ISO 5815-1:2003
(Main)Water quality — Determination of biochemical oxygen demand after n days (BODn) — Part 1: Dilution and seeding method with allylthiourea addition
Water quality — Determination of biochemical oxygen demand after n days (BODn) — Part 1: Dilution and seeding method with allylthiourea addition
ISO 5815-1:2003 specifies a determination of the biochemical oxygen demand of waters by dilution and seeding with suppression of nitrification. ISO 5815-1:2003 is applicable to all waters having biochemical oxygen demands greater than or equal to 3 mg/l of oxygen (the limit of determination) and not exceeding 6 000 mg/l of oxygen. For biochemical oxygen demands greater than 6 000 mg/l of oxygen, the method is still applicable, but the errors caused by the necessary dilutions can influence the analytical quality of the test method and the results are to be interpreted with circumspection. The results obtained are the product of a combination of biochemical and chemical reactions. They do not have the rigorous and unambiguous character of those resulting from, for example, a single, well-defined, chemical process. Nevertheless, they provide an indication from which the quality of waters can be estimated. The test can be influenced by the presence of various substances. Those which are toxic to microorganisms, for example bactericides, toxic metals or free chlorine, will inhibit biochemical oxidation. The presence of algae or nitrifying microorganisms can produce artificially high results. Annex A describes alternative incubation periods. Annex B describes multitesting, which can be used to obtain enhanced precision or to demonstrate the presence of substances toxic to microorganisms. Annex C provides precision data.
Qualité de l'eau — Détermination de la demande biochimique en oxygène après n jours (DBOn) — Partie 1: Méthode par dilution et ensemencement avec apport d'allylthiourée
L'ISO 5815-1:2003 spécifie une méthode de détermination de la demande biochimique en oxygène dans les eaux par dilution et ensemencement avec suppression de la nitrification. L'ISO 5815-1:2003 est applicable à tous les types d'eau dont la demande biochimique en oxygène est supérieure ou égale à la limite de détermination de 3 mg/l d'oxygène (la limite de détermination) et ne dépasse pas 6 000 mg/l d'oxygène. Pour des demandes biochimiques en oxygène de plus de 6 000 mg/l d'oxygène, la méthode est encore applicable, mais les erreurs causées par les dilutions nécessaires peuvent influencer la qualité analytique de la méthode d'essai et les résultats doivent être interprétés avec circonspection. Les résultats obtenus sont le produit d'une combinaison de réactions biochimiques et chimiques. Ils ne possèdent pas le caractère exact et rigoureux tel que, par exemple, celui d'un processus chimique unique bien défini. Ils fournissent cependant une indication qui permet d'estimer la qualité des eaux. L'analyse peut être influencée par la présence de substances diverses. Celles qui sont toxiques pour les micro-organismes telles que, par exemple, les bactéricides, les métaux toxiques ou le chlore libre, inhibent l'oxydation biochimique. La présence d'algues ou de micro-organismes nitrificateurs peut entraîner des résultats artificiellement élevés. L'Annexe A décrit des périodes d'incubation alternatives. L'Annexe B décrit des déterminations multiples qui peuvent être utilisées pour obtenir une fidélité accrue ou démontrer la présence de substances toxiques vis à vis des micro-organismes. L'Annexe C fournit des données de fidélité.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 5815-1
First edition
2003-04-01
Water quality — Determination of
biochemical oxygen demand after n days
(BOD ) —
n
Part 1:
Dilution and seeding method with
allylthiourea addition
Qualité de l'eau — Détermination de la demande biochimique en
oxygène après n jours (DBO ) —
n
Partie 1: Méthode par dilution et ensemencement avec apport
d'allylthiourée
Reference number
ISO 5815-1:2003(E)
©
ISO 2003
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ISO 5815-1:2003(E)
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Published in Switzerland
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ISO 5815-1:2003(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope. 1
2 Normative references. 1
3 Terms and definitions. 2
4 Principle. 2
5 Reagents. 2
6 Apparatus. 4
7 Storage of the sample. 4
8 Procedure. 5
8.1 Pretreatment. 5
8.2 Preparation of test solutions . 6
8.3 Blank test. 7
8.4 Procedure. 7
8.5 Control analysis. 7
9 Calculation and expression of results . 8
9.1 Examination for valid oxygen consumption during test. 8
9.2 Calculation of biochemical oxygen demand after n days (BOD ) . 8
n
10 Special cases. 8
11 Test report. 9
Annex A (informative) Alternative incubation methods . 10
Annex B (informative) Multitesting . 12
Annex C (informative) Trueness and precision. 13
Bibliography . 15
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ISO 5815-1:2003(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 5815-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 147, Water quality, Subcommittee SC 2, Physical,
chemical and biochemical methods.
This first edition of ISO 5815-1, together with ISO 5815-2, cancels and replaces ISO 5815:1989, which has
been technically revised.
ISO 5815 consists of the following parts, under the general title Water quality — Determination of biochemical
oxygen demand after n days (BOD ):
n
Part 1: Dilution and seeding method with allylthiourea addition
Part 2: Method for undiluted samples
ISO 5815-1 is the equivalent of European Standard EN 1899-1.
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ISO 5815-1:2003(E)
Introduction
This part of ISO 5815 is a modified version of ISO 5815:1989, Water quality — Determination of biochemical
oxygen demand after 5 days (BOD ) — Dilution and seeding method.
5
The times of incubation specified in this part of ISO 5815 are 5 days, as in ISO 5815:1989 and as applied in
many European countries, or 7 days, as applied in several Nordic countries for many years. The 7-day
incubation typically gives higher BOD results than 5 days incubation time.
With an incubation period of 5 days, weekend work can only be avoided if samples are collected Wednesdays,
Thursdays or Fridays. With an incubation period of 7 days, samples collected on the first five weekdays can be
analysed without implying weekend work. For this reason, a 7-day incubation period can be considered more
convenient than the conventional 5-day incubation.
A new, modified 7-day incubation period is described in Annex A. Early investigations indicate that BOD results
obtained by this modified method are identical to results obtained by the 5-day method described in the main text
of this part of ISO 5815. It is hoped that more comparative data on these two incubation methods will be
obtained during the coming years, so that the modified 7-day incubation method can be included fully at the time
of review and revision of this part of ISO 5815.
For the determination of BOD of water samples, the respirometric method described in ISO 9408 may also be
n
used.
In this part of ISO 5815, the limit of determination, D , is defined as
L
1
Dt=⋅21⋅s⋅+ (1)
L0,95( f) B
n
where
s is the within-series standard deviation;
B
t is the Student t-value;
0,95( f )
f is the degrees of freedom for the determination of s ;
B
n is the number of analyses for determination of the blank in an analytical series;
s is calculated from determinations of real samples with a BOD content near the estimated D .
B L
In cases where the analytical method does not require any blank correction, the term
1
1+ (2)
n
is omitted.
© ISO 2003 — All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 5815-1:2003(E)
Water quality — Determination of biochemical oxygen demand
after n days (BOD ) —
n
Part 1:
Dilution and seeding method with allylthiourea addition
WARNING — Persons using this part of ISO 5815 should be familiar with normal laboratory practice.
This part of ISO 5815 does not purport to address all of the safety problems, if any, associated with its
use. It is the responsibility of the user to establish appropriate safety and health practices and to
ensure compliance with any national regulatory conditions.
1 Scope
This part of ISO 5815 specifies a determination of the biochemical oxygen demand of waters by dilution and
seeding with suppression of nitrification.
This part of ISO 5815 is applicable to all waters having biochemical oxygen demands greater than or equal to
3 mg/l of oxygen (the limit of determination) and not exceeding 6 000 mg/l of oxygen. For biochemical oxygen
demands greater than 6 000 mg/l of oxygen, the method is still applicable, but the errors caused by the
necessary dilutions can influence the analytical quality of the test method and the results are to be interpreted
with circumspection.
The results obtained are the product of a combination of biochemical and chemical reactions. They do not have
the rigorous and unambiguous character of those resulting from, for example, a single, well-defined, chemical
process. Nevertheless, they provide an indication from which the quality of waters can be estimated.
The test can be influenced by the presence of various substances. Those which are toxic to microorganisms, for
example bactericides, toxic metals or free chlorine, will inhibit biochemical oxidation. The presence of algae or
nitrifying microorganisms can produce artificially high results.
Annex A describes alternative incubation periods.
Annex B describes multitesting, which can be used to obtain enhanced precision or to demonstrate the presence
of substances toxic to microorganisms.
Annex C provides precision data.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 3696:1987, Water for analytical laboratory use — Specification and test methods
ISO 5813:1983, Water quality — Determination of dissolved oxygen — Iodometric method
ISO 5814:1990, Water quality — Determination of dissolved oxygen — Electrochemical probe method
ISO 6060:1989, Water quality — Determination of chemical oxygen demand
© ISO 2003 — All rights reserved 1
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ISO 5815-1:2003(E)
ISO 8245:1999, Water quality — Guidelines for the determination of total organic carbon (TOC) and dissolved
organic carbon (DOC)
ISO 8467:1993, Water quality — Determination of permanganate index
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
biochemical oxygen demand after n days
BOD
n
mass concentration of dissolved oxygen consumed under specified conditions by the biochemical oxidation of
organic and/or inorganic matter in water, where n is the incubation time equal to 5 days or 7 days
NOTE 1 Adapted from ISO 6107-2.
NOTE 2 For the purposes of this part of ISO 5815, “biochemical oxidation” is taken to mean “biological oxidation”.
4 Principle
It is absolutely essential that tests conducted according to this part of ISO 5815 are carried out by suitably
qualified staff.
The sample of water to be analysed is pretreated and diluted with varying amounts of a dilution water rich in
dissolved oxygen and containing a seed of aerobic microorganisms, with suppression of nitrification.
The sample is incubated at 20 °C for a defined period, 5 days or 7 days, in the dark, in a completely filled and
stoppered bottle. The dissolved oxygen concentration is determined before and after incubation, and the mass of
oxygen consumed per litre of sample is calculated.
5 Reagents
Throughout the text, use only reagents of recognized analytical quality.
5.1 Water, grade 3 water in accordance with ISO 3696.
The water shall not contain more than 0,01 mg/l of copper, nor chlorine or chloramines.
5.2 Seeding water, if the test sample itself does not contain sufficient adapted microorganisms.
Seeding water obtained in one of the following ways shall be used:
a) urban wastewater of maximum of COD (chemical oxygen demand measured in accordance with
ISO 6060) 300 mg/l or TOC (total organic carbon measured in accordance with ISO 8245) 100 mg/l,
collected from a mains sewer or from a sewer of a residential zone free from significant industrial
contamination. Decant or filter the water through a coarse filter;
b) river or lake water containing urban wastewater;
c) settled effluent from a wastewater treatment plant;
d) water taken downstream from the discharge of the water to be analysed or water containing
microorganisms adapted to the water to be analysed and cultivated in the laboratory (in the case of
industrial effluents containing substances which degrade with difficulty);
e) commercially available seeding material.
2 © ISO 2003 — All rights reserved
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ISO 5815-1:2003(E)
5.3 Salt solutions, stored in glass bottles at 0 °C to 4 °C in the dark.
The following solutions are stable for 6 months. They shall be discarded at the first sign of precipitation or
biological growth.
5.3.1 Phosphate buffer solution, pH 7,2.
Dissolve 8,5 g of potassium dihydrogen phosphate (KH PO ), 21,75 g of dipotassium hydrogen phosphate
2 4
(K HPO ), 33,4 g of disodium hydrogen phosphate heptahydrate (Na HPO · 7H O) and 1,7 g of ammonium
2 4 2 4 2
chloride (NH Cl) in about 500 ml of water. Dilute to 1 000 ml and mix.
4
The pH of this buffer solution should be 7,2 without further adjustment.
5.3.2 Magnesium sulfate heptahydrate solution, ρ = 22,5 g/l.
Dissolve 22,5 g of magnesium sulfate heptahydrate (MgSO · 7H O) in water. Dilute to 1 000 ml and mix.
4 2
5.3.3 Calcium chloride solution, ρ = 27,5 g/l.
Dissolve 27,5 g of anhydrous calcium chloride (CaCl ) or equivalent (for example, if hydrated calcium chloride is
2
used: 36,4 g CaCl · 2H O) in water. Dilute to 1 000 ml and mix.
2 2
5.3.4 Iron(III) chloride hexahydrate solution, ρ = 0,25 g/l.
Dissolve 0,25 g of iron(III) chloride hexahydrate (FeCl · 6H O) in water. Dilute to 1 000 ml and mix.
3 2
5.4 Dilution water
Add, to about 500 ml of water, 1 ml of each of the salt solutions (5.3.1, 5.3.2, 5.3.3 and 5.3.4). Dilute to 1 000 ml
and mix. Bring the solution thus obtained to a temperature of 20 °C ± 2 °C and keep at this temperature; aerate
for at least 1 h using a suitable equipment. Take every precaution not to contaminate it (6.8), in particular by the
addition of organic matter, metals, oxidizing or reducing substances, to ensure that the dissolved oxygen
concentration is at least 8 mg/l.
The water shall not be supersaturated with oxygen: let it stand 1 h in an unstoppered container before use. Use
this solution within 24 h of preparation and discard any remaining solution, unless laboratory experience and/or
the control values show that the water is acceptable for a longer time period.
5.5 Seeded dilution water
Add, depending on its source, 5 ml to 20 ml of the seeding water (5.2) per litre of dilution water (5.4). Store the
seeded dilution water thus obtained at about 20 °C. Prepare immediately before use and discard any remaining
solution at the end of the working day, unless the laboratory experience and/or the control values (8.5) show that
the seeded dilution water is acceptable for a longer time period.
The mass concentration of oxygen consumed over n days, at 20 °C, by the seeded dilution water, which is the
blank value (8.3), shall not exceed 1,5 mg/l.
5.6 Hydrochloric acid (HCl) or sulfuric acid (H SO ) solution, c(H SO ) ≈ 0,25 mol/l, c(HCl) ≈ 0,50 mol/l,
2 4 2 4
or as appropriate.
5.7 Sodium hydroxide (NaOH) solution, ρ ≈ 20 g/l or as appropriate.
5.8 Sodium sulfite (Na SO ) solution, ρ ≈ 50 g/l or as appropriate.
2 3
5.9 Glucose-glutamic acid, control solution.
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ISO 5815-1:2003(E)
Dry some anhydrous D-glucose (C H O ) and some L-glutamic acid (C H NO ) at (105 ± 5) °C for 1 h. Weigh
6 12 6 5 9 4
(150 ± 1) mg of each, dissolve in water, dilute to 1 000 ml and mix. The theoretical oxygen demand of this
solution is 307 mg/l oxygen [the empirical BOD is (210 ± 20) mg/l of oxygen and the BOD is (225 ± 20) mg/l of
5 7
oxygen].
Prepare the solution immediately before use and discard any remaining solution at the end of the working day.
The solution may also be frozen in small amounts. The thawed solution shall be used immediately after thawing.
5.10 Allylthiourea (ATU) solution, ρ = 1,0 g/l.
Dissolve 200 mg of allylthiourea (C H N S) in water, dilute to 200 ml and mix. Store the solution at 4 °C. The
4 8 2
solution is stable for at least two weeks. This compound is toxic and should therefore be handled with care.
6 Apparatus
The glassware used shall be clean, i.e. free from adsorbed toxic or biodegradable compounds, and shall be
protected from contamination.
6.1 Incubation bottles, BOD bottles, with stoppers, of capacity preferably 250 ml to 300 ml or 100 ml to
125 ml and preferably with straight shoulders, or any equivalent bottles.
It is important that the bottles are thoroughly cleaned before use. If the iodometric method (ISO 5813) for
determining dissolved oxygen is used, it is normally sufficient to rinse the bottle several times with tap water,
then deionized water. If the electrode method (ISO 5814) is used, a more stringent cleaning procedure, for
example as follows, is required. Add to the empty bottle 5 ml to 10 ml of a wash solution (for example 2,5 g of
iodine plus 12,5 g of potassium iodide per litre of 1 % (volume fraction) sulfuric acid, shaking well to coat the
bottle walls. Let stand for 15 min, pour off the solution and rinse thoroughly with tap water and finally deionized
water.
6.2 Dilution water vessel, glass or plastics.
Measures shall be taken to ensure the vessel is kept clean and free from microorganism growths. Check that
plastic vessels do not cause elevated blank values (8.3).
6.3 Incubator, capable of being maintained at (20 ± 2) °C.
6.4 Equipment for determining dissolved oxygen concentration, in accordance with ISO 5813 or
ISO
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 5815-1
Première édition
2003-04-01
Qualité de l'eau — Détermination de la
demande biochimique en oxygène après
n jours (DBO ) —
n
Partie 1:
Méthode par dilution et ensemencement
avec apport d'allylthiourée
Water quality — Determination of biochemical oxygen demand after n
days (BOD ) —
n
Part 1: Dilution and seeding method with allylthiourea addition
Numéro de référence
ISO 5815-1:2003(F)
©
ISO 2003
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ISO 5815-1:2003(F)
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Publié en Suisse
ii © ISO 2003 — Tous droits réservés
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ISO 5815-1:2003(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives. 1
3 Termes et définitions . 2
4 Principe. 2
5 Réactifs. 2
6 Appareillage. 4
7 Conservation de l'échantillon . 5
8 Mode opératoire. 5
8.1 Prétraitement. 5
8.2 Préparation des solutions d'essai. 6
8.3 Essai à blanc . 7
8.4 Détermination. 7
8.5 Analyse de contrôle. 8
9 Calcul et expression des résultats. 8
9.1 Examen de la consommation en oxygène valable durant l'essai . 8
9.2 Calcul de la demande biochimique en oxygène après n jours (DBO ). 9
n
10 Cas particuliers. 9
11 Rapport d'essai. 10
Annexe A (informative) Méthodes d'incubation alternatives . 11
Annexe B (informative) Déterminations multiples . 13
Annexe C (informative) Justesse et fidélité . 14
Bibliographie . 16
© ISO 2003 — Tous droits réservés iii
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ISO 5815-1:2003(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 5815-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 147, Qualité de l'eau, sous-comité SC 2,
Méthodes physiques, chimiques et biochimiques.
Cette première édition de l'ISO 5815-1, ainsi que l'ISO 5815-2, annule et remplace l'ISO 5815:1989, qui a fait
l'objet d'une révision technique.
L'ISO 5815 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Qualité de l'eau — Détermination
de la demande biochimique en oxygène après n jours (DBO ):
n
Partie 1: Méthode par dilution et ensemencement avec apport d'allylthiourée
Partie 2: Méthode pour échantillons non dilués
L'ISO 5815-1 est équivalente à la Norme européenne EN 1899-1.
iv © ISO 2003 — Tous droits réservés
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ISO 5815-1:2003(F)
Introduction
La présente partie de l’ISO 5815 est une version modifiée de l'ISO 5815:1989, Qualité de l'eau —
Détermination de la demande biochimique en oxygène après 5 jours (DBO ) — Méthode par dilution et
5
ensemencement.
Les durées d'incubation spécifiées dans la présente partie de l'ISO 5815 sont de 5 jours, comme dans
l'ISO 5815:1989 et comme appliquées dans de nombreux pays européens, ou de 7 jours comme appliquées
dans plusieurs pays nordiques durant de nombreuses années. Typiquement, une incubation de 7 jours
fournira des résultats de DBO plus élevés que pour une durée d'incubation de 5 jours.
Avec une période d'incubation de 5 jours, il est possible d'éviter de travailler le week-end si les échantillons
sont prélevés les mercredi, jeudi et vendredi. Avec une période d'incubation de 7 jours, les échantillons
prélevés les cinq premiers jours de la semaine peuvent être analysés sans travailler le week-end. Pour cette
raison, une incubation de 7 jours peut être considérée plus appropriée que l'incubation conventionnelle de
5 jours.
Une incubation de 7 jours, nouvelle et modifiée est décrite dans l'Annexe A. Les premières recherches
indiquent que les résultats de DBO obtenus par cette méthode modifiée sont identiques aux résultats obtenus
par la méthode de 5 jours décrite dans la présente partie de l'ISO 5815. Il est souhaité que plus de données
comparatives sur ces deux méthodes d'incubation soient obtenues dans les prochaines années, afin que la
méthode d'incubation de 7 jours modifiée soit complètement incluse lors de la révision de la présente partie
de l'ISO 5815.
Pour la détermination de la DBO des échantillons d’eaux, la méthode respirométrique décrite dans
n
l'ISO 9408 peut également être utilisée.
Dans la présente partie de l'ISO 5815, la limite de détermination, D , est définie comme
L
1
Dt=⋅21⋅s⋅+ (1)
L0,95( f) B
n
où
s est l'écart-type d'une série;
B
t est la valeur t de Student;
0,95( f )
f est les degrés de liberté pour la détermination de s ;
B
n est le nombre d'analyses pour la détermination du blanc dans une série analytique;
s est calculé à partir des déterminations d'échantillons réels avec une DBO proche de la limite de
B
détermination estimée D .
L
Dans le cas où la méthode ne nécessite pas de correction du blanc, le terme
1
1+ (2)
n
est supprimé.
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NORME INTERNATIONALE ISO 5815-1:2003(F)
Qualité de l'eau — Détermination de la demande biochimique en
oxygène après n jours (DBO ) —
n
Partie 1:
Méthode par dilution et ensemencement avec apport
d'allylthiourée
AVERTISSEMENT — Il convient que les personnes utilisant la présente partie de l'ISO 5815 soient
familières des pratiques courantes de laboratoire. La présente partie de l'ISO 5815 ne prétend pas
aborder tous les éventuels problèmes de sécurité liés à son utilisation. Il est de la responsabilité de
l’utilisateur d’établir des pratiques de santé et de sécurité appropriées et de s’assurer de la conformité
aux exigences réglementaires nationales.
1 Domaine d'application
La présente partie de l’ISO 5815 spécifie une méthode de détermination de la demande biochimique en
oxygène dans les eaux par dilution et ensemencement avec suppression de la nitrification.
Cette partie de l’ISO 5815 est applicable à tous les types d'eau dont la demande biochimique en oxygène est
supérieure ou égale à la limite de détermination de 3 mg/l d'oxygène (la limite de détermination) et ne
dépasse pas 6 000 mg/l d'oxygène. Pour des demandes biochimiques en oxygène de plus de 6 000 mg/l
d'oxygène, la méthode est encore applicable, mais les erreurs causées par les dilutions nécessaires peuvent
influencer la qualité analytique de la méthode d’essai et les résultats doivent être interprétés avec
circonspection.
Les résultats obtenus sont le produit d'une combinaison de réactions biochimiques et chimiques. Ils ne
possèdent pas le caractère exact et rigoureux tel que, par exemple, celui d'un processus chimique unique
bien défini. Ils fournissent cependant une indication qui permet d'estimer la qualité des eaux.
L'analyse peut être influencée par la présence de substances diverses. Celles qui sont toxiques pour les
micro-organismes telles que, par exemple, les bactéricides, les métaux toxiques ou le chlore libre, inhibent
l'oxydation biochimique. La présence d'algues ou de micro-organismes nitrificateurs peut entraîner des
résultats artificiellement élevés.
L'Annexe A décrit des périodes d'incubation alternatives.
L'Annexe B décrit des déterminations multiples qui peuvent être utilisées pour obtenir une fidélité accrue ou
démontrer la présence de substances toxiques vis-à-vis des micro-organismes.
L'Annexe C fournit des données de fidélité.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
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ISO 5815-1:2003(F)
ISO 3696:1987, Eau pour laboratoire à usage analytique — Spécification et méthodes d'essai
ISO 5813:1983, Qualité de l'eau — Dosage de l'oxygène dissous — Méthode iodométrique
ISO 5814:1990, Qualité de l'eau — Dosage de l'oxygène dissous — Méthode électrochimique à la sonde
ISO 6060:1989, Qualité de l'eau — Détermination de la demande chimique en oxygène
ISO 8245:1999, Qualité de l'eau — Lignes directrices pour le dosage du carbone organique total (COT) et du
carbone organique dissous (COD)
ISO 8467:1993, Qualité de l'eau — Détermination de l'indice de permanganate
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
demande biochimique en oxygène après n jours
DBO
n
concentration en masse d'oxygène dissous consommé dans des conditions spécifiées par l'oxydation
biochimique de matières organiques et/ou inorganiques dans l'eau. n est la durée d'incubation, égale à 5 jours
ou 7 jours
NOTE 1 Cette définition est adaptée de l'ISO 6107-2.
NOTE 2 Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 5815, «oxydation biologique» a le même sens que «oxydation
biochimique».
4 Principe
Il est absolument essentiel que les essais conduits selon la présente partie de l'ISO 5815 soient effectués par
un personnel convenablement qualifié.
Prétraitement de l'échantillon d'eau à analyser et dilution avec différentes quantités d'eau de dilution enrichie
en oxygène dissous et contenant un ensemencement de micro-organismes aérobies, avec suppression de la
nitrification.
Incubation de l'échantillon à 20 °C pour une durée fixée de 5 jours ou 7 jours, dans l'obscurité, dans un flacon
entièrement rempli et fermé. Détermination de la concentration en oxygène dissous avant et après incubation.
Calcul de la masse d'oxygène consommé par litre d'échantillon.
5 Réactifs
Pour l'analyse, n'utiliser que des réactifs de qualité analytique reconnue.
5.1 Eau, de qualité 3 conformément à l'ISO 3696.
L'eau ne doit pas contenir plus de 0,01 mg/l de cuivre et doit être exempte de chlore et de chloramines.
5.2 Eau d'ensemencement, si l'échantillon ne contient pas en soi suffisamment de micro-organismes
adaptés.
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Une eau d'ensemencement, obtenue de l'une des manières suivantes, doit être utilisée:
a) eau résiduaire urbaine avec une DCO (demande chimique en oxygène mesurée selon l'ISO 6060) ne
dépassant pas 300 mg/l ou un COT (carbone organique total mesuré selon l'ISO 8245) ne dépassant pas
100 mg/l, prélevée dans une canalisation d'égout principal ou dans une canalisation d'égout d'une zone
résidentielle, exempte de contaminations industrielles significatives. Décanter l'eau ou la filtrer à travers
un filtre grossier;
b) eau de rivière ou de lac contenant des eaux résiduaires urbaines;
c) effluent décanté provenant d'une station de traitement d'eaux usées;
d) eau prélevée en aval du déversement de l'eau à analyser, ou eau contenant des micro-organismes
adaptés à l'eau à analyser et cultivés en laboratoire (dans le cas d'effluents industriels contenant des
substances difficilement dégradables);
e) matériau d'ensemencement disponible dans le commerce.
5.3 Solutions salines, conservées dans des bouteilles en verre de 0 °C à 4 °C dans l'obscurité.
Les solutions suivantes sont stables pendant 6 mois. Dès que les premiers signes de précipitation ou de
prolifération bactérienne apparaissent, il faut jeter les solutions.
5.3.1 Solution tampon de phosphate, pH 7,2.
Dissoudre 8,5 g de dihydrogénophosphate de potassium (KH PO ), 21,75 g d'hydrogénophosphate de
2 4
dipotassium (K HPO ), 33,4 g d'hydrogénophosphate de disodium heptahydraté (Na HPO ,7H O) et 1,7 g de
2 4 2 4 2
chlorure d'ammonium (NH Cl) dans environ 500 ml d'eau. Diluer à 1 000 ml et mélanger.
4
Il convient que la valeur de pH de cette solution tampon soit de 7,2 sans ajustement ultérieur.
5.3.2 Solution de sulfate de magnésium heptahydraté, ρ = 22,5 g/l.
Dissoudre 22,5 g de sulfate de magnésium heptahydraté (MgSO ,7H O) dans de l'eau. Diluer à 1 000 ml et
4 2
mélanger.
5.3.3 Solution de chlorure de calcium, ρ = 27,5 g/l.
Dissoudre 27,5 g de chlorure de calcium anhydre (CaCl ), ou une quantité équivalente (par exemple, si du
2
chlorure de calcium hydraté est utilisé: 36,4 g de CaCl ,2H O) dans de l'eau. Diluer à 1 000 ml et mélanger.
2 2
5.3.4 Solution de chlorure de fer(III) hexahydraté, ρ = 0,25 g/l.
Dissoudre 0,25 g de chlorure de fer(III) hexahydraté (FeCl ,6H O) dans de l'eau. Diluer à 1 000 ml et
3 2
mélanger.
5.4 Eau de dilution
Ajouter 1 ml de chaque solution saline (5.3.1, 5.3.2, 5.3.3 et 5.3.4) à environ 500 ml d'eau. Diluer à 1 000 ml
et mélanger. Porter la solution ainsi obtenue à une température d'environ 20 °C ± 2 °C et la maintenir à cette
température; aérer pendant au moins 1 h à l'aide d'un équipement approprié. Veiller à ne pas la contaminer
(voir 6.8), en particulier par addition de matières organiques, de métaux ou de substances oxydantes ou
réductrices, afin de s'assurer que la concentration en oxygène dissous est d'au moins 8 mg/l.
L'eau ne doit pas être sursaturée en oxygène. La laisser reposer 1 h dans un récipient débouché avant
utilisation. Utiliser cette solution dans les 24 h suivant la préparation et jeter le restant, à moins que
l'expérience du laboratoire et/ou des valeurs de contrôle montrent que l'eau peut être utilisée pendant une
période plus longue.
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5.5 Eau de dilution ensemencée
Ajouter, selon son origine, 5 ml à 20 ml d'eau d'ensemencent (5.2) par litre d'eau de dilution (5.5). Conserver
l'eau de dilution ensemencée ainsi obtenue à environ 20 °C. Préparer juste avant l'utilisation et jeter la
solution restante à la fin de la journée de travail, à moins que l'expérience du laboratoire et/ou des valeurs de
contrôle (8.5) montrent que l'eau de dilution ensemencée est valable pour une période plus longue.
La consommation en oxygène de l'eau de dilution ensemencée à une température de 20 °C pendant une
durée de n jours et qui représente la valeur du blanc (8.3) ne doit pas dépasser 1,5 mg/l d'oxygène.
5.6 Solution d'acide chlorhydrique (HCl) ou d'acide sulfurique (H SO ), c(H SO ) ≈ 0,25 mol/l,
2 4 2 4
c(HCl) ≈ 0,50 mol/l, ou de concentration appropriée.
5.7 Solution d'hydroxyde de sodium (NaOH), ρ ≈ 20 g/l ou de concentration appropriée.
5.8 Solution de sulfite de sodium (Na SO ), ρ ≈ 50 g/l ou de concentration appropriée.
2 3
5.9 Acide glutamique-glucose, solution de contrôle.
Sécher du D-glucose anhydre (C H O ) et de l'acide L-glutamique (C H NO ) pendant 1 h à (105 ± 5) °C.
6 12 6 5 9 4
Peser (150 ± 1) mg de chacune des substances, les dissoudre dans de l'eau, diluer à 1 000 ml et mélanger.
La demande théorique en oxygène de cette solution est de 307 mg/l d'oxygène [la DBO empirique est de
5
(210 ± 20) mg/l d'oxygène et la DBO est de (225 ± 20) mg/l d'oxygène].
7
Préparer cette solution juste avant utilisation et jeter la solution restante à la fin de la journée de travail. La
solution peut également être congelée en petites quantités. La solution décongelée doit être utilisée aussitôt
après décongélation.
5.10 Solution d'allylthiourée (ATU), ρ = 1,0 g/l.
Dissoudre 200 mg d'allylthiourée (C H N S) dans de l'eau, diluer à 200 ml et mélanger. Conserver la solution
4 8 2
à 4 °C. La solution est stable pendant au moins deux semaines. Ce composé est toxique et il convient par
conséquent de le manipuler avec précaution.
6 Appareillage
La verrerie utilisée doit être complètement propre et exempte de composés adsorbés toxiques ou de
composés biodégradables et elle doit être protégée contre toute contamination.
6.1 Flacons d'incubation, flacons DBO, avec bouchons, par exemple de 250 ml à 300 ml ou de 100 ml à
125 ml, de préférence cylindro-conique, ou récipients équivalents.
Il est important de nettoyer soigneusement les flacons avant leur utilisation. Si la méthode iodométrique
(ISO 5813) pour déterminer l'oxygène dissous est utilisée, il est normalement suffisant de rincer le flacon
plusieurs fois avec de l'eau du robinet et ensuite avec de l'eau déionisée. Cependant, si la méthode
électrochimique (ISO 5814) est utilisée, un nettoyage plus strict est nécessaire, par exemple de la manière
suivante: Verser 5 ml à 10 ml d'une solution de lavage dans le flacon vide (par exemple 2,5 g d'iode et 12,5 g
d'iodure de potassium par litre d'acide sulfurique à 1 % (fraction volumique), bien agiter afin de recouvrir les
parois du flacon. Laisser reposer 15 min, jeter la solution, rincer soigneusement avec de l'eau du robinet et
ensuite avec de l'eau déionisée.
6.2 Récipient pour l'eau de dilution, en verre ou en plastique.
Des mesures doivent être prises afin de s'assurer que le récipient est toujours propre et exempt de
proliférations de micro-organismes. Vérifier que les récipients en matière plastique ne fournissent pas de
valeurs de blanc trop élevées (8.3).
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6.3 Incubateur, pouvant être maintenu à (20 ± 2) °C.
6.4 Appareil pour la détermination de la concentration en oxygène dissous, conformément à
l'ISO 5813 ou à l'ISO 5814.
6.5 Matériel de réfrigération de 0 °C à 4 °C, pour le transport et la conservation des échantillons.
6.6 Récipient de dilution, un flacon en verre avec bouchon, gradué à intervalles de 2,5 ml à 10 ml, dont la
capacité dépend du volume de l'échantillon dilué, ou tout récipient approprié permettant une dilution
convenable.
6.7 Équipement pour l'aération, une bouteille d'air sous pression ou un compresseur, par exemple.
La qualité de l'air doit être telle que l'aération n'entraîne aucune contamination, notamment par l'ajout de
matières organiques, de substances oxydantes ou réductrices, ou de métaux. Si une contamination est
suspectée, l'air doit être filtré et lavé.
7 Conservation de l'échantillon
Conserver l'échantillon immédiatement après le prélèvement dans un flacon rempli jusqu'aux bords, fermé
hermétiquement, à une température comprise entre 0 °C et 4 °C jusqu'à réalisation de l'analyse. Commencer
la détermination de la DBO le plus tôt possible et dans les 24 h suivant la fin du prélèvement de l'échantillon.
n
En ce qui concerne la congélation des échantillons, voir les cas particuliers dans l'Article 10.
S'assurer que les récipients d'échantillonnage ne présentent pas des valeurs de blanc trop élevées.
8 Mode opératoire
8.1 Prétraitement
8.1.1 Neutralisation de l'échantillon
Si la valeur de pH de l'échantillon après dilution ne se situe pas entre 6 et 8, neutraliser l'échantillon, après
avoir procédé, si besoin, à une prédilution et après avoir déterminé, par un essai séparé, le volume
nécessaire de solution d'acide chlorhydrique (5.6) ou de solution d'hydroxyde de sodium (5.7) à ajouter. Ne
pas tenir compte des précipités qui pourraient apparaître.
8.1.2 Présence de chlore libre et/ou de chlore combiné
Éliminer le chlore libre ou combiné présent dans l'échantillon en ajoutant le volume nécessaire de solution de
sulfite de sodium (5.8). Veiller à ne pas en ajouter en excès.
NOTE Des méthodes pour la détermination du chlore libre et du chlore combiné sont données dans l'ISO 7393-1 et
l'ISO 7393-2.
8.1.3 Homogénéisation
Pour les travaux de routine, l'homogénéisation par broyage des particules avec, par exemple, un mixeur de
laboratoire, n'est pas recommandée mais envisager son utilisation pour analyser un échantillon contenant de
grosses particules et nécessitant un facteur de dilution élevé.
Lorsque les échantillons ont été congelés (voir l'Article 10), l'homogénéisation doit avoir lieu après
décongélation des échantillons.
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8.1.4 Présence d'algues
Envisager de filtrer les échantillons contenant des algues afin d'éviter des résultats trop élevés. Un filtre de
porosité de 1,6 µm est approprié. Une filtration peut entraîner un changement radical des valeurs de DBO.
C'est pourquoi on doit y procéder que si cela paraît nécessaire pour l'évaluation de la qualité de l'eau. En cas
de filtration, la taille des pores du filtre doit figurer dans le rapport d'essai.
Tableau 1 — Dilutions typiques pour la détermination de la DBO
n
a b
DBO attendue
Facteur de dilution Exemples d'eaux
n
mg/l d'oxygène
3 à 6 entre 1,1 et 2 R
4 à 12 2 R, E
10 à 30 5 R, E
20 à 60 10 E
40 à 120 20 S
100 à 300 50 S, C
200 à 600 100 S, C
400 à 1 200 200 I, C
1 000 à 3 000 500 I
2 000 à 6 000 1 000 I
a
Volume de l'échantillon dilué/volume de la prise d'essai.
b
R: Eau de rivière;
E: Eaux usées urbaines purifiées biologiquement;
S: Eaux usées urbaines décantées ou effluent industriel faiblement contaminé;
C: Eaux usées urbaines brutes;
I: Effluent industriel fortement contaminé.
8.2 Préparation des solutions d'essai
Porter l'échantillon (ou l'échantillon prétraité) à une température de (20 ± 2) °C et, si nécessaire (selon
l'origine de l'échantillon), agiter dans un récipient rempli à moitié afin d'éliminer une éventuelle sursaturation
en oxygène.
Verser un volume connu de l'échantillon (ou de l'échantillon prétraité), la prise d'essai, dans le récipient de
dilution (6.6), ajouter 2 ml de solution d'allylthiourée (5.10) par litre d'échantillon dilué et remplir jusqu'au trait
avec de l'eau de dilution ensemencée (5.5). Si le facteur de dilution à utiliser est supérieur à 100, procéder à
une dilution en série en deux étapes ou plus.
Mélanger doucement afin d'éviter de piéger des bulles d'air.
Il convient que la consommation en oxygène soit d’au moins 2 mg/l et que la concentration en oxygène après
incubation soit d’au moins 2 mg/l. Il convient que le taux de dilution soit tel qu'après incubation, la
concentration résiduelle en oxygène dissous se situe entre un tiers et deux tiers de la concentration initiale.
Vu la difficulté pour choisir le degré de dilution exact, plusieurs dilutions différentes sont recommandées
variant selon le facteur de dilution et encadrant la dilution correspondant à la DBO attendue (voir Tableau 1).
n
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Les déterminations du carbone organique total (COT) (voir l'ISO 8245), de l'indice de permanganate (voir
l’ISO 8467) ou de la demande chimique en oxygène (DCO) (voir l'ISO 6060) peuvent donner, sur ce point,
des informations très utiles.
Le Tableau 2 indique des intervalles caractéristiques pour R, le rapport de la DBO au COT, à l'indice de
n
permanganate ou à la DCO, en fonction du type d'échantillon.
Tableau 2 — Valeurs caractéristiques des rapports R
Carbone organique Indice de Demande chimique en
total permanganate oxygène
DBO/COT DBO/Indice DBO/DCO
(voir l'ISO 8245) (voir l'ISO 8467) (voir l'ISO 6060)
Eaux usées non traitées 1,2 à 2,8 1,2 à 1,5 0,35 à 0,65
Eaux usées traitées biologiquement 0,3 à 1,0 0,5 à 1,2 0,20 à 0,35
Il est recommandé de choisir une valeur appropriée de R à partir du Tableau 2 pour calculer la valeur de
DBO attendue:
n
DBO = R · y
n
où y est la demande chimique en oxygène, l'indice de permanganate ou la valeur du COT.
Il convient de veiller à ce que les échantillons d'essai soient représentatifs.
Si la présence de substances toxiques pour les micro-organismes est suspectée, il convient de préparer
plusieurs dilutions différentes de l'échantillon. Si les résultats de DBO dépendent de la dilution, on ne peut
faire état des résultats que si l'on a trouvé un domaine de dilution pour lequel le résultat est indépendant de la
dilution. Dans ces cas, des déterminations multiples (voir l'Annexe B) peuvent être appliquées.
NOTE 1 Dans certains échantillons on peut remarquer une inhibition par le chlore, même après l'élimination. Elle est
due aux composés de chlore qui n'ont pas été éliminés.
NOTE 2 La suppression de la nitrification n'est pas possible dans tous les cas. Une augmentation significative de
l'apport d'ATU au-delà de 2 mg/l peut influencer la titration selon Winkler (voir l'ISO 5813).
8.3 Essai à blanc
Réaliser un essai à blanc parallèl
...
Questions, Comments and Discussion
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