생화학적 산소요구량

요약 호기성 미생물이 일정 기간 동안 물 속에 있는 유기물을 분해할 때 사용하는 산소의 양을 말한다. 물의 오염된 정도를 표시하는 지표로 사용된다.

생화학적 산소요구량(生化學的酸素要求量, biochemical oxygen demand)이라고도 한다. 일반적으로 BOD로 부르며, 생물분해가 가능한 유기물질의 강도를 뜻한다. 하천·호소·해역 등의 자연수역에 도시폐수·공장폐수가 방류되면 그중에 산화되기 쉬운 유기물질이 있어 수질이 오염된다. 이러한 유기물질은 수중의 호기성세균에 의해 산화되며, 이에 소요되는 용존산소의 양을 mg/ℓ 또는 ppm으로 나타낸 것이 생화학적 산소요구량이다. 수질규제 항목 중 가장 일반적이다. 보통 호기성 미생물이 충분히 생육 가능한 상태에서 시료를 20℃에서 5일 동안 방치하였을 때 소비되는 산소량(BOD)을 말한다.

BOD 반응수치는 온도가 올라감에 따라 약간 증가한다. 도시폐수의 경우 BOD 반응은 20℃에서 약 20일이 걸리는데 이와 같이 끝까지 반응시켜서 얻은 것을 최종 BOD 농도라고 한다. 처음 BOD 지표를 사용하기 시작한 영국 하천의 유하시간(流下時間)이 5일 정도이므로 BOD도 20℃에서 5일간의 산소소비량으로 규정된 것이 사용되고 있다. 이와 같은 방법으로 측정한 농도값은 BOD5 또는 5일 BOD라고 하며, 일반적으로 BOD라고 한다. 끝까지 완전반응시켜서 얻은 BOD 농도값은 반드시 최종 BOD 또는 BODu라고 표시한다.

BOD 측정법은 환경보전법 시행규칙에서 규정하고, 그 기준 역시 하천의 이용목적에 따라 규정되어 있다. BOD를 측정하기 위해서는 미리 pH완충액·희석수(稀釋水, 용존산소를 포화시키고 무기영양염류를 함유한 pH7.2의 완충액)·식종세균(植種細菌)·시약 등을 준비하고, 채취한 시료에 이러한 것들을 알맞게 혼합하여 희석한 후, 희석된 시료와 희석수를 각각 20℃ 부란기에 넣어서 5일간 배양한다. BOD값을 구하는 식은 다음과 같다.

                    (D1 – D2) – (B1 – B2) * f
BOD(mg/ℓ) = ─────────────────
                                 P
D1:희석된 시료의 용존산소 (DO:mg/ℓ)
D2:5일 배양 후 희석된 시료의 (DO:mg/ℓ)
B1:배양 전 희석식종수의 (DO:mg/ℓ)
B2:5일 배양 후 희석식종수의 (DO:mg/ℓ)
f:희석식종수에 대한 시료의 식종비
P:시료량의 비율
 
         D₁에서의 식종(%)
f = ─────────────
         B₁에서의 식종(%)

BOD는 수중의 오염된 정도를 측정하는 지표로 사용되기에 문제점도 갖고 있다. 수중의 유기물질 중에는 경성세제(硬性洗劑)나 농약, 리그닌(lignin)처럼 생물분해가 불가능하거나 또는 생물분해가 곤란한 유기물질 등이 있는데 그러한 것들은 BOD값에 포함되지 않는다. 또한 오염원 중에 호기성 미생물의 활성을 저하시키는 유독물질이 존재하여 BOD 수치가 낮아지거나, 장기간의 측정 시에 암모니아와 같은 무기물질에 의해 산소소비량 수치가 높아지기 때문에 BOD의 값이 부정확하게 측정될 수 있다.
 
인간이 합성한 고분자 유기물질의 배출량이 증가하면서 BOD 반응에 잡히지 않는 유기물질의 농도가 증가되고 있는데, 이러한 것들의 농도는 다이크로뮴산칼륨 COD(화학적 산소요구량, chemical oxygen demand) 농도와 최종 BOD 농도와 차에 해당된다. 따라서 이론적으로 볼 때 생물분해가 가능한 유기물질에 대해서는 다이크로뮴산칼륨 COD값과 최종 BOD값이 일치한다.