水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測指標間相關關系淺析

葛淼李禮楊兵

（重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心 重慶 401147）

引言

環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)是客觀評價環(huán)境質(zhì)量狀況、反映污染治理成效、實施環(huán)境管理與決策的基本依據(jù)，當前環(huán)境管理水平日益提高和切實改善環(huán)境質(zhì)量的現(xiàn)實需要，對環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量提出了更高的要求。水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)審核，是監(jiān)測工作質(zhì)量保證的一個重要環(huán)節(jié)，是整個質(zhì)量保證體系中有效的控制手段[1,2]。監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性和合理性直接關系到監(jiān)測工作的質(zhì)量，水質(zhì)指標間的合理性關系則是數(shù)據(jù)審核的重點。水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)具有一定的規(guī)律性，是環(huán)境內(nèi)在質(zhì)量的外在表征[3]，各水質(zhì)指標之間相互影響和作用，存在著密切的相關性，掌握水質(zhì)指標間相關關系，能更為準確判斷監(jiān)測數(shù)據(jù)的合理性和客觀性[4]。本文基于水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)審核分析經(jīng)驗和相關研究文獻，探討主要水質(zhì)監(jiān)測指標的相關關系，為環(huán)境監(jiān)測分析人員在數(shù)據(jù)審核和統(tǒng)計分析時參考。

1 主要物理指標

水環(huán)境監(jiān)測的物理指標主要是指評價水質(zhì)的常規(guī)五參數(shù)（溫度、pH值、溶解氧、電導率、濁度），一般現(xiàn)場進行測定；另外，總硬度、總?cè)芙庑怨腆w、透明度等也是水質(zhì)監(jiān)測的主要物理指標。

（1）總固體懸浮物（TSS）與渾濁度/透明度（SD）的關系：渾濁度與懸浮物的質(zhì)量濃度大小有顯著正相關關系。但水華期間不適用，部分水華前后期懸浮物主要為藻類且質(zhì)量濃度很高，但透明度最高可達4～5m。有機物是難溶于水的，水中有機物絕大多數(shù)是附著在濁度顆粒上。

（2）電導率與總硬的關系：電導率和溶解性總固體濃度成正比，關系近似可解釋為：1μs/cm電導率=0.5ppm硬度。利用電導率儀或總固體溶解量計可以間接得到水的總硬度值，但是用電導率間接來測算水的硬度，會產(chǎn)生約為20-30 ppm的理論誤差。

（3）總硬度與總?cè)芙夤腆w的關系：一般總硬度監(jiān)測值小于總?cè)芙夤腆w值，其比值大約為0.5～0.8。若水中Ca2+、Mg2+含量很高時，其比值要比0.80大；若水中Ca2+、Mg2+含量很小時，其比值要比0.50小。

（4）電導率與溶解性總固體、水溫的關系：對天然淡水而言，在水溫一定時，溶解性總固體與電導率基本成線性關系。用電導率審核水質(zhì)分析結(jié)果的溶解性總固體（含鹽量）時，電導率乘以0.55-0.70因數(shù)能近似地等于溶解性總固體。對同一個水源水，因數(shù)基本確定，用電導率審核溶解性總固體相對準確。

（5）一般天然水體6＜pH≤9.4，溫度升高，pH降低（早晨pH低，下午pH高）；靜水壓力升高，pH降低；鹽度升高，pH升高，水華時，溶解氧過飽和，pH升高。

（6）水溫對測定電導率有很大的影響。溫度每升高1℃，電導率增加約2%。如果測定水樣的溫度不是25℃，而是0-30℃中的任何值時，必須對電導率進行溫度校正。

2 主要化學指標

（1）硝酸鹽氮（NO3--N）與亞硝酸鹽氮（NO2--N）、氨氮（NH4+-N）的關系：硝酸鹽氮是自然界氮循環(huán)的最終產(chǎn)物。由于氮源多以還原態(tài)氮形式排入水體，水中含氮有機物（如蛋白質(zhì)）在無氧環(huán)境中分解的最終產(chǎn)物是氨。環(huán)境中氮的存在形式受水體中溶解氧濃度影響。硝酸鹽氮和氨氮不可能同時高，一般溶解氧高的水體硝酸鹽氮的濃度高于氨氮濃度，反之氨氮濃度高于硝酸鹽氮濃度，亞硝酸鹽氮濃度與之無明顯關系。NH4+-N濃度升高表明水體近期受到污染。

（2）化學需氧量(CODcr)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)、五日生化需氧量(BOD5)、總有機碳(TOC)：化學需氧量反映水中被還原性物質(zhì)污染的程度，以污染物被氧化分解時所消耗氧化劑的數(shù)量，以氧的mg/L表示。高錳酸鉀法僅適用于測定污染較低的地表水、飲用水和生活污水，污染較高的工業(yè)廢水應適用CODcr?？傆袡C碳是指水體中溶解性和懸浮性有機物含碳的總量，比BOD5或COD更能直接表示有機物的總量。根據(jù)指標定義，一般可用下列規(guī)律判斷監(jiān)測結(jié)果合理性：化學需氧量監(jiān)測值應大于高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量，且高錳酸鹽指數(shù)值約為0.2～0.7倍化學需氧量監(jiān)測值，五日生化需氧量值約為0.2～0.8倍化學需氧量監(jiān)測值。在較清潔的水體中,BOD5/CODMn一般小于1,當CODMn大于10mg/L時,比值大于1可能性較大。

（3）石油類和化學需氧量的關系：石油類為耗氧有機污染物,能被重鉻酸鉀氧化,其濃度值高,則化學需氧量濃度值高。

（4）重金屬與硫化物的關系：在天然水中,有機物不完全分解會產(chǎn)生硫化氫氣體,在水中生成二價硫離子和一價硫氫根離子,重金屬離子可全部沉淀出來,水樣中硫化物濃度較高時,則重金屬（銅、鋅、鉛、鉻）的濃度值則較低,對于其他水體若重金屬以絡合態(tài)存在時,則不一定符合上述關系。

（5）溶解氧、五日生化需氧量與六價鉻及總鉻的關系：在天然水中,六價鉻還原為三價鉻取決于水中的溶解氧、化學需氧量、五日生化需氧量值,當溶解氧值越小,化學需氧量、五日生化需氧量值越高,則還原作用越強。因此，水環(huán)境中溶解氧值較小,化學需氧量、五日生化需氧量值較高時,六價鉻離子,被有機物還原為三價鉻,從而被水體中懸浮物吸附，沉降于水體底質(zhì)中,而水樣中六價鉻檢出值則較低,甚至不能檢出。但是其底質(zhì)中總鉻的含量卻不容忽視。

3 主要生物指標

水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)審核分析中主要關注的生物指標為水體富營養(yǎng)化引起的藻類生物量變化。富營養(yǎng)化是指氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)含量過多引起的水質(zhì)污染現(xiàn)象，出現(xiàn)富營養(yǎng)化時，浮游生物大量繁殖，使水體呈現(xiàn)藍色、紅色、棕色，這種現(xiàn)象也稱為“水華”。在自然條件下，湖泊演變沼澤、陸地的過程極為緩慢；在人類活動影響下，大量工業(yè)廢水和生活污水以及農(nóng)田徑流中的營養(yǎng)物質(zhì)進入水體后，水生生物特別是藻類迅速大量繁殖，改變生物種群種類數(shù)量，破壞水體生態(tài)平衡，同時造成溶解氧下降，魚類大量死亡。

水華發(fā)生主要條件：水動力低（靜水或緩慢流動水體）、日照、適宜氣溫、充足氮磷營養(yǎng)鹽水體中N/P含量比8～30時易發(fā)生水華。

（1）藻類（葉綠素 Chl-a）與總氮（TN）、總磷（TP）的關系：在靜止或緩慢流動的水體中，藻類在陽光照射的條件下，以水、二氧化碳、溶解性氮、磷等營養(yǎng)物為原料，不斷生產(chǎn)出有機物，并釋放出氧。藻類等浮游植物體內(nèi)所含碳、氮、磷等主要營養(yǎng)元素間存在著一個比較確定的比例。按質(zhì)量計C：N：P=41：7.2：1；按原子數(shù)計C：N：P=106：16：1。一般來說，水體中 N/P 含量比 8～30 時易發(fā)生水華。

（2）藻類（葉綠素Chl-a）與溶解氧、pH的關系：藻類光合作用時吸收水中的二氧化碳，釋放出氧氣。清潔水的溶解氧的飽和度應在100%左右，在藻類大量繁殖時會造成水的溶解氧過飽和，過飽和程度與藻類含量、水溫、陽光強度呈正相關性。溶解氧過飽和時，會有O2從水體中逸出。藻類吸收了水體中的CO2必然會造成水體PH值升高。同理，當水的pH升高時，水體吸收大氣中CO2的能力增強，這樣pH值不會無限的升高形成動態(tài)平衡。

結(jié)語

真實可靠的水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)是客觀評價水環(huán)境質(zhì)量狀況、促進水污染防治工作的重要基礎，數(shù)據(jù)審核過程中，應該根據(jù)各指標間的相關關系，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行比較和驗證，檢查審核數(shù)據(jù)的合理性。深化環(huán)境監(jiān)測體制改革，提高環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量是生態(tài)文明體制改革走向深入的必然要求，數(shù)據(jù)審核也應適應更高、更新的要求，更好服務于水污染防治工作和水環(huán)境質(zhì)量的持續(xù)改善。