總有機碳是水中有機物所含碳的總量，能完全反映有機物對水體的污染程度，常以“TOC”表示。TOC是一個快速檢定的綜合指標，比BOD5或COD更能直接表示有機物的總量，通常作為評價水體有機物污染程度的重要依據。TOC分析已成為世界許多國家對水進行處理和質量控制的主要手段。另外，在飲用水供給、制藥、食品、半導體工業、廢物腐殖質化程度分析、水系統的碳通量分析、土壤碳含量的測定、以及土壤的碳循環中都需要進行TOC測定。

檢測總有機碳TOC，有專門的儀器——總有機碳分析儀（以下簡稱TOC分析儀）。TOC分析儀，是將水中的總有機碳氧化為二氧化碳，并且測定其含量。利用二氧化碳與總有機碳之間碳含量的對應關系，從而對水溶液中總有機碳進行定量測定。

TOC分析儀由兩大部分組成：第一，將水中的總有機碳充分氧化，生成二氧化碳CO2；第二，檢測新產生的CO2。

不同品牌和型號的TOC分析儀的區別在于實現這兩大基本功能的方法不同。常用的氧化技術有：燃燒氧化法、紫外線氧化法以及超臨界水氧化法；而對CO2的檢測方法又分：非色散紅外線檢測，直接電導率檢測以及選擇性薄膜電導率檢測。

紫外線氧化法，使用UV燈照射待測水樣，水會分解成羥基和氫基，羥基和氧化物結合會生成CO2和水，然后檢測新生成的CO2即可計算出總有機碳含量。在使用紫外線氧化法時，通過添加二氧化鈦，過硫酸鹽等可以提高氧化能力。紫外線氧化法的優點是氧化效能高，保養簡單，缺點是UV燈管需要定期更換。

燃燒氧化法，其中燃燒氧化—非分散紅外吸收法優勢是只需一次性轉化，流程簡單、重現性好、靈敏度高，缺點是探測器需頻繁校準，體積大及預熱時間長，必須使用酸、催化劑和載氣。

超臨界水氧化法，超臨界水氧化（Supercritical Water Oxidation — SCWO）技術原先被用于處理大體積廢水、污泥和被污染過的土壤。當溫度和壓力高于水的臨界點（375℃和3200psi）時，有機廢物迅速被水中的氧化劑有效氧化。超臨界水的特性均可以使有機碳極高效、快速地氧化為二氧化碳，即便存在使用非超臨界氧化方式時會造成負干擾的氯化物及其他無機物也無妨。而且使用SCWO技術的TOC分析儀對維護和校準的要求也不高。超臨界水氧化法的優點在于氧化完全迅速，可以耐受高鹽份化合物；缺點是不能檢測低TOC濃度的水樣。

對CO2的檢測方法，一般業界采用電導率檢測技術：一種是直接電導率法，另外一種是薄膜電導率檢測法（又稱選擇性膜電導率法）。采用兩種電導率法的TOC分析儀校驗結果都很穩定，檢測精度高。這兩種技術較主要的區別在于，直接電導率法比較容易受雜酸性，鹵化有機物等的干擾；而薄膜電導率檢測技術抗干擾性更佳。薄膜電導率檢測法是TOC分析儀使用較多的檢測方法，TOC分析儀使用的膜能防止雜離子的通過，確保檢測的只是CO2的含量，從而使TOC的讀數更為精確。

另一種CO2檢測方法為非色散紅外線檢測（Non-Dispersive InfraRed，NDIR），NDIR傳感器用一個廣譜的光源作為紅外傳感器的光源，光線穿過光路中的被測氣體，透過窄帶濾波片，到達紅外探測器。通過測量進入紅外傳感器的紅外光的強度，來判斷被測氣體的濃度。缺點是：檢測限較高，無法測量低氣體濃度； 結構、軟件、硬件比較復雜，價格相對較貴。