Biyolojik Oksijen İhtiyacı (BOİ) ya da biyokimyasal oksijen ihtiyacı, suda bulunan oksijenin, yine suda bulunan mikro organizmalar tarafından ne kadar hızlı tüketildiğini tespit eden kimyasal bir işlemdir. Başka bir ifade ile biyolojik oksijen ihtiyacı, suda bulunan organik maddelerin, suda mevcut bulunan mikro organizmalar tarafından parçalanması için gerekli oksijen miktarını ifade etmektedir. Bu konu ile en fazla çevre mühendisleri ilgilenmektedir.

Atıksu arıtma tesisleri yapılırken ve işletilirken, biyolojik oksijen ihtiyacı değerlerine gereksinim duyulmaktadır. Bir suda bu değerlerin yüksek olması, suyun kirlilik düzeyinin çok yüksek olduğunu göstermektedir.

Akredite laboratuvarlar tarafından uygulanan ve biyolojik oksijen ihtiyacını tespit eden, dünyada geçerli ve standartlaştımış yöntem, BOİ5 testleridir. Bu yöntemde gerekli testler uygulandıktan sonra örnekler beş gün boyunca karanlık ve oda sıcaklığında muhafaza altında alınmakta ve sonuca ulaşılmaktadır.

Biyolojik oksijen ihtiyacı, alınan su örneğinin, 20 derece sıcaklıkta, belirli bir süre içinde ve tanımlanan koşullarda, içindeki organik maddelerin oksitlenmesi için mikro organizmalar tarafından kullanılan çözünmüş oksijen miktarıdır. Bu miktarı belirleyen birçok faktör bulunmaktadır. Örneğin, suda parçalanabilecek organik maddelerin konsantrasyonu, mikro organizmaların yapısı, sayısı ve adaptasyonu, mikro organizmalar için besinlerin miktarı, sıcaklık, ışık ve toksik etkilere sahip maddeler gibi.

Atıksuların çoğunda oksijen gereksinimi çok olan maddeler bulunmaktadır. Bu yüzden seyreltme suyunda mevcut çözünmüş oksijen miktarı yeterli olmamaktadır. Bu yüzden kimyasal yollardan atıksuda mikro organizmaların gelişmesini kolaylaştırmak gerekir. Alınacak numunenin tamamen stabil olması için gereken süre oldukça çok uzundur. Bu nedenle, beş gün standart inkübasyon süresi kabul edilmiş ve beş günde ölçülen BOİ değerleri BOİ5 olarak tanımlanmıştır. Bu yöntem ile atıksuda karbonlu ve azotlu madde ihtiyaçları ayrı olarak ölçülebilmektedir.