洱海水中化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)和五日生化需氧量的相關(guān)性分析

杜 娟

（云南省生態(tài)環(huán)境廳駐大理州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，云南 大理 671000）

化學(xué)需氧量（CODCr）是指在強(qiáng)酸和加熱條件下，用重鉻酸鉀作為氧化劑處理水樣時所消耗氧化劑的量，單位為mg/L[1]。高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）是指在酸性或堿性介質(zhì)中，以高錳酸鉀為氧化劑處理水樣時所消耗氧化劑的量，單位為mg/L[1]。生化需氧量（BOD）是指在一定條件下，微生物分解存在于水中的可生化降解有機(jī)物所進(jìn)行的生物化學(xué)反應(yīng)過程中所消耗的溶解氧數(shù)量，單位為mg/L。目前，國內(nèi)外普遍規(guī)定在20 ℃±1 ℃溫度下培養(yǎng)5 d，分別測定樣品培養(yǎng)前后的溶解氧數(shù)量，二者之差即為五日生化需氧量（BOD5），單位為mg/L[1]。

從以上定義可以看出，化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)和五日生化需氧量三者具有一定的共性，又具有一定的差異，三者在理論上存在定性的大小關(guān)系。黃慧坤研究認(rèn)為，一般情況下，由CODCr的測定值可以推測CODMn測定值及BOD測定值的范圍[2-3]。本文采用云南省生態(tài)環(huán)境廳駐大理州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站2018-2020年每月一次的洱海監(jiān)測數(shù)據(jù)，探討洱海水中化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)和五日生化需氧量之間的相關(guān)性。

1 研究對象及方法

1.1 研究對象概況

洱海位于云南省大理白族自治州大理市，是僅次于滇池的云南省第二大淡水湖泊。洱海北起洱源縣南端，南止大理市下關(guān)，南北長為42.58 km，東西最大寬度為9.0 km，湖面面積為252.91 km2，蓄水量約為29.5億m3，平均水深為10.8 m，最深為21.5 m。洱海具有供水、農(nóng)業(yè)灌溉、發(fā)電、調(diào)節(jié)氣候、漁業(yè)、航運、旅游七大主要功能。

1.2 監(jiān)測點位設(shè)置

由北至南設(shè)置4個斷面，每個斷面設(shè)3條線、2個監(jiān)測點（分別測定表層水和底層水），共設(shè)12條線、24個監(jiān)測點。每年每月采樣監(jiān)測一次，全年共監(jiān)測12次，每月均在上旬采樣。

1.3 數(shù)據(jù)來源

本文采用的數(shù)據(jù)來源于云南省生態(tài)環(huán)境廳駐大理州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，其間采用2018年1月至2020年12月洱海水中化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)和五日生化需氧量的月均值數(shù)據(jù)，探討三者的相關(guān)性。

1.4 分析方法和依據(jù)

化學(xué)需氧量（CODCr）測定采用《水質(zhì) 化學(xué)需氧量的測定 重鉻酸鹽法》（HJ 828—2017）；高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）測定采用《水質(zhì) 高錳酸鹽指數(shù)的測定》（GB 11892—1989）；五日生化需氧量（BOD5）測定采用《水質(zhì) 五日生化需氧量（BOD5）的測定 稀釋與接種法》（HJ 505—2009）。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 三項監(jiān)測指標(biāo)的相關(guān)性分析

整理洱海水中化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)和五日生化需氧量的監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用EXCEL 2016對洱海水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和繪圖，分別統(tǒng)計出三項指標(biāo)中兩項指標(biāo)的線性關(guān)系和可決系數(shù)（R2）[4-7]，統(tǒng)計結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，洱海水中，化學(xué)需氧量和高錳酸鹽指數(shù)兩個監(jiān)測因子表現(xiàn)出較為顯著的相關(guān)性，兩者的可決系數(shù)R2為0.599 1，有一定的參考價值；化學(xué)需氧量和五日生化需氧量兩個監(jiān)測因子的相關(guān)性較弱，兩者的可決系數(shù)R2為0.284 0；高錳酸鹽指數(shù)和五日生化需氧量兩個監(jiān)測因子的相關(guān)性較弱，兩者的可決系數(shù)R2為0.140 3。

圖1 化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)和五日生化需氧量之間的相關(guān)性

2.2 三項監(jiān)測指標(biāo)的比值分析

整理2018年1月至2020年12月洱海水中化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)和五日生化需氧量的月均值數(shù)據(jù)，分別統(tǒng)計出五日生化需氧量和高錳酸鹽指數(shù)的比值、五日生化需氧量和化學(xué)需氧量的比值、高錳酸鹽指數(shù)和化學(xué)需氧量的比值，統(tǒng)計結(jié)果如表1所示。

從表1可以看出，五日生化需氧量和高錳酸鹽指數(shù)的比值BOD5/CODMn最小為0.188，最大為0.775，均值為0.461；五日生化需氧量和化學(xué)需氧量的比值BOD5/CODCr最小為0.043，最大為0.173，均值為0.112；高錳酸鹽指數(shù)和化學(xué)需氧量的比值CODMn/CODCr最小為0.214，最大為0.281，均值為0.245。

表1 化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)和五日生化需氧量各個數(shù)據(jù)之間的比值

3 結(jié)論

從2018年1月至2020年12月洱海水中化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)和五日生化需氧量的月均值來看，洱海水質(zhì)相對穩(wěn)定，化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)和五日生化需氧量三者之間有一定的關(guān)系，均表現(xiàn)為CODCr＞CODMn＞BOD5。洱海水中，五日生化需氧量和高錳酸鹽指數(shù)的相關(guān)性、五日生化需氧量和化學(xué)需氧量的相關(guān)性都比較弱；但高錳酸鹽指數(shù)和化學(xué)需氧量這兩個監(jiān)測因子表現(xiàn)出較為顯著的相關(guān)性，有一定的參考價值。各項指標(biāo)的比值保持在一定范圍，五日生化需氧量和高錳酸鹽指數(shù)的比值BOD5/CODMn介于0.188～0.775，均值為0.461；五日生化需氧量和化學(xué)需氧量的比值BOD5/CODCr介于0.043～0.173，均值為0.112；高錳酸鹽指數(shù)和化學(xué)需氧量的比值CODMn/CODCr介于0.214～0.281，均值為0.245。因此，對于洱海水中的化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)和五日生化需氧量，基本可以利用單一指標(biāo)來預(yù)測或估算其他兩項指標(biāo)的范圍，這對于監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)判和數(shù)據(jù)合理性審核具有一定的指導(dǎo)意義。