地表水中總磷、氨氮、化學需氧量的相關性研究

鐘永美，黃 娟

(湖北省生態環境廳黃石生態環境監測中心，湖北 黃石 435000)

1 引言

總磷、氨氮、化學需氧量作為表征地表水污染程度的3個重要污染因子，在地表水常規監測中有著舉足輕重的作用。分析三者之間的相互關系[1]，建立回歸方程，研究其線性關系，便于通過其中某一參數的測定數據預估另外兩個參數的大致濃度范圍，確定合適的稀釋倍數，體改數據分析效率。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、氨氮和化學需氧量之間的相互關系，總結其規律性，為實際分析和數據審核提供參考[2]。

2 數據來源

數據來源于2019年度黃石市地表水7個斷面(點位)的監測數據。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個點位每月監測1次，共獲得252個數據。

3 研究方法

3.1 樣品分析方法

總磷分析采用《水質 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 氨氮的測定 納氏試劑分光光度法》 HJ535-2009[4]，化學需氧量分析采用《水質 化學需氧量的測定 重鉻酸鹽法》HJ828-2017[5]。

3.2 數據處理

用SSPS軟件對數據進行Pearson 相關性和顯著性分析，若相關性不顯著，則分析結束；若相關性顯著，則用EXCEL軟件繪制相關性曲線，得到回歸方程。

4 結果與分析

總磷、氨氮和化學需氧量2019年度不同時期的監測結果如表1所示。地表水采樣及前處理方法、結果保留位數參照《國家地表水環境質量監測網監測任務作業指導書》(試行)[6]中相關要求進行處理。

4.1 總磷與氨氮的相關性分析

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

根據表2、圖1～3可知，枯水期總磷與氨氮之間的相關系數值為0.445，并呈現出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關系；平水期總磷與氨氮之間的相關系數值為0.426，并呈現出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關系；豐水期總磷與氨氮之間的相關系數值為0.472，并呈現出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關系。

4.2 總磷與化學需氧量的相關性分析

以總磷濃度值為X軸，化學需氧量濃度值為Y軸，假設總磷與化學需氧量的線性關系為Y=BX+A，其中A為截距，B為斜率。總磷與化學需氧量的線性相關情況如表3所示，線性相關性曲線如圖4～6所示。

根據表3、圖4～6可知，枯水期總磷與化學需氧量之間的相關系數值為0.547，并呈現出0.01水平的顯著性，說明總磷與化學需氧量直接存在顯著的正相關關系；平水期總磷與化學需氧量之間的相關系數值為0.514，并呈現出0.01水平的顯著性，說明總磷與化學需氧量直接存在顯著的正相關關系；豐水期總磷與化學需氧量之間的相關系數值為0.616，并呈現出0.01水平的顯著性，說明總磷與化學需氧量直接存在顯著的正相關關系。并且總磷與化學需氧量的相關性高于總磷與氨氮的相關性。

表1 2019年度不同時期總磷、氨氮和化學需氧量的監測結果匯總 mg/L

表2 2019年度不同時期總磷與氨氮相關性情況

圖1 2019年枯水期總磷與氨氮線性關系

圖2 2019年平水期總磷與氨氮線性關系

圖3 2019年豐水期總磷與氨氮線性關系

時期相關系數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需氧量線性關系

圖5 2019年平水期總磷與化學需氧量線性關系

圖6 2019年豐水期總磷與化學需氧量線性關系

4.3 氨氮與化學需氧量的相關性分析

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

根據表4、圖7～9可知，枯水期氨氮與化學需氧量之間的相關系數值為0.375，并呈現出0.05水平的顯著性，說明氨氮與化學需氧量直接存在顯著的正相關關系；平水期氨氮與化學需氧量之間的相關系數值為0.160，并且P值高于0.05，說明氨氮與化學需氧量不存在相關性；豐水期氨氮與化學需氧量之間的相關系數值為0.094，接近于0，并且P值高于0.05，說明氨氮與化學需氧量不存在相關性。,氨氮與化學需氧量的相關性不高。

表4 2019年度不同時期氨氮與化學需氧量相關性情況

5 結論

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需氧量均呈現出正相關關系，比例系數隨時期不同而有所波動，豐水期的相關性明顯好于枯水期和平水期。氨氮與化學需氧量在枯水期呈現正相關關系，平水期和豐水期無明顯相關性。在日常的監測工作中，可以根據總磷、氨氮和化學需氧量中某一參數的測定，確定另外兩個參數的大致濃度范圍，預估稀釋倍數，提高監測效率。

圖7 2019年枯水期氨氮與化學需氧量線性關系

圖8 2019年平水期氨氮與化學需氧量線性關系

圖9 2019年豐水期氨氮與化學需氧量線性關系