九寨溝水體化學(xué)需氧量與高錳酸鹽指數(shù)的相關(guān)性分析

摘 要：通過對九寨溝縣（2012年）河流水質(zhì)中化學(xué)需氧量和高錳酸鹽指數(shù)的分析，研究其相互作用關(guān)系，為建立河流水體污染預(yù)防機制提供理論參考。并得到化學(xué)需氧量與高錳酸鹽指數(shù)的比值為2.71：1，相關(guān)關(guān)系y = 3.337x - 0.7519。

關(guān)鍵詞：化學(xué)需氧量；高錳酸鹽指數(shù)；相關(guān)性

中圖分類號：X83 文獻標識碼：A

化學(xué)需氧量重鉻酸鉀法（CODcr）和高錳酸鹽指數(shù)法（CODMn）都是反映水體受污染程度的重要指標，化學(xué)需氧量和高錳酸鹽指數(shù)越大，說明水體受有機物的污染越嚴重。因此，對化學(xué)需氧量和高錳酸鹽指數(shù)變化特征的研究有助于人們了解水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境的基本情況。

重鉻酸鉀法和高錳酸鹽指數(shù)法是用兩種不同的氧化劑在各自的氧化條件下測定的。重鉻酸鉀法是指在強酸并加熱條件下，用重鉻酸鉀作為氧化劑處理水樣時所消耗氧化劑的量。高錳酸鹽指數(shù)法是指在酸性或堿性介質(zhì)中，以高錳酸鉀為氧化劑，處理水樣時所消耗的量。

重鉻酸鉀法在規(guī)定條件下，芳烴及吡啶難以被氧化。而高錳酸鹽指數(shù)法在規(guī)定的條件下，許多有機物只能部分被氧化，易揮發(fā)的有機物也不包含在測定值之內(nèi)。重鉻酸鉀法（CODcr）的氧化能力理論上達到98%，實際氧化能力可達到100%。高錳酸鹽指數(shù)法的氧化能力理論上可達到58%，實際氧化能力只能達到40%左右，清潔地表水中化學(xué)需氧量和高錳酸鹽指數(shù)項目之間的比例關(guān)系大約為3.5：1或2.5：l的結(jié)果。化學(xué)需氧量和高錳酸鹽指數(shù)之間具有一定的相關(guān)性。

九寨溝屬長江水系嘉陵江的上游區(qū)域，由南向北匯入白河，白河與黑河在九寨溝縣兩河口匯合后始稱白水河，白水河在甘肅文縣境內(nèi)匯入白龍江。白水河水質(zhì)的變化直接反映了九寨溝環(huán)境質(zhì)量的變化情況。本文通過研究白水河地表水化學(xué)需氧量和高錳酸鹽指數(shù)的相互作用關(guān)系，以此為建立河流水體污染預(yù)防機制提供理論參考。

1 樣品的采集及分析

1.1 樣品采集方案

實驗監(jiān)測點的布設(shè)遵循《水和廢水監(jiān)測分析法》并結(jié)合具體情況，于2012年3月至2013年2月在九寨溝縣城的白水河設(shè)置了紅巖林場、龍康二級電站、嶺崗巖、青龍橋、縣城馬踏石5個監(jiān)測斷面（詳見圖1），使用定位儀（GPS）定位，每月采集1次水樣。

紅巖林場是白水河的源頭，龍康二級電站在九寨溝景區(qū)上游2公里左右，嶺崗巖在九寨溝下游500m左右，縣城馬踏石是在縣城下游1公里，青龍橋斷面為四川省與甘肅省交界處。

1.2 樣品保存及分析方法

樣品的采集和保存按照《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（HJ/T91-2002）》的規(guī)定進行，水樣采集后自然沉降30 min，取上層非沉降部分進行分析。分析測試方法為《水質(zhì) 化學(xué)需氧量的測定 重鉻酸鉀法GB11914-89》和《水質(zhì) 高錳酸鹽指數(shù)的測定GB11892-89》。

（1）重鉻酸鉀的測定步驟：取20mL水樣置于加熱管中，準確加入10mL重鉻酸鉀標準溶液，30mL硫酸-硫酸銀溶液，加熱回流2小時。加約80mL水稀釋至140ml后，加3滴試亞鐵靈作為指示劑，用硫酸亞鐵銨溶液滴定。

（2）高錳酸鹽指數(shù)的測定步驟：取100mL水樣于250mL錐形瓶中，加入5mL 1：3硫酸和10mL 0.01mol/L高錳酸鉀溶液，水浴加熱30min后，趁熱加入10ml 0.01mol/L草酸鈉標準溶液，用高錳酸鉀溶液滴定。

2 結(jié)果與討論

從圖2和圖3化學(xué)需氧量和高錳酸鹽指數(shù)變化趨勢來看，水樣3到7月的濃度要高于其它月份。

根據(jù)化學(xué)需氧量和高錳酸鹽指數(shù)的實驗數(shù)據(jù)，計算出該水體的化學(xué)需氧量與高錳酸鹽的比值平均為2.71：1的關(guān)系，在2.5：1-3.5：1之間。

采用最小二乘法建立線性回歸方程。兩者存在如下的線性關(guān)系（如圖4所示）：

y = 3.337x - 0.7519

r=0.8167

y ——化學(xué)需氧量濃度（mg/L）

x ——高錳酸鹽指數(shù)濃度（mg/L）

r ——相關(guān)系數(shù)

變量x和y是否存在線性相關(guān)關(guān)系，進行檢驗。

由α=0.05，根據(jù)樣本數(shù)60，自由度58，查《相關(guān)系數(shù)臨界值表》得到rα=0.25。

因為│r│=0.8167>0.25，線性相關(guān)非常顯著。

其中，各監(jiān)測斷面的化學(xué)需氧量和高錳酸鹽指數(shù)之間的相關(guān)分析見表1。

由于以上5個斷面的樣本數(shù)相同，所以rα同為0.58，且每組的r值都大于0.58，可以證明以上各斷面的化學(xué)需氧量和高錳酸鹽指數(shù)存在線性相關(guān)關(guān)系。其中青龍橋斷面的相關(guān)性最好。

3 結(jié)論

對于水質(zhì)指標，大多數(shù)江河、湖泊或是大型的采樣斷面，具有相對的穩(wěn)定性，九寨溝縣白龍江水質(zhì)中化學(xué)需氧量與高錳酸鹽指數(shù)具有顯著相關(guān)性。通過回歸分析得到回歸直線方程y = 3.337x - 0.7519，利用該回歸方程可進行化學(xué)需氧量和高錳酸鹽指數(shù)的推算。

如前所述，在一定條件下，重鉻酸鉀對有機物的氧化率高于高錳酸鉀，各個水體都有各自的水質(zhì)特征，掌握了這些規(guī)律特征，可以比較容易地判斷水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的異常值。不同水系的河流因其接納污染物的種類、數(shù)量等各有不同，其相關(guān)性存在一定差異。還需做大量的實測和分析工作，建立的回歸方程才有實際意義。

參考文獻

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注：第二作者為通訊作者。