水溶性有机碳(Dissolved Organic Carbon, DOC)的测定是评估水体、土壤溶液中有机物含量的核心指标，对研究碳循环、水质评价及土壤肥力至关重要。以下是系统的测定方法与技术要点：

　　一、样品采集与前处理

　　样品采集

　　水体：使用玻璃或金属采样器(避免塑料污染)，采集后立即过0.45μm玻璃纤维滤膜(或聚醚砜膜)，去除悬浮颗粒。

　　土壤浸提液：按土水比1:5(或根据研究需求调整)加入去离子水，振荡1小时(25℃)，离心过滤(0.45μm)。

　　样品保存

　　滤液需4℃避光保存，24小时内测定;长期保存需-20℃冷冻，避免微生物降解。

　　无机碳去除

　　酸化吹扫法：滤液中加入2M HCl至pH≤2，通高纯氮气(≥99.99%)10分钟，去除CO₃²⁻/HCO₃⁻等无机碳。

　　低温保存法：酸化的样品可短期(48小时)冷藏，抑制微生物活动。

　　二、主要测定方法

　　1. 高温催化氧化-非分散红外检测(HTCO-NDIR)

　　原理：样品在680~1000℃下催化氧化，生成CO₂，通过NDIR检测器定量。

　　操作步骤：

　　酸化后的样品直接进样(50~200μL);

　　氧化管填充铂催化剂，确保有机碳完全转化为CO₂;

　　检测信号与标准曲线(如邻苯二甲酸氢钾)比对，计算DOC浓度。

　　优点：灵敏度高(检出限0.1mg/L)，适合海水、淡水及复杂基质。

　　缺点：仪器昂贵，需定期更换催化剂。

　　2. 湿化学氧化法(重铬酸钾法)

　　原理：酸性条件下，重铬酸钾(K₂Cr₂O₇)氧化有机物，通过滴定或分光光度法测定剩余Cr⁶⁺。

　　步骤：

　　酸化样品中加入过量K₂Cr₂O₇和浓H₂SO₄，沸水浴加热2小时;

　　冷却后加入指示剂(菲啰啉)，用硫酸亚铁铵(FAS)滴定至终点(橙红→蓝绿);

　　通过空白与样品的FAS消耗量差值计算DOC。

　　适用性：成本低，适合实验室常规分析，但需注意Cl⁻干扰(Cl⁻>1000mg/L时需校正)。

　　3. 紫外-过硫酸盐氧化法(UV-Persulfate)

　　原理：紫外光激活过硫酸钾(K₂S₂O₈)产生强氧化性自由基，分解有机物为CO₂，结合NDIR检测。

　　流程：

　　酸化样品与过硫酸盐混合，紫外光照射30分钟;

　　释放的CO₂经载气(N₂)吹扫至NDIR检测器;

　　特点：氧化效率高(>95%)，适合低浓度DOC(如洁净水体)，但对芳香族化合物氧化不完全。

　　4. 总有机碳分析仪(TOC Analyzer)

　　常用模式：

　　直接法：同时测定总碳(TC)和无机碳(IC)，DOC=TC-IC;

　　差减法：先测IC，酸化后测TC，计算DOC。

　　仪器类型：

　　燃烧型(如Shimadzu TOC-L)：高温氧化，精度高;

　　化学氧化型(如OI Analytical)：低温化学氧化，适合易挥发有机物。

　　三、干扰因素与校正

　　无机碳残留

　　表现：酸化不彻底导致CO₂残留，高估DOC。

　　解决：延长氮气吹扫时间(15~20分钟)，或采用TC/IC差减法。

　　氯离子干扰

　　湿化学法：Cl⁻被Cr₂O₇²⁻氧化生成Cl₂，消耗氧化剂，需加入HgSO₄掩蔽(毒性高，慎用)或稀释样品。

　　HTCO法：高Cl⁻(如海水)可能腐蚀催化剂，建议使用抗氯离子干扰专用反应管。

　　颗粒态有机碳(POC)混入

　　表现：过滤不彻底导致DOC值偏高。

　　解决：严格使用0.45μm滤膜，预冲洗滤膜3次以上。

　　四、质量控制

　　标准物质

　　使用邻苯二甲酸氢钾(KHP)或腐殖酸标准液(如Suwannee River Fulvic Acid)绘制校准曲线。

　　标准溶液浓度范围：0.5~50mg C/L，R²>0.999。

　　空白实验

　　试剂空白：全程加入超纯水代替样品，扣除背景值;

　　仪器空白：每日开机后运行空白样，确保基线稳定。

　　加标回收率

　　向样品中加入已知量DOC标准液，回收率应达90%~110%。

　　平行测定

　　每组样品至少3次重复，相对标准偏差(RSD)<5%。

　　五、数据应用与解读

　　环境监测

　　地表水DOC>5mg/L可能指示富营养化或有机物污染;

　　土壤浸提液DOC含量反映有机质活性，指导施肥策略。

　　碳循环研究

　　DOC通量计算(如河流输入海洋的碳通量);

　　结合δ¹³C同位素分析，追溯有机物来源(陆源vs.水生)。

　　工业与饮用水安全

　　高DOC(>2mg/L)可能生成消毒副产物(如三卤甲烷)，需强化水处理工艺。

　　六、新兴技术

　　三维荧光光谱(EEMs)

　　解析DOC中荧光组分(如类腐殖酸、类蛋白质)，表征有机物来源与转化。

　　高分辨质谱(HRMS)

　　结合液相色谱(LC-HRMS)鉴定DOC分子组成，揭示复杂有机物结构。

　　原位传感器

　　荧光法DOC传感器(如紫外LED激发)，实现河流、湖泊实时在线监测。