Tiểu luận Phân tích DO và BOD

MỤC LỤC A. OXY HÒA TAN (DISSOLVED OXYGEN – DO) I. Giới thiệu 1. Khái niệm 2. Sự thay đổi DO trong nước 3. Chỉ tiêu về DO trong Quy chuẩn Việt Nam II. Phuơng pháp xác định DO trong nước 1. Phương pháp điện cực oxy hòa tan – máy đo oxy 2. Phương pháp Winkler B. NHU CẦU OXY SINH HÓA (BIOCHEMICAL OXYGEN DEMANDED – BOD) I. Giới thiệu 1. Khái niệm 2. Chỉ tiêu về BOD trong Quy chuẩn Việt Nam II. Phương pháp xác định BOD trong nước 1. Phuơng pháp pha loãng 2. Phương pháp áp kế (phương pháp BOD Trak)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TPHCM

KHOA MÔI TRƯỜNG

Lê Kiều Thúy Hằng 1022090

MỤC LỤC

A OXY HÒA TAN (DISSOLVED OXYGEN – DO)

I Giới thiệu

1 Khái niệm

2 Sự thay đổi DO trong nước

3 Chỉ tiêu về DO trong Quy chuẩn Việt Nam

II Phuơng pháp xác định DO trong nước

1 Phương pháp điện cực oxy hòa tan – máy đo oxy

2 Phương pháp Winkler

B NHU CẦU OXY SINH HÓA (BIOCHEMICAL OXYGEN DEMANDED – BOD)

I Giới thiệu

1 Khái niệm

2 Chỉ tiêu về BOD trong Quy chuẩn Việt Nam

II Phương pháp xác định BOD trong nước

1 Phuơng pháp pha loãng

2 Phương pháp áp kế (phương pháp BOD Trak)

A OXY HÒA TAN (DISSOLVED OXYGEN – DO)

I GIỚI THIỆU

1 Khái niệm

Hàm lượng oxy hòa tan (Dissolved oxygen – DO) là lượng oxy hòa tan trong nước, được tính bằng đơn vị mg/L, có nguồn gốc từ sự hòa tan từ khí quyển hoặc do quang hợp của tảo Nồng độ bão hòa của oxy trong nước ở nhiệt độ cho trước có thể tính theo định luật Henry (xem

ví dụ 4.4) Nồng độ này thường nằm trong khoảng 8 – 15 mg/L ở nhiệt độ thường

Ví dụ 4.4

DO trong một mẫu nước được xác định là 3.8 mg/L Nhiệt độ của mẫu là 15 ° C và áp suất khí quyển là 760 mmHg Tính phần trăm bão hòa DO trong mẫu nước, biết rằng hằng số Henry đối với khí oxy ở 150C là 1.5 x 10-3 mol/L.atm Giả sử mẫu nước có độ mặn thấp hơn 100 mg/L và

nó không ảnh hưởng đến sự hòa tan của oxy trong nước

Biết rằng áp suất khí quyển là 760 mmHg (tương đương 1 atm), và nồng độ oxy trong không khí

là 20.95 %, áp suất riêng phần của oxy là 0,2095 atm

Quá trình ôxi hóa các chất hữu cơ sẽ tiêu thụ ôxy hoà tan trong nước (DO) Nếu nước càng ô nhiễm, ôxy hoà tan càng thấp, vi sinh vật kỵ khí sẽ chiếm ưu thế và phân huỷ chất hữu cơ thành

NH3, H2S (mùi hôi thối), CH4 (dễ cháy) làm cho nước giảm khả năng tự làm sạch Nước uống có

DO nhỏ hơn 80% mức bão hòa gây mùi, vị khó chịu

Ảnh hưởng lớn nhất của DO là đối với nhu cầu hô hấp của loài thuỷ sản Nhu cầu oxy cần thiết cho sinh vật dưới nước thay đổi tùy theo loài và tùy thuộc giai đoạn sinh trưởng Nhìn chung có thể đánh giá như sau:

 DO = 5 – 6 mg/L: đáp ứng đủ cho sinh trưởng

 DO < 3 mg/L: gây căng thẳng, ăn mồi giảm và dễ bị nhiễm bệnh

 DO < 2 mg/L: gây chết cá

Tiêu chuẩn chất lượng nuôi cá của FAO quy định nồng độ DO trong nước phải cao hơn mức 50% bão hòa tức cao hơn 4 mg/l ở 25oC Ở vùng nhiệt đới, giới hạn này vào khoảng 3,8 mg/L Trong nước mặt, DO chịu nhiều ảnh hưởng của các quá trình như:

 Quá trình phân hủy các chất hữu cơ làm giảm DO

 Sự thâm nhập từ không khí (chậm) cụ thể là tốc độ dòng, tốc độ gió, sự khuấy trộn làm tăng DO

 Quá trình hô hấp làm giảm DO

 Quá trình quang hợp của rong tảo làm tăng DO

Kết quả của các quá trình trên là DO sẽ thay đổi theo độ sâu và theo thời gian trong ngày Tầng nước mặt giàu oxygen do quá trình quang hợp và tiếp xúc không khí, còn tầng đáy có rất ít oxygen do vật chất hữu cơ tích tụ và phân hủy Trong ao hồ giàu dinh dưỡng, thực vật phát triển mạnh, DO thấp nhất khi gần sáng 3-6h (DO~0 mg/L) và cao nhất là lúc trưa 14-16h (DO~200%)

Về bản chất, khả năng ôxygen hoà tan trong nước phụ thuộc 3 đại lượng vật lý là độ mặn, nhiệt độ và áp suất khí quyển Giá trị DO bão hòa tỉ lệ nghịch với độ mặn, nhiệt độ; tỉ lệ thuận với áp suất khí quyển nên ngoài đơn vị mg/l, vì vậy người ta thường đo DO theo % so với mức bão hoà để có thể so sánh, đánh giá đúng chất lượng nguồn nước Ở nhiệt độ 26 – 28o

C, độ mặn 0‰ thì DO bão hoà khoảng 7.9 – 8.1 mg/L, độ mặn 35‰ thì DO bão hoà khoảng 6.4 – 6.6 mg/L

2 Sự thay đổi DO trong nước

Ở những vùng khí hậu ôn đới, nồng độ oxy hòa tan có xu hướng giảm trong các tháng mùa

hè do tỷ lệ các phản ứng sinh hóa tăng cùng với sự gia tăng nhiệt độ và các dòng chảy có xu hướng yếu hơn Ở các hồ có sự phân tầng nhiệt (thermally stratified lakes) có sự thay đổi đặc trưng của DO theo chiều sâu của hồ qua mỗi mùa khác nhau (Hình 4.7) Theo nhiệt độ, nước trong hồ có thể phân thành 3 khu vực: epilimnion (tầng nước ấm phía trên – tầng mặt), thermocline (tầng chuyển tiếp) và hypolimnion (tầng nuớc lạnh phía dưới – tầng sâu) Tầng mặt

có hàm lượng DO cao nhờ quá trình hòa tan của oxy khí quyển và quá trình quang hợp tạo oxy của các loài thực vật Nếu trong hồ có ít sinh vật sinh sống (nghèo sinh khối), số lượng các mảnh vụn hữu cơ ít và luợng tiêu thụ oxy ở tầng sâu cũng thấp Trong trường hợp đó, nước trong hồ sẽ

có hàm lượng DO bão hòa theo chiều sâu từ tầng mặt đến tầng đáy (Hình 4.7a) Ngược lại, nếu trong hồ có nhiều sinh vật sinh sống (giàu sinh khối), các mảnh vụn hữu cơ giàu dinh dưỡng sẽ chìm xuống tầng sâu Các mảnh vụn này sẽ tiêu thụ oxy trong tầng sâu và giải phóng các chất dinh duỡng Trong một số trường hợp ít gặp, nồng độ DO ở đáy hồ sẽ giảm đến mức bằng 0, khi

đó các quá trình phân hủy kị khí sẽ chiếm ưu thế (Hình 4.7b) Ngoài ra, một số hồ lại có nồng độ

DO cao nhất ở tầng chuyển tiếp (Hình 4.7c)

Khi các chất ô nhiễm từ các nguồn khác nhau xâm nhập vào nước, chúng có thể làm giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước xuống dưới mức cần thiết, gây hại cho các sinh vật thủy sinh Chất thải cung cấp chất dinh dưỡng cho vi sinh vật phát triển và nhân lên nhanh chóng, qúa trình này tiêu thụ oxy và làm cho nước bị ô nhiễm Thông thường, các vi sinh vật hoạt động để làm sạch sông hồ bằng cách phân hủy các chất thải, nhưng nếu dư thừa chất gây ô nhiễm, vi sinh vật

có thể sử dụng hết lượng oxy hòa tan có trong nước

Carbon là nguyên tố phổ biến nhất trong hầu hết các chất gây ô nhiễm Chất thải chứa carbon có thể được chuyển thành thể khí với sự trợ giúp của vi khuẩn:

C + O2 → CO2Theo phương trình hóa học của phản ứng này, cần 32 g oxy để ôxy hoá 12 g carbon, tức là cần 8 mg/L oxy để oxy hóa 3 mg/Lcarbon hòa tan Lấy ví dụ minh họa, một giọt nhỏ dầu có thể

sử dụng tất cả các ôxy trong 5 lít nước, cho thấy oxy có thể dễ dàng bị cạn kiệt Khi nhu cầu oxy vượt quá khả năng cung cấp của hồ chứa, vi sinh vật và cá bắt đầu chết Nước có thể không còn

tự làm sạch được nữa và các quá trình yếm khí xảy ra Phân hủy kỵ khí dẫn đến sự hình thành của các sản phẩm không mong muốn như sulfide, methane và ammonia Chính vì thế, sự hiện diện của oxy hòa tan trong nước thải là cần thiết vì nó ngăn cản sự hình thành các mùi độc hại, tuy nhiên nồng độ oxy hòa tan cao trong nước cấp cho sinh họat và công nghiệp là cần tránh vì chúng gây ăn mòn ống sắt thép trong hệ thống phân phối nước và trong nồi hơi

3 Chỉ tiêu về DO trong Quy chuẩn Việt Nam

Hàm lượng oxy hòa tan (DO) là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất dùng để đánh giá chất lượng nước Việc xác định thông số về hàm lượng oxy hòa tan có ý nghĩa quan trọng trong việc duy trì điều kiện hiếu khí của nước tự nhiên và quá trình phân hủy hiếu khí trong quá trình

xử lí nước thải Mặt khác hàm lượng oxy hòa tan còn là cơ sở của phép phân tích xác định nhu cầu oxy sinh hóa (Biochemical oxygen demanded – BOD), đó là thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nước thải (sẽ được trình bày ở phần sau)

Danh mục văn bản pháp luật của Việt Nam có quy định về hàm lượng oxy hòa tan trong nước

STT Ký hiệu Tên văn bản

1 QCVN 08:2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt

2 QCVN 10:2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước biển ven bờ

3 QCVN 39:2011/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước dùng cho tưới

tiêu

4 QCVN 38:2011/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt bảo vệ đời

sống thủy sinh

5 TCVN 7324:2004 Tiêu chuẩn quốc gia Việt Nam về chất lượng nước – xác định

oxy hòa tan – phương pháp iod (phương pháp Winkler cải tiến)

6 TCVN 7325:2004 Tiêu chuẩn quốc gia Việt Nam về chất lượng nước – xác định

oxy hòa tan – phương pháp đầu đo điện hóa

7 TCVN 5499:1995 Tiêu chuẩn quốc gia Việt Nam về chất lượng nước – xác định

oxy hòa tan – phương pháp Winkler

II PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH DO TRONG NƯỚC

1 Phương pháp điện cực oxy hòa tan – máy đo oxy

Nguyên tắc máy đo DO: nhúng đầu đo chứa màng chọn lọc, hai điện cực kim loại và chất

điện giải vào nước cần phân tích Màng thực tế không thấm nước và các ion hòa tan, chỉ thấm oxy một vài chất khí và chất ưa dung môi Do sự chênh lệch thế giữa các điện cực gây ra bởi tác động của điện kế hoặcdo điện áp ngoài đặt vào, oxy thấm qua màng bị khử trên catot trong khi các ion kim loại đi vào dung dịch tại anot

Kiểu Clark (polarographic) Kiểu Galvanic Anod 2Ag + 2Cl- → 2AgCl + 2e-

(Điện cực Ag/AgCl, dung dịch điện giải KCl)

điểm: có thể đo DO các mẫu nước đục hay có màu, mẫu có mặt các chất cản trở (nitrit, chất hữu cơ, ), tránh sai sót trong quá trình cố định mẫu bằng hóa chất, có thể đo ngay tại hiện trường hay đo liên tục

Máy đo DO phải bù trừ 3 loại sai số ảnh hưởng kết quả:

 Nhiệt độ: làm thay đổi độ hòa tan của oxygen trong nước, khả năng khuếch tán của oxygen qua màng, nhiệt độ được bù trừ tự động

 Độ mặn: bù trừ tự động hay thủ công (nhập tay giá trị độ mặn)

 Áp suất: bù trừ thủ công, không cần bù trừ nếu máy được hiệu chuẩn tại nơi có áp suất bằng với lúc đo mẫu

Hướng dẫn sử dụng máy đo:

 Hiệu chuẩn máy bằng một trong các cách sau:

- Giá trị DO bão hòa 100% (không khí ẩm bão hòa hơi nước hay dung dịch đã sục khí )

ở nhiệt độ, áp suất khí quyển phòng thí nghiệm

- Giá trị DO của 1 dung dịch biết trước

- Giá trị DO bằng 0 mg/L (dung dịch Na2SO3.7H2O bão hòa > 70g trong 100 mL nước cất)

- Giá trị zero khoảng 1 mV (trong khi đó mức DO bão hòa 200 mV) vì vậy, phép đo zero không quan trọng, chỉ cần hiệu chuẩn 1 điểm bão hòa

 Với điện cực loại cực phổ (loại Clarke-anod Ag) cần 20 phút phân cực sau khi bật máy để

ổn định

 Nếu đo trong vùng không có dòng chảy, cần khuấy để tránh thiếu hụt oxygen tại màng

 Phải bảo đảm không có bọt khí bên trong màng điện cực và bọt khí từ mẫu bám trên màng

 Khi kết quả đo không ổn định hay đáp ứng chậm, cần thay màng hay lau sạch anod, catod Thay điện cực hàng tháng, tùy thuộc vào mức độ sử dụng Với màng mới thay, cũng cần dùng một thời gian đo để cho kết quả ổn định

 Khí và hơi như clo, sunfua dioxit, hydro sunfua, amin, amoniac, cacbon dioxit, brom, iod

có khả năng khuếch tán qua màng gây cản trở việc xác định

 Mẫu có nhiều dung môi, dầu mỡ, sunfua, cacbonat, rong tảo, axit hay kiềm có thể gây cản trở việc đo dòng điện hoặc phá hủy màng, ăn mòn điện cực

 Khi không đo, phải luôn giữ điện cực trong không khí ẩm để tránh bay hơi dung dịch điện phân bên trong

cao hơn, màu nâu Trong môi trường acid, hợp chất này có khả năng oxy hóa iodua để tạo ra iot Dùng dung dịch chuẩn natri thiosulfate để chuẩn độ lượng iot sinh ra, từ đó sẽ tính được hàm lượng oxy hòa tan trong mẫu nước

Các phản ứng hoá học xảy ra như sau:

 Khi không có oxy trong mẫu nước:

Mn2+ + 2OH- → Mn(OH)2↓ (trắng)

 Khi có oxy trong mẫu nước:

Mn2+ + 2OH- + ½O2 → MnO2↓ (nâu) + H2O

 Trong môi truờng acid:

Với mẫu chứa NO2-> 0.05 mg/L, cần dùng natri azid để loại trừ ảnh hưởng Nồng độ

NO2-đến 15 mg/L không gây cản trở phép xác định vì chúng bị phân hủy khi thêm azid

oxy hòa tan – phương pháp iod (phương pháp Winkler cải tiến) hoặc tham khảo các tài liệu về

quan trắc và phân tích chất lượng nước

TRẢ LỜI CÂU HỎI

1 Tầm quan trọng của DO đối với nước bề mặt?

DO (Dissolved oxygen) là lượng oxy hoà tan trong nước cần thiết cho sự hô hấp của các sinh

vật nước (cá, lưỡng thê, thuỷ sinh, côn trùng v.v ) thường được tạo ra do sự hoà tan từ khí quyển hoặc do quang hợp của tảo Nồng độ oxy tự do trong nước nằm trong khoảng 8 - 10 ppm,

và dao động mạnh phụ thuộc vào nhiệt độ, sự phân huỷ hoá chất, sự quang hợp của tảo và v.v Khi môi trường nước bị ô nhiễm hóa chất → nhu cầu oxy hoá học (COD) và nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) cao sẽ làm giảm nồng độ DO của nước, có hại cho các sinh vật thủy sinh (giảm hoạt động hoặc bị chết) và hệ sinh thái nước nói chung Do vậy, DO là một chỉ số quan trọng để đánh giá sự ô nhiễm nước của các thuỷ vực

2 Các nguyên tắc hóa học cơ bản làm nền tảng cho phương pháp Winkler

Nguyên tắc: phương pháp Winkler dựa trên khả năng oxy hóa của oxy trong nước, trải qua nhiều bước, sau đó dùng dung dịch chuẩn natri thiosunfat chuẩn độ sản phẩm cuối cùng của quá trình oxy hóa là I2 với chỉ thị hồ tinh bột, từ đó sẽ tính ra hàm lượng oxy hòa tan trong nước.Qúa trình xác định O2 hoà tan trong nước được thực hiện qua 3 giai đoạn:

Giai đoạn I: Cố định O2 hòa tan trong mẫu (cố định mẫu)

Nguyên tắc: Thêm dung dịch kiềm chứa iodua và muối mangan(II) vào mẫu nước sẽ thu được kết tủa trắng mangan hidroxit Kết tủa này lập tức bị oxy hóa thành hợp chất mangan có mức oxy hóa cao hơn, màu nâu

 Khi không có oxy trong mẫu nước:

Mn2+ + 2OH- → Mn(OH)2↓ (trắng)

 Khi có oxy trong mẫu nước:

Mn2+ + 2OH- + ½O2 → MnO2↓ (nâu) + H2O

Giai đoạn II: Oxy hóa I

→ I2 trong môi trường axít(axít hóa, xử lý mẫu) Nguyên tắc: trong môi trường acid, kết tủa MnO2 có khả năng oxy hóa iodua để tạo ra iot

MnO2 + 2I- + 4H+ → Mn2+ + I2 + 2H2O

Giai đoạn III: Chuẩn độ I2 bằng Na2S2O3 (phân tích mẫu)

Nguyên tắc: dùng dung dịch chuẩn natri thiosulfate để chuẩn độ lượng iot sinh ra, từ đó sẽ tính được hàm lượng oxy hòa tan trong mẫu nước

I2 + 2S2O32- → S4O62- + 2I

-3 Người ta sử dụng azide để loại bỏ ảnh huởng của nitrit Những chất nào trong nước gây ảnh hưởng lên phương pháp Winkler? Mô tả các phương pháp lọai bỏ ảnh hưởng khác đối với phương pháp Winkler và giải thích cách sử dụng chúng nhằm loại bỏ những ảnh hưởng nhiễu lên kết quả

Phương pháp Winkler nguyên gốc bị ảnh hưởng của rất nhiều chất làm cho kết quả không chính xác Ví dụ: 1 số chất oxy hóa như nitrite và Fe3+ có thể oxy hóa I- thành I2 làm cho kết quả cao hơn, các chất khử như Fe2+

, SO32-, S2- và polythionate khử I2 thành I- làm cho kết quả nhỏ đi Phương pháp Winkler gốc chỉ có thể áp dụng với nước tinh khiết

Biến đổi azide của phương pháp Winkler: Ion nitrite là 1 trong những ion thường gặp gây

ra ảnh hưởng trong quá trình xác định oxy hòa tan Ảnh hưởng này xảy ra trong nước sau xử lý sinh học, trong nước sông và trong mẫu ủ BOD Nó không oxy hóa Mn2+ nhưng nó oxy hóa I-thành I2 trong môi trường acid N2O2 sinh ra lại bị O2 oxy hóa đi vào trong mẫu khi chuẩn độ, nó chuyển hóa thành NO2- và gây biến đổi tạo thành chu kỳ phản ứng → sai lệch kết quả phân tích một cách đáng kể (thường làm tăng kết quả phân tích) Các phản ứng bao gồm:

2NO2- + 2I- + 4H+ → I2 + N2O2 + 2H2O

N2O2 + 1/2O2 + H2O → 2NO2 + 2H+ Khi có sự hiện diện của nitrite thì không thể có sản phẩm cuối cùng cố định Ngay lập tức, màu xanh của chỉ thị tinh bột biến mất, những dạng nitrite từ phương trình phản ứng sẽ phản ứng với nhiều I-tạo thành I2 và màu xanh của hồ tinh bột sẽ quay trở lại

Hiện tượng trên dễ dàng khắc phục bằng cách sử dụng natri azide (NaN3) Rất dễ trộn azide vào alkali-KI Khi thêm acid sulfuric vào các phản ứng tiếp theo xảy ra và NO2- bị phá hủy:

NaN3 + H+ => HN3 + Na+

HN3 + NO2- + H+ => N2 + N2O + H2O Bằng cách này, ảnh hưởng của nitrite được ngăn chặn và phương pháp Winkler trở nên đơn giản và phổ biến Tuy nhiên, natri azide là một chất cực độc, chính vì thế nếu biết chắc mẫu không có nitrite thì không nên sử dụng azide

Có thể khắc phục ảnh hưởng cản trở của Fe(III) bằng dung dịch axit H3PO4 đậm đặc khi axit hóa mẫu đã được cố định oxi: ion phosphat sẽ tạo phức bền với Fe(III) và ngăn sự ôxy hoá thành Fe(II)

Fe3+ + PO43- → FePO4↓ Ngoài ra, nếu mẫu nước chứa nhiều chất lơ lửng có khả năng cố định hoặc tiêu hao iod thì cần phải loại bỏ bằng nhôm hydroxit trước khi cố định oxi

4 Giải thích lý do tại sao 20 mL dung dịch Na2S2O3 0,025 M cân bằng với

+

Độ lệch chuẩn của phép đo có thể bị ảnh huởng bởi nhiều loại sai số như sai số thô, sai số hệ thống, sai số ngẫu nhiên… Với những phép đo có độ lệch chuẩn cao thì có thể pha loãng mẫu nhằm giảm bớt ảnh huởng của các yếu tố gây nhiễu có trong mẫu

6 Tầm quan trọng của vấn đề điều chỉnh lượng DO có trong nước?

Việc điều chỉnh và kiểm soát lượng DO có trong nước là hết sức quan trọng, vì những lý do sau:

 Trong tự nhiên, DO ảnh hưởng đến hệ sinh thái dưới nước Điều chỉnh DO trong nước nhằm duy trì điều kiện thuận lợi cho việc tăng trưởng và sinh sản của các sinh vật sống trong nước Ngoài ra nước có hàm lượng DO lớn còn ức chế hoạt động của các vi sinh vật

kị khí, ngăn cản sự hình thành các mùi độc hại trong nước

 Trong sản xuất, nước có hàm lượng DO quá cao có thể gây ra hiện tượng ăn mòn trong hệ thống đường ống và nồi hơi (trong hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt)

 Nước uống có nồng độ DO < 80% luợng DO bão hòa sẽ có mùi khó chịu

7 Nhiệt độ và nồng độ DO sau đây được xác định ở độ sâu khác nhau trong một hồ nước: Depth (m) 0 2 4 6 8 10

Từ kết quả cho thấy hồ có dạng như hình 4.7c, với nồng độ DO cao nhất nằm ở tầng giữa (DO = 9mg/L) Nguyên nhân là do ở tầng này có sự chênh lệch nhiệt độ gây ra sự xáo trộn của dòng chảy, khiến cho lượng oxy hòa tan là nhiều nhất

B NHU CẦU OXY SINH HÓA (BIOCHEMICAL OXYGEN DEMAND – BOD)

I GIỚI THIỆU

1 Khái niệm

Nhu cầu oxy sinh hóa (Biochemical oxygen demand – BOD) được định nghĩa là hàm lượng

oxy hòa tan bị tiêu thụ dưới những điều kiện xác định do sự oxy hóa sinh học các chất hữu cơ hoặc vô cơ trong nước (Theo TCVN 5981:1995: Chất lượng nước – Thuật ngữ phần VII)

Phương trình tổng quát của quá trình oxy hóa này như sau:

Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm cố định

Trong môi trường nước, khi quá trình oxy hóa sinh học xảy ra thì các vi sinh vật sử dụng oxy hòa tan Vì vậy, xác định tổng lượng oxy hòa tan cần thiết cho qúa trình phân hủy sinh học là công việc quan trọng nhằm đánh giá ảnh hưởng của một dòng thải đối với nguồn nước

Bên cạnh việc xác định lượng oxy cần thiết cho quá trình phân hủy sinh học các hợp chất hữu

cơ, được gọi là nhu cầu oxy sinh hóa hợp chất carbon (Carbonaceous oxygen demand – CBOD), người ta còn xác định lượng oxy cần thiết để oxy hóa các hợp chất nitơ (Nitrogenous biochemical oxygen demand – NBOD), cũng như các hợp chất vô cơ như ion sắt(II) và sulfides

Vì đa số các mẫu nước thải chứa nhiều chất tiêu thụ oxy hơn lượng oxy hoà tan trong nước bão hòa không khí, việc pha loãng mẫu trước khi tiến hành thí nghiệm là cần thiết Các chất dinh dưỡng như nitơ, photpho và các nguyên tố kim loại đuợc bổ sung vào nước pha loãng Các chất đệm cũng đuợc thêm vào nhằm đảm bảo giá trị pH phù hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của

vi sinh vật Đối với các mẫu chứa ít vi sinh vật, người ta thuờng thực hiện cấy mẫu nhằm bổ sung các chủng vi sinh vật cần thiết, thường được lấy từ các hệ thống xử lí nuớc thải Đa số mẫu nuớc mặt và nuớc thải chứa lượng vi sinh vật đủ lớn, do đó việc cấy mẫu là không cần thiết Nếu chỉ cần xác định gía trị CBOD, các chất ức chế nitơ sẽ đuợc thêm vào mẫu

Quá trình oxy hoá nitơ trong mẫu cũng có ảnh huởng đến giá trị BOD của mẫu nước Quá trình này được thực hiện bởi 2 chủng vi khuẩn: nitrite hóa (oxy hoá NH3 thành NO2-) và nitrate hóa (oxy hoá NO2- thành NO3-)

vi khuẩn