洱海水中化學需氧量、高錳酸鹽指數和五日生化需氧量的相關性分析

杜 娟

（云南省生態環境廳駐大理州生態環境監測站，云南 大理 671000）

化學需氧量（CODCr）是指在強酸和加熱條件下，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（CODMn）是指在酸性或堿性介質中，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物所進行的生物化學反應過程中所消耗的溶解氧數量，單位為mg/L。目前，國內外普遍規定在20 ℃±1 ℃溫度下培養5 d，分別測定樣品培養前后的溶解氧數量，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，化學需氧量、高錳酸鹽指數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系。黃慧坤研究認為，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環境廳駐大理州生態環境監測站2018-2020年每月一次的洱海監測數據，探討洱海水中化學需氧量、高錳酸鹽指數和五日生化需氧量之間的相關性。

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，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、農業灌溉、發電、調節氣候、漁業、航運、旅游七大主要功能。

1.2 監測點位設置

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

1.3 數據來源

本文采用的數據來源于云南省生態環境廳駐大理州生態環境監測站，其間采用2018年1月至2020年12月洱海水中化學需氧量、高錳酸鹽指數和五日生化需氧量的月均值數據，探討三者的相關性。

1.4 分析方法和依據

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

2 試驗結果與討論

2.1 三項監測指標的相關性分析

整理洱海水中化學需氧量、高錳酸鹽指數和五日生化需氧量的監測數據，采用EXCEL 2016對洱海水質數據進行分析和繪圖，分別統計出三項指標中兩項指標的線性關系和可決系數（R2）[4-7]，統計結果如圖1所示。

由圖1可知，洱海水中，化學需氧量和高錳酸鹽指數兩個監測因子表現出較為顯著的相關性，兩者的可決系數R2為0.599 1，有一定的參考價值；化學需氧量和五日生化需氧量兩個監測因子的相關性較弱，兩者的可決系數R2為0.284 0；高錳酸鹽指數和五日生化需氧量兩個監測因子的相關性較弱，兩者的可決系數R2為0.140 3。

圖1 化學需氧量、高錳酸鹽指數和五日生化需氧量之間的相關性

2.2 三項監測指標的比值分析

整理2018年1月至2020年12月洱海水中化學需氧量、高錳酸鹽指數和五日生化需氧量的月均值數據，分別統計出五日生化需氧量和高錳酸鹽指數的比值、五日生化需氧量和化學需氧量的比值、高錳酸鹽指數和化學需氧量的比值，統計結果如表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；高錳酸鹽指數和化學需氧量的比值CODMn/CODCr最小為0.214，最大為0.281，均值為0.245。

表1 化學需氧量、高錳酸鹽指數和五日生化需氧量各個數據之間的比值

3 結論

從2018年1月至2020年12月洱海水中化學需氧量、高錳酸鹽指數和五日生化需氧量的月均值來看，洱海水質相對穩定，化學需氧量、高錳酸鹽指數和五日生化需氧量三者之間有一定的關系，均表現為CODCr＞CODMn＞BOD5。洱海水中，五日生化需氧量和高錳酸鹽指數的相關性、五日生化需氧量和化學需氧量的相關性都比較弱；但高錳酸鹽指數和化學需氧量這兩個監測因子表現出較為顯著的相關性，有一定的參考價值。各項指標的比值保持在一定范圍，五日生化需氧量和高錳酸鹽指數的比值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；高錳酸鹽指數和化學需氧量的比值CODMn/CODCr介于0.214～0.281，均值為0.245。因此，對于洱海水中的化學需氧量、高錳酸鹽指數和五日生化需氧量，基本可以利用單一指標來預測或估算其他兩項指標的范圍，這對于監測數據預判和數據合理性審核具有一定的指導意義。