生化需氧量 (BOD)

---

導論 - 什麼是生化需氧量 (BOD)？

生化需氧量 (BOD) 或生物需氧量是指水體中細菌在特定溫度和時間內分解有機物所需的氧氣量。 水體中有機物的分解通常透過需氧方法進行。因此，BOD會導致水體缺氧。

水體中通常溶解有一定量的氧氣。溶解氧 (DO) 的含量指示水體中水生生物的生存能力。然而，當水體中存在有機物時，它們會被細菌分解。在這個過程中，氧氣會被吸收。因此，BOD 量隨著有機物生物量的增加而增加。

水體中的氧氣含量要麼是水生植物光合作用的副產品，要麼是水體中大氣溶解氧的狀態。BOD 量越高，水體汙染越嚴重。

圖1：人為因素對海洋氮迴圈的影響

BOD 的增加通常是由於人為原因造成的，人為活動加劇了這種現象。例如，在人為富營養化的情況下，死亡藻類生物量會在水體底部積累，這會阻止其他任何生命形式在水底生存。

BOD 用於確定水體的質量等級。測量水體的 BOD 水平，從而測量水體中存在的有機物含量以測試水體的感官特性，是水質管理不可或缺的一部分。

如何測量生物需氧量

生物需氧量是透過生物測定法測量的。在這個過程中，對水體的水進行測試，以確定細菌在五天內和 20 攝氏度的溫度下分解有機物所需的氧氣量。BOD 以毫克/升水的單位表示。這種確定 BOD 的方法並不是一個精確的測試方法，但它被廣泛用於測試水的汙染潛力。該測試方法最早由 Sawyer 和 McCarty 於 1978 年提出。

BOD 的典型值及其指示意義

• 原始水質：1 mg/L。

• 中度汙染水質：2 至 8 mg/L。

• 嚴重汙染水質：8 mg/L 或以上。

影響 BOD 的因素

• 水體環境溫度。

• 水體的 pH 值。

• 水體中某些微生物的存在有助於需氧細菌的生長。

• 水體中的無機物質。

• 水體中有機物質的型別和數量。

BOD 的重要性

BOD 是各個領域的重要指標。BOD 的一些用途和重要性包括：

• BOD 是汙水處理廠的重要指標。它提供汙水、土壤、汙泥和垃圾細菌的呼吸速率。

• BOD 決定了活生物體的呼吸速率。

• BOD 測量提供無機物質的化學需氧量 (COD) 值。

• 測量水的汙染潛力非常重要。

• 在製藥和醫療行業測量細胞培養中的氧氣消耗量，BOD 是一個重要因素。

BOD 量增加的原因

• BOD 量增加的原因既有自然因素，也有人為因素。例如，汙染是導致水體 BOD 增加的主要因素。人類需要充足的水才能過上美好的生活。水的使用往往會導致廢水中含有大量的有機物。工業化的發展也是一個促成因素。工廠會產生大量的廢水。一些產生大量廢水的行業包括造紙廠、黃麻廠和食品加工廠。

• 未經處理的汙水中也含有大量的無機物質。導致 BOD 增加的環境因素包括地表徑流、洪水、山體滑坡和土壤侵蝕等，這些會侵蝕富含營養物質的土壤並將它們帶到附近的水體，使水體富含營養物質，這些營養物質會被細菌吸收，從而增加 BOD。飲用水中的一些化學物質，如磷酸鹽，與水混合後會增加 BOD。

BOD 在汙水處理廠中的應用

• 生化需氧量法用於二級汙水處理。在預處理階段，汙水經過連續過濾和沉澱，去除汙水中漂浮的雜物。

• 然後，水在曝氣池中進行劇烈處理，向水中泵入空氣，為水提供氧氣，以便異養微生物能夠生長成絮狀物。

• 絮狀物是由細菌和真菌菌絲組成的團塊。

• 曝氣池中的微生物消耗一級汙水中存在的有機物。

• 處理持續進行，直到 BOD 水平降低到一定程度。曝氣池的出水進入沉澱池，絮狀物沉澱下來。然後，水經過厭氧微生物和物理化學過程處理，然後再排放到水體中。

較高的 BOD 對水生生態系統的影響

圖2：水生生物富營養化的示意圖

高 BOD 的影響可以在水體富營養化的過程中觀察到，在這種過程中，各種生命形式難以在水體中生存。當 BOD 超過一定水平時，水體中的溶解氧會減少，直到達到其他生命形式無法生存的程度，因為 BOD 被細菌消耗以分解水體中存在的有機物。由於細菌利用溶解氧來分解水體中的死亡藻類生物量，因此只有少量氧氣留給其他生物使用。

當 BOD 量導致氧氣濃度低於 5 ppm（百萬分率）時，即使是低耗氧生物，如鯰魚和鯉魚，也難以在水體中生存。在這種情況下，Catla 和 Rohu 等淡水魚類無法生存。此外，由於 BOD 量高，水的感官特性也會變得令人不快。

結論

瞭解 BOD 很重要，因為它表明了水體生態系統的健康狀況。此外，由於高 BOD 代表著高汙染程度，我們必須意識到這一點以減少汙染。透過將 BOD 水平保持在限值內，保護水生生物多樣性也很重要。

常見問題

問1. 嚴重汙染水體的 BOD 水平是多少？

答. 嚴重汙染水體的 BOD 水平為 8 mg/L 或以上。

問2. 氧氣濃度低於多少時，低耗氧生物會死亡？

答. 鯰魚和鯉魚等低耗氧物種在氧氣濃度低於 5 ppm 時會死亡。

問3. 導致水體 BOD 增加的一些環境原因是什麼？

答. 導致 BOD 增加的環境因素包括地表徑流、洪水、山體滑坡和土壤侵蝕等。