生化需氧量、化学需氧量、高锰酸盐指数三者关系简析

李志亮，仲跻文

(长江委水文局长江下游水环境监测中心，江苏南京 210011)

生化需氧量(BOD)、化学需氧量(CODCr)、高锰酸盐指数(CODMn)是水环境监测中重要的3个表征水体中有机物含量的指标。三者之间在理论上存在着定性的大小关系。2013年发布的《水环境监测规范》SL219-2013在第12章的数据处理与审核中也对它们的大小关系给予了明确规定，用来作为审核水质成果数据合理性的依据。但是在实际工作中，仍然发现部分水质监测人员对三者概念以及它们之间的关系不甚明了，在三者定性大小的关系上常出现一些错误理解，从而直接影响到水质成果资料的合理性和可靠性。

1 BOD、CODCr、CODMn的定义

根据中华人们共和国水质分析的国家标准GB/T7488-1987、GB/T11914-1987和 GB/T11892-1987的规定对三者的定义进行分别阐述。

1.1 生化需氧量(BOD)的定义

根据水质五日生化需氧量(BOD5)的测定稀释与接种法(GB/T7488-1987)国家标准，生物化学需氧量(Biochemical Oxygen Demand)的定义是指在规定的好氧条件下，水中有机物和无机物在微生物的氧化作用下所消耗的溶解氧(以质量浓度表示)，英文简称BOD。有机物的生物氧化过程是一个缓慢的过程，对于多数有机物来说，经过20天的生物氧化大约完成总量的95%～99%，显然20天的时间对于实际监测工作显得太长，因此，各国统一规定生物氧化时间为5天，这时生物氧化大约完成总量的70% ～80%。于是，规定5天时间20℃测定的生物化学需氧量叫五日生化需氧量，英文简称BOD5。

图1 氧化与合成的关系

1.2 化学需氧量(CODCr)

根据水质化学需氧量的测定重铬酸盐法(GB/T11914-1987)国家标准，化学需氧量(Chemical Oxygen Demand)的定义是指在一定的条件下，经重铬酸钾氧化处理时，水样中的溶解性物质和悬浮物所消耗的重铬酸盐相对应的氧的质量浓度，英文简称COD。有时为了有别于后面将提到的高锰酸钾耗氧量，又称其为重铬酸钾耗氧量或铬法COD(简写CODCr)。

1.3 高锰酸盐指数(CODMn)

根据水质高锰酸盐指数的测定(GB/T11892-1989)国家标准，高锰酸盐指数的定义是反映水体中有机及无机可氧化物质污染的常用指标。定义为:在一定的条件下，用高锰酸钾氧化水样中的某些有机物及无机还原性物质，由消耗的高锰酸钾量计算相当的氧量。为了与重铬酸钾耗氧量(CODCr)相区别，又称其为高锰酸钾耗氧量或锰法COD(简写CODMn)。有的书上干脆简称为耗氧量(Oxygen Consumed)，英文简称OC。

2 BOD5/CODCr比值在环境工程中的现实意义

污水中的有机污染物，有些是可被微生物降解的，有些则是不易为微生物降解的。CODCr是以重铬酸钾为氧化剂，在一定条件下，氧化有机物时用所消耗氧的量来间接表示污水中有机物数量的一种综合性指标。BOD5是用微生物在氧充足的条件下，进行生物降解有机物时所消耗的水中溶解氧量，也是表示污水中有机物量的综合性指标。因此，可把测得的BOD5值，看成是可降解的有机物量。通过计算BOD5/CODCr的比值可以大致判定水体的生物可降解性，一般认为:

BOD5/CODCr＞0.58，为完全可生物降解污水。

BOD5/CODCr=0.45～0.58，为生物降解性良好。

BOD5/CODCr=0.30～0.45，为可生物降解污水。

BOD5/CODCr＜0.30，为难生物降解污水。

3 BOD、CODCr、CODMn三者关系的比较

3.1 BOD、CODCr、CODMn三者的相关性和不同性

生化需氧量(BOD)、化学需氧量(CODCr)、高锰酸盐指数(CODMn)三者的测定都是用定量的数值来间接地、相对地表示水样中有机物质数量的重要水质指标。它们都是利用氧化有机物质的原理，前者是微生物的作用，后两者都是利用化学物质的作用。

生化需氧量(BOD)基本上能反映出有机物进入水体后，在一般情况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机物的量，所以比较符合水体中的实际情况。缺点是完成全部监测分析需要5天时间，对于指导生产实践，显得不够迅速及时，并且当废水的毒性太强时，微生物的氧化分解作用就会受到一定的抑制，从而影响测定结果，有时甚至无法进行测定。

化学需氧量(CODCr)几乎可以表示出水中有机物全部氧化所需要的氧量。它的测定不受废水水质成份的限制，而且在2～3h内即可完成。缺点是不能反映出水体中被微生物氧化分解的有机物所占的氧量。一般用于污染较重的废水的测定。

高锰酸盐指数(CODMn)优点是测定的时间最短，缺点是在一般的测定条件下只能氧化掉一小部分的有机物，这是由于高锰酸钾的氧化能力弱于重铬酸钾的氧化能力。并且也不能表示出被微生物氧化降解的有机物的数量。所以高锰酸盐指数一般用于较清洁的地面水的测定。

所以，一般说生化需氧量(BOD)是环境科学、环境工程特别是水质分析工作中最广泛采用的测定方法之一。

3.2 BOD、CODCr、CODMn三者之间的定性关系

如果废水中各种有机物的相对组成没有变化，则三者之间应有一定的比例关系。一般说，CODCr＞第一阶段BOD＞BOD5＞CODMn。生活污水的20℃BOD5常约为其CODMn的2～4倍，而其第一阶BOD约为其化学需氧量(CODCr)的80% ～90%。对于不易为微生物降解的物质，其化学需氧量(CODCr)可能比其生化需氧量(BOD)大得多。表1简要概括了三者的异同。

表1 BOD5、CODCr、CODMn三者的比较

但是，近些年发现对于水质成份较复杂的工业废水，三者的关系有可能不遵循上述的大小关系。所以《水环境监测规范表》(SL219-2014)在检验数据准确性、合理性的时候，也规定了化学需氧量(CODCr)＞CODMn;化学需氧量(CODCr)＞五日生化需氧量(BOD5)。但是并没有规定或强调五日生化需氧量(BOD5)和高锰酸盐指数(CODMn)的大小关系，也是应为这个原因。

［1］周怀东，段玉英，等．水质分析方法标准汇编．水利部水文司环资处．水利部水质试验研究中心，1999.342，346，349．

［2］蒋展鹏，祝万鹏．环境工程监测．北京:清华大学出版社，1990.302～315．

［3］李燕城．水处理实验技术．北京:中国建筑工业出版社，1989.106．

［4］彭彪，李怡庭，等．水环境监测规范．北京:水利水电出版社，2013.103～104．