生化需氧量 (BOD)

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导论 - 什么是生化需氧量 (BOD)？

生化需氧量 (BOD) 或生物需氧量是指水体中细菌在特定温度和时间内分解有机物所需的氧气量。 水体中有机物的分解通常通过需氧方法进行。因此，BOD会导致水体缺氧。

水体中通常溶解有一定量的氧气。溶解氧 (DO) 的含量指示水体中水生生物的生存能力。然而，当水体中存在有机物时，它们会被细菌分解。在这个过程中，氧气会被吸收。因此，BOD 量随着有机物生物量的增加而增加。

水体中的氧气含量要么是水生植物光合作用的副产品，要么是水体中大气溶解氧的状态。BOD 量越高，水体污染越严重。

图1：人为因素对海洋氮循环的影响

BOD 的增加通常是由于人为原因造成的，人为活动加剧了这种现象。例如，在人为富营养化的情况下，死亡藻类生物量会在水体底部积累，这会阻止其他任何生命形式在水底生存。

BOD 用于确定水体的质量等级。测量水体的 BOD 水平，从而测量水体中存在的有机物含量以测试水体的感官特性，是水质管理不可或缺的一部分。

如何测量生物需氧量

生物需氧量是通过生物测定法测量的。在这个过程中，对水体的水进行测试，以确定细菌在五天内和 20 摄氏度的温度下分解有机物所需的氧气量。BOD 以毫克/升水的单位表示。这种确定 BOD 的方法并不是一个精确的测试方法，但它被广泛用于测试水的污染潜力。该测试方法最早由 Sawyer 和 McCarty 于 1978 年提出。

BOD 的典型值及其指示意义

• 原始水质：1 mg/L。

• 中度污染水质：2 至 8 mg/L。

• 严重污染水质：8 mg/L 或以上。

影响 BOD 的因素

• 水体环境温度。

• 水体的 pH 值。

• 水体中某些微生物的存在有助于需氧细菌的生长。

• 水体中的无机物质。

• 水体中有机物质的类型和数量。

BOD 的重要性

BOD 是各个领域的重要指标。BOD 的一些用途和重要性包括：

• BOD 是污水处理厂的重要指标。它提供污水、土壤、污泥和垃圾细菌的呼吸速率。

• BOD 决定了活生物体的呼吸速率。

• BOD 测量提供无机物质的化学需氧量 (COD) 值。

• 测量水的污染潜力非常重要。

• 在制药和医疗行业测量细胞培养中的氧气消耗量，BOD 是一个重要因素。

BOD 量增加的原因

• BOD 量增加的原因既有自然因素，也有人为因素。例如，污染是导致水体 BOD 增加的主要因素。人类需要充足的水才能过上美好的生活。水的使用往往会导致废水中含有大量的有机物。工业化的发展也是一个促成因素。工厂会产生大量的废水。一些产生大量废水的行业包括造纸厂、黄麻厂和食品加工厂。

• 未经处理的污水中也含有大量的无机物质。导致 BOD 增加的环境因素包括地表径流、洪水、山体滑坡和土壤侵蚀等，这些会侵蚀富含营养物质的土壤并将它们带到附近的水体，使水体富含营养物质，这些营养物质会被细菌吸收，从而增加 BOD。饮用水中的一些化学物质，如磷酸盐，与水混合后会增加 BOD。

BOD 在污水处理厂中的应用

• 生化需氧量法用于二级污水处理。在预处理阶段，污水经过连续过滤和沉淀，去除污水中漂浮的杂物。

• 然后，水在曝气池中进行剧烈处理，向水中泵入空气，为水提供氧气，以便异养微生物能够生长成絮状物。

• 絮状物是由细菌和真菌菌丝组成的团块。

• 曝气池中的微生物消耗一级污水中存在的有机物。

• 处理持续进行，直到 BOD 水平降低到一定程度。曝气池的出水进入沉淀池，絮状物沉淀下来。然后，水经过厌氧微生物和物理化学过程处理，然后再排放到水体中。

较高的 BOD 对水生生态系统的影响

图2：水生生物富营养化的示意图

高 BOD 的影响可以在水体富营养化的过程中观察到，在这种过程中，各种生命形式难以在水体中生存。当 BOD 超过一定水平时，水体中的溶解氧会减少，直到达到其他生命形式无法生存的程度，因为 BOD 被细菌消耗以分解水体中存在的有机物。由于细菌利用溶解氧来分解水体中的死亡藻类生物量，因此只有少量氧气留给其他生物使用。

当 BOD 量导致氧气浓度低于 5 ppm（百万分率）时，即使是低耗氧生物，如鲶鱼和鲤鱼，也难以在水体中生存。在这种情况下，Catla 和 Rohu 等淡水鱼类无法生存。此外，由于 BOD 量高，水的感官特性也会变得令人不快。

结论

了解 BOD 很重要，因为它表明了水体生态系统的健康状况。此外，由于高 BOD 代表着高污染程度，我们必须意识到这一点以减少污染。通过将 BOD 水平保持在限值内，保护水生生物多样性也很重要。

常见问题

问1. 严重污染水体的 BOD 水平是多少？

答. 严重污染水体的 BOD 水平为 8 mg/L 或以上。

问2. 氧气浓度低于多少时，低耗氧生物会死亡？

答. 鲶鱼和鲤鱼等低耗氧物种在氧气浓度低于 5 ppm 时会死亡。

问3. 导致水体 BOD 增加的一些环境原因是什么？

答. 导致 BOD 增加的环境因素包括地表径流、洪水、山体滑坡和土壤侵蚀等。