생화학적 산소 요구량 문서 원본 보기

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'''생화학적 산소 요구량'''(Biochemical oxygen demand, '''BOD''')은 [[물]] 속에 있는 호기성<ref name="no67"/> [[미생물]]이 [[유기물]]을 분해하는 데 필요한 [[산소]] 소모량을 말하며, 영어로는 '''BOD'''(Biochemical Oxygen Demand)이다. BOD는 미생물이 유기물을 분해하는 과정에서의 [[용존산소량]](DO) 농도변화를 통해 유기물의 양을 간접적으로 측정하는 것이다. 즉, BOD가 높을수록 유기물이 많이 포함된 오염된 물이다. 구체적으로, BOD는 호기성 박테리아가 20°C에서 5일간 수중의 유기물을 산화 분해시켜 정화하는 데 소비되는 산소량을 ppm(백만분율)으로 나타낸 것이다. 하천수가 1급수로 분류되기 위해서는 BOD가 1ppm 이하여야 한다. 5ppm 이상이 되면 하천은 자기정화능력을 잃으며, 10ppm을 넘은 물은 등급 외의 매우 오염된 물로서, 썩는 냄새가 난다.<ref>{{웹 인용|URL=https://www.water.or.kr/knowledge/educate/educate_02_03.do|웹사이트=MyWater: K-water와 함께하는 물정보포털|제목=물의 오염 지표에는 무엇이 있는가?|확인날짜=2023-02-18}}</ref>

== 측정법 ==
먼저 BOD를 측정할 물의 [[용존산소량]](DO)을 측정한다. 그 다음 샘플의 유기물을 분해할 미생물을 주입한다. 그리고 샘플을 20&nbsp;°C의 빛이 들지 않는 어두운 곳에 보관하는데, 이는 [[광합성]]이 일어나서 산소가 생산되지 않게 하기 위함이다. 5일동안 보관한 뒤 다시 [[용존산소량]](DO)를 측정하여 실험 전의 DO값과 비교한다. 처음 DO값에서 최종 DO값을 뺀 것이 BOD이다. 정확히는 '''BOD<sub>5</sub>'''라고 한다. 원래는 20일간 보관한 뒤 다시 용존산소량(DO)를 측정한 뒤 실험 전의 DO값과 비교하여 BOD값을 내는데, 이때는 '''BOD<sub>L</sub>'''('''BOD<sub>u</sub>''')라고 한다. 질산화 작용 억제제를 첨가하여 질소의 [[산화]]를 제외하고 BOD값을 구한 결과값은 '''탄소 BOD(cBOD)'''라고 한다.

BOD 계산법:
* 초기 DO - 최종 DO = BOD

BOD는 물의 [[유기 화합물]]을 측정한다는 점에서 [[화학적 산소 요구량]](COD)과 유사하다. 그러나 COD의 경우에는 화학적으로 산화가 될 수 있는 모든 물질을 측정할 수 있으므로 생분해성 물질만 측정할 수 있는 BOD보다 더 광범위한 오염을 측정할 수 있다.

=== BOD 잔존량 ===
[[파일:BOD 곡선.png|오른쪽|프레임없음|400x400픽셀]]
t일 후 잔존하는 BOD(mg/L)를 <math>L_t</math>라 할 때, <math>L_t</math>는 다음과 같다.<ref name="no67">{{서적 인용 |저자=노재식 외 |날짜= 2016|제목= 토목기사 대비 상하수도 공학|url= |위치= |출판사= 한솔아카데미|쪽=67 |isbn=979-11-5656-234-4 |확인날짜= 2017-08-22}}</ref>
:<math>L_t=L_a\cdot e^{-k_1\cdot t}\doteqdot L_a\cdot 10^{-k_1\cdot t}</math>
::<math>L_a</math> : 최초 BOD(mg/L) 또는 최종 BOD(=BOD<sub>u</sub>)
::<math>k_1</math> : 탈산소 계수(day<sup>-1</sup>)
::t : 경과 시간(day)

=== BOD 소비량 ===
t일 동안 소비된 BOD(mg/L)를 Y(예 : <math>BOD_5, BOD_u</math>)라 하면,
:<math>\begin{align} Y & = L_a-L_t \\
                & = L_a(1-e^{-k_1\cdot t})=L_a(1-10^{-k_1\cdot t}) \\ \end{align}</math><ref name="no67"/>

=== 하천 합류와 BOD ===
A하천과 B하천이 합류된 하천의 BOD(C<sub>m</sub>)는 다음과 같이 계산할 수 있다. A하천의 유량을 Q<sub>A</sub>, BOD를 C<sub>A</sub>라 하고, B하천의 유량을 Q<sub>B</sub>, BOD를 C<sub>B</sub>라 할 때,다음 식이 성립한다.<ref>{{서적 인용 |저자=노재식 외 |날짜= 2016|제목= 토목기사 대비 상하수도 공학|출판사= 한솔아카데미|쪽=71 |isbn=979-11-5656-234-4}}</ref>
:<math>C_m=\frac{Q_A\cdot C_A+Q_B\cdot C_B}{Q_A+Q_B}</math>

== 한계 ==
BOD측정법은 재현성이 떨어진다. 즉, 같은 실험을 같은 방법으로 수행해도 대략 10~20%의 오차가 발생할 수 있다.<ref name="Hammer">{{서적 인용| author=Hammer, Mark J. | title=Water and Waste-Water Technology | url=https://archive.org/details/waterwastewatert0000hamm_a3o6 | year=1975 |publisher=John Wiley & Sons | isbn=0-471-34726-4}}</ref>{{rp|82}}

=== 독성물질 ===
어떤 폐수는 미생물의 성장과 활동을 방해하는 독성물질을 포함하기도 한다. 산업폐수, 무단으로 버린 약에서 나온 [[항생제]], 세정제, 하수 처리과정에서 사용되는 [[염소 (원소)|염소]]등은 BOD 측정과정에서 사용되는 미생물의 활성을 떨어뜨려 BOD 측정값이 실제보다 낮게 나올 수 있다.<ref name="Hammer" />{{rp|85}}

== 하천의 수질 등급 판정기준 ==
{{본문|수질 오염#수질 등급}}
수질 등급을 나누는 기준은 [[BOD]](생물학적 산소요구량), [[COD]](화학적 산소요구량), [[DO]](용존산소량) 등이 있다. 이런 기준에 따라 대한민국에서 사용하는 하천의 수질 등급은 다음과 같다.<ref>{{웹 인용|URL=https://www.law.go.kr/LSW//lsBylInfoP.do?bylSeq=15077063&lsiSeq=245793&efYd=20221208|제목=환경정책기본법 시행령 [별표 1] 환경기준(제2조 관련) [시행 2022. 12. 8.] [대통령령 제33023호, 2022. 12. 6., 타법개정]|확인날짜=2023-02-20}}</ref>

{| class="wikitable"
|-
! 등급 !! [[수소 이온 농도]](pH) !! [[BOD]]([[ppm]]) !! [[화학적 산소 요구량|COD]]([[ppm]]) !! 총 유기 탄소량(TOC) (mg/L) !! 수질 및 수생태계 상태
|-
| Ia (매우 좋음) || 6.5 ~ 8.5 || 1 이하 || 2 이하 || 2 이하 || 용존산소가 풍부하고 오염물질이 없는 청정상태의 생태계로 여과·살균 등 간단한 정수처리 후 생활용수로 사용할 수 있음.
|-
| Ib (좋음) || 6.5 ~ 8.5 || 2 이하 || 4 이하 || 3 이하 || 용존산소가 많은 편이고 오염물질이 거의 없는 청정상태에 근접한 생태계로 여과·침전·살균 등 일반적인 정수처리 후 생활용수로 사용할 수 있음.
|-
| II (약간 좋음) ||  6.5 ~ 8.5 || 3 이하 ||  5 이하 || 4 이하 || 약간의 오염물질은 있으나 용존산소가 많은 상태의 다소 좋은 생태계로 여과·침전·살균 등 일반적인 정수처리 후 생활용수 또는 수영용수로 사용할 수 있음.
|-
| III (보통) ||  6.5 ~ 8.5 || 5 이하 ||  7 이하 || 5 이하 || 보통의 오염물질로 인하여 용존산소가 소모되는 일반 생태계로 여과, 침전, 활성탄 투입, 살균 등 고도의 정수처리 후 생활용수로 이용하거나 일반적 정수처리 후 공업용수로 사용할 수 있음.
|-
| IV (약간 나쁨) ||  6.0 ~ 8.5 || 8 이하 || 9 이하 || 6 이하 || 상당량의 오염물질로 인하여 용존산소가 소모되는 생태계로 농업용수로 사용하거나 여과, 침전, 활성탄 투입, 살균 등 고도의 정수처리 후 공업용수로 사용할 수 있음.
|-
| V (나쁨) ||  6.0 ~ 8.5 || 10 이하 || 11 이하 || 8 이하 || 다량의 오염물질로 인하여 용존산소가 소모되는 생태계로 산책 등 국민의 일상생활에 불쾌감을 주지 않으며, 활성탄 투입, 역삼투압 공법 등 특수한 정수처리 후 공업용수로 사용할 수 있음.
|-
| VI (매우 나쁨) ||   || 10 초과 || 11 초과 || 8 초과 || 용존산소가 거의 없는 오염된 물로 물고기가 살기 어려움.
|}

== 같이 보기 ==
* [[화학적 산소 요구량]](COD)

== 각주 ==
<references/>

== 참고 문헌 ==
* {{서적 인용|제목=상하수도 공학|날짜=|성=이종형 외|이름=|출판사=구미서관|쪽=52-55|판=5|장=}}

{{전거 통제}}

[[분류:환경]]
[[분류:물]]
[[분류:수질 오염]]
[[분류:혐기소화]]
[[분류:상하수도 공학]]
[[분류:환경과학]]
[[분류:수질 지표]]