生化需氧量、化學需氧量、高錳酸鹽指數三者關系簡析

李志亮，仲躋文

(長江委水文局長江下游水環境監測中心，江蘇南京 210011)

生化需氧量(BOD)、化學需氧量(CODCr)、高錳酸鹽指數(CODMn)是水環境監測中重要的3個表征水體中有機物含量的指標。三者之間在理論上存在著定性的大小關系。2013年發布的《水環境監測規范》SL219-2013在第12章的數據處理與審核中也對它們的大小關系給予了明確規定，用來作為審核水質成果數據合理性的依據。但是在實際工作中，仍然發現部分水質監測人員對三者概念以及它們之間的關系不甚明了，在三者定性大小的關系上常出現一些錯誤理解，從而直接影響到水質成果資料的合理性和可靠性。

1 BOD、CODCr、CODMn的定義

根據中華人們共和國水質分析的國家標準GB/T7488-1987、GB/T11914-1987和 GB/T11892-1987的規定對三者的定義進行分別闡述。

1.1 生化需氧量(BOD)的定義

根據水質五日生化需氧量(BOD5)的測定稀釋與接種法(GB/T7488-1987)國家標準，生物化學需氧量(Biochemical Oxygen Demand)的定義是指在規定的好氧條件下，水中有機物和無機物在微生物的氧化作用下所消耗的溶解氧(以質量濃度表示)，英文簡稱BOD。有機物的生物氧化過程是一個緩慢的過程，對于多數有機物來說，經過20天的生物氧化大約完成總量的95%～99%，顯然20天的時間對于實際監測工作顯得太長，因此，各國統一規定生物氧化時間為5天，這時生物氧化大約完成總量的70% ～80%。于是，規定5天時間20℃測定的生物化學需氧量叫五日生化需氧量，英文簡稱BOD5。

圖1 氧化與合成的關系

1.2 化學需氧量(CODCr)

根據水質化學需氧量的測定重鉻酸鹽法(GB/T11914-1987)國家標準，化學需氧量(Chemical Oxygen Demand)的定義是指在一定的條件下，經重鉻酸鉀氧化處理時，水樣中的溶解性物質和懸浮物所消耗的重鉻酸鹽相對應的氧的質量濃度，英文簡稱COD。有時為了有別于后面將提到的高錳酸鉀耗氧量，又稱其為重鉻酸鉀耗氧量或鉻法COD(簡寫CODCr)。

1.3 高錳酸鹽指數(CODMn)

根據水質高錳酸鹽指數的測定(GB/T11892-1989)國家標準，高錳酸鹽指數的定義是反映水體中有機及無機可氧化物質污染的常用指標。定義為:在一定的條件下，用高錳酸鉀氧化水樣中的某些有機物及無機還原性物質，由消耗的高錳酸鉀量計算相當的氧量。為了與重鉻酸鉀耗氧量(CODCr)相區別，又稱其為高錳酸鉀耗氧量或錳法COD(簡寫CODMn)。有的書上干脆簡稱為耗氧量(Oxygen Consumed)，英文簡稱OC。

2 BOD5/CODCr比值在環境工程中的現實意義

污水中的有機污染物，有些是可被微生物降解的，有些則是不易為微生物降解的。CODCr是以重鉻酸鉀為氧化劑，在一定條件下，氧化有機物時用所消耗氧的量來間接表示污水中有機物數量的一種綜合性指標。BOD5是用微生物在氧充足的條件下，進行生物降解有機物時所消耗的水中溶解氧量，也是表示污水中有機物量的綜合性指標。因此，可把測得的BOD5值，看成是可降解的有機物量。通過計算BOD5/CODCr的比值可以大致判定水體的生物可降解性，一般認為:

BOD5/CODCr＞0.58，為完全可生物降解污水。

BOD5/CODCr=0.45～0.58，為生物降解性良好。

BOD5/CODCr=0.30～0.45，為可生物降解污水。

BOD5/CODCr＜0.30，為難生物降解污水。

3 BOD、CODCr、CODMn三者關系的比較

3.1 BOD、CODCr、CODMn三者的相關性和不同性

生化需氧量(BOD)、化學需氧量(CODCr)、高錳酸鹽指數(CODMn)三者的測定都是用定量的數值來間接地、相對地表示水樣中有機物質數量的重要水質指標。它們都是利用氧化有機物質的原理，前者是微生物的作用，后兩者都是利用化學物質的作用。

生化需氧量(BOD)基本上能反映出有機物進入水體后，在一般情況下氧化分解所消耗的氧量，即反映了能被微生物氧化降解的有機物的量，所以比較符合水體中的實際情況。缺點是完成全部監測分析需要5天時間，對于指導生產實踐，顯得不夠迅速及時，并且當廢水的毒性太強時，微生物的氧化分解作用就會受到一定的抑制，從而影響測定結果，有時甚至無法進行測定。

化學需氧量(CODCr)幾乎可以表示出水中有機物全部氧化所需要的氧量。它的測定不受廢水水質成份的限制，而且在2～3h內即可完成。缺點是不能反映出水體中被微生物氧化分解的有機物所占的氧量。一般用于污染較重的廢水的測定。

高錳酸鹽指數(CODMn)優點是測定的時間最短，缺點是在一般的測定條件下只能氧化掉一小部分的有機物，這是由于高錳酸鉀的氧化能力弱于重鉻酸鉀的氧化能力。并且也不能表示出被微生物氧化降解的有機物的數量。所以高錳酸鹽指數一般用于較清潔的地面水的測定。

所以，一般說生化需氧量(BOD)是環境科學、環境工程特別是水質分析工作中最廣泛采用的測定方法之一。

3.2 BOD、CODCr、CODMn三者之間的定性關系

如果廢水中各種有機物的相對組成沒有變化，則三者之間應有一定的比例關系。一般說，CODCr＞第一階段BOD＞BOD5＞CODMn。生活污水的20℃BOD5常約為其CODMn的2～4倍，而其第一階BOD約為其化學需氧量(CODCr)的80% ～90%。對于不易為微生物降解的物質，其化學需氧量(CODCr)可能比其生化需氧量(BOD)大得多。表1簡要概括了三者的異同。

表1 BOD5、CODCr、CODMn三者的比較

但是，近些年發現對于水質成份較復雜的工業廢水，三者的關系有可能不遵循上述的大小關系。所以《水環境監測規范表》(SL219-2014)在檢驗數據準確性、合理性的時候，也規定了化學需氧量(CODCr)＞CODMn;化學需氧量(CODCr)＞五日生化需氧量(BOD5)。但是并沒有規定或強調五日生化需氧量(BOD5)和高錳酸鹽指數(CODMn)的大小關系，也是應為這個原因。

［1］周懷東，段玉英，等．水質分析方法標準匯編．水利部水文司環資處．水利部水質試驗研究中心，1999.342，346，349．

［2］蔣展鵬，祝萬鵬．環境工程監測．北京:清華大學出版社，1990.302～315．

［3］李燕城．水處理實驗技術．北京:中國建筑工業出版社，1989.106．

［4］彭彪，李怡庭，等．水環境監測規范．北京:水利水電出版社，2013.103～104．