Der Wasserkörper enthält geringe Mengen gelösten Sauerstoffs. Dieser Sauerstoff kommt in geringen Mengen vor, ist aber für das Leben im Wasser lebenswichtig. Der biochemische Sauerstoffbedarf gibt im Allgemeinen an, wie viel Sauerstoff zum Abbau organischer Stoffe im Wasser benötigt wird.
Der normale See oder Fluss enthält geringe Mengen Sauerstoff in Form von gelöstem Sauerstoff. Obwohl die Menge an gelöstem Sauerstoff gering ist (bis zu etwa zehn Sauerstoffmoleküle pro Million Wasser), ist er ein wichtiger Bestandteil natürlicher Gewässer. Das Vorhandensein einer ausreichenden Konzentration an gelöstem Sauerstoff ist für die Erhaltung des Wasserlebens und der ästhetischen Qualität von Flüssen und Seen von entscheidender Bedeutung.
Das Vorhandensein ausreichender Konzentrationen an gelöstem Sauerstoff ist entscheidend für den Erhalt der aquatischen Lebenswelt und die ästhetische Qualität von Bächen und Seen. Die Bestimmung des Einflusses organischer Stoffe auf die Sauerstoffkonzentration in einem Bach oder See ist ein wesentlicher Bestandteil des Gewässermanagements. Der Abbau organischer Stoffe im Wasser wird als biochemischer oder chemischer Sauerstoffbedarf gemessen. Der Sauerstoffbedarf ist ein Maß für die Menge an oxidierbaren Substanzen in einer Wasserprobe, die die Sauerstoffkonzentration verringern können.
Bestimmte Umweltbelastungen (z. B. Sommertemperaturen) und andere anthropogene Faktoren (z. B. übermäßige Düngung eines Gewässers) können die Menge an gelöstem Sauerstoff in einem Gewässer reduzieren, was zu einer Belastung des lokalen Wasserlebens führen kann. Ein Maß für den biochemischen Sauerstoffbedarf ist eine Wasseranalyse, die dazu dient, die Auswirkung von Bakterien und anderen Mikroorganismen auf die Menge an Sauerstoff, die sie beim Zersetzen organischer Stoffe in einer aeroben (Sauerstoff vorhanden) Umgebung verbrauchen, besser zu verstehen.
Die Bestimmung, wie sich organische Stoffe auf die Konzentration von gelöstem Sauerstoff in einem Bach oder See auswirken, ist ein wesentlicher Bestandteil des Wasserqualitätsmanagements. Der BSB (biologischer Sauerstoffbedarf) ist ein Maß für die Sauerstoffmenge, die während des Zersetzungsprozesses durch aerobe Bakterien (Bakterien, die nur in einer sauerstoffhaltigen Umgebung leben) erforderlich ist, um organische Abfallstoffe aus dem Wasser zu entfernen. Organische Abfallstoffe werden durch die Zersetzung durch lebende Bakterienorganismen, die für ihre Arbeit Sauerstoff benötigen, stabilisiert oder unschädlich gemacht. In Kläranlagen werden häufig Analysen des biologischen Sauerstoffbedarfs als Index für den Grad der organischen Verschmutzung des Wassers verwendet.
Der biologische Sauerstoffbedarf ist ein wichtiger Parameter zur Beurteilung der Wasserqualität. Es hängt mit der Sauerstoffmenge zusammen, die aerobe biologische Organismen zur Oxidation organischer Verbindungen verbrauchen.
Abwasser mit biologischem Sauerstoffbedarf kann zu Sauerstoffmangel in den aufnehmenden Gewässern führen, was zum Tod einiger Organismen führen kann. Ein hoher biologischer Sauerstoffbedarf erleichtert anaerobe Prozesse, ein großer Überschuss kann jedoch zum Absterben von Bakterien führen.
Bei der Analyse des biologischen Sauerstoffbedarfs wird der Sauerstoffbedarf in der Natur nachgeahmt, indem eine geschlossene Wasserprobe bei kontrollierter Temperatur (normalerweise 5 Grad) für einen festgelegten Zeitraum (normalerweise 20 Tage) inkubiert wird und die von den entsprechenden Wassermikroorganismen benötigte Sauerstoffmenge bestimmt wird. Automatische Systeme und Analysatoren für den biologischen Sauerstoffbedarf können zusammen mit anderen Parametern (z. B. pH-Wert, Trübung, Leitfähigkeit, Alkalität) verwendet werden.
Kurz gesagt: Wenn Mikroorganismen wie Bakterien unter aeroben Bedingungen organische Stoffe in Gewässern abbauen, verbrauchen sie Sauerstoff. Die verbrauchte Sauerstoffmenge wird als biologischer Sauerstoffbedarf (BSB) bezeichnet, manchmal aber auch als biochemischer Sauerstoffbedarf. Obwohl Wasser Sauerstoffmoleküle enthält, werden diese von den Lebewesen im Wasser nicht genutzt. Stattdessen verwendet alles Leben in Gewässern gelösten Sauerstoff, der in kleinen Mengen vorhanden ist (ungefähr 10 Sauerstoffmoleküle pro Million Wasser).
Sauerstoff gelangt in Gewässer vor allem über die Atmosphäre, aber auch durch Grundwassereinleitung. Im Allgemeinen enthalten schnell fließende Gewässer wie Flüsse mehr Sauerstoff als stehende Gewässer wie Seen und Teiche. Mit anderen Worten: Wasser benötigt ausreichend gelösten Sauerstoff, um gesund zu sein.
Der chemische Sauerstoffbedarf (CSB) ist eine alternative Methode zur Schätzung des Sauerstoffverbrauchs durch bakterielle Zersetzung organischer Stoffe. Bei dem Test wird ein starkes Oxidationsmittel verwendet, um organische Stoffe in einer Abwasserprobe unter Hitze- und Säurebedingungen chemisch zu oxidieren. Die Werte des Chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB) sind prozessbedingt höher als die Werte des Biologischen Sauerstoffbedarfs (BSB).
Der Gehalt an gelöstem Sauerstoff schwankt auf natürliche Weise, kann aber durch große Hitze sowie durch Düngemittel und andere organische Stoffe, die Menschen ins Wasser geben, beeinflusst werden. Organische Stoffe werden im Wasser durch Mikroorganismen wie Bakterien zersetzt, die dabei Sauerstoff verbrauchen. Wenn der Gehalt an organischer Substanz zunimmt, sinkt der Gehalt an gelöstem Sauerstoff. Auf stehende Gewässer wirkt sich dies stärker aus als auf Flüsse. Kommen dann noch heiße Sommer oder Dürreperioden hinzu, lässt sich leicht erkennen, dass in der aquatischen Umwelt nährstoffreiche Bedingungen herrschen. Im Allgemeinen hat kaltes Wasser eine größere Kapazität, gelösten Sauerstoff zu speichern. Das dadurch entstehende sauerstoffarme Wasser schafft eine ideale Umgebung für Algenblüten, die dann von Bakterien verzehrt werden, was zu einem weiteren Sauerstoffmangel führt und das Überleben des Wasserlebens erheblich erschwert, was zum Absterben des Gewässers führt. Besonders besorgniserregend sind nährstoffreiche Einleitungen in Gewässer.
Der biologische Sauerstoffbedarf entsteht durch organische Stoffe, die in ein Gewässer gelangen. Zu diesen ganz natürlichen Umweltprodukten zählen beispielsweise abgefallene Blätter und Äste, Pflanzen, Samen, Gras, Tierkot und Mist und sogar tote Tiere. In der modernen Welt gehen die Quellen des biologischen Sauerstoffbedarfs zunehmend auf menschliche Aktivitäten zurück: Düngemittel, Abwasser aus industriellen Prozessen, Altpapier, Lebensmittelverarbeitungsanlagen, Tierfutter, Klärgruben, städtisches Regenwasserabflusswasser und andere Formen der Verschmutzung.
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