宋盼盼，黃 琳，吳朝霞

（湖北省孝感市水文水資源勘測局，湖北孝感432100）

高錳酸鹽指數(shù)與化學(xué)需氧量的相關(guān)性分析及應(yīng)用

宋盼盼，黃 琳，吳朝霞

（湖北省孝感市水文水資源勘測局，湖北孝感432100）

通過對高錳酸鹽指數(shù)與化學(xué)需氧量監(jiān)測數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析，表明高錳酸鹽指數(shù)與化學(xué)需氧量線性關(guān)系顯著。因此在水體還原性污染物構(gòu)成相對穩(wěn)定的情況下，通過高錳酸鹽指數(shù)推算出化學(xué)需氧量，對水質(zhì)監(jiān)測工作有一定的應(yīng)用價值。

高錳酸鹽指數(shù)；化學(xué)需氧量；相關(guān)性；應(yīng)用

D OI：10.3969/j.i s s n.1008_1305.2015.06.034

1 高錳酸鹽指數(shù)與化學(xué)需氧量的區(qū)別與聯(lián)系

高錳酸鹽指數(shù)（C O DMn）是指在一定條件下，用高錳酸鉀氧化水樣中的某些有機物及無機還原性物質(zhì)，由消耗的高錳酸鉀量計算相當?shù)难趿俊；瘜W(xué)需氧量（C O DCr）是指在一定條件下，經(jīng)重鉻酸鉀氧化處理時，水樣中的溶解性物質(zhì)和懸浮物所消耗的重鉻酸鹽相對應(yīng)的氧的質(zhì)量濃度［1］。高錳酸鹽指數(shù)和化學(xué)需氧量都是用定量的數(shù)值來間接地、相對地表示水體中還原性物質(zhì)數(shù)量的重要指標［2］。表1簡要概括了C O DMn與C O DCr的區(qū)別。二者采用不同的氧化劑在不同的氧化條件下測定，由于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，在測定高錳酸鹽指數(shù)時，水樣中還原性物質(zhì)的氧化率大約為50%，在測定化學(xué)需氧量時則可達到90%以上［3］。對于同一水體，其污染物的種類構(gòu)成相對固定，二者之間可能存在一定的相關(guān)性。

表1 C ODMn與C ODCr的區(qū)別

2 高錳酸鹽指數(shù)與化學(xué)需氧量的相關(guān)性分析

2.1 曲線方程的計算

現(xiàn)以竹竿河大悟段2014年3～10月C O DMn和C O DCr的監(jiān)測資料為例，具體地分析二者的相關(guān)關(guān)系，監(jiān)測結(jié)果見表2。

利用上表中的數(shù)據(jù)在e x c e l軟件中生成散點圖，并添加趨勢線，如圖1。

表2 C ODMn和C ODCr監(jiān)測成果

利用e x c e l軟件擬合出C O DMn和C O DCr線性關(guān)系的曲線方程：

式中：y為化學(xué)需氧量；x為高錳酸鹽指數(shù)。

調(diào)用C O R R E L函數(shù)，計算出C O DMn和C O DCr相關(guān)系數(shù)r=0.9247。

2.2 相關(guān)系數(shù)的顯著性檢驗

擬合出的曲線方程是否對描述高錳酸鹽指數(shù)與化學(xué)需氧量的關(guān)系有實際意義，仍需要進行相關(guān)性檢驗。

圖1 竹竿河大悟段C ODMn和C ODCr相關(guān)關(guān)系散點圖

建立如下假設(shè)，H0：ρ=0（該河段的高錳酸鹽指數(shù)與化學(xué)需氧量不存在顯著線性關(guān)系；無效假設(shè)），H1：ρ≠0（該河段的高錳酸鹽指數(shù)與化學(xué)需氧量存在顯著線性關(guān)系；備擇假設(shè)），確定檢驗水準α=0.01。

根據(jù)以下公式計算出統(tǒng)計量t值：

式中，t代表統(tǒng)計量；r代表相關(guān)性系數(shù)；n代表樣本容量。

經(jīng)計算得：t=9.0874

當顯著性水準α=0.01，即置信度P=99%時，自由度df=n-2=14。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)查相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗表，得出t0.01，14=0.6226。

顯然，t＞t0.01，14，所以拒絕假設(shè)H0，即該河段的高錳酸鹽指數(shù)與化學(xué)需氧量線性關(guān)系顯著。

3 高錳酸鹽指數(shù)與化學(xué)需氧量相關(guān)性的應(yīng)用

3.1 利用回歸方程相互推算

高錳酸鹽指數(shù)與化學(xué)需氧量都是水體是否發(fā)生污染的重要指標。一直以來，我國地表水環(huán)境質(zhì)量標準既有高錳酸鹽指數(shù)標準，同時又有化學(xué)需氧量標準。通常，在地表水水質(zhì)監(jiān)測中，高錳酸鹽指數(shù)作為常規(guī)檢測參數(shù)，化學(xué)需氧量作為非常規(guī)檢測參數(shù)，只有重要水體及入河排污口才測定化學(xué)需氧量。近幾年來，隨著最嚴格水資源管理制度的實施和水資源質(zhì)量調(diào)查評價、水功能區(qū)納污能力計算等工作的開展，化學(xué)需氧量成為評價水質(zhì)污染狀況的最關(guān)鍵指標。由于是非常規(guī)檢測參數(shù)，化學(xué)需氧量的監(jiān)測數(shù)據(jù)不完善往往給相關(guān)工作帶來不少困難。

研究各類水體的高錳酸鹽指數(shù)與化學(xué)需氧量的相關(guān)性，用高錳酸鹽指數(shù)來推算化學(xué)需氧量，對于水體污染評價有重要的實用意義?？梢杂行У乜朔咭驕y定方法不統(tǒng)一而難以比較的難題。另外，在水功能區(qū)納污能力計算時，可利用高錳酸鹽指數(shù)的歷史數(shù)據(jù)，為化學(xué)需氧量總量控制提供依據(jù)。

3.2 控制化學(xué)需氧量的監(jiān)測頻次

高錳酸鹽指數(shù)檢測時使用高錳酸鉀在酸性條件下氧化水樣中的還原性物質(zhì)，而化學(xué)需氧量檢測時使用重鉻酸鉀作為氧化劑，濃硫酸和硫酸銀作為催化劑，并用硫酸汞屏蔽氯離子干擾。由于化學(xué)需氧量的檢測中使用的藥品大多很昂貴，其檢測成本是高錳酸鹽指數(shù)檢測成本的十幾倍。更需要注意的是，重鉻酸鉀是一種有毒且對人和動物有潛在致癌危險性的強氧化劑，硫酸汞屬于劇毒化學(xué)品，實驗后的廢液難以處理，一旦進入土壤或水體，將產(chǎn)生極大的危害。相比之下，高錳酸鹽指數(shù)的檢測成本低廉，帶來的二次污染也較小。

通過確立水體的高錳酸鹽指數(shù)與化學(xué)需氧量的相關(guān)性，利用回歸方程推算出對應(yīng)的化學(xué)需氧量，以減少化學(xué)需氧量的監(jiān)測頻次，對資源節(jié)約和環(huán)境保護有著很重要的意義。

3.3 監(jiān)測數(shù)據(jù)合理性檢驗

水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)往往直接關(guān)系到行政部門的正確決策，因此，檢測數(shù)據(jù)必須能準確地反映水體的真實情況。為了確保水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)準確可靠，對檢測數(shù)據(jù)進行合理性檢驗十分重要。對于污染物構(gòu)成相對穩(wěn)定的水體，其高錳酸鹽指數(shù)與化學(xué)需氧量往往表現(xiàn)出顯著的相關(guān)性，利用長期監(jiān)測積累的大量的數(shù)據(jù)擬合出該水體C O DMn和C O DCr線性關(guān)系的曲線方程，對高錳酸鹽指數(shù)和化學(xué)需氧量的監(jiān)測數(shù)據(jù)的合理性檢驗具有重要的參考價值。

4 結(jié)語

水體中高錳酸鹽指數(shù)與化學(xué)需氧量的相關(guān)性分析必須通過長期的監(jiān)測，以大量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)得出的曲線方程才能更真實地反映出二者的相關(guān)關(guān)系。污染物構(gòu)成相對穩(wěn)定的水體，其高錳酸鹽指數(shù)與化學(xué)需氧量的相關(guān)性更顯著，對于水質(zhì)成分變化較大的水體，上述相關(guān)性可能并不顯著。高錳酸鹽指數(shù)與化學(xué)需氧量的相關(guān)性在水質(zhì)監(jiān)測中具有一定的應(yīng)用價值，但不適用于仲裁性監(jiān)測、監(jiān)督性監(jiān)測、考核性監(jiān)測等精度要求較高的水質(zhì)監(jiān)測活動。

［1］北京工業(yè)大學(xué)工業(yè)水務(wù)中心，中國標準出版社第二編輯室.水務(wù)管理法規(guī)標準規(guī)范全書（水源環(huán)境卷）［M］.北京：中國標準出版社，2003.

［2］李志亮，仲躋文.生化需氧量、化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)三者關(guān)系簡析［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2015（01）：6.

［3］李海燕.地表水水質(zhì)污染對C O DMn和C O DCr相關(guān)關(guān)系的影響［J］.武漢科技學(xué)院學(xué)報，2006（05）：30_32.

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宋盼盼（1987年—），男，助理工程師。