MARINE ENVIRONMENTAL
CHEMISTRY
Chap.2 marine oxygen-demanded
organic pollution
conecept：
有机物质直接进入水体后，通过微生物的生物化学作用而分解为简单的无机物质二氧化碳和水，同时在分解过程中需要消耗水中的溶解氧；
在缺氧条件下，该类污染物就发生腐败分解，恶化水质，所以称之为 需氧有机污染物 。
水中需氧有机物越多，耗氧也越多，水质也越差，
表明水体污染越严重。
2.1 source and character
2.2 the index of oxygen-demanded organic
pollution
2.3 consume and absorb of oxygen
2.4 analysis of examples
Chap.2 marine oxygen-demanded
organic pollution
2.1 来源与污染特点
1,海洋中有机物的组成
2,海洋中有机物质分类
3,海洋需氧有机污染物的来源一、来源表 2.1.1
化合物 浓度 ( μ gC/l) 化合物 浓度 ( μ gC/l)
游离氨基酸 20 维生素 0.006
结合氨基酸 50 酮类 10
游离糖 20 醛类 5
脂肪酸 10 烃类 5
酚 2 尿素 20
甾醇 0.2 糖醛类 18
大约总量 340
1,海洋中有机物的组成
2.1 来源与污染特点
1,海洋中有机物的组成
海洋中大量存在无生命的有机质，溶于海水中仅是其中一小部分；
海水中约含有不到 0.01%总盐量的溶解有机质，
而大部分沉积于海洋沉积物中。
海水中有机质浓度一般为 n～ nx100微克碳／升，
虽然浓度甚微，但其总量很大。
2,海洋中有机物质分类
天然有机物质
人为污染的有机物质
2.1 来源与污染特点天然有机物质
天然有机物质 为浮游植物、浮游动物的分泌、排泄等代射产物和死亡生物分解碎屑降解、氧化、溶解产物，这些有机物质称为 生源有机物 。
2.1 来源与污染特点人为污染的有机物质
随着工业的迅速发展，沿海城市的逐步扩大，
人口的高度集中，生活水平的不断提高，各种污水排放量猛增。
因此，通过各种途径，直接和间接排入海洋中的有机物质成倍增加，造成港湾、河口和近岸海域有机物质污染的十分严重。
2.1 来源与污染特点
生活污水
工业废水
(如食品工业废水、造纸工业的废水 )
农业污水
3,海洋需氧有机污染物的来源
2.1 来源与污染特点
生活污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪和木质素等有机物质进入海洋后，其中一小部分可直接被摄取，
大部分可在细菌和微生物作用下，在水中有氧下，需氧分解生成 CO2,H2O和 NO32-、
PO43-等。
二,污染特点
2.1 来源与污染特点
当排入水体的需氧有机物质数量有限时，也就是说没有超过水体的自净化作用的能力时，水中溶解氧交换补充及时，水体又可恢复到原有状态，有氧条件下有机物质分解产物不会造成水质进一步恶化。
因此，一般认为需氧有机物没有毒性，但氧化分解将消耗水中的溶解氧。
需氧有机物污染的主要危害：
耗氧；
影响水体的自净能力；
在 厌氧微生物 作用下，有机物分解产生 H2S、
CH4、硫醇和氨等气体，使水质变臭；
影响海洋生物甚至生态系统的正常活动。
降解方程式：
2.1 来源与污染特点水中有机物质氧化降解，可用以下反应式表示：
1,水中有机物质氧化降解反应式：
｛ CH2O｝ + O2-→CO 2 + H2O (｛ CH2O｝代表有机物质 )
2,厌氧条件下：
2｛ CH2O｝ +SO42-+H+ — →2CO 2+HS-+2H2O
微生物
C6H10O5 + 6O2 → 6CO 2 + 5H2O
2.1 source and character
2.2 the index of oxygen-demanded organic
pollution
2.3 consume and absorb of oxygen
2.4 analysis of examples
Chap.2 marine oxygen-demanded
organic pollution
2.2 the index of marine oxygen-demanded
pollution
1,BioChemical Oxygen Demand(BOD)
2,Chemical Oxygen Demand(COD)
3,Ultimate Oxygen Demand(UOD)
4,Theoretical Oxygen Demand(TOD)
Biochemical oxygen demand (BOD)
BOD test,the most commonest and most
versatile measure of broad effect.
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
BioChemical Oxygen Demand(BOD)
definition：
BioChemical Oxygen Demand(BOD)，表示水中有机物质由微生物分解所需溶解氧的量。单位为 mg-O2／ l。
含义：
表示可氧化分解水体中所溶存的含碳有机物，也包括化学氧化法难以氧化的含 N和 P的有机物质。它在一定程度上可以反映水体中有机物质含量。
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
If an organic compound gives the same
oxygen demand for TOD,COD and BOD,
it is readily oxidized and metalolized,
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
Chemical oxygen demand (COD),The
amount of oxygen taken up when hot acid
dichromate is used.
COD,often used because it is rapidly and can
be used in short-term quality control.
For more resistant compounds,COD will be a
fraction of TOD,and this depends on the
efficiency of this method of oxidation.
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
BOD depends on the following condition:
1,The particular blend of nutrients and
other assessory factors in the basal
medium.
2,The presence of natural inhibitors.
3,The condition and composition of
microbial population present.
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
Calculation of BOD
The biochemical oxidation is belong to the first
dynamic reaction,which can be shown as
following equation:
dL/dt = k1 · L
积分得 Lt = L · e? k1·t
L,总的 BOD(mg／ l)；
Lt,t时刻的 BOD(mg／ l)；
t,时间 (d)；
k1,耗氧常数 (d-1)
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
经过 t时后，被微生物氧化分解的有机物量 (Y)：
Y = L - Lt
= L - L ·e? k1 ·t
Y = L (1? e – k1·t)
BOD5 = BODT ·(1- e-K ·t)
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
L,Lt,Y的关系
L=Lt+Y
L t,t ê±?ì ê￡ óà μ? B O D
Y ￡o t ê±?ì ò? ±￠ éú
ˉ B O D
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
As an important index for assessment of
water quality,normally 5 days at 20℃ is
used; BOD520。
This is the usual duration at a more
suitable incubation temperature.
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
L,Lt,Y的关系
L=Lt+Y
L t,t ê±?ì ê￡ óà μ? B O D
Y ￡o t ê±?ì ò? ±￠ éú
ˉ B O D
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
单位为 mg/l；
（ BOD520）中上标为温度 (℃ )，下标为氧化分解的时间 (d)。
在应用中,BOD520常简写为 BOD5或 BOD。
BOD5是海水水质的重要指标。水体中 BOD5
高，表征水体中需氧有机物浓度高。
BOD5 = BODT ·(1- e- K1·t)
说明：
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
Sometimes,We can use BOD measured in a
time less than 5 days：
BOD520=1.171×BOD230
（,海洋监测规范,）
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
The influence of temperature
耗氧常数 k除与有机物质种类、细菌微生物种类数量
K(T) = K(20) 1.047(T-20)
K(T),K(20),分别代表 T℃ 和 20℃ 时耗氧常数 。
此外，总的 BOD
LT = L20 1+0.02(T-20)〕
LT,L20：分别代表 T℃ 和 20℃ 总的 BOD.
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
The quality standard of seawater (GB 3097-1997)
项目 第一类水 第二类水 第三类水 第四类水
B O D
5
( m g /l )
≦ 1 ≦ 3 ≦ 4 ≦ 5
COD
( m g /l )
≦ 2 ≦ 3 ≦ 4 ≦ 5
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
解：
BOD5 = BODT ·(1- e-K1t)
= 208×(1 - e-0.15×5)
= 110 mg/l
答：该生活污水 BOD5值为 110 mg/l 。
例题 1：某排污口污水水样，在 20℃ 下测得 BOD为 208
mg/l，若 K为 0.1d-1,求 BOD5值。
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
2,实验室测得某工业废水 BOD为 750毫克／升，
20℃ 时净化常数 K1为 0.20／天，计算 BOD205，
若 K1降为 0.10天，求 BOD205。
解：
BOD5 = BODT ·(1- e-K1t)
K1=0.2时,BOD5 = 750×(1- e-0.2×5) = 474 mg/l
K1=0.1时,BOD5 = 750×(1- e-0.1×5) = 295 mg/l
答：当 K1值分别为 0.2和 0.1／ d时，水样 BODT分别为 474
和 295 mg/l。
生化耗氧量（ BOD）的优缺点
优点,在一定程度上可以反映水体中有机物质含量。
缺点,实验耗时长，不利于较快掌握水质污染情况；测定局限在实验室内进行，与天然水的差别较大。
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
2.2 the index of marine oxygen-demanded
pollution
1,BioChemical Oxygen Demand(BOD)
2,Chemical Oxygen Demand(COD)
3,Ultimate Oxygen Demand(UOD)
4,Theoretical Oxygen Demand(TOD)
2,Chemical Oxygen Demand）
定义：化学耗氧量（ mg/l），也称化学需氧量，
化学耗氧量是用化学氧化剂（如重铬酸钾
(CODcr)、高锰酸钾 (CODMn)）在一定条件下氧化水中有机污染物质所耗的氧量。
CODCr,污水和河水的重要监测指标；
CODMn,海水的监测指标。
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
The quality standard of seawater (GB 3097-1997)
项目 第一类水 第二类水 第三类水 第四类水
B O D
5
( m g /l )
≦ 1 ≦ 3 ≦ 4 ≦ 5
COD
( m g /l )
≦ 2 ≦ 3 ≦ 4 ≦ 5
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
The method of BOD was often criticized
but nevertheless it is still used widely by
pollution chemist,why?
Because it gives a measure of
biodegradability not only for substance
that we have known,but also of complex
waste we still de not know.
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
No chemical oxidation gives a degree
of oxygen demand for the range of
components involved which even
approximately equal that attained in
biological systems.
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
由于复杂有机物或含氮有机物较难用化学方法氧化，所以当水体的 COD和 BOD5的关系未确定之前，仍不好用 COD直接代替
BOD5。
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
2.2 the index of marine oxygen-demanded
pollution
1,BioChemical Oxygen Demand(BOD)
2,Chemical Oxygen Demand(COD)
3,Ultimate Oxygen Demand(UOD)
4,Theoretical Oxygen Demand(TOD)
3,Ultimate Oxygen Demand
定义,水中有机物质（包括含 C和含 N有机质）氧化的理论需氧量，即称之为 极限需氧量 （ UOD），或长期需氧量。此时，
水体中所有有机物质均被完全氧化生成
CO2,H2O和 NO3-。
Equation for calculation of UOD：
UOD = 2.67× org.-C + 4.57× （ org.-N
+NH3-N） +1.14× NO2-N
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
2.2 the index of marine oxygen-demanded
pollution
1,BioChemical Oxygen Demand(BOD)
2,Chemical Oxygen Demand(COD)
3,Ultimate Oxygen Demand(UOD)
4,Theoretical Oxygen Demand(TOD)
4,Theoretical Oxygen Demand
TOD,the theoretical oxygen demand is the
chemical value for oxygen required for the
theoretical conversion of all the component
atoms of organic residues to carbon dioxides
to their normal oxides,It is of no account
which route for oxidation are possible or can
be envisaged; the final product should be
defined,
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
4,Theoretical Theoretical Oxygen Demand
测定方法：化学燃烧氧化法。
单位,mg-O2/l。
目前用燃烧法测定,TOD的结果相当于理论值的 90～ 100%。
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
TOD,the theoretical oxygen demand is
the chemical value for oxygen required for
the theoretical conversion of all the
component atoms of organic residues to
carbon dioxides to their normal oxides,It
is of no account which route for oxidation
are possible or can be envisaged; the final
product should be defined,
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
Homework1:
习题 1,3,5,6,7,10,11。
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
Thank you for your attention!
第二章 海洋需氧有机物污染
2.1 来源与污染特点
2.2 需氧有机污染的指标
2.3 溶解氧的收支平衡
2.4 案例分析
2.3 溶解氧的收支平衡一、海水中溶解氧的表示方法三、复氧过程
调查目的,DO 的分布特征；
研究海域,珠江口伶仃洋水域 ；
观测站位,8个；
航次,1987年 6,8,11月及次年 2月共 4航次 ；
观测项目,DO,S ……
出处,,热带海洋,,1994
研究事例 1-
2.3 氧的消耗和吸收珠江口伶仃洋水域溶解氧 的分布特征
1,DO的单位及其含义？
2,AOU的含义？
3,从图中可获得什么信息？
4,季节变化？
5,垂直分布？
6,海水中 DO来源？
7,海水中 DO消耗？
8,海水中 DO的影响因素？
2.3 氧的消耗和吸收一、海水中溶解氧的表示方法
溶解氧的含量（ ml/l or mg/l ）
DO的饱和度（ %）
表观耗氧量（或饱和差）（ D）
2.3 氧的消耗和吸收定义,海水中氧的实际溶存量与氧在该现场条件下饱和量的百分比。
计算公式,
O2 % =C/CS× 100%
O2 %：海水中 DO的饱和度；
C,海水中 DO的现场观测值 (ml/l or mg/l； 1
ml/l=1.43 mg/l)
CS,在现场海水温度和盐度下 DO的饱和含量 (ml/l
or mg/l)。 back
2.3 氧的消耗和吸收
DO的饱和度（ %）
AOU,(Apparent Oxygen Utilization),也称为 氧的饱和差 (△ O2或 D)，表示溶解氧的变化情况：
△ O2：氧的饱和差 (ml/l or mg/l)；
C,海水中 DO的现场观测值 (ml/l or mg/l； 1
ml/l=1.43 mg/l)
CS,在现场海水温度和盐度下 DO的饱和含量 (ml/l
or mg/l)。可从,国际海洋学常用表,中查到。 back
2.3 氧的消耗和吸收
表观耗氧量（ AOU）
D= CS -C
1,淡水时,水温为 t℃ 时,水体中溶解氧的饱和浓度 Cs为：
Cs= 468/（ 31.6 + t）
2,咸水时,
1） 根据盐度和温度查表得 Cs（ ml/l O2 ） 。
2） Ci =Cs?P分?1.43（ mg/l O2 ）
(其中 P分 为空气中 O2的分压比 （ 0.21）,1.43为
1ml/l O2与 1mg/l O2的换算系数 )
海水中溶解氧的主要来源：
1,海 — 气界面大气中氧的溶解；
2,海洋浮游植物的光合作用。
海水中溶解氧主要的清除机制
1,有机物质的氧化（沉积物耗氧和异样菌的作用）；
2,海洋生物的呼吸作用。
back
1,DO与 S的关系如何？
1）淡水 DO高，而海水
DO低；
2） DO~S成较好的负相关关系；
2,如何解释该现象？
2.3 氧的消耗和吸收
dL/dt =?k1L
Lt = L·e? k1 · t
上式中,L,Lt分别表示起始和 t时的 BOD（ mg/l）； k1
表示耗氧常数（ d-1）,t表示时间 (d)。
2.3 氧的消耗和吸收三、复氧
来源,海 —气交换 ； 植物光合作用 ；
氧吸收速率（ dD/dt）的计算：氧的吸收速率和它在水体中的饱和差成正比，即：
dD/dt =? k2 D；
dD/dt,氧在 t时刻的饱和差变化率或 吸收率 ；
k2,复氧常数（ d-1 ）；
D,氧的饱和差（ mg/l）；
2.3 氧的消耗和吸收例题,河口海水 Cl‰=12,温度为 24℃,水体受有机质污染 DO=2.5毫克／升，水体复氧常数 20℃ K2
为 0.85／天，求水体经过多少时间复氧作用 DO才能达 5.0毫克／升。 （查表可知，当氯度为 12%，温度为 24℃ 时，溶解氧的饱和度（ Cs）为 24.8 ml/l ）
8，河口海水 Cl‰ =12，温度为 24℃,水体受有机质污染 DO=2.5毫克／升，水体复氧常数 20℃K 2=0.85／天，
求水体经过多少时间复氧作用 DO才能达 5.0毫克／升。
解：查表知,当氯度为 12%,温度为 24℃ 时,溶解氧的饱和度为：
Cs = 24.8 ml/l；
1） Ci =Cs?P分?1.43 = 24.8×0.21×1.43 = 7.45 mg/l
2） K2（ 24） = K2（ 20） ·e0.018（ t-20） =0.85·e0.018（ 24-20） = 0.91 l/d
3） Do = 7.45 – 2.5= 4.95 mg/l ； Dt = 7.45 – 5 = 2.45 mg/l
4） t = (1/k) ln(Do/Dt)= (1/0.91) ln(4.95/2.45) =0.77 d
四、溶解氧的收支平衡
水体中耗氧与复氧交错发生，因此，氧的收支是处于动态平衡之中，耗氧作用与复氧作用的综合结果，可以采用 水体氧下垂曲线 描述。
溶解氧下垂曲线,指溶解饱和差（ D）随时间
(或距离 )而变化的轨迹，它对评价水体污染状况具有十分重要的意义。
2.3 氧的消耗和吸收
2.3 氧的消耗和吸收水体中溶解饱和差增加的速率是 耗氧速率 和 复氧速率 的代数和,氧下垂曲线方程式,
dD/dt = k1L? k2D
k1L,耗氧反应所引起的氧饱和差的增加；
k2D：复氧反应所引起的氧饱和差的减少。
上式积分得：
D = （ k1L0 /（ k2－ k1）） ( e -k1t? e -k2t) + D0 e-k2t
L0,D0：分别代表起始点时刻时,BOD和溶解氧的饱和差；
k1,k2：分别为耗氧常数和复氧常数；
t,水体流动时间 (d)；
D,经 t时间后氧的饱和差。
2.3 氧的消耗和吸收研究事例分析 2——
厦门马銮湾水体需氧有机物污染分析
研究区域背景
样品采集与分析厦门马銮湾站位示意图研究事例分析 2——
厦门马銮湾水体需氧有机物污染分析研究事例分析 2——
厦门马銮湾水体需氧有机物污染分析
研究区域背景,马銮湾位于厦门西港西侧，与厦门西港仅一堤之隔，属封闭型的养殖海域。现内有 260余公顷的虾池和 130km2余网箱养鱼水域，养殖过剩的饵料、
生物的新陈代谢的产物以及残骸进入海域。
样品采集与分析,共采集了 4个季节的分层水样，并
DO,COD,AOU进行讨论。
AOU
COD
DO
从图中分析可以获得以下结论：
马銮湾表层营养盐含量十分丰富，浮游植物光合作用大量摄取 CO2，释放出 O2，使得溶解氧处于过饱和状态,2m层以上浮游植物光合作用强烈，表现耗氧量都为负值，主要表现为产氧过程．在 2m层以下溶解氧不断降低，表观耗氧量值也从负值转为正值。
除了冬季之外，其他季节 4m层以上 COD小于 5.00mg／ dm3,
有机污染物表现为好氧降解过程，有利于硝化等作用，无机氮、磷、硅大量增加，使得水体呈富营养化状况，为赤潮生物大量繁殖创造了物质基础，使得水体时常发生赤潮等现象。
从图中分析可以获得以下结论：
4m层以下由于大量有机质的下沉累积，随着深度的增加
COD含量逐渐增大，直至底层高达 57.0mg／ dm3，水体溶解氧被耗尽，在厌氧细菌的作用下产生嫌氧分解，并发生脱氮化过程，硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐几乎被还原为分析零值，可能造成高 H2S含量，对养殖业潜在威胁大 ·
CHEMISTRY
Chap.2 marine oxygen-demanded
organic pollution
conecept：
有机物质直接进入水体后，通过微生物的生物化学作用而分解为简单的无机物质二氧化碳和水，同时在分解过程中需要消耗水中的溶解氧；
在缺氧条件下，该类污染物就发生腐败分解，恶化水质，所以称之为 需氧有机污染物 。
水中需氧有机物越多，耗氧也越多，水质也越差，
表明水体污染越严重。
2.1 source and character
2.2 the index of oxygen-demanded organic
pollution
2.3 consume and absorb of oxygen
2.4 analysis of examples
Chap.2 marine oxygen-demanded
organic pollution
2.1 来源与污染特点
1,海洋中有机物的组成
2,海洋中有机物质分类
3,海洋需氧有机污染物的来源一、来源表 2.1.1
化合物 浓度 ( μ gC/l) 化合物 浓度 ( μ gC/l)
游离氨基酸 20 维生素 0.006
结合氨基酸 50 酮类 10
游离糖 20 醛类 5
脂肪酸 10 烃类 5
酚 2 尿素 20
甾醇 0.2 糖醛类 18
大约总量 340
1,海洋中有机物的组成
2.1 来源与污染特点
1,海洋中有机物的组成
海洋中大量存在无生命的有机质，溶于海水中仅是其中一小部分；
海水中约含有不到 0.01%总盐量的溶解有机质，
而大部分沉积于海洋沉积物中。
海水中有机质浓度一般为 n～ nx100微克碳／升，
虽然浓度甚微，但其总量很大。
2,海洋中有机物质分类
天然有机物质
人为污染的有机物质
2.1 来源与污染特点天然有机物质
天然有机物质 为浮游植物、浮游动物的分泌、排泄等代射产物和死亡生物分解碎屑降解、氧化、溶解产物，这些有机物质称为 生源有机物 。
2.1 来源与污染特点人为污染的有机物质
随着工业的迅速发展，沿海城市的逐步扩大，
人口的高度集中，生活水平的不断提高，各种污水排放量猛增。
因此，通过各种途径，直接和间接排入海洋中的有机物质成倍增加，造成港湾、河口和近岸海域有机物质污染的十分严重。
2.1 来源与污染特点
生活污水
工业废水
(如食品工业废水、造纸工业的废水 )
农业污水
3,海洋需氧有机污染物的来源
2.1 来源与污染特点
生活污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪和木质素等有机物质进入海洋后，其中一小部分可直接被摄取，
大部分可在细菌和微生物作用下，在水中有氧下，需氧分解生成 CO2,H2O和 NO32-、
PO43-等。
二,污染特点
2.1 来源与污染特点
当排入水体的需氧有机物质数量有限时，也就是说没有超过水体的自净化作用的能力时，水中溶解氧交换补充及时，水体又可恢复到原有状态，有氧条件下有机物质分解产物不会造成水质进一步恶化。
因此，一般认为需氧有机物没有毒性，但氧化分解将消耗水中的溶解氧。
需氧有机物污染的主要危害：
耗氧；
影响水体的自净能力；
在 厌氧微生物 作用下，有机物分解产生 H2S、
CH4、硫醇和氨等气体，使水质变臭；
影响海洋生物甚至生态系统的正常活动。
降解方程式：
2.1 来源与污染特点水中有机物质氧化降解，可用以下反应式表示：
1,水中有机物质氧化降解反应式：
｛ CH2O｝ + O2-→CO 2 + H2O (｛ CH2O｝代表有机物质 )
2,厌氧条件下：
2｛ CH2O｝ +SO42-+H+ — →2CO 2+HS-+2H2O
微生物
C6H10O5 + 6O2 → 6CO 2 + 5H2O
2.1 source and character
2.2 the index of oxygen-demanded organic
pollution
2.3 consume and absorb of oxygen
2.4 analysis of examples
Chap.2 marine oxygen-demanded
organic pollution
2.2 the index of marine oxygen-demanded
pollution
1,BioChemical Oxygen Demand(BOD)
2,Chemical Oxygen Demand(COD)
3,Ultimate Oxygen Demand(UOD)
4,Theoretical Oxygen Demand(TOD)
Biochemical oxygen demand (BOD)
BOD test,the most commonest and most
versatile measure of broad effect.
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
BioChemical Oxygen Demand(BOD)
definition：
BioChemical Oxygen Demand(BOD)，表示水中有机物质由微生物分解所需溶解氧的量。单位为 mg-O2／ l。
含义：
表示可氧化分解水体中所溶存的含碳有机物，也包括化学氧化法难以氧化的含 N和 P的有机物质。它在一定程度上可以反映水体中有机物质含量。
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
If an organic compound gives the same
oxygen demand for TOD,COD and BOD,
it is readily oxidized and metalolized,
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
Chemical oxygen demand (COD),The
amount of oxygen taken up when hot acid
dichromate is used.
COD,often used because it is rapidly and can
be used in short-term quality control.
For more resistant compounds,COD will be a
fraction of TOD,and this depends on the
efficiency of this method of oxidation.
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
BOD depends on the following condition:
1,The particular blend of nutrients and
other assessory factors in the basal
medium.
2,The presence of natural inhibitors.
3,The condition and composition of
microbial population present.
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
Calculation of BOD
The biochemical oxidation is belong to the first
dynamic reaction,which can be shown as
following equation:
dL/dt = k1 · L
积分得 Lt = L · e? k1·t
L,总的 BOD(mg／ l)；
Lt,t时刻的 BOD(mg／ l)；
t,时间 (d)；
k1,耗氧常数 (d-1)
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
经过 t时后，被微生物氧化分解的有机物量 (Y)：
Y = L - Lt
= L - L ·e? k1 ·t
Y = L (1? e – k1·t)
BOD5 = BODT ·(1- e-K ·t)
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
L,Lt,Y的关系
L=Lt+Y
L t,t ê±?ì ê￡ óà μ? B O D
Y ￡o t ê±?ì ò? ±￠ éú
ˉ B O D
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
As an important index for assessment of
water quality,normally 5 days at 20℃ is
used; BOD520。
This is the usual duration at a more
suitable incubation temperature.
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
L,Lt,Y的关系
L=Lt+Y
L t,t ê±?ì ê￡ óà μ? B O D
Y ￡o t ê±?ì ò? ±￠ éú
ˉ B O D
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
单位为 mg/l；
（ BOD520）中上标为温度 (℃ )，下标为氧化分解的时间 (d)。
在应用中,BOD520常简写为 BOD5或 BOD。
BOD5是海水水质的重要指标。水体中 BOD5
高，表征水体中需氧有机物浓度高。
BOD5 = BODT ·(1- e- K1·t)
说明：
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
Sometimes,We can use BOD measured in a
time less than 5 days：
BOD520=1.171×BOD230
（,海洋监测规范,）
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
The influence of temperature
耗氧常数 k除与有机物质种类、细菌微生物种类数量
K(T) = K(20) 1.047(T-20)
K(T),K(20),分别代表 T℃ 和 20℃ 时耗氧常数 。
此外，总的 BOD
LT = L20 1+0.02(T-20)〕
LT,L20：分别代表 T℃ 和 20℃ 总的 BOD.
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
The quality standard of seawater (GB 3097-1997)
项目 第一类水 第二类水 第三类水 第四类水
B O D
5
( m g /l )
≦ 1 ≦ 3 ≦ 4 ≦ 5
COD
( m g /l )
≦ 2 ≦ 3 ≦ 4 ≦ 5
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
解：
BOD5 = BODT ·(1- e-K1t)
= 208×(1 - e-0.15×5)
= 110 mg/l
答：该生活污水 BOD5值为 110 mg/l 。
例题 1：某排污口污水水样，在 20℃ 下测得 BOD为 208
mg/l，若 K为 0.1d-1,求 BOD5值。
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
2,实验室测得某工业废水 BOD为 750毫克／升，
20℃ 时净化常数 K1为 0.20／天，计算 BOD205，
若 K1降为 0.10天，求 BOD205。
解：
BOD5 = BODT ·(1- e-K1t)
K1=0.2时,BOD5 = 750×(1- e-0.2×5) = 474 mg/l
K1=0.1时,BOD5 = 750×(1- e-0.1×5) = 295 mg/l
答：当 K1值分别为 0.2和 0.1／ d时，水样 BODT分别为 474
和 295 mg/l。
生化耗氧量（ BOD）的优缺点
优点,在一定程度上可以反映水体中有机物质含量。
缺点,实验耗时长，不利于较快掌握水质污染情况；测定局限在实验室内进行，与天然水的差别较大。
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
2.2 the index of marine oxygen-demanded
pollution
1,BioChemical Oxygen Demand(BOD)
2,Chemical Oxygen Demand(COD)
3,Ultimate Oxygen Demand(UOD)
4,Theoretical Oxygen Demand(TOD)
2,Chemical Oxygen Demand）
定义：化学耗氧量（ mg/l），也称化学需氧量，
化学耗氧量是用化学氧化剂（如重铬酸钾
(CODcr)、高锰酸钾 (CODMn)）在一定条件下氧化水中有机污染物质所耗的氧量。
CODCr,污水和河水的重要监测指标；
CODMn,海水的监测指标。
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
The quality standard of seawater (GB 3097-1997)
项目 第一类水 第二类水 第三类水 第四类水
B O D
5
( m g /l )
≦ 1 ≦ 3 ≦ 4 ≦ 5
COD
( m g /l )
≦ 2 ≦ 3 ≦ 4 ≦ 5
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
The method of BOD was often criticized
but nevertheless it is still used widely by
pollution chemist,why?
Because it gives a measure of
biodegradability not only for substance
that we have known,but also of complex
waste we still de not know.
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
No chemical oxidation gives a degree
of oxygen demand for the range of
components involved which even
approximately equal that attained in
biological systems.
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
由于复杂有机物或含氮有机物较难用化学方法氧化，所以当水体的 COD和 BOD5的关系未确定之前，仍不好用 COD直接代替
BOD5。
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
2.2 the index of marine oxygen-demanded
pollution
1,BioChemical Oxygen Demand(BOD)
2,Chemical Oxygen Demand(COD)
3,Ultimate Oxygen Demand(UOD)
4,Theoretical Oxygen Demand(TOD)
3,Ultimate Oxygen Demand
定义,水中有机物质（包括含 C和含 N有机质）氧化的理论需氧量，即称之为 极限需氧量 （ UOD），或长期需氧量。此时，
水体中所有有机物质均被完全氧化生成
CO2,H2O和 NO3-。
Equation for calculation of UOD：
UOD = 2.67× org.-C + 4.57× （ org.-N
+NH3-N） +1.14× NO2-N
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
2.2 the index of marine oxygen-demanded
pollution
1,BioChemical Oxygen Demand(BOD)
2,Chemical Oxygen Demand(COD)
3,Ultimate Oxygen Demand(UOD)
4,Theoretical Oxygen Demand(TOD)
4,Theoretical Oxygen Demand
TOD,the theoretical oxygen demand is the
chemical value for oxygen required for the
theoretical conversion of all the component
atoms of organic residues to carbon dioxides
to their normal oxides,It is of no account
which route for oxidation are possible or can
be envisaged; the final product should be
defined,
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
4,Theoretical Theoretical Oxygen Demand
测定方法：化学燃烧氧化法。
单位,mg-O2/l。
目前用燃烧法测定,TOD的结果相当于理论值的 90～ 100%。
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
TOD,the theoretical oxygen demand is
the chemical value for oxygen required for
the theoretical conversion of all the
component atoms of organic residues to
carbon dioxides to their normal oxides,It
is of no account which route for oxidation
are possible or can be envisaged; the final
product should be defined,
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
Homework1:
习题 1,3,5,6,7,10,11。
2.2 the index of marine oxygen-demanded pollution
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第二章 海洋需氧有机物污染
2.1 来源与污染特点
2.2 需氧有机污染的指标
2.3 溶解氧的收支平衡
2.4 案例分析
2.3 溶解氧的收支平衡一、海水中溶解氧的表示方法三、复氧过程
调查目的,DO 的分布特征；
研究海域,珠江口伶仃洋水域 ；
观测站位,8个；
航次,1987年 6,8,11月及次年 2月共 4航次 ；
观测项目,DO,S ……
出处,,热带海洋,,1994
研究事例 1-
2.3 氧的消耗和吸收珠江口伶仃洋水域溶解氧 的分布特征
1,DO的单位及其含义？
2,AOU的含义？
3,从图中可获得什么信息？
4,季节变化？
5,垂直分布？
6,海水中 DO来源？
7,海水中 DO消耗？
8,海水中 DO的影响因素？
2.3 氧的消耗和吸收一、海水中溶解氧的表示方法
溶解氧的含量（ ml/l or mg/l ）
DO的饱和度（ %）
表观耗氧量（或饱和差）（ D）
2.3 氧的消耗和吸收定义,海水中氧的实际溶存量与氧在该现场条件下饱和量的百分比。
计算公式,
O2 % =C/CS× 100%
O2 %：海水中 DO的饱和度；
C,海水中 DO的现场观测值 (ml/l or mg/l； 1
ml/l=1.43 mg/l)
CS,在现场海水温度和盐度下 DO的饱和含量 (ml/l
or mg/l)。 back
2.3 氧的消耗和吸收
DO的饱和度（ %）
AOU,(Apparent Oxygen Utilization),也称为 氧的饱和差 (△ O2或 D)，表示溶解氧的变化情况：
△ O2：氧的饱和差 (ml/l or mg/l)；
C,海水中 DO的现场观测值 (ml/l or mg/l； 1
ml/l=1.43 mg/l)
CS,在现场海水温度和盐度下 DO的饱和含量 (ml/l
or mg/l)。可从,国际海洋学常用表,中查到。 back
2.3 氧的消耗和吸收
表观耗氧量（ AOU）
D= CS -C
1,淡水时,水温为 t℃ 时,水体中溶解氧的饱和浓度 Cs为：
Cs= 468/（ 31.6 + t）
2,咸水时,
1） 根据盐度和温度查表得 Cs（ ml/l O2 ） 。
2） Ci =Cs?P分?1.43（ mg/l O2 ）
(其中 P分 为空气中 O2的分压比 （ 0.21）,1.43为
1ml/l O2与 1mg/l O2的换算系数 )
海水中溶解氧的主要来源：
1,海 — 气界面大气中氧的溶解；
2,海洋浮游植物的光合作用。
海水中溶解氧主要的清除机制
1,有机物质的氧化（沉积物耗氧和异样菌的作用）；
2,海洋生物的呼吸作用。
back
1,DO与 S的关系如何？
1）淡水 DO高，而海水
DO低；
2） DO~S成较好的负相关关系；
2,如何解释该现象？
2.3 氧的消耗和吸收
dL/dt =?k1L
Lt = L·e? k1 · t
上式中,L,Lt分别表示起始和 t时的 BOD（ mg/l）； k1
表示耗氧常数（ d-1）,t表示时间 (d)。
2.3 氧的消耗和吸收三、复氧
来源,海 —气交换 ； 植物光合作用 ；
氧吸收速率（ dD/dt）的计算：氧的吸收速率和它在水体中的饱和差成正比，即：
dD/dt =? k2 D；
dD/dt,氧在 t时刻的饱和差变化率或 吸收率 ；
k2,复氧常数（ d-1 ）；
D,氧的饱和差（ mg/l）；
2.3 氧的消耗和吸收例题,河口海水 Cl‰=12,温度为 24℃,水体受有机质污染 DO=2.5毫克／升，水体复氧常数 20℃ K2
为 0.85／天，求水体经过多少时间复氧作用 DO才能达 5.0毫克／升。 （查表可知，当氯度为 12%，温度为 24℃ 时，溶解氧的饱和度（ Cs）为 24.8 ml/l ）
8，河口海水 Cl‰ =12，温度为 24℃,水体受有机质污染 DO=2.5毫克／升，水体复氧常数 20℃K 2=0.85／天，
求水体经过多少时间复氧作用 DO才能达 5.0毫克／升。
解：查表知,当氯度为 12%,温度为 24℃ 时,溶解氧的饱和度为：
Cs = 24.8 ml/l；
1） Ci =Cs?P分?1.43 = 24.8×0.21×1.43 = 7.45 mg/l
2） K2（ 24） = K2（ 20） ·e0.018（ t-20） =0.85·e0.018（ 24-20） = 0.91 l/d
3） Do = 7.45 – 2.5= 4.95 mg/l ； Dt = 7.45 – 5 = 2.45 mg/l
4） t = (1/k) ln(Do/Dt)= (1/0.91) ln(4.95/2.45) =0.77 d
四、溶解氧的收支平衡
水体中耗氧与复氧交错发生，因此，氧的收支是处于动态平衡之中，耗氧作用与复氧作用的综合结果，可以采用 水体氧下垂曲线 描述。
溶解氧下垂曲线,指溶解饱和差（ D）随时间
(或距离 )而变化的轨迹，它对评价水体污染状况具有十分重要的意义。
2.3 氧的消耗和吸收
2.3 氧的消耗和吸收水体中溶解饱和差增加的速率是 耗氧速率 和 复氧速率 的代数和,氧下垂曲线方程式,
dD/dt = k1L? k2D
k1L,耗氧反应所引起的氧饱和差的增加；
k2D：复氧反应所引起的氧饱和差的减少。
上式积分得：
D = （ k1L0 /（ k2－ k1）） ( e -k1t? e -k2t) + D0 e-k2t
L0,D0：分别代表起始点时刻时,BOD和溶解氧的饱和差；
k1,k2：分别为耗氧常数和复氧常数；
t,水体流动时间 (d)；
D,经 t时间后氧的饱和差。
2.3 氧的消耗和吸收研究事例分析 2——
厦门马銮湾水体需氧有机物污染分析
研究区域背景
样品采集与分析厦门马銮湾站位示意图研究事例分析 2——
厦门马銮湾水体需氧有机物污染分析研究事例分析 2——
厦门马銮湾水体需氧有机物污染分析
研究区域背景,马銮湾位于厦门西港西侧，与厦门西港仅一堤之隔，属封闭型的养殖海域。现内有 260余公顷的虾池和 130km2余网箱养鱼水域，养殖过剩的饵料、
生物的新陈代谢的产物以及残骸进入海域。
样品采集与分析,共采集了 4个季节的分层水样，并
DO,COD,AOU进行讨论。
AOU
COD
DO
从图中分析可以获得以下结论：
马銮湾表层营养盐含量十分丰富，浮游植物光合作用大量摄取 CO2，释放出 O2，使得溶解氧处于过饱和状态,2m层以上浮游植物光合作用强烈，表现耗氧量都为负值，主要表现为产氧过程．在 2m层以下溶解氧不断降低，表观耗氧量值也从负值转为正值。
除了冬季之外，其他季节 4m层以上 COD小于 5.00mg／ dm3,
有机污染物表现为好氧降解过程，有利于硝化等作用，无机氮、磷、硅大量增加，使得水体呈富营养化状况，为赤潮生物大量繁殖创造了物质基础，使得水体时常发生赤潮等现象。
从图中分析可以获得以下结论：
4m层以下由于大量有机质的下沉累积，随着深度的增加
COD含量逐渐增大，直至底层高达 57.0mg／ dm3，水体溶解氧被耗尽，在厌氧细菌的作用下产生嫌氧分解，并发生脱氮化过程，硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐几乎被还原为分析零值，可能造成高 H2S含量，对养殖业潜在威胁大 ·
