Gesamter organischer Kohlenstoff (TOC)

Der organische Kohlenstoff (TOC) ist ein Summenparameter, der die Gesamtmenge an organischen Verbindungen in einer Wasserprobe angibt. Diese Verbindungen können gelöst oder als Partikel im Wasser vorhanden sein.

Die Trinkwasserverordnung 2023 gibt keinen Grenzwert für TOC vor.

Allerdings kann es bei erhöhten TOC-Gehalten unter bestimmten Voraussetzungen zur Korrosion in der Wasserverteilung kommen. Worauf Sie hierbei genau achten sollten, erfahren Sie in diesem Artikel.

Der TOC (Gesamter organischer Kohlenstoff) ist ein Summenparameter, der die Gesamtmenge an organischem Kohlenstoff in einer Wasserprobe erfasst. Er dient somit als Indikator für organische Verbindungen, die entweder gelöst im Wasser oder als schwebende Partikel vorliegen können. Er zeigt den Grad der Verschmutzung im Wasser auf. Organische Substanzen gelangen auf natürlichem Weg ins Wasser oder werden durch verschiedene Prozesse eingetragen. Sie können von Pflanzen und Tieren stammen oder aus synthetischen organischen Verbindungen bestehen. Die Trinkwasserverordnung gibt keinen Grenzwert für TOC vor.¹

Wasser mit ungünstiger natürlicher Beschaffenheit – insbesondere Trinkwasser aus Hausbrunnen mit erhöhtem Gehalt an TOC - kann zu einer Kupfer-Korrosion führen und die Wasserqualität durch den Kontakt mit Kupferleitungen beeinträchtigen. Daher sollten folgende Hinweise beachtet werden:

Gemäß DIN 50930-6 (Korrosion metallischer Werkstoffe im Innern von Rohrleitungen, Behältern und Apparaten bei Korrosionsbelastung durch Wässer) muss das Wasser über die Anforderungen der Trinkwasserverordnung hinaus folgende Bedingungen erfüllen:

- Der pH-Wert muss mindestens 7,0 betragen und der TOC-Gehalt darf nicht größer als 1,5 Milligramm pro Liter sein.

- Ab einem pH-Wert größer oder gleich 7,4 ist der TOC-Gehalt vernachlässigbar.^2,3

- In aquatischen Systemen entstehen organische Verbindungen durch natürliche Stoffwechselprozesse sowie durch Zersetzungs- und Umwandlungsprozesse.

- Darüber hinaus führen natürliche und anthropogene Auswaschungen aus Böden zu einem Eintrag organischer Substanzen in die Gewässer.⁵

In der Normung (DIN EN 1484) werden drei Verfahren zur Bestimmung des TOC (Total Organic Carbon) beschrieben.

1. Differenzverfahren (TOC = TC - TIC)

   Das Differenzverfahren wird häufig bei Proben mit hohen TOC-Konzentrationen, etwa in kommunalem Abwasser, angewendet. Zuerst wird der gesamte Kohlenstoffgehalt (TC = Total Carbon) bestimmt, anschließend der Anteil anorganischer Kohlenstoffverbindungen (TIC = Total Inorganic Carbon), wie z. B. Karbonate. Der TOC-Wert ergibt sich durch Subtraktion des TIC vom TC.

1. Direktverfahren (TOC als NPOC)

   Da sowohl TC als auch TIC-Messungenauigkeiten aufweisen, kann das Differenzverfahren bei Proben mit geringem TOC-Anteil zu ungenauen Ergebnissen führen. In der Trinkwasseranalytik wird daher häufig das Direktverfahren verwendet. Hierbei wird die Probe angesäuert, um den TIC in Kohlensäure und dann in Kohlendioxid (CO₂) umzuwandeln, welches mit einem Inertgasstrom aus der Probe entfernt wird. Flüchtige Säuren und leicht flüchtige organische Substanzen gehen dabei verloren, weshalb der so ermittelte TOC als „NPOC“ (Non Purgeable Organic Carbon) bezeichnet wird. Dieses Verfahren liefert bei TIC-reichen Wässern die genauesten Ergebnisse.

1. Additionsverfahren

   Leicht flüchtige organische Verbindungen werden beim Direktverfahren nicht erfasst. Wenn diese jedoch nicht vernachlässigt werden dürfen, kommt das Additionsverfahren zum Einsatz. Der Gasstrom, der beim Ausblasen entsteht, wird von CO₂ befreit, und die flüchtigen organischen Verbindungen werden oxidiert und gemessen. Der ermittelte „POC“ (Purgeable Organic Carbon) wird dann mit dem NPOC zum TOC addiert.^6,7

Verweise:

¹ Vgl. W. Kölle: Wasseranalysen – richtig beurteilt, 2010, Wiley-VCH, S. 280 – 281.

² Vgl. DIN 50930-6: Korrosion der Metalle – Korrosion metallener Werkstoffe im Innern von Rohrleitungen, Behältern und Apparaten bei Korrosionsbelastung durch Wässer.

³ Vgl. Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz: Bürger Fragen – wir antworten. Fragen zum Thema | Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz. (Abgerufen am 12.03.2025)

⁴ Vgl. Haustechnikdialog: SHK-Wissen – TOC-Wert. www.haustechnikdialog.de. (Abgerufen am 12.03.2025)

⁵ Vgl. W. Kölle: Wasseranalysen – richtig beurteilt, 2010, Wiley-VCH, S. 280 - 281.

⁶ Vgl. Chemie.de: Gesamter organischer Kohlenstoff. (Abgerufen am 12.03.2025)

⁷ Vgl. DIN EN 1484: Anleitungen zur Bestimmung des gesamten organischen Kohlenstoffs (TOC) und des gelösten organischen Kohlenstoffs (DOC).