耗氧量与水质之间的关系

耗氧量与水质之间的关系

有机物污染综合指标

1、有机物污染综合指标

有机物目前已多达几百万种以上，对它们尚难以--区分与定量。因此，在工程实际中常采用有机物污染综合指标（Comprehensive index of organics polluting）来表述。主要有溶解氧（DO）、耗氧量（OC）或高锰酸盐指数（COD mn）、化学需氧量（COD cr）、生物化学需氧量（BOD5/20）、总有机碳（TOC）、总需氧量（TOD）和活性炭氯仿萃取物（CCE）、紫外吸光度值（UVA）、污水的相对稳定度等（见表2.3）。其中BOD5/20、COD、TOC、TOD是目前最常用的有机物污染综合指标。一些对人体毒害作用较大的有机污染物常采用各种物质的专用指标，如挥发酚、醛、酮、三氯甲烷等。

表2.3 有机物污染综合指标

耗氧量的物理化学意义

耗氧量（Oxygen consumed, 或Oxygen consumption，OC）又称为高锰酸盐指数（Permanganate index）、可氧化性（Oxidisability）、锰法化学需氧量（Chemical Oxygen Demand determined with potassium permanganate method,简称COD mn）。

耗氧量是指将水样加入一定量高锰酸钾溶液，在酸性条件下加热一定时间后进行测定，以计的高锰酸钾氧化所消耗的量（O2mg/L）。它反映了水中悬浮的和可溶的能被高锰酸钾氧化的那一部分有机物和无机物的量。耗氧量是反映水质受到污染（特别是有机物污染）的替代水质指标之一。它不是反映水质受到污染的那些具体污染物的特征，而是反映各个污染物可被高锰酸钾氧化的共性。

与耗氧量相似的另一个替代水质指标是重铬酸钾化学需氧量（Chemical Oxygen Demand determined with potassium bichromate method ,简称COD cr），它是以重铬酸钾代替高锰酸钾，并在不同于耗氧量的介质条件和反应时间下所测得的以O2计的重铬酸钾氧化所消耗的量。重铬酸钾能氧化大部分有机物。表2.4列出了COD mn和COD cr氧化率的测定数据。

所谓化学需氧量（COD）是指，在一定条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消

耗的氧化剂量。它是表示水中还原性物质多少的一个指标，例如水中还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等，其中主要是有机物。因此，COD往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标，COD越大，说明水受有机物污染越严重。化学需氧量的测定，随所测水样中还原物质和测定方法不同，其测定值也不同。目前应用最普遍的测定法是高锰酸钾氧化法和重铬酸钾氧化法。其中，高锰酸钾（KmnO4）氧化法氧化率低，但较简便，在测定水样中有机物含量的相对比较值时，可以采用：重铬酸钾（K2Cr2O7）氧化法氧化率高，再现性好，适用于测定水样中有机物总量。

表2.4 CODCr与CODMn氧化率测定

耗氧量与水质之间的关系

耗氧量高的水反映其受到有机物较多的污染。水的耗氧量与水质之间的关系（Connection between water quality and oxygen con-sumption）如下：①耗氧量与水的感官性质的关系：水的耗氧量高，水的有机污染较重；有机物中有些致嗅、致味、有些致色，如腐殖质含量高，水的色度也高。可见，耗氧量与水的感官性质正相关。②耗氧量与水致传染病的关系：耗氧

量不仅反映水受到有机污染的程度，而且反映水的净化程度。受污染的水或净化不良的水都会导致疾病。例如，耗氧量高的水质，消毒后余氯容易消失，微生物易于生长繁殖，会引起肠道疾病。消化道疾病（包括肝癌）与耗氧量正相关。我国1985～1988年2074个县调查显示，以耗氧量3 mg/L为卫生标准时，耗氧量超标率为13.3%，1985～1994年35个大城市统计表明，供水耗氧量不合格率为23%。耗氧量高不仅增加饮用水的微生物风险，而且增加

饮用水的化学风险，如消毒副产物增多。③耗氧量与水的致突变性的关系：能抑制DNA修复功能的化合物均为致突变物。美国在自来中曾发现45种致突变物，如三卤甲烷、DDT、百草枯、亚硝胺、苯、砷、烷基汞等。此外，水中腐殖质和其他一些有机物，是消毒副产物（DBPs）的前体物，而且也会产生致突变物、致癌物。所有有机污染物都可以测定为TOC、、、及BOD，因此耗氧量与被有机污染的水的致突变性有一定的相关性。耗氧量与水的致癌性

也有相关性。

总之，耗氧量是反映水质受到污染（特别是有机物污染）的替代水质指标之一，因此耗氧量与水质的关系，实质上则是水质污染（特别是有机物污染）一水的感官性质、水致肠道疾病、水的致突变性、致癌性等水质的关系。

耗氧量与其他水中有机物替代水质指标的关系

水中有机物替代水质指标除COD Mn和COD cr外，还有TOC、BOD和E UV(254)。

总有机碳（Total organic carbon，简称TOC）是指，在950℃高温下使水中有机物气化、燃烧，有机物中的碳转化为CO2，通过红外分析仪测定其CO2，即可知总有机碳在水中的浓度。水中的碳酸盐、重碳酸盐也会生成CO2，需另行测定而予以扣除。若在测定之前将水样经0.45μm滤膜过滤，则所测得的总有机碳即为溶解性有机碳（DOC）。

生化需氧量（Bio-chemical oxygen demand，简称BOD）是在有氧的条件下，由于微生物的作用，水中能分解的有机物完全氧化分解时所消耗氧的量称为生化需氧量（BOD）。BOD 是以水样在一定温度（如20℃）下，并在密闭容器中保存一定时间后溶解氧所减少的量（mg/L）来表示的。当温度在20℃时，一般有机物约需20天时间就能基本完成氧化分解过程，而要全部完成这一分解过程就需100天。鉴于如此长的时间不利于实际生产控制，目前便规定在20℃下培养5天作为测定BOD的标准，这样所测得的生化需氧量为五日生化需氧量，用BOD5表示。如果是培养20天作为测定BOD的标准，则用BOD20表示。生化需氧量能间接

地表示水中有机物质的含量及其污染程度。BOD5可反映水体中可生化有机物的50%～70%。

紫外光消光值（E UV(254)）是指水中芳香烃、带共轭双键的化合物等有机物对紫外光有一定的吸收，特别是水中腐殖质（其组成大多为芳烃）类物持在260～300nm作测定，水样的E UV值与水中腐殖质呈正相关。因此，紫外光消光值记为（E UV(254)），用来反映水中有机物（特别是腐殖质类）含量及其污染程度。

对于某一特定的水源水、出厂水、管网水，所测得的COD Mn、COD cr、TOC、BOD5、

（E UV(254)）值都反映了该特定水样的有机物存在量，经较长时间、并积累一定量数据，便可求得这5项水质指标之间的比值。这样，知道其中一个指标值，便可大体上知道其余4个指标的估计值。一般使用COD Mn和E UV指标进行测定，因其设备简单、测定方便，故对指导生产有重要作用。

水的耗氧量与水的致突变性关系

水的耗氧量及化学需氧量、总有机碳、紫外消光值等，均与致突变性、致癌性呈正相关。耗氧量高的水，特别是水加氯后，对人体健康具有致突变风险和致癌风险。水的耗氧量与水的致突性密切相关（Close connection of oxygen consumption and mutagenici-ty of water），其实质则是水质污染导致水的致突变性和致癌性。其中，水质污染包括生活污水污染、工业废水污染、腐殖质污染及其他污染。

测试结果表明：①生活污水，特别是粪水污染的水，不仅耗氧量高，而且加氯后消毒副产物的Ames致突变率随之增高。②受到工业废水污染的水之耗氧（以COD Mn、COD cr、BOD5表示）量增加。其中有些有机物可能为致突变物的前体物，当致突变物增加时。其中有些有机物可能为致突变物的前体物，当致突变物增加时，致突变试验呈阳性。③天然有机物腐殖质污染不仅增加水的耗氧量，而且成为消毒副产物前体物，即对致突变性/致癌性有贡献。

④其他污染源包括医院污水、农田水径流等。其中的污染物具有致突变性、致畸性、致癌性、致内分泌干扰性等。

总之，生活污水、工业废水、腐殖质及其他污染源都会造成水源及加氯消毒过程的水耗氧量增加，突变率（MR）增高。