生物せいぶつ化学かがく的てき酸素さんそ要求ようきゅう量りょう

生物せいぶつ化学かがく的てき酸素さんそ要求ようきゅう量りょう（せいぶつかがくてきさんそようきゅうりょう、英えい: biochemical oxygen demand）は、生物せいぶつ化学かがく的てき酸素さんそ消費しょうひ量りょうとも呼よばれる最もっとも一般いっぱん的てきな水質すいしつ指標しひょうのひとつであり、主おもに略称りゃくしょうのBODが使つかわれている。

水中すいちゅうの有機物ゆうきぶつなどの量りょうを、その酸化さんか分解ぶんかいのために微生物びせいぶつが必要ひつようとする酸素さんその量りょうで表あらわしたもので、特定とくていの物質ぶっしつを示しめすものではない。単位たんいは O（オー） mg/L または mg-O₂/L だが、通常つうじょう mg/L と略りゃくされる。一般いっぱんに、BODの値ねが大おおきいほど、その水質すいしつは悪わるいと言いえる。

概要がいよう

水質すいしつ汚濁おだくの典型てんけい的てきな形態けいたいとして、過剰かじょうな有機物ゆうきぶつの排出はいしゅつが招まねく、腐敗ふはいによる酸さん欠かけがある。 水中すいちゅうの酸素さんそ（溶存ようぞん酸素さんそ）が減少げんしょうすれば、魚類ぎょるい等ひとしの好こう気性きしょう生物せいぶつが生存せいぞんできなくなり、さらになくなった場合ばあいには、いわゆる「水みずが腐くさる」状況じょうきょうとなり悪臭あくしゅう等ひとしの発生はっせいに至いたる（魚類ぎょるいが生存せいぞん可能かのうな溶存ようぞん酸素さんそ濃度のうどの下限かげんが3 - 5 mg/Lと言いわれ、環境かんきょう基準きじゅんのC類型るいけいの基準きじゅん値ちとして採用さいようされている）

歴史れきし上じょう、産業さんぎょう革命かくめいとともに水質すいしつ汚濁おだくに直面ちょくめんしたイギリスにおいて発案はつあんされたと言いわれている。現在げんざいの試験しけん方法ほうほうは1908年ねん王立おうりつ委員いいん会かい（河川かせん汚染おせんと下水げすい処理しょり）により、河川かせんを汚染おせんする有機物ゆうきぶつに対たいする最適さいてきな試験しけん方法ほうほうとして5日間にちかん法ほうが選定せんていされ、その後ご下水げすい処理しょり場じょうの河川かせん放流ほうりゅう基準きじゅんとして20 mg/Lが採用さいようされた規定きていを引ひき継ついでいる。（この5日間にちかんの根拠こんきょは、当時とうじイギリス本土ほんどの河川かせんは流ながれ達たち時間じかんが最長さいちょうで5日にちとされていたためで、それはテムズ川がわのことと見みられる）

日本にっぽんには第だい二に次じ世界せかい大戦たいせん後のちアメリカから導入どうにゅうされ、法令ほうれいや基準きじゅんに取とり入いれられた。現在げんざいでは、水質すいしつ環境かんきょうレベルの指標しひょうとして環境かんきょう基準きじゅんに用もちいられているのをはじめとして、排水はいすいの性状せいじょうや水みず処理しょり装置そうちの性能せいのうを表あらわすため、JIS規格きかく、水質すいしつ汚濁おだく防止ぼうし法ほうや下水道げすいどう法ほう、建築けんちく基準きじゅん法ほうなどに登場とうじょうしている。

測定そくてい

BODの測定そくていは、河川かせんなどで生しょうじる水質すいしつ汚濁おだくの自然しぜん浄化じょうかをシミュレーションしたものである。

採と水みずにより水みずとともに当然とうぜん採取さいしゅされるその水域すいいきの微生物びせいぶつの活動かつどうによる酸素さんそ消費しょうひを計測けいそくすることで、一定いってい時間じかん外部がいぶから酸素さんそ供給きょうきゅうがなされない場合ばあいに、その河川かせん水すいの溶存ようぞん酸素さんそがどこまで減少げんしょうするかを指標しひょう化かした。 試料しりょうの溶存ようぞん酸素さんそ量りょうや微生物びせいぶつの種類しゅるいなどによって測定そくてい値ちは影響えいきょうを受うけるため注意ちゅういが必要ひつようである。

環境かんきょう水すいの水質すいしつ測定そくていを目的もくてきとして発案はつあんされたBODであるが、その後ご排水はいすい規制きせい等とうに活用かつようされ、微生物びせいぶつの存在そんざいが期待きたいできないような水みずについては、植うえ種しゅを行おこなって測定そくていする手法しゅほうも採用さいようされることとなった。 また、硝化しょうか性せい微生物びせいぶつの活動かつどう（窒素ちっそ性せい物質ぶっしつの酸素さんそ消費しょうひ）を抑制よくせいするBODatuなどもあり、これによる測定そくてい値ち、測定そくてい対象たいしょうを窒素ちっそ性せいBOD（N-BOD)、BODからN-BODを減算げんざんしたものを炭すみ素性すじょうBOD(C-BOD）とすることも見みられる。

対象たいしょう物質ぶっしつ

BOD₅として測定そくていされる物質ぶっしつは、次つぎのように大別たいべつできる。

• 有機物ゆうきぶつ：生物せいぶつ現象げんしょうにより酸化さんか分解ぶんかいされるものの大だい部分ぶぶんが有機物ゆうきぶつであり、BOD測定そくていの主しゅたる目的もくてきである。だが、種類しゅるい・性質せいしつともに極きわめて多様たようなため、他たの有機物ゆうきぶつ測定そくてい方法ほうほう（CODやTOCなど）の値ねと一致いっちしないことが多おおい。特とくに排水はいすい処理しょり設備せつびや排水はいすいの環境かんきょう負荷ふかを評価ひょうかする場合ばあいは十分じゅうぶん把握はあくしておく必要ひつようがある。
  • 糖類とうるいや有機ゆうき酸さんなどはバクテリア内うちに速すみやかに吸収きゅうしゅうされ、おおむね48時間じかん以内いないに大半たいはんが酵素こうそ反応はんのうによって酸化さんか分解ぶんかいされるため、含有がんゆう量りょうのほぼすべてが捕捉ほそくされる
  • デンプン、タンパク質たんぱくしつ、脂質ししつなどは加水かすい分解ぶんかいによる低てい分子ぶんし化か過程かていを経へるため吸収きゅうしゅうされるまで時間じかんが掛かかり、またバクテリアの種類しゅるいや共存きょうぞん物質ぶっしつにより分解ぶんかい速度そくどが影響えいきょうされやすい。含有がんゆう量りょうの30 - 70%が捕捉ほそくされる
  • 溶解ようかい性せいの低ひくい物質ぶっしつや、ベンゼン化合かごう物ぶつ、プラスチック類るいなど生なま分解ぶんかい性せいの低ひくい物質ぶっしつは、BODとしてほとんど（20%からそれ以下いか）捕捉ほそくされない
• 無機物むきぶつ：硫化りゅうか物ぶつ、亜硫酸ありゅうさんイオン、鉄てつ(II)など還元かんげん性せいの物質ぶっしつ。測定そくてい値ちに含ふくまれないよう対処たいしょしても、量りょうや共存きょうぞん物質ぶっしつ、操作そうさによっては影響えいきょうする
• アンモニア：試料しりょう中ちゅうに硝化しょうか菌きんが多おおい場合ばあい、硝化しょうか作用さようを受うけて亜あ硝酸しょうさんや硝酸しょうさんへ酸化さんかされる過程かていで酸素さんそが消費しょうひされる

測定そくてい方法ほうほう

BODは特定とくていの物質ぶっしつを測定そくていするのではなく、ある条件下じょうけんかでの試験しけんの結果けっかであるため、一定いっていの操作そうさ手順てじゅんを踏ふまえないと測定そくてい誤差ごさを生しょうじる恐おそれが高たかい。

具体ぐたい的てきな測定そくてい器具きぐ・手順てじゅんは規格きかくによって様々さまざまだが、時間じかんの掛かかる公定こうてい法ほうと短時間たんじかんで結果けっかが出だせる簡易かんい法ほうがある。

• 一定いってい時間じかん経過けいか後ごの、溶存ようぞん酸素さんその変化へんかを測定そくていする方法ほうほう：日本にっぽんのJIS規格きかくをはじめ、最もっとも基本きほん的てきな方法ほうほう
  • 濃度のうど法ほう：培養ばいようビン、ふらんビンと呼よばれる、内部ないぶに気泡きほうを残のこさず密栓みっせんできる摺すり合あいガラス容器ようきを使用しようする。溶存ようぞん酸素さんその測定そくていは、薬品やくひんまたは電極でんきょくによる
  • 圧力あつりょく法ほう：二酸化炭素にさんかたんそ吸収きゅうしゅう剤ざいを設置せっちした密閉みっぺい容器ようきを使用しようする。圧力あつりょく変化へんかから酸素さんそ消費しょうひを測定そくていするため、途中とちゅう経過けいかから分解ぶんかい速度そくどを知しることもできる
• バイオセンサーの一種いっしゅを使用しようし、短時間たんじかんで測定そくていする方法ほうほう：公定こうてい法ほうとしては認みとめられていないが、プロセス管理かんり向むけに関心かんしんを集あつめている

一方いっぽう、測定そくていする試料しりょう水すいに対たいしても留意りゅうい事項じこうがある

• 有機物ゆうきぶつの量りょう：バクテリアが分解ぶんかいを終おえた時とき、容器ようき内ないの酸素さんそが半分はんぶん程度ていど残のこされている必要ひつようがあり、推測すいそくにより希釈きしゃくする
• バクテリアの種類しゅるいと量りょう：バクテリアが合あわなかったり不足ふそくしていると、有機物ゆうきぶつの分解ぶんかいが進すすまず測定そくてい値ちが低ひくくなるため、植うえ種しゅが必要ひつよう
• 阻害そがい物質ぶっしつ：バクテリアの活動かつどうや増殖ぞうしょくを妨さまたげる酸さんやアルカリ、重金属じゅうきんぞくや殺菌さっきん剤ざいなど毒性どくせいのある物質ぶっしつが含ふくまれている場合ばあい、前ぜん処理しょりや耐たい性せいのあるバクテリアの馴養が必要ひつよう

操作そうさ

日本にっぽんのJIS規格きかく K0102-21 に定さだめられている操作そうさ（標準ひょうじゅん希釈きしゃく法ほう）を例れいとしてあげる

1. 試料しりょうを前ぜん処理しょり（温度おんど調節ちょうせつ、中和ちゅうわ、還元かんげん、脱だつ気き、硝化しょうか抑制よくせい剤ざいの添加てんか）する
2. BODの値ねを、前回ぜんかい測定そくてい値ちやCOD・TOC値ちから推測すいそくし、希釈きしゃく倍数ばいすうを決きめる（4 - 5段階だんかい）
3. 希釈きしゃく水すいまたは植うえ種しゅ希釈きしゃく水すいで希釈きしゃくして最初さいしょの希釈きしゃく試料しりょうを調製ちょうせいする（推測すいそく濃度のうどが低ひくくDOが十分じゅうぶんなら無む希釈きしゃく）
4. 2 - 4本ほんの培養ばいようビンに気泡きほうが入はいらないよう希釈きしゃく試料しりょうを詰つめて密栓みっせんする
5. 次つぎの希釈きしゃく倍数ばいすうの希釈きしゃく試料しりょうを調製ちょうせいし、同様どうように瓶詰びんづめしてゆくことを繰くり返かえす
6. 15分ふん後ご、培養ばいようビンのうち1本ほんで培養ばいよう前まえのDOを測定そくていする
7. 20±1 ℃の遮光しゃこうした恒温こうおん器きまたは恒温こうおん槽そう内ないで5日間にちかん培養ばいようする
8. 培養ばいよう後ごのDOを測定そくていし、培養ばいよう前まえのDOに対たいし、40 - 70%のものを選えらぶ
9. 培養ばいよう前まえのDOから選えらんだ値ねを差さし引ひき（植うえ種しゅした場合ばあいは補正ほせいし）、希釈きしゃく倍数ばいすうを掛かけてBOD₅を求もとめる

各国かっこくで採用さいようされている公定こうてい法ほうは概おおむね同様どうようだが、その測定そくてい目的もくてき、行政ぎょうせい判断はんだん等とうにより様々さまざま設定せっていがなされている。 特とくに培養ばいよう日数にっすうは、河川かせんの水質すいしつ状況じょうきょうについては一般いっぱん的てきに5日間にちかんBODが採用さいようされるが、週休しゅうきゅう2日にち制せいを前提ぜんていとして採取さいしゅ時期じきの自由じゆう度どを上あげる7日間にちかんBODも採用さいようされている。

このほか、生物せいぶつ分解ぶんかい可能かのうな有機物ゆうきぶつの大半たいはんの測定そくていや、物質ぶっしつの生なま分解ぶんかい性せい評価ひょうかを目的もくてきとする長期間ちょうきかん（10、14、20日間にちかん）BODや、生物せいぶつ分解ぶんかい可能かのうな物質ぶっしつを全量ぜんりょうを測定そくていするための代替だいたい指標しひょうとして100日間にちかんBODの測定そくていが行おこなわれている。

基準きじゅん

環境かんきょう基準きじゅんと排水はいすい基準きじゅんが設定せっていされているほか、それを踏ふまえた各種かくしゅの基準きじゅんが存在そんざいする。

• 環境かんきょう基準きじゅん：河川かせんの水質すいしつ汚濁おだくに係かかる環境かんきょう基準きじゅん項目こうもくとなっており、生活せいかつ環境かんきょうの保全ほぜんに係かかる項目こうもくとして、河川かせんにおける基準きじゅんが、その河川かせんの利用りよう形態けいたい等とうを考慮こうりょした類型るいけい（自然しぜん環境かんきょうの保全ほぜんを要ようする水域すいいきに適用てきようされる最もっとも厳きびしいAA類型るいけいから大都市だいとしの河口かこう付近ふきんのE類型るいけいまで）ごとに定さだめられている。各かく類型るいけいとBODの環境かんきょう基準きじゅん値ちの関係かんけいはAA類型るいけいが1 mg/L以下いか、A類型るいけいが2 mg/L以下いか、B類型るいけいが3 mg/L以下いか、C類型るいけいが5 mg/L以下いか、D類型るいけいが8 mg/L以下いか、E類型るいけいが10 mg/L以下いかである。通常つうじょうの環境かんきょう水すいでは、酸素さんその溶解ようかい量りょうは10 mg/L程度ていどであることから、最低限さいていげんの環境かんきょう基準きじゅんとして、酸素さんそがなくならない10mg/Lが採用さいようされている。
• 排水はいすい基準きじゅん：事業じぎょう場じょう排水はいすい（海域かいいきおよび湖沼こしょう以外いがいへの排出はいしゅつ水すい）に対たいし、BODは160 mg/L以下いかと定さだめられている。
• その他た：家庭かていや工場こうじょうからの排水はいすい量りょうに、そのBOD濃度のうどをかけたものはBOD負荷ふか量りょうと呼よばれる。単位たんいは質量しつりょうまたは時間じかんあたりの質量しつりょうで表あらわされる。下水げすい処理しょり場じょうなど水みず処理しょり施設しせつを設計せっけい、運転うんてんする上じょうで重要じゅうような指標しひょうとなっている。

対象たいしょう水域すいいき

BOD指標しひょうは海域かいいきと湖沼こしょうでは用もちいられない。その理由りゆうとしては、湖沼こしょうにおいては、河川かせんより滞留たいりゅう時間じかんが長ながく、長期ちょうきのBODによる測定そくていが必要ひつようなことから、行政ぎょうせい的てきに用もちいられておらず、その代替だいたい指標しひょうとしてCODが採用さいようされている。

海域かいいきにおいては、塩化えんか物ぶつイオンの影響えいきょうから溶存ようぞん酸素さんその測定そくていが複雑ふくざつ化かすること、水質すいしつ汚濁おだくが問題もんだいとなりやすい内湾ないわん等とうの閉鎖へいさ性せい海域かいいきにおいて、滞留たいりゅう時間じかんの関係かんけいから短期たんきBODでは環境かんきょう状況じょうきょうを反映はんえいしにくいことから、これも行政ぎょうせい的てきに採用さいようされず、代替だいたい指標しひょうとしてCODが採用さいようされている。

関連かんれん項目こうもく

• 化学かがく的てき酸素さんそ要求ようきゅう量りょう (COD)
• 全ぜん有機ゆうき炭素たんそ (TOC)
• 溶存ようぞん酸素さんそ量りょう(DO)
• 浮遊ふゆう物質ぶっしつ(SS)
• 生活せいかつ排水はいすい