地面水體中微生物分解有機物的過程消耗水中的溶解氧的量，稱生化需氧量，通常記為BOD，常用單位為毫克/升。一般有機物在微生物作用下，其降解過程可分為兩個階段，第一階段是有機物轉化為二氧化碳、氨和水的過程，第二階段則是氨進一步在亞硝化細菌和硝化細菌的作用下，轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，即所謂硝化過程。BOD一般指的是第一階段生化反應的耗氧量。

微生物分解有機物的速度和程度同溫度、時間有關、適宜的溫度是15～30℃，從理論上講，為了完成有機物的生物氧化需要無限長的時間，但是對于實際應用，可以認為反應可以在20天內完成，稱為BOD20，根據實際經驗發現，經5天培養后測得的BOD約占總BOD的70～80%，能夠代表水中有機物的耗氧量。

為使BOD值有可比性，因而采用在20℃條件下，培養五天后測定溶解氧消耗量作為標準方法，稱五日生化需氧量，以BOD5表示。BOD反映水體中可被微生物分解的有機物總量，以每升水中消耗溶解氧的毫克數來表示。BOD小于1mg/L表示水體清潔；大于3-4mg/L，表示受到有機物的污染。但BOD的測定時間長；對毒性大的廢水因微生物活動受到抑制，而難以準確測定。

水體中能被氧化的物質在規定條件下進行化學氧化過程中所消耗氧化劑的量，以每升水樣消耗氧的毫克數表示，通常記為化學需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD） 。在COD測定過程中，有機物被氧化成二氧化碳和水。水中各種有機物進行化學氧化反應的難易程度是不同的，因此化學需氧量只表示在規定條件下，水中可被氧化物質的需氧量的總和。當前測定化學需氧量常用的方法有KMnO4和K2CrO7法，前者用于測定較清潔的水樣，后者用于污染嚴重的水樣和工業廢水。同一水樣用上述兩種方法測定的結果是不同的，因此在報告化學需氧量的測定結果時要注明測定方法。

COD與BOD比較，COD的測定不受水質條件限制，測定的時間短。但是COD不能區分可被生物氧化的和難以被生物氧化的有機物不能表示出微生物所能氧化的有機物量，而且化學氧化劑不僅不能氧化全部有機物，反而會把某些還原性的無機物也氧化了。所以采用BOD作為有機物污染程度的指標較為合適，在水質條件限制不能做BOD測定時，可用COD代替。

因劇烈摻氣等原因造成空氣中的分子態氧溶解在水中成為溶解氧的量顯著增加，使得水體中溶解氧超飽和的現象。水中的溶解氧的含量與空氣中氧的分壓、水的溫度都有密切關系。在自然情況下,空氣中的含氧量變動不大，故水溫是主要的因素。水溫愈低，水中溶解氧的含量愈高。

但是水利工程會造成溶解氧的超飽和現象。如在高壩大庫條件下的泄水建筑物過流或大壩通過泄洪孔洞泄流時，水流跌落的過程中伴隨著劇烈的水氣交換，往往因劇烈摻氣使得下游水體中溶解氣體含量顯著增加，造成下游更遠的范圍，從而對水生生物特別是魚類造成不利影響和傷害。

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