1回目

濃度レベル
水質保全学(1)
%
生活環境(BOD, N, P)
10
4
ppm (mg/L)
人の健康
有機物指標
急性毒性
重金属, 農薬, 溶媒, ….
3
ppb (μg/L)
生態系影響
慢性影響・発がん性
浦瀬太郎
10
10
3
ppt (ng/L)
明解 p5
BOD, COD, TOC
• これらは，すべて有機物の指標である
• BOD5 は，有機物が生物によって分解される
際に必要となる酸素量を測定する.
• COD は，有機物を化学的に酸化剤 (たとえば
K2Cr2O7 や KMnO4 )を用いて酸化するのに必
要な酸化剤の量を測定する.
• TOC は，有機炭素量を測定する.
質問
• なぜ，水中の有機物は汚染物質とされるのか?
かえって生物をはぐぐむ栄養ではないのか？
Answer
• 有害な有機物はいろいろあるが，BODなどで
対象とする有機物は総じて言えば，毒物ではな
い.
• 環境水中で有機物は分解し，酸素を消費する
ので，水中の有機物が多いと酸素が不足し，多
くの高等生物が生きていけない。
明解 p7
グルコースが完全に酸化分解するとき
の理論的BODを求めよ
BOD
• BOD5 は，有機物が分解するときに消費され
る酸素量を測定する.
有機物 + 酸素 → 二酸化炭素 + 水
Ex) C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O
生物分解が難しい有機物
全有機物
明解 p9
グルコースの分子量は180
酸素の分子量は 32 でその 6 倍は 192
生物分解が可能な有機物
(10 / 180)×192 ≒ 11
ここがBOD
10 mg Glucose / L = 11 mg BOD / L
明解 p13
BOD, COD, TOC
BOD, COD, TOC
有機物
生物分解性
有機物
生物難分解性
TOC
Biodegradable
生物分解性
測定値を過大に
する要因
COD Cr
Cl-, H2S
COD Mn
Cl-, H2S
BOD5
Nitrification
Non-Biodegradable
生物難分解性
TOC
測定値を過小に
する要因
COD Cr
COD Mn
BOD5
Toxic compounds
1971
1999
多摩川の場合
多摩川のBOD値の改善
明解 p14
東京23区の下水道予算と下水道普
及率
典型的な値
普及率
100%
予算(億円)
3000
家庭下水
下水処理水多摩川の水
80%
2000
普及率
40%
1000
0
1965
60%
予算
20%
0%
1970
1975
1980
1985
1990
下水道普及率は区部で100%，多摩地域
も90%以上になっている
BOD5
(mgO/L)
200
5
3
CODcr
(mgO/L)
300
30
10
TOC
(mgC/L)
80
7
3
明解 p14
多摩川でのBODとCODの経年変化
典型的な値と除去率
14
BOD5
(mgO/L)
200
CODcr
(mgO/L)
300
TOC
(mgC/L)
80
下水処理水多摩川の水
95%
90%
5
3
30
10
7
3
田園調布堰
12
BOD or COD (mg/L)
家庭下水
COD(Mn)
10
8
6
4
BOD
2
0
1960
1970
1980
Year
田園調布堰地点の多摩川(1970)
現在の多摩川
1990
2000
明解 p7
BOD5
• BOD5=DO0-DO5, （無希釈時）.
DO : 溶存酸素
• BOD は，生物化学的酸素要求量という.
• もしも，アンモニア性窒素 NH3が試料に含まれ，
水に硝化細菌が含まれていると, 有機物量以
外にアンモニアの硝化のために酸素が用いら
れる
• BOD は，毒物を含んだ水の汚染度や海水の
汚染度を測定する指標としては不適格
• BOD は，下水，下水処理水，河川の環境など
の指標として，有益
なぜ，BODの測定に
5日間を考えるのか
明解 p8
下水処理施設
テームズ川の感潮区間の水の滞留時間がだいたい5日
だったから。
明解 p7
Measurement of BOD5
U-BODs
• BOD5=(DO0-DO5), 無希釈時.
• DO(溶存酸素)は，アジ化ナトリウム変法もしく
は電極法で測定
• Ultimate-BOD. 30日，あるいは，それより長
い期間での究極的な生物分解性を試験する
方法。 BOD5 は易分解性の有機物のみを測
定する。
• U-BOD試験は，化学物質の安全性試験など
に用いられる。
• DO5 (5日目の溶存酸
素)はこのようなガラス器
具で測定
明解 p8
明解 p10
COD
BOD センサー
-BOD センサーはDO電極と微生物を固定化した膜とか
らできている
-短時間での測定が可能
-ただし，BOD5とは別指標ともいえる
• COD は，酸化剤 (国際的には，K2Cr2O7 ，わ
が国においては，廃液の処理などの観点から
KMnO4)を用いて，水中の有機物を酸化する
のに必要な酸素量で評価.
• COD は生物難分解性のもの(5日間に微生物
で分解できないもの)を含む有機物量の測定に
有用である.
• COD は，湖沼の環境基準に用いられている。
湖沼の水の滞留時間が5日より長いというのが
理由
• 塩分を含む水のCODの測定は難しい。塩化物
イオンも部分酸化するため。
明解 p10
Measurement of COD
• 重クロム酸を用いるCODは右
のようなガラス器具で，直火加
熱で測定する。過マンガン酸を
用いるCODでは湯浴が指定さ
れているが直火加熱の方が安
定した値が得られるという説も
あり。
• 反応後，滴定で定量する.
いろいろなCOD
COD(Cr): K2Cr2O7, 2時間加熱，酸性条件，開放
還流式あるいは閉鎖還流式
国際的なCOD
COD(Mn): KMnO4, 30分加熱，酸性条件，
100℃湯浴
淡水のCOD測定（日本）
COD(OH): KMnO4, 20分加熱，アルカリ条件，
100℃湯浴
海水のCOD測定（日本）
COD自動分析器
理論的な完全酸化に対する酸化率(%)
全自動COD測定器
連続CODモニター
ヒーター
K2Cr2O7がパックされたキット
紫外吸光で相関を
取って測る
分光光度計
Solution
COD(Cr)
COD(Mn)
蟻酸
99.4
14
ステアリン酸
92.5
0
メタノール
95.3
27
グルコース
97.6
59
デンプン
86.5
61
グルタミン酸
102
6
COD(Cr)がほぼ完全酸化なのに対して，COD(Mn)は，ばら
つきが大きい
明解 p12
塩素消費量
• 塩素 (Cl2 or HClO) は水中の有機物と反応する.
• したがって，塩素の消費量は，有機物指標と考え
ることもできる。浄水では水質管理の重要な指標
となっている。ただし，塩素はアンモニアとも反応
する。
測定法：DPD比色法など
（プールでも使っている）
TOC
• TOC は水中の有機炭素量である. したがって，
TOCの測定単位は1リットルあたりの炭素の質量，
すなわち， mgC/Lである。なお，BODやCODは
酸素の質量mgO/L.
• TOC は，サンプルを燃焼させて，生じた CO2 ガ
スを測定する.
• 測定で機械化が容易である.
• SS（懸濁物質）を多く含む試料では，測定値がば
らつく
TOC 機器分析
DOC
• TOCでよく用いられているのは， 600℃から
950℃での燃焼法である。高温の方が，完全な
燃焼分解が期待できるが，低温の方が共存す
る塩分の影響を受けにくい。
• TOC = TC-IC. 有機炭素から無機炭素(要する
に炭酸)を差し引いて，TOCとする。
• DOC (Dissolved Organic Carbon)溶存態の
有機炭素のこと。
自動測定器の見本
明解 p15
生活環境の保全に関する環境基準(河川)
項目類
型
生活環境の保全に関する環境基準(湖沼)
基準値
水素イオ
ン濃度
(ｐＨ)
生物化学的
酸素要求量
(ＢＯＤ)
浮遊物質量
溶存酸素量
(ＳＳ)
(ＤＯ)
ＡＡ
6.5以上
8.5以下
１mg/l
以下
25mg/l
以下
7.5mg/l
以上
50MPN/
100ml以下
Ａ
6.5以上
8.5以下
２mg/l
以下
25mg/l
以下
7.5mg/l
以上
1,000MPN/
100ml以下
Ｂ
6.5以上
8.5以下
３mg/l
以下
25mg/l
以下
５mg/l
以上
5,000MPN/
100ml以下
Ｃ
6.5以上
8.5以下
５mg/l
以下
50mg/l
以下
５mg/l
以上
－
Ｄ
6.0以上
8.5以下
８mg/l
以下
100mg/l
以下
２mg/l
以上
－
10mg/l
以下
ごみ等の浮
遊が認めら
れないこと。
２mg/l
以上
－
Ｅ
明解 p15
6.0以上
8.5以下
大腸菌群数
項目類型
基準値
水素イオン
濃度
(ｐＨ)
化学的酸
素要求量
(ＣＯＤ)
浮遊物質量
溶存酸素量大腸菌群数
(ＳＳ)
(ＤＯ)
ＡＡ
6.5以上
8.5以下
１mg/l
以下
１mg/l
以下
7.5mg/l
以上
50MPN/
100ml以下
Ａ
6.5以上
8.5以下
３mg/l
以下
５mg/l
以下
7.5mg/l
以上
1,000MPN/
100ml以下
Ｂ
6.5以上
8.5以下
５mg/l
以下
15mg/l
以下
５mg/l
以上
－
Ｃ
6.0以上
8.5以下
８mg/l
以下
ごみ等の浮
遊が認めら
れないこと。
２mg/l
以上
－
明解 p15
質問
生活環境の保全に関する環境基準(海域)
項目類型基準値
水素イオン化学的酸素溶存酸素量大腸菌群数 n-ヘキサン
濃度
要求量
抽出物質
(ｐＨ)
(ＣＯＤ)
(ＤＯ)
(油分等)
Ａ
7.8以上
8.3以下
２mg/l
以下
7.5mg/l
以上
1,000MPN/
検出されないこと。
100ml以下
Ｂ
7.8以上
8.3以下
３mg/l
以下
５mg/l
以上
－
検出されないこと。
Ｃ
7.0以上
8.3以下
８mg/l
以下
２mg/l
以上
－
－
質問
多摩川の平常時の流量は，80%以上が下水
処理水で占められている
• 各有機物測定法の特徴を述べよ
BOD
COD
• 次のものを測定する場合に，どの有機物指標
が適切ですか(BOD, COD, TOC)
1) 環境基準
2) 工場排水基準
3) 家庭下水の有機物量
4) 研究で物質の出入り(マスバランス)を知り
たい場合
TOC
下水処理水の流入を示す
分析に要する時間
三鷹市単独
多摩川上流
仕事量
立川市単独
1.81m3/s
北多摩2号
0.56m3/s
北多摩1号
0.51m3/s
0.27m3/s
2.43m3/s
廃液の質と量
初期投資
ばらつきの小ささ
真の値からの偏り
0.45m3/s
八王子
0.93m3/s
八王子市
単独
0.41m3/s
浅川
0.97m3/s
南多摩
1.87m3/s
等々力
多摩川原橋地点流況
Average 14.4 m3/sec
Low
10.1 m3/sec
ハロ酢酸の20oCでの
ゆっくりとした分解の例
1
0.8
DCAA
C/C0
C/C0
1
0.8
0.6
0.4
D-BODs
• D-BOD (Dissolved BOD). 水中の溶存性(ろ
紙を通り抜ける成分)の易分解有機物量. 粒
子態BODは，全BODからD-BODを引いて求
める.
TCAA
0.6
0.4
0.2
0.2
0
0
0
2
4
6
8
10
0
多摩川
海水
40
60
80
Time(day)
Time(day)
水の由来
20
荒川
下水処理水
隅田川
Urase et al.

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