Come si analizzano COD e BOD nelle acque reflue

Questa pagina fa parte dei metodi analitici per l’acqua e risponde a una domanda specifica: cosa succede materialmente in laboratorio quando si analizzano COD e BOD5 in un’acqua reflua, dal campione al numero che compare sul referto. Non tratta i limiti di legge per lo scarico né come organizzare il prelievo: l’obiettivo qui è spiegare le due tecniche di laboratorio, così da poter leggere un referto con maggiore consapevolezza.

In breve

• Il COD (domanda chimica di ossigeno) misura, per via chimica, l’ossigeno necessario a ossidare tutta la sostanza organica e inorganica ossidabile presente nel campione.
• Il BOD5 (domanda biochimica di ossigeno) misura, per via biologica, l’ossigeno consumato dai microrganismi in cinque giorni: rappresenta solo la frazione biodegradabile del carico organico.
• Il COD si determina con ossidazione al dicromato di potassio a caldo in ambiente acido, letta poi per titolazione o spettrofotometria.
• Il BOD5 si determina con incubazione di cinque giorni a 20°C al buio, misurando il consumo di ossigeno disciolto o con metodo manometrico.
• Il rapporto BOD5/COD indica quanto un refluo è biodegradabile e orienta la scelta del trattamento depurativo più adatto.
• Il COD è sempre uguale o maggiore del BOD5 dello stesso campione, perché l’ossidazione chimica coinvolge anche sostanze non degradabili biologicamente.
• Entrambi i parametri riguardano le acque reflue e gli scarichi, un ambito normativo distinto da quello dell’acqua potabile.
• Un laboratorio accreditato garantisce procedure controllate e strumentazione tarata, elementi che danno valore tecnico al referto.

Cos’è il COD e come si misura in laboratorio

In sintesi, il COD si determina facendo reagire il campione a caldo, in un contenitore chiuso, con dicromato di potassio in ambiente acido e un catalizzatore metallico; l’ossidante non consumato viene poi quantificato per titolazione o per lettura spettrofotometrica, e il risultato si esprime come milligrammi di ossigeno per litro (mg O2/L).

Il principio è ossidativo: il dicromato di potassio, in presenza di acido solforico concentrato e di un catalizzatore, ossida a caldo la sostanza organica (e alcune specie inorganiche ossidabili) contenuta nel campione. Più sostanza ossidabile è presente, più dicromato viene consumato nella reazione. Il campione viene tenuto a riflusso, cioè in un sistema chiuso che impedisce la perdita di vapori durante il riscaldamento, per un tempo definito a temperatura elevata, in modo da completare la reazione.

Al termine della digestione, la quantità di dicromato non reagito viene misurata in due modi tipici: per titolazione, retrotitolando l’eccesso di ossidante con una soluzione di riferimento e un indicatore che cambia colore al punto di equivalenza, oppure per via spettrofotometrica, leggendo l’assorbanza del colore residuo con uno strumento a una lunghezza d’onda specifica, dopo taratura con soluzioni a concentrazione nota. Il secondo approccio, oggi molto diffuso in laboratorio, consente di processare più campioni in tempi più rapidi.

Cos’è il BOD5 e come si misura in laboratorio

In sintesi, il BOD5 si ottiene incubando il campione, eventualmente diluito e arricchito con i nutrienti necessari alla crescita microbica, in un contenitore chiuso a 20°C e al buio per cinque giorni, misurando poi quanto ossigeno disciolto è stato consumato dai microrganismi presenti nel refluo.

A differenza del COD, il BOD5 non è una misura chimica ma un test biologico: sfrutta l’attività respiratoria dei microrganismi naturalmente presenti nel campione (o aggiunti come inoculo, quando necessario) che, per vivere, consumano ossigeno degradando la sostanza organica disponibile. Il laboratorio prepara il campione regolando pH e temperatura, lo diluisce se il carico organico previsto è elevato, per evitare che l’ossigeno disponibile si esaurisca prima del termine del test, ed eventualmente lo arricchisce con i sali nutritivi che favoriscono l’attività microbica.

La misura del consumo di ossigeno avviene con due approcci principali: il metodo per differenza di ossigeno disciolto, che confronta la concentrazione di ossigeno nel campione all’inizio e dopo cinque giorni di incubazione (misurata con sonda elettrochimica o per titolazione), oppure il metodo manometrico o respirometrico, che utilizza un sensore di pressione su un contenitore chiuso: man mano che l’ossigeno viene consumato e l’anidride carbonica prodotta viene assorbita da un reagente alcalino, la pressione all’interno del contenitore diminuisce in modo proporzionale al consumo di ossigeno, che viene registrato in continuo per l’intera durata del test.

Le fasi dell’analisi, dal campione al referto

In sintesi, il percorso analitico segue fasi sequenziali comuni a entrambi i parametri: accettazione e verifica del campione, eventuale diluizione, analisi (digestione ossidativa per il COD, incubazione per il BOD5), lettura strumentale e calcolo del risultato finale.

Fase	COD	BOD5
Preparazione campione	Aggiunta di reagenti ossidanti e catalizzatore	Diluizione, correzione pH, eventuale inoculo microbico
Fase centrale	Digestione a caldo a riflusso, tempo definito	Incubazione a 20°C al buio, cinque giorni
Lettura	Titolazione o spettrofotometria	Ossigeno disciolto (sonda/titolazione) o metodo manometrico
Tempo per il risultato	Poche ore	Cinque giorni
Unità di misura	mg O2/L	mg O2/L

La differenza più evidente tra i due parametri, dal punto di vista organizzativo, è il tempo di risposta: il COD è disponibile in giornata o nel giro di poche ore dalla consegna del campione, mentre il BOD5 richiede sempre cinque giorni pieni di incubazione prima che il dato possa essere calcolato e refertato. Questo va tenuto presente quando si programma un’analisi in vista di una scadenza o di un controllo.

Esempio pratico

Ipotizziamo lo scarico di un’attività con lavorazioni industriali che invia un campione medio composito al laboratorio. L’analisi del COD, disponibile in giornata, restituisce un valore elevato; l’analisi del BOD5, disponibile cinque giorni dopo, restituisce invece un valore molto più basso rispetto al COD. Il rapporto BOD5/COD che ne risulta è basso: questo suggerisce che gran parte del carico organico misurato chimicamente non è facilmente aggredibile dai microrganismi, un’indicazione tipica di reflui con componenti poco biodegradabili o potenzialmente inibenti, per cui il gestore dell’impianto potrebbe dover valutare un pretrattamento chimico-fisico a monte della depurazione biologica, oltre a verificare la conformità dello scarico rispetto ai limiti previsti dalla normativa di settore.

Il rapporto BOD5/COD e perché conta per la trattabilità di un refluo

In sintesi, il rapporto tra BOD5 e COD è l’indicatore che stima quanto un refluo sia biodegradabile: un valore relativamente alto indica un carico organico in gran parte aggredibile dai microrganismi e quindi trattabile con un impianto biologico, mentre un valore basso segnala una quota significativa di sostanze poco biodegradabili o potenzialmente tossiche per la biomassa depurante.

Questo rapporto è utile soprattutto a chi gestisce un impianto di depurazione o deve dimensionarne uno nuovo: un refluo civile tende ad avere un rapporto relativamente favorevole alla depurazione biologica, mentre alcuni reflui industriali, a seconda del processo produttivo, possono presentare un rapporto molto più sfavorevole, che richiede trattamenti dedicati prima o al posto della sola depurazione biologica. Non esiste una soglia unica valida per ogni contesto: il dato va sempre interpretato insieme al tipo di scarico, al recettore e, quando previsto, ai limiti fissati dalla normativa di settore, senza basarsi su una cifra isolata.

Perché conta l’accreditamento del laboratorio

In sintesi, l’accreditamento secondo la norma di riferimento per i laboratori di prova, rilasciato in Italia da ente di accreditamento, attesta che il laboratorio applica i metodi di analisi con competenza tecnica verificata, strumentazione tarata e un sistema di gestione della qualità documentato e sottoposto a verifiche periodiche.

Per parametri come COD e BOD5, dove reagenti, tempi di reazione e condizioni di incubazione influenzano direttamente il risultato, questi controlli riducono il margine di errore e danno al referto un valore tecnico riconosciuto, importante in caso di verifiche sull’autorizzazione allo scarico o di contestazioni. Per un inquadramento più ampio sulle prove di laboratorio in generale, la guida di riferimento è Analisi dell’acqua: guida completa; per il quadro normativo dell’acqua destinata al consumo umano, disciplinato dal D.Lgs. 18/2023 e distinto da quello degli scarichi, si veda invece Normativa acqua potabile in Italia e Acqua potabile: cosa significa e quando è sicura da bere.

Un pannello completo su un’acqua reflua raramente si limita a COD e BOD5: a seconda dell’origine dello scarico si aggiungono spesso i metalli pesanti, ricercati con la spettrometria ICP-MS, gli indicatori microbiologici quando il recapito è un corpo idrico superficiale, analizzati con la filtrazione su membrana, o gli idrocarburi policiclici aromatici in presenza di lavorazioni specifiche, ricercati con il metodo HPLC per gli IPA.

Domande frequenti

Cosa misurano COD e BOD5?

Il COD misura l’ossigeno necessario a ossidare chimicamente tutta la sostanza organica e inorganica ossidabile presente nell’acqua. Il BOD5 misura invece l’ossigeno consumato dai microrganismi in cinque giorni, cioè la sola frazione biodegradabile. Insieme descrivono il carico organico totale e quello aggredibile biologicamente.

Come si esegue in laboratorio l’analisi del COD?

Il campione viene fatto reagire a caldo, in un contenitore chiuso, con dicromato di potassio in ambiente acido e catalizzatore; l’ossidante consumato viene poi quantificato per titolazione con un indicatore o per lettura spettrofotometrica del colore residuo, e il risultato si esprime in mg O2/L.

Come si esegue l’analisi del BOD5?

Il campione, eventualmente diluito e arricchito con nutrienti, viene posto in un contenitore chiuso e incubato al buio a 20°C per cinque giorni. Il consumo di ossigeno da parte dei microrganismi presenti viene misurato con metodo manometrico oppure per differenza tra ossigeno disciolto iniziale e finale.

Perché servono cinque giorni per il BOD5?

Cinque giorni è la durata convenzionale scelta per standardizzare il confronto tra campioni diversi: in questo intervallo la maggior parte della sostanza organica facilmente biodegradabile viene già ossidata dai microrganismi, offrendo un dato riproducibile senza attendere la degradazione completa, che richiederebbe molto più tempo.

Che cos’è il rapporto BOD5/COD e a cosa serve?

È l’indicatore usato per stimare la biodegradabilità di un refluo. Un rapporto alto suggerisce che gran parte del carico organico è aggredibile dai microrganismi e quindi trattabile biologicamente; un rapporto basso segnala una quota importante di sostanze poco biodegradabili o potenzialmente inibenti per la depurazione biologica.

Il COD è sempre più alto del BOD5?

Sì, il COD è per definizione uguale o maggiore del BOD5, perché l’ossidazione chimica al dicromato attacca anche sostanze che i microrganismi non riescono a degradare in cinque giorni o non degradano affatto. Il BOD5 non può quindi superare il COD dello stesso campione.

Serve un laboratorio accreditato per analizzare COD e BOD5 di uno scarico?

È fortemente consigliato: un laboratorio accreditato applica i metodi con procedure controllate, strumentazione tarata e un sistema di qualità documentato, elementi che danno al referto valore tecnico riconosciuto in caso di verifiche sull’autorizzazione allo scarico.

COD e BOD5 valgono anche per l’acqua potabile?

No, non sono parametri previsti per l’acqua destinata al consumo umano, disciplinata in Italia dal D.Lgs. 18/2023: appartengono al controllo degli scarichi e delle acque reflue, disciplinato invece dal D.Lgs. 152/2006.

Cosa succede se il BOD5 di un refluo è molto basso ma il COD è alto?

Indica una quota consistente di sostanza organica poco o per nulla biodegradabile, tipica di alcuni scarichi industriali: in questi casi un semplice trattamento biologico può non bastare e può essere necessario un pretrattamento chimico-fisico a monte della depurazione biologica.

In sintesi

COD e BOD5 raccontano due facce dello stesso carico organico: quanto ossigeno servirebbe per ossidarlo chimicamente e quanto ne consumano davvero i microrganismi in cinque giorni. Leggerli insieme, attraverso il loro rapporto, aiuta a capire non solo "quanto" è inquinato uno scarico, ma anche quanto sia trattabile con un impianto biologico. Per un quadro più ampio sulle tecniche di laboratorio applicate all’acqua, la pagina dedicata ai metodi analitici per l’acqua è il punto di partenza; per impostare correttamente una richiesta di analisi su un refluo o su uno scarico, indicando origine, portata e recettore previsto, puoi partire da una richiesta di analisi a LaboratorioAcqua.