Domanda biochimica di ossigeno: differenze tra le versioni

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{{F|biologiabiochimica|marzo 2010}}

La '''richiesta biochimica di ossigeno''', nota anche come '''BOD''', o '''BOD₅''' ([[acronimo]] dell'[[lingua inglese|inglese]] '''Biochemical Oxygen Demand''',) rappresentasi unadefinisce misuracome indirettala delquantità contenutodi O₂ che viene utilizzata in 5 giorni dai microorganismi aerobi (inoculati o già presenti in soluzione da analizzare) per decomporre (ossidare) al buio e alla temperatura di materia20 organica°C biodegradabilele presentesostanze organiche presenti in un campionelitro d'acqua o di [[acquasoluzione acquosa]].<br />

Infatti il BOD è la quantità di ossigeno necessario alla popolazione batterica aerobica, di norma presente nella stessa acqua da analizzare, per assimilare e demolire le sostanze organiche biodegradabili di cui i microrganismi si nutrono.<br />

Viene normalmente espresso in mg di O₂/l consumati in 5 giorni (120 ore). Il BOD è quindi una misura indiretta del contenuto di materia organica biodegradabile presente in un campione d'[[acqua]] o soluzione acquosa ed è uno dei parametri più in uso per stimare il carico [[inquinamento idrico|inquinante]] delle [[acque reflue]]. Per la sua misura sono disponibili in commercio numerosi kit d'analisi di semplice utilizzo.

Pertanto maggiore è il BOD (ossigeno consumato dai batteri aerobi), maggiore è l'attività e la concentrazione dei microrganismi e quindi maggiore è il nutrimento (sostanze organiche biodegrabaili) presente nell'acqua.<br />

Può essere usato per stimare le qualità generali dell'[[acqua]] e il suo grado di [[inquinamento idrico|inquinamento]] ed è un parametro usato nella gestione della qualità dell'[[acqua]] e nella [[depurazione]].

È spesso usato come parametro di misura per valutare l'efficienza per gli impianti di [[trattamento delle acque reflue|trattamento acque reflue]].<br />

Per la sua misura sono disponibili in commercio numerosi kit d'analisi di semplice utilizzo.<br />

Il BOD si misura in milligrammi di ossigeno al litro (mgO₂/l), pertanto dire che un'acqua ha un BOD di 500 mgO₂/l significa che per ossidare biologicamente tutte le sostanze organiche presenti in un litro di quest'acqua è necessario fornire ai microrganismi 500 milligrammi di ossigeno.

== Il test del BOD ==

Il test del BOD riproduce in laboratorio gli stessi fenomeni che si verificano in un corso d'acqua naturale non appena vi si immette un carico inquinante biodegradabile.

Il BOD misura la quantità di consumo dell'[[ossigeno]] da parte di [[microrganismo|microrganismi]] a una [[temperatura]] fissata e in un periodo di tempo determinato. Per assicurare che tutte le altre condizioni siano uguali, in ogni campione d'[[acqua]] da analizzare viene inoculata una quantità molto piccola di [[microrganismo|microrganismi]]. L'inoculo consiste solitamente in [[fanghi attivi]] diluiti opportunamente con acqua deionizzata. Il test può avere differenti durate, comunemente il periodo d'analisi è di cinque giorni (BOD₅), ma in alcuni casi vengono svolti test con periodi diversi.

Infatti ad opera dei batteri, presenti naturalmente nell'acqua, avvengono i fenomeni di degradazione della sostanza organica. In natura ci sarebbero anche reazioni di degradazione anaerobiche, ma quelle che utilizzano O₂ e che vanno a pesare sul BOD sono quelle aerobiche, quindi, per la misura del BOD si considerano solo queste ultime.

Durante l'attività aerobica di degradazione i batteri aerobi utilizzano l'O₂ disciolto nell'acqua; dalla diminuzione del tenore di O₂ si può allora risalire alla quantità di materia organica presente che rappresenta l'inquinante organico sversato nel corso d'acqua.

Il BOD misura la quantità di consumo dell'[[ossigeno]] da parte di [[microrganismo|microrganismi]] a una [[temperatura]] fissata e in un periodo di tempo determinato. Per assicurare che tutte le altre condizioni siano uguali, in ogni campione d'[[acqua]] da analizzare viene inoculata una quantità molto piccola di [[microrganismo|microrganismi]]. L'inoculo consiste solitamente in [[fanghi attivi]] diluiti opportunamente con acqua deionizzata. Il test puòviene averesvolto differential durate,buio comunemente(per ilimpedire periodoche d'analisisi èsviluppino diprocessi cinquefotosintetici giorniche (BODgenerino O₅₂), maa una [[temperatura]] di 20&nbsp;°C e per un periodo di tempo indeterminato, alcunidella casidurata vengonodi svoltisolito testdi con5 periodigiorni diversi(120 ore).

Possono, però essere svolti test anche di durata differente. In questo caso il valore del BOD deve essere indicato con il relativo pedice: per esempio per un BOD analizzato dopo 8 giorni (192 ore) dalla sua preparazione si scriverà BOD₈, per un BOD analizzato dopo 12 giorni (288 ore) dalla sua preparazione si scriverà BOD₁₂, mentre il tempo standard di riferimento è di 5 giorni (120 ore), quindi il BOD scritto senza pedice indica il BOD₅.

=== Metodo per diluizione ===

Il test del BOD viene effettuato diluendo un campione dell'[[acqua]] da analizzare con acqua deionizzata satura di [[ossigeno]]O₂, inoculando in esso una quantità fissata di [[microrganismo|microrganismi]], sigillando il campione (per impedire che altro [[ossigeno]]O₂ passi in soluzione) e quindi conservandolo al buio (per impedire che si sviluppino processi [[fotosintesi|fotosintetici]] che generino [[ossigeno]]O₂). Il campione è mantenuto al buio alla [[temperatura]] di 20&nbsp;°C per tutta la durata del test (solitamente 5 giorni) e al termine di questo periodo viene analizzato l'[[ossigeno]]O₂ disciolto residuo.

(A) '''BOD_n campione analizzato''' ''(mg/l)'' = ODO_inizio2 disciolto inizio - ODO_fine2 disciolto fine

(B) '''BOD_n bianco''' ''(mg/l)'' = ODO_inizio2 disciolto inizio - ODO_fine2 disciolto fine

'''BOD_n campione originale''' ''(mg/l)'' = (A) x FD - (B)

*dove FD = Fattore di diluizione del campione

dove:

Esistono alcune varianti a questa tipologia di test. In [[Inghilterra]] all'inizio del test viene aggiunta dell'[[alliltiourea]] al campione per prevenire l'[[ossidazione]] dell'[[ammoniaca]]. I risultati di questo tipo di test vengono definiti come BOT5 (ATU) in Inghilterra, o come BOD Carbonaceo (CBOD) negli [[Stati unitiUniti d'America|U.S.A.]]. Un test usato poco frequentemente è anche l'Ultimate BOD (UBOD), nel quale vengono effettuate misure in continuo dell'ossigenoO₂ disciolto sinché il campione non ha raggiunto l'[[equilibrio chimico|equilibrio.]]

* OD = Ossigeno disciolto (mg/l)

* FD = Fattore di diluizione del campione

Esistono alcune varianti a questa tipologia di test. In [[Inghilterra]] all'inizio del test viene aggiunta dell'[[alliltiourea]] al campione per prevenire l'[[ossidazione]] dell'[[ammoniaca]]. I risultati di questo tipo di test vengono definiti come BOT5(ATU) in Inghilterra, o come BOD Carbonaceo (CBOD) negli [[Stati uniti|U.S.A.]]. Un test usato poco frequentemente è anche l'Ultimate BOD (UBOD), nel quale vengono effettuate misure in continuo dell'ossigeno disciolto sinché il campione non ha raggiunto l'[[equilibrio chimico|equilibrio.]]

=== Metodo respirometrico ===

Il campione viene inserito in un contenitore dotato di [[manometro]] differenziale e sigillato ermeticamente per evitare scambi di ossigenoO₂. Nel corso della degradazione biologica del contenuto organico si ha consumo di ossigenoO₂, e ciò genera una depressione nel gas, misurata dal manometro. Se preventivamente tarato, il manometro restituisce immediatamente il valore di BOD del campione. In questo test è presente un'interferenza legata alla produzione di [[anidride carbonica]]; viene quindi aggiunta alla fase gassosa della [[potassa caustica]] che sottrae chimicamente la CO<mathsub>CO_22</mathsub>.

== Cinetica di degradazione ==

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in cui B è la concentrazione di BOD.

Integrando la relazione fra il tempo iniziale e il generico tempo ''t'' si ottiene che la concentrazione è esponenzialmente decrescente:

<math>B_{(t)}=B_0 * e^{-kt}</math>

con <math>B_0</math> concentrazione iniziale di BOD.

L'ossigenoO₂ consumato ''C'' ha un andamento complementare:

<math>C_{(t)}=B_0(1-e^{-kt})</math>

Il parametro K''k'' è una costante del processo e dipende dal tipo di sostanza organica presente nel campione, dalla tipologia di flora batterica e dalla temperatura a cui il processo avviene.

Il BOD è simile come parametro al [[chemical oxygen demand|COD]], poiché entrambi misurano la quantità di [[Composto organico|composti organici]] disciolta nell'acqua. Il COD è però meno specifico, poiché misura tutto quello che può essere ossidato chimicamente piuttosto che il livello di sostanza organica biologicamente attiva. Ciò implica che il valore di COD di un campione è sempre superiore, o al limite uguale, a quello di BOD.

Il BOD è simile come parametro al [[chemical oxygen demand|COD]], poiché entrambi misurano la quantità di composti organici disciolta nell'acqua. Il COD è però meno specifico, poiché misura tutto quello che può essere ossidato chimicamente piuttosto che il livello di sostanza organica biologicamente attiva. Ciò implica che il valore di COD di un campione è sempre superiore, o al limite uguale, a quello di BOD.

== Valori di BOD tipici ==

Un fiume incontaminato ha solitamente valori di BOD₅ minori di 1 &nbsp;mg/l. Un fiume moderatamente inquinato avrà valori di BOD₅ fra i 2 e gli 8 &nbsp;mg/l. L'[[acqua di scarico]] trattata efficacemente da un [[impianto di depurazione acque reflue]] avrà valori di BOD di circa 20 &nbsp;mg/l. L'acqua di scarico non trattata ha valori variabili, mediamente attorno ai 600 &nbsp;mg/l, ma spesso anche maggiori come nel caso degli [[Acque reflue casearie|scarichi di industrie casearie]] (2000 &nbsp;mg/l) o delle [[acque di vegetazione]] degli oleifici (>5000 &nbsp;mg/l). Il valore di BOD₅ medio degli scarichi influenti in un impianto di depurazione per liquami urbani è all'incirca di 200 &nbsp;mg/l.

L'analisi del BOD su scarichi industriali può portare a errori di valutazione, poiché in essi possono essere presenti sostanze tossiche che inibiscono l'azione batterica, o possono essere insufficienti i nutrienti minerali quali [[fosforo]] e azoto, o possono non essere presenti i ceppi batterici idonei alla metabolizzazione delle sostanze organiche presenti. Nonostante questi limiti, il BOD in campo industriale viene utilizzato perché consente di confrontare le sostanze biodegradabili dovute soprattutto alle attività domestiche, con le sostanze non biodegradabili dovute alle attività commerciali e produttive industriali.

== Voci correlate ==

* [[Acque sporchereflue]]

* [[Domanda chimica di ossigeno]] - COD

* [[Abitante equivalente]]

* [[Impianto di depurazione]]

* [[Carbonio organico totale]] - TOC

* [[Domanda totale di ossigeno]] - TOD

==Altri progetti==

{{interprogetto}}

==Collegamenti esterni==

* {{en}}cita [web|http://goldbook.iupac.org/B00653.html |IUPAC Gold Book, "biochemical (biological) oxygen demand (BOD)"]|lingua=en}}

{{Controllo di autorità}}

{{portale|biologia|chimica|ingegneria}}

[[Categoria:Chimica ambientale]]

[[Categoria:Ingegneria per l'ambiente e il territorioambientale]]

[[Categoria:Ingegneria chimica]]

[[ar:الطلب على الأكسجين البيوكيميائي]]

[[ca:Demanda bioquímica d'oxigen]]

[[de:Biochemischer Sauerstoffbedarf]]

[[en:Biochemical oxygen demand]]

[[es:Demanda biológica de oxígeno]]

[[et:Biokeemiline hapnikutarve]]

[[eu:Oxigeno eskari biologiko]]

[[fa:اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی]]

[[fr:Demande biologique en oxygène]]

[[gl:DBO]]

[[id:Kebutuhan oksigen biologis]]

[[ja:生物化学的酸素要求量]]

[[ko:생화학적 산소 요구량]]

[[nl:Biologisch zuurstofverbruik]]

[[nn:Biokjemisk oksygenforbruk]]

[[no:Biologisk oksygenforbruk]]

[[pl:Biochemiczne zapotrzebowanie tlenu]]

[[pt:Demanda biológica de oxigênio]]

[[ru:Биологическое потребление кислорода]]

[[sh:BPK]]

[[sr:Биохемијска потреба кисеоника]]

[[sv:Biochemical Oxygen Demand]]

[[ta:உயிரிய உயிர்வளித் தேவை]]

[[tr:Biyokimyasal oksijen ihtiyacı]]

[[vi:Nhu cầu ôxy sinh hóa]]

[[zh:生化需氧量]]