水環(huán)境監(jiān)測指標的相關性分析

簡介：對水環(huán)境指標的相關性進行分析，為監(jiān)測數(shù)據(jù)審核提供幫助。

關鍵字：水環(huán)境指標，相關性分析

環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)是環(huán)境內在質量的外在表現(xiàn),它有著自身的規(guī)律和特性，某些要素之間有很緊密的相關性,了解這種關系有助于我們對數(shù)據(jù)進行審核。本人根據(jù)多年數(shù)據(jù)審核經(jīng)驗，對環(huán)境指標的相關性進行以下概述：

溶解總固體和電導率

電導是水溶液電阻的倒數(shù)，水樣中可溶性離子越多，電阻就越小，電導就越大，因此水樣的電導率和總溶解固體存在一定的相關關系。天然水中，總溶解固體和電導率的比值大約為0.55—0.70，這只是一種粗略的估算。若水樣中含有較多的游離酸或苛性堿，其比值要比0.55小，若水樣中含有大量鹽分，其比值可能比0.70大。

溶解總固體和總硬度

由于水中主要離子有八種，其中就含有Ca2+和Mg2+ ,因此水樣的總硬度<總溶解固體，其比值大約為0.50—0.80，這只是粗略的估算。若水中Ca+ 、Mg2+含量很高時，其比值要比0.80大，而若水中Ca2+ 、Mg2+含量很小時，其比值要比0.50小。

氟與硬度

氟與 Ca、Mg 形成沉淀物溶度積較小, 因此, 在中性、弱酸性或弱堿性水溶液中, 氟含量與鈣、鎂量負相關, 即與硬度呈負相關。

可濾蒸發(fā)殘渣和可濾離子總量

對于清潔水樣，可濾蒸發(fā)殘渣（105℃烘干至恒重）大體上等于可濾離子（主要是水中八大離子Na+、K+、Ca+2 、Mg2+、SO42-、Cl-、HCO3-、SiO32- ）之和。對于受污染的水樣，由于可能含有較高濃度的Fe3+、Mn2+、Zn2+、Cu2+、F-、NO3-等離子，可濾蒸發(fā)殘渣濃度可能大于八大離子濃度之和。水樣中若含有較多的酸性成分，由于烘干時酸因揮發(fā)而損失，可濾蒸發(fā)殘渣濃度可能小于八大離子濃度之和。

總硬度與鈣、鎂總量的關系

總硬度實為鈣、鎂總摩爾濃度，但由于其它離子也與EDTA絡合，所以當其它離子濃度較大時，測得的總硬度應大于鈣、鎂摩爾濃度之和，當其它離子很少時，測得的總硬度近似等于鈣、鎂摩爾濃度之和。

總堿度與總硬度、碳酸鹽硬度、非碳酸鹽硬度間的關系

碳酸鹽硬度、非碳酸鹽硬度是總硬度的兩個組成部分，通常用CaCO3(mg·L-1)表示。碳酸鹽硬度相當于水中碳酸鹽及重碳酸鹽結合的鈣和鎂所形成的硬度；當水中鈣和鎂含量超出與它們結合的碳酸鹽和重碳酸鹽含量時，多余的鈣和鎂就與水中氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽結成非碳酸鹽硬度。

總堿度是指水體中碳酸鹽、重碳酸鹽及氫氧化物總量之和，主要反映水體中CO32+、

HCO3-、OH-含量，通常也用CaCO3(mg·L-1)表示。

由以上概念可得出，當總硬度>總堿度時，總硬度等于碳酸鹽硬度與非碳酸鹽硬度之和，非碳酸鹽硬度應檢出；當總硬度<總堿度時，總硬度等于碳酸鹽硬度，非碳酸鹽硬度應未檢出。

水中陰、陽離子摩爾濃度的關系

這里所指的摩爾濃度關系是指陰、陽離子當量之和的關系。由于水中陰、陽離子始終處于一種相互聯(lián)系、相互制約的關系，欲要保持水溶液中陰、陽離子電荷平衡，那么陰、陽離子摩爾濃度總和應大致相等［3］。

離子積和溶度積的關系

許多化合物在水中溶解度很小，如CuS、HgS、CaF2、MgF2、SrSO4、BaSO4、AgCl、HgCl2等，而且重金屬在近中性的天然水體中，多數(shù)都會水解為難溶的氫氧化物沉淀而被懸浮物吸附或轉移至沉淀相中（如Fe3+），因此，可濾水中重金屬離子濃度不可能高。當離子積大于溶度積時，化合物即析出沉淀；當離子積小于溶度積時，則該離子可存在于溶液中。因此，F(xiàn)-與Ca2+、Mg2+之間、SO42-與Ba2+ 、Sr2+之間S2-與Cu2+、Hg2+之間、Cl-與Ag+、Hg2+之間呈明顯負相關，當一方濃度較大時，另一方濃度則很低。

CODCr、CODMn、BOD5之間的關系

重鉻酸鉀的條件電極電位比高錳酸鉀高, 在重鉻酸鉀氧化體系中酸性的強度和氧化劑的濃度都比高錳酸鉀氧化體系更強、更高。對于一般水體必定有一部分有機物質不能在 CO DMn 法中被氧化而可在 CO Dcr 法中被氧化， COD cr 氧化率可達 90% 以上， 而 COD Mn的氧化率為 50% 。CO Dcr 和 BO D5 兩項指標各有 特點，生化需氧量能夠反映出可被微生物氧化分解的有機物量,而化學需氧量則幾乎可以表示出有機物全部氧化分解所需的氧量。對于同一份水樣，存在以下規(guī)律：

CO Dcr >CO DMn ( 酸性法) CO Dcr>BO D5

TOC、CODCr、CODMn之間的關系

總有機碳(TOC)是以碳的含量來表示水體中有機物質總量的綜合指標，TOC采用燃燒法將有機物全部氧化，直接表示水體中有機物污染程度。TOC、CODcr和CODMn同為表示水體有機物污染程度的指標，在生活污水和不同行業(yè)工業(yè)廢水的測試結果TOC與CODcr及CODMn均有明顯的相關關系。從理論上講CODcr是用消耗的O2 表示耗氧量，而TOC是用C來表示耗氧量二者比例為O2 /C=32/12=2.7，對特定的水體而言這個換算系數(shù)能滿足要求。但由于不同水體組成成分不同，有機物的含量也各不相同，即使是同一種水體由于水期、來水情況、生產(chǎn)工藝不同和原料成分的變化也有所不同。它們之間的轉換關系要進行試驗得到［4］。

石油類與 CODcr的關系

石油類屬于有機污染物, 能被重鉻酸鉀氧化, 石油類濃度值高, 則CO Dcr濃度值高, 但沒有一定的相關系數(shù)。

三氮與溶解氧的關系

由于環(huán)境中的氮存在形式受環(huán)境條件的變化而發(fā)生改變，特別受水體中溶解氧的濃度影響，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［2］。

水溫與溶解氧的關系

水中溶解氧的分布和變化是受溫度、生物、化學及各種物理過程聯(lián)合影響的結果。總體上來說,主要是受水溫控制,其季節(jié)變化十分明顯。水中溶解氧值與水溫呈負相關，且一般情況下不應大于相應水溫下的飽和溶解氧值。

三氮與總氮的關系

氮在水體中的存在形式主要有硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨和有機氮. 因此總氮應該是三氮和有機氮的總和。對同一份水樣，存在以下邏輯關系：

總氮>氨氮 總氮 > 氨氮與硝酸鹽氮與亞硝酸鹽氮之和

六價鉻與總鉻的關系

水中鉻通常以三價和六價存在，兩者在一定條件下可以轉換，總鉻是三價鉻和六價鉻之和，因此對同一份水樣，存在以下邏輯關系。

總鉻 > 六價鉻

硫化物與重金屬的關系

在同一水樣中硫化物濃度高時, 則重金屬( Cu、pb、Zn、Cd 等) 的濃度值則較低. 若重金屬以絡合態(tài)存在時, 則不一定符合上述關系。

細菌總數(shù)、大腸菌群、糞大腸菌群之間的關系

大腸菌群只是細菌種類中的一個種群，受其污染的途徑有限。根據(jù)長期檢測的結果可得出檢出大腸菌群的樣品細菌總數(shù)也能檢出，細菌總數(shù)數(shù)量多的樣品不一定檢出總大腸菌群。糞大腸菌群屬于總大腸菌群，且其檢測溫度為44.5℃，比總大腸菌群的檢測溫度37℃高，因此糞大腸菌群的檢測值要比總大腸菌群的檢測值小，即糞大腸菌群值<總大腸菌群值。

數(shù)據(jù)的審核是環(huán)境監(jiān)測質量保證的重要的環(huán)節(jié)，審核人員根據(jù)掌握的環(huán)境指標之間的相關性，對監(jiān)測數(shù)據(jù)的合理性進行綜合的比較、邏輯分析判斷，從而得出正確審核結論。

參考文獻

［1］環(huán)境保護總局.《水和廢水監(jiān)測分析方法》 第四版.中國環(huán)境科學出版社，2002年

［2］張芳.環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)審核中各類數(shù)據(jù)邏輯關系的研究.環(huán)境科學與管理 第33卷 第11期2008年11月

［3］ 王俊榮.淺談環(huán)境水質分析結果的審核工作［J］.理化分析-化學分冊，2005，7（17）：500.

［4］韓永生; 鄧宇杰. 總有機碳與高錳酸鹽指數(shù)及化學需氧量的相關性.中國科學院上海冶金研究所; 材料物理與化學(專業(yè)) 博士論文 2000年度

作者簡介：彭超英（1958--）高級工程師，從事環(huán)境監(jiān)測質量管理工作。