地表水中總磷、氨氮、化學(xué)需氧量的相關(guān)性研究

鐘永美，黃 娟

(湖北省生態(tài)環(huán)境廳黃石生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，湖北 黃石 435000)

1 引言

總磷、氨氮、化學(xué)需氧量作為表征地表水污染程度的3個重要污染因子，在地表水常規(guī)監(jiān)測中有著舉足輕重的作用。分析三者之間的相互關(guān)系[1]，建立回歸方程，研究其線性關(guān)系，便于通過其中某一參數(shù)的測定數(shù)據(jù)預(yù)估另外兩個參數(shù)的大致濃度范圍，確定合適的稀釋倍數(shù)，體改數(shù)據(jù)分析效率。本文通過分析2019年度黃石市地表水7個斷面(點位)不同時期的總磷、氨氮和化學(xué)需氧量之間的相互關(guān)系，總結(jié)其規(guī)律性，為實際分析和數(shù)據(jù)審核提供參考[2]。

2 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源于2019年度黃石市地表水7個斷面(點位)的監(jiān)測數(shù)據(jù)。6～9月份為豐水期，4～5月份和10～11月份為平水期，2018年12月至2019年3月為枯水期，7個點位每月監(jiān)測1次，共獲得252個數(shù)據(jù)。

3 研究方法

3.1 樣品分析方法

總磷分析采用《水質(zhì) 總磷的測定 鉬酸銨分光光度法》GB 11893-1989[3]，氨氮分析采用《水質(zhì) 氨氮的測定 納氏試劑分光光度法》 HJ535-2009[4]，化學(xué)需氧量分析采用《水質(zhì) 化學(xué)需氧量的測定 重鉻酸鹽法》HJ828-2017[5]。

3.2 數(shù)據(jù)處理

用SSPS軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行Pearson 相關(guān)性和顯著性分析，若相關(guān)性不顯著，則分析結(jié)束；若相關(guān)性顯著，則用EXCEL軟件繪制相關(guān)性曲線，得到回歸方程。

4 結(jié)果與分析

總磷、氨氮和化學(xué)需氧量2019年度不同時期的監(jiān)測結(jié)果如表1所示。地表水采樣及前處理方法、結(jié)果保留位數(shù)參照《國家地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測任務(wù)作業(yè)指導(dǎo)書》(試行)[6]中相關(guān)要求進(jìn)行處理。

4.1 總磷與氨氮的相關(guān)性分析

以總磷濃度值為X軸，氨氮濃度值為Y軸，假設(shè)總磷與氨氮的線性關(guān)系為Y=BX+A，其中A為截距，B為斜率。總磷與氨氮的線性相關(guān)情況如表2所示，線性相關(guān)性曲線如圖1～3所示。

根據(jù)表2、圖1～3可知，枯水期總磷與氨氮之間的相關(guān)系數(shù)值為0.445，并呈現(xiàn)出0.05水平的顯著性，說明總磷與氨氮直接存在顯著的正相關(guān)關(guān)系；平水期總磷與氨氮之間的相關(guān)系數(shù)值為0.426，并呈現(xiàn)出0.05水平的顯著性，說明總磷與氨氮直接存在顯著的正相關(guān)關(guān)系；豐水期總磷與氨氮之間的相關(guān)系數(shù)值為0.472，并呈現(xiàn)出0.01水平的顯著性，說明總磷與氨氮直接存在顯著的正相關(guān)關(guān)系。

4.2 總磷與化學(xué)需氧量的相關(guān)性分析

以總磷濃度值為X軸，化學(xué)需氧量濃度值為Y軸，假設(shè)總磷與化學(xué)需氧量的線性關(guān)系為Y=BX+A，其中A為截距，B為斜率?？偭着c化學(xué)需氧量的線性相關(guān)情況如表3所示，線性相關(guān)性曲線如圖4～6所示。

根據(jù)表3、圖4～6可知，枯水期總磷與化學(xué)需氧量之間的相關(guān)系數(shù)值為0.547，并呈現(xiàn)出0.01水平的顯著性，說明總磷與化學(xué)需氧量直接存在顯著的正相關(guān)關(guān)系；平水期總磷與化學(xué)需氧量之間的相關(guān)系數(shù)值為0.514，并呈現(xiàn)出0.01水平的顯著性，說明總磷與化學(xué)需氧量直接存在顯著的正相關(guān)關(guān)系；豐水期總磷與化學(xué)需氧量之間的相關(guān)系數(shù)值為0.616，并呈現(xiàn)出0.01水平的顯著性，說明總磷與化學(xué)需氧量直接存在顯著的正相關(guān)關(guān)系。并且總磷與化學(xué)需氧量的相關(guān)性高于總磷與氨氮的相關(guān)性。

表1 2019年度不同時期總磷、氨氮和化學(xué)需氧量的監(jiān)測結(jié)果匯總 mg/L

表2 2019年度不同時期總磷與氨氮相關(guān)性情況

圖1 2019年枯水期總磷與氨氮線性關(guān)系

圖2 2019年平水期總磷與氨氮線性關(guān)系

圖3 2019年豐水期總磷與氨氮線性關(guān)系

時期相關(guān)系數(shù)rP值回歸方程枯水期0.547**0.003Y=75.594X+9.1111平水期0.514**0.005Y=100.14X+11.379豐水期0.616**0.000Y=131.06X+4.954

圖4 2019年枯水期總磷與化學(xué)需氧量線性關(guān)系

圖5 2019年平水期總磷與化學(xué)需氧量線性關(guān)系

圖6 2019年豐水期總磷與化學(xué)需氧量線性關(guān)系

4.3 氨氮與化學(xué)需氧量的相關(guān)性分析

以氨氮濃度值為X軸，化學(xué)需氧量濃度值為Y軸，假設(shè)氨氮與化學(xué)需氧量的線性關(guān)系為Y=BX+A，其中A為截距，B為斜率。氨氮與化學(xué)需氧量的線性相關(guān)情況如表4所示，線性相關(guān)性曲線如圖7～9所示。

根據(jù)表4、圖7～9可知，枯水期氨氮與化學(xué)需氧量之間的相關(guān)系數(shù)值為0.375，并呈現(xiàn)出0.05水平的顯著性，說明氨氮與化學(xué)需氧量直接存在顯著的正相關(guān)關(guān)系；平水期氨氮與化學(xué)需氧量之間的相關(guān)系數(shù)值為0.160，并且P值高于0.05，說明氨氮與化學(xué)需氧量不存在相關(guān)性；豐水期氨氮與化學(xué)需氧量之間的相關(guān)系數(shù)值為0.094，接近于0，并且P值高于0.05，說明氨氮與化學(xué)需氧量不存在相關(guān)性。,氨氮與化學(xué)需氧量的相關(guān)性不高。

表4 2019年度不同時期氨氮與化學(xué)需氧量相關(guān)性情況

5 結(jié)論

黃石市地表水7個斷面(點位)在枯水期、平水期和豐水期的總磷與氨氮以及總磷與化學(xué)需氧量均呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，比例系數(shù)隨時期不同而有所波動，豐水期的相關(guān)性明顯好于枯水期和平水期。氨氮與化學(xué)需氧量在枯水期呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，平水期和豐水期無明顯相關(guān)性。在日常的監(jiān)測工作中，可以根據(jù)總磷、氨氮和化學(xué)需氧量中某一參數(shù)的測定，確定另外兩個參數(shù)的大致濃度范圍，預(yù)估稀釋倍數(shù)，提高監(jiān)測效率。

圖7 2019年枯水期氨氮與化學(xué)需氧量線性關(guān)系

圖8 2019年平水期氨氮與化學(xué)需氧量線性關(guān)系

圖9 2019年豐水期氨氮與化學(xué)需氧量線性關(guān)系