岛津——守护水源的“使者”

总有机碳(TOC)是水质检查的重要指标。在人们对美好自然环境的强烈期望之下，总有机碳（TOC）分析仪诞生了。

人类生活与环境承载力密切相关

在波光粼粼的水面上，倒映着大大小小的岛屿，形成一道美丽的内海风光。不过，本应外出打渔的渔船却都滞留在港口中。离近后才发现海面上覆盖着深红色的浑浊物，弥漫着不详的气息。

       1970年代到1980年代上半期，东京湾、伊势湾、濑户内海、琵琶湖等封闭性水域，由于生活废水和工厂废水流入引发的水质污染成为社会性问题。其中，赤潮的发生就是一次惨痛的教训。由于浮游生物大量繁殖导致鱼类的大量死亡，臭气熏天，渔业和观光产业遭受巨大损失。一些新闻报道甚至将发生赤潮的深红色海面称为死海。

1972年在濑户内海发生的大规模赤潮事件，刷新了历史上最多的1428条养殖幼年黄鰤鱼窒息死亡的纪录，损失金额达到71亿日元。以此事件为开端，引发了渔业从业者的播磨滩赤潮诉讼。渔业从业者对国内及沿岸的工厂进行投诉，要求赔偿约19亿日元，并立即终止有害污水排放。

迫在眉睫的分析方法

当然，政府方面也不会袖手旁观。1971年国家开始实行水质污染防治法，对废水处理装置排放的所有废水所含污染物质的总量进行了规定，工厂充当其冲。在1979年对代表性污染原因物质有机物的碳含量做出进一步严格的规定。而后，管理对象逐渐扩大到氮、磷元素，同时对流域内的下水道展开修整，强化排水水质监督力度，不断提升废水处理能力。

其中，总有机碳（TOC）分析仪能够对作为一般性污染物的有机物进行快速、准确的分析，受到世人关注。

       在此之前，人们采用生物化学需氧量（BOD）和化学需氧量（COD）作为有机物水质污染的检测指标，无法直接检测有机物。BOD通过水中微生物的耗氧量、COD通过有机物氧化过程消耗的氧化剂的总量来间接推断有机物的含量，这一过程难免会产生误差，而且相当耗时。

       相对而言，TOC分析仪通过高温燃烧水试剂，对构成有机物的碳元素（有机碳）进行直接检测，能够实现快速、准确的分析，从而成为检测有机物污染的有效指标。

分析技术的飞跃

1971年，在日本环境厅成立的同一年，岛津制作所也成立了环境部门，并从第二年开始着手TOC分析仪开发工作。岛津技术人员将着眼点放在美国DOW Chemical公司研究员发布的论文上，内容为将水试剂在950℃高温的电炉中进行燃烧，有机物中的碳生成二氧化碳，通过分析二氧化碳来计算TOC的总量，这种方法有望一次性解决BOD、COD方法面临的不足。

     1973年岛津与DOW Chemical公司签订专利使用权许可合同。从那以后，岛津通过自主研发，最终成功研发出催化氧化燃烧（TOC）分析仪。当时，日本国内市场已被国外厂商生产的TOC分析仪占领，岛津的TOC分析仪凭借自主研发，充分发挥国产仪器特点，不断获得水质保护技术人员及研究人员的青睐，市场占有率不断提高。

       自1984年岛津发布TOC-500后，岛津TOC分析仪开始在全球范围普及，其地位已经不可动摇。TOC-500具有划时代意义，原因是其燃烧温度从以往的950℃大幅降低至680℃。

       以前，为了能够准确测量有机物含量，从燃烧氧化的难易度来看，温度越高越省事。虽然人们知道降低燃烧温度的好处，但尚未有任何仪器厂商敢去挑战。而偏偏岛津的技术人员将低温燃烧设为前提来进行研发，可以说是采用逆向思维。通过燃烧方法的改进、数据处理方法的开发，使得燃烧温度下降，不仅实现了过去难以实现的含有海水盐分的样品分析，而且大幅提高了燃烧管、催化剂等消耗品以及仪器自身的耐用性，显著改善了维护成本。

       如下一则故事能够说明低维护量受到了海外用户的关注。

TOC-500首次在海外亮相是在美国的展览会上。参观者惊讶于TOC-500仅在几分钟内就轻松完成了燃烧管的更换，不禁拍手称奇。当时在国外使用的TOC分析仪若想更换燃烧管，需先将950℃的电炉降至室温，打开炉子将燃烧管换好后，再升温至950℃，至下一次的分析就绪，实际上要花1天时间。

       其卓越的性能和易用性，为废水处理技术的研发和水质污染原因的研究起到了巨大的推动作用，成为世界上使用最广泛的TOC分析仪。

1984年发售的岛津实验室用总有机碳分析仪TOC-500

不断扩大的舞台

1989年发售的后续机型TOC-5000，通过最新的燃烧、分析系统实现了高灵敏度和自动进样，使用方面更加便捷。通过提高灵敏度，适用范围从原来的ppm（1ppm＝100万分之一）级扩大到了ppb（1ppb＝10亿分之一）级。

       受益者之一就是半导体工厂。半导体在生产过程要求对硅晶片进行彻底清洗，清洗水中若含有杂质则会导致产品性能下降。因此，对TOC的控制监测非常重要。

而后TOC-V、TOC-L相继诞生，机型不断更新，能够进行总氮同时分析，并且可以应对气体样品和固体样品，通过增加新功能，不断扩展自身的舞台。

       TOC标准早已成为重要用水领域中广泛采纳的标准，如水道法中自来水的水质标准，以及制药用水标准。

时至今日，我们已经很少听说赤潮事件。日本的湖泊、海洋又恢复了昔日的风光。大家应该记得总有机碳（TOC）分析仪在这一过程中承担了重要角色。

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