要存在的離子有Ca2 、Mg2 、Na 、K 和HCO3-、SO42-、Cl-等。水中的硬度與硬度之間的關(guān)系分為三種情況。 （1）堿度>硬度（以mol/L計） HCO3-> （Ca2 Mg2 ）水中的硬度（Ca2 、Mg2 ）都變成為碳酸氫鹽，并同時(shí)還有Na 、K 的碳酸氫鹽，但沒(méi)有非碳酸鹽硬度在。此時(shí)，堿度減去硬度所得的差值等于Na 、K 的碳酸氫鹽。這部分多出的Na 、K 的碳酸氫鹽堿度即所謂過(guò)剩堿度亦稱(chēng)為負硬度。 （2）堿度=硬度（以mol/L計）即HCO3-= （Ca2 Mg2 ） 此時(shí)只有Ca2 、Mg2 的硬度及其碳酸氫鹽堿度，既無(wú)非碳酸鹽硬度，亦無(wú)Na 、K 的碳酸氫鹽。 （3）堿度<硬度（以mol/L計）即HCO3-< （Ca2 Mg2 ）。此時(shí)又有兩種情況，一是 Ca2 > HCO3-的鈣硬水，此時(shí)水中有非碳酸鹽硬度CaSO4、MgSO4的存在，但沒(méi)有鎂的碳酸鹽硬度Mg（HCO3）2。 另一種情況是 Ca2 > HCO3-的鎂硬水，水中有鎂的碳酸鹽硬度Mg（HCO3）2的存在，但沒(méi)有鈣的非碳酸鹽硬度存在，而有鎂的非碳酸鹽硬度MgSO4的存在。 但上述兩種情況，無(wú)論是哪種，水中都有非碳酸鹽的硬度存在，而沒(méi)有Na 、K 的碳酸氫鹽存在。

水中的堿度是用鹽酸中和的方法來(lái)測定的。在滴定水的堿度時(shí)采用兩種指示劑來(lái)指示滴定的終點(diǎn)。 用酚酞作指示劑時(shí)，滴定的終點(diǎn)為pH8.2～8.4，稱(chēng)為酚酞堿度或P堿度。此時(shí)，水中的氫氧化物全部被中和，碳酸鹽轉化為碳酸氫鹽，就是碳酸鹽被中和了一半。即P堿度= CO32-- 全部OH-。 用甲基橙作指示劑時(shí)，滴定的終點(diǎn)pH為4.3～4.5，稱(chēng)為甲基橙堿度或M堿度。此時(shí)，水中的氫氧化物、碳酸鹽及碳酸氫鹽全部被中和，所測得的水中各種弱酸鹽類(lèi)的總和，因此又稱(chēng)為總堿度。即M堿度=全部HCO3- 全部CO32- 全部OH-。 如果水中單獨存在OH-堿度，水的pH>11.0；水中同時(shí)存在OH-、CO32-時(shí)，pH9.4～11.0；如水中只有CO32-存在時(shí)，pH=9.4；當CO32-、HCO3-共同存在時(shí)，pH8.3～9.4；單一的HCO3-存在時(shí)，pH=8.3；但pH<8.3時(shí)，水中堿度也只有HCO3-存在，此時(shí)的pH值變化只與HCO3-和游離的CO2含量有關(guān)。

水的堿度是指水中能夠接受H 離子與強酸進(jìn)行中和反應的物質(zhì)含量。水中產(chǎn)生堿度的物質(zhì)主要由碳酸鹽產(chǎn)生的碳酸鹽堿度和碳酸氫鹽產(chǎn)生的碳酸氫鹽堿度，以及由氫氧化物存在和強堿弱酸鹽水解而產(chǎn)生的氫氧化物堿度。所以，堿度是表示水中CO32-、HCO3-、OH-及其他一些弱酸鹽類(lèi)的總和。這些鹽類(lèi)的水溶液都呈堿性，可以用酸來(lái)中和。然而，在天然水中，堿度主要是由HCO3-的鹽類(lèi)所組成。可認為：總堿度M=[HCO3-] 2[CO32-] [OH-]-[H ] 當pH值大于7.0時(shí)，[H ]可略去，故， M=c（ Bx-）=[HCO3-] [2CO32-] [OH-]mol/L 形成水中堿度的物質(zhì)碳酸鹽和碳酸氫鹽可以共存，碳酸鹽和氫氧化物也可以共存。然而，碳酸氫鹽與氫氧化物不能同時(shí)存在，它們在水中能起如下反應： HCO3- OH-==CO32- H2O 由此可見(jiàn)，碳酸鹽、碳酸氫鹽、氫氧化物可以在水中單獨存在，除此之外，還有兩種堿度的組合，所以，水中的堿度有五種形式存在，即： （1）碳酸氫鹽堿度HCO3-； （2）碳酸鹽堿度CO32-； （3）氫氧化物堿度OH-； （4）碳酸氫鹽和碳酸鹽堿度HCO3- CO32-； （5）碳酸鹽和氫氧化物堿度CO32- OH-。

 硬水作為工業(yè)生產(chǎn)用的冷卻水，會(huì )使換熱器結水垢，嚴重的不僅會(huì )阻礙水流通道，使熱交換效果大大降低，影響生產(chǎn)的順利進(jìn)行，甚至被迫停產(chǎn)。結垢還會(huì )產(chǎn)生垢下腐蝕，會(huì )使換熱器穿孔而損壞，不僅物料漏損，而且增加設備投資費用，浪費鋼材。硬水用于洗滌，也往往影響產(chǎn)品質(zhì)量，如紡織印染會(huì )造成織物的斑點(diǎn)，不僅影響美觀(guān)，而且影響強度。硬水作為鍋爐用水，在鍋內加熱后，經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮過(guò)程，使鍋爐受熱面結水垢，而水垢的導熱性能極差。 水垢的導熱性能只有鋼材的幾百分之一。在鍋爐內結垢之后，如果仍要達到無(wú)水垢時(shí)同樣的爐水溫度，勢必要提高受熱面的壁溫，例如1.01Mpa（10atm）的鍋爐，壁溫為280℃，當硅酸鹽水垢達1mm厚時(shí)，要達到同樣的爐水溫度，壁溫要提高到680℃，此時(shí)鋼板的強度自3.92Mpa（40kgf/cm2）降至0.98Mpa（10kgf/cm2），嚴重的會(huì )引起爆裂事故。金屬溫度升高還會(huì )使金屬伸長(cháng)，1m長(cháng)的鋼板，每升高100℃，伸長(cháng)1.2mm，增加材料應力，導致?lián)p壞。此外，結垢之后，使受熱面的傳熱情況變壞，燃燒熱也不能很好地傳給水，降低了鍋爐的熱效率，從而白白浪費燃料，如結有1.5mm厚硫酸鹽水垢，就要浪費燃料10%以上，并使鍋爐的出力大為降低。結水垢之后，還得經(jīng)常清洗，不僅影響生產(chǎn)，且而降低鍋爐使用壽命，還要耗費人力物力。因此，硬水對工業(yè)生產(chǎn)的危害很大，必須根據產(chǎn)品或設備對水質(zhì)的要求，對硬水進(jìn)行軟化、除鹽或其他有效的水處理。

硬度的常用單位是mmol/L或mg/L。過(guò)去常用的當量濃度N現已停用。換算時(shí)，1N=0.5mol/L。由于硬度并非是由單一的金屬離子或鹽類(lèi)形成的，因此，為了有一個(gè)統一的比較標準，有必要換算為另一種鹽類(lèi)。通常用CaO或者是CaCO3的質(zhì)量濃度來(lái)表示。當硬度為0.5mmol/L時(shí)，等于28mg/L的CaO，或等于50mg/L的CaCO3。此外，各國也有的用德國度、法國度來(lái)表示硬度。1德國度等于10mg/L的CaO，1法國度等于10mg/L的CaCO3。0.5mmol/L相當于2.8德國度、5.0法國度。

水中除了溶解氣體之外的一切雜質(zhì)稱(chēng)為固體。而水中的固體又可分為溶解固體和懸浮固體。這二者的總和即稱(chēng)為水的總固體。 溶解固體是指水經(jīng)過(guò)過(guò)濾之后，那些仍然溶于水中的各種無(wú)機鹽類(lèi)、有機物等。懸浮固體是指那些能過(guò)濾掉的不溶于水中的泥砂、黏土、有機物、微生物等懸浮物質(zhì)。 總固體的測定是蒸干水分再稱(chēng)重得到的。因此選定蒸干時(shí)的溫度有很大的關(guān)系，一般規定控制在105～110℃。

清凈的水是無(wú)臭、無(wú)味、無(wú)色透明的液體。但被污染的水體，常會(huì )使人感覺(jué)有不正常的氣體。用鼻聞到的稱(chēng)為鼻，用口嘗到的稱(chēng)為味。水的臭味主要來(lái)源有： （1）水中的水生動(dòng)物、植物或微生物的繁殖和腐爛而發(fā)出的臭味； （2）水中有機物質(zhì)的腐敗分解而散發(fā)的臭味； （3）水中溶解氣體如SO2、H2S及NH3的臭味； （4）溶解鹽類(lèi)或泥土的氣味； （5）排入水體的工業(yè)廢水所含雜質(zhì)如石油、酚類(lèi)等的臭味； （6）消毒水過(guò)程中加入氯氣等的氣味。 由于上述的各種原因，所以有的水會(huì )有臭味。例如湖泊、沼澤水中因水藻繁殖或有機物過(guò)多而帶有魚(yú)腥氣味及霉爛氣味；渾濁的河水常有泥土氣味或澀味；溫泉水常帶有硫磺氣味；地下水有時(shí)會(huì )有硫化氫味；含氧量較多的水、含硫酸鈣量多的水、有機物多的水或含NO2-高的水，常有不正常的甜味；水中含有氯化鈉而帶有咸味；水中含有硫酸鎂，硫酸鎂帶有苦味；含鐵水帶有澀味；生活污水及工業(yè)廢水的氣味更是多種多樣。

水中主要的陰離子有Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、OH-等，其中HCO3-、CO32-、OH-在水中常與陽(yáng)離子K 、Na 、Mg2 、Ca2 等組成硬度和堿度，它們之間的量的變化要影響水的pH值變化，從這一變化可以知道水的屬性是腐蝕型的或是結垢型的。因此，它們是影響水的性質(zhì)的主要離子。Cl-是水中最為常見(jiàn)的陰離子，是引起水質(zhì)腐蝕性的催化劑，能強烈地推動(dòng)和促進(jìn)金屬表面電子的交換反應，特別是對水系統的不銹鋼材料，應力集中處（如熱應力、震蕩應力等），會(huì )引起Cl-的富集，加速電化學(xué)腐蝕過(guò)程。SO42-也是水中較為普遍存在的腐蝕性陰離子，使水的電導率上升，同時(shí)又能與陽(yáng)離子Ca2 等生成CaSO4沉淀而結垢，它又不是水中硫酸鹽還原菌的營(yíng)養源。水中主要的陽(yáng)離子有K 、Na 、Ca2 、Mg2 和Fe3 、Mn2 等，其中Na 是水中最為常見(jiàn)的陽(yáng)離子，Na 、K 的存在使水的電導率上升，增加了水的不穩定傾向；其中Ca2 、Mg2 是組成水中硬度的主要離子，在一定的條件下，常在受熱設備的表面結垢，影響傳熱效果。Fe3 、Mn2 很易生成Fe（OH）3、Mn（OH）2的沉淀形成水垢，從而產(chǎn)生垢下腐蝕，又是鐵細菌生長(cháng)的促進(jìn)劑。