劉 佳，王 翠，吳 舢，李洪鑫

(天津泰達(dá)津聯(lián)自來水有限公司 天津300457)

爾王莊水庫高錳酸鹽指數(shù)與化學(xué)需氧量的相關(guān)性的研究

劉 佳，王 翠，吳 舢，李洪鑫

(天津泰達(dá)津聯(lián)自來水有限公司 天津300457)

通過對近兩年?duì)柾跚f水庫化學(xué)需氧量(CODCr)和高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)的監(jiān)測，對二者的相關(guān)性進(jìn)行了一元線性回歸分析，得出二者的回歸方程為 y＝3.823,x－2.067,1，相關(guān)系數(shù) R＝0.908,7，對二者相關(guān)性進(jìn)行了顯著性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)所得 F值遠(yuǎn)大于 F0.01(1，27)。因此二者具有十分顯著的相關(guān)性。故化學(xué)需氧量(CODCr)可由高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)通過一元線性回歸方程計(jì)算得出。

化學(xué)需氧量(CODCr) 高錳酸鹽指數(shù)(CODMn) 相關(guān)性

0 引 言

高錳酸鹽指數(shù)(下文以CODMn表示)和化學(xué)需氧量(下文以 CODCr表示)通常作為表示水體有機(jī)物相對含量的重要指標(biāo)，CODMn和 CODCr是指在一定條件下，以不同氧化劑，即重鉻酸鉀(K2Cr2O7)和高錳酸鉀(KMnO4)氧化水中的亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物和有機(jī)物所消化的氧化劑的量，以氧的 mg/L表示二者均是條件性指標(biāo)。[1]對于 CODCr的檢測，以重鉻酸鉀(K2Cr2O7)作為氧化劑，由于重鉻酸鉀的氧化性很強(qiáng)，故可氧化水體中全部的有機(jī)物，但此法耗時(shí)且耗電。而 CODMn的檢測，以高錳酸鉀(KMnO4)作為氧化劑，由于高錳酸鉀(KMnO4)的氧化性不如重鉻酸鉀(K2Cr2O7)，所以水體中有機(jī)物只能部分被氧化，檢測結(jié)果不能反映水體中有機(jī)物的綜合指標(biāo)。此法操作簡單、省時(shí)、省電，只需水浴 100,℃加熱 30,min后，即可進(jìn)行滴定分析。[2]對于這個(gè)問題，本文通過對爾王莊水庫 CODMn和 CODCr數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，二者存在著正相關(guān)的關(guān)系，通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)可建立一元線性回歸方程，從而解析 CODMn和化學(xué)需氧量CODCr在數(shù)值上的換算問題。

1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器

草酸鈉標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液(c＝0.100,0,mol/L)；硫酸溶液(1＋3)；高錳酸鉀溶液(c＝0.100,0,mol/L)，化學(xué)需氧量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，CODcr試劑(由HACH公司購置)，全自動滴定儀，消解器；HACH公司DR3900分光光度計(jì)。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 CODMn的測定

吸取 100,mL 充分混勻的水樣注入 250,mL 錐形瓶中，加入 5,mL 硫酸溶液(1＋3)。再加入10.00,mL 高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液(c＝0.010,00,mol/L)，將錐形瓶放入沸騰的水浴中，精確放置 30,min。取下錐形瓶，趁熱加入 10.00,mL 草酸鈉標(biāo)準(zhǔn)使用液(c＝0.010,00 mol/L)，充分振搖，使紅色褪盡。于白色背景上逐滴加入高錳酸鉀溶液(c＝0.010,00 mol/L)，至溶液呈微紅色即為終點(diǎn)。

2.2 CODCr的測定

吸取 2.00 mL 充分混勻的水樣注入預(yù)先購置好的消解管內(nèi)，充分振搖混勻后放入消解器內(nèi)，溫度保持在 150,℃，消解時(shí)間為 120 min。然后冷卻至室溫，在波長 350 nm 下，測定其濃度。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本文選取了2014年1月～2016年4月濱海水質(zhì)監(jiān)測站對爾王莊水庫的 28組監(jiān)測結(jié)果，這些結(jié)果基本可以反映灤河水的水質(zhì)情況，對爾王莊水庫水質(zhì)監(jiān)測的同時(shí)測定了CODMn和CODCr兩個(gè)指標(biāo)。對整個(gè)時(shí)間段所有的檢測結(jié)果進(jìn)行了匯總，見表1。

表1 爾王莊水庫地表水的CODMn和CODCr的檢測結(jié)果Tab.1 Testing results of chemical oxygen demand (CODCr)and permanganate index(CODMn) of surface water in Erwangzhuang reservoir

假設(shè) CODMn為 X 軸，CODCr為 Y 軸，利用表 1中的數(shù)據(jù)點(diǎn)繪制散點(diǎn)圖，見圖 1。由圖可以看出兩變量的關(guān)系呈直線趨勢，所以決定建立因變量y對自變量x的回歸直線方程。得出兩者的回歸直線方程如下：

y＝3.823,x－2.067,1

R＝0.908,7

式中，y為化學(xué)需氧量；x為高錳酸鹽指數(shù)；R為相關(guān)系數(shù)。

圖1 CODMn與CODCr的線性相關(guān)關(guān)系圖Fig.1 Linear correlation of chemical oxygen demand (CODCr)and permanganate index(CODMn)

3.2 線性回歸方程的檢驗(yàn)

3.2.1 相關(guān)系數(shù)的檢驗(yàn)

本文采用F檢驗(yàn)的方法對CODMn和CODCr二者的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)。在給定的顯著性水平α＝0.01下，從F分布表中查得F0.01(1，27)＝7.72。由計(jì)算得出該線性回歸的 F值為 123.154，F(xiàn)＞F0.01(1，27)，所以x與y有十分顯著的線性關(guān)系，即CODMn與 CODCr有十分顯著的線性關(guān)系。因此一元線性回歸方程成立，可以用CODMn的值計(jì)算得出CODCr的值(見表2)。

表2 一元線性回歸方差分析表Tab.2 Variance analysis of unary linear regression

3.2.2 誤差檢驗(yàn)

采用重鉻酸鉀法和酸性高錳酸鉀法分別測定爾王莊水庫地表水的水質(zhì)，可以分別得出 CODCr和CODMn的值。然后利用自變量CODMn根據(jù)本文得出的一元線性回歸方程計(jì)算 CODCr的值，對兩個(gè)不同方法得出的 CODCr的值進(jìn)行比較，得出兩個(gè)結(jié)果的誤差值見表3。

由表 3可以明顯看出，在重鉻酸鉀法測得的CODCr值與一元線性回歸方程計(jì)算得到的 CODCr值的誤差值中，大部分誤差值都在 10%,以內(nèi)，部分月份CODCr的誤差值在10%～20%,范圍內(nèi)。這些月份基本溫度較低，可見溫度對二者相關(guān)性有一定影響。

表3 重鉻酸鉀法測得的 CODCr值與一元線性回歸方程計(jì)算得CODCr值的比較Tab.3 Comparison of CODcrvalues measured by potassium dichromate method and equation of unary linear regression respectively

在本文統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)中只有一組數(shù)據(jù)誤差較高，其余 27組數(shù)據(jù)相對誤差均小于 20%,。因此在檢測中可以根據(jù) CODMn的值，通過一元線性回歸方程計(jì)算得出CODCr的值。

4 結(jié) 論

通過對近兩年?duì)柾跚f水庫化學(xué)需氧量(CODCr)和高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)的監(jiān)測，對二者的相關(guān)性進(jìn)行了一元線性回歸分析，得出二者的回歸方程為：

y＝3.823,x－2.067,1

相關(guān)系數(shù) R＝0.908,7，對二者相關(guān)性進(jìn)行了顯著性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)所得 F值為 123.154，遠(yuǎn)大于 F0.01(1，27)，所以二者具有十分顯著的相關(guān)性。對實(shí)驗(yàn)得出的 CODCr值與通過一元線性回歸方程計(jì)算所得的CODCr值進(jìn)行誤差分析，誤差均在實(shí)驗(yàn)室規(guī)范誤差范圍內(nèi)，故對于爾王莊水庫的水體化學(xué)需氧量(CODCr)可由高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)通過一元線性回歸方程計(jì)算得出?！?/p>

［1］ 王鶴揚(yáng). 地表水高錳酸鹽指數(shù)與化學(xué)需氧量的相關(guān)關(guān)系研究[J]. 環(huán)境科學(xué)與管理，2011，36(9)：118-121.

［2］ 胡大瓊. 高錳酸鹽指數(shù)與化學(xué)需氧量的相關(guān)關(guān)系探討[J]. 思茅師范高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2010，26(6)：22-24.

［3］ 宋盼盼，黃琳，吳朝霞. 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[J]. 水利技術(shù)監(jiān)督，2015(6)：91-92.

The Correlation of Permanganate Index with Chemical Oxygen Demand in Erwangzhuang Reservoir

LIU Jia，WANG Cui，WU Shan，LI Hongxin
(TEDA Jinlian Water Supply Co.，Ltd.，Tianjin 300457，China)

Based on the past two years’ monitoring of chemical oxygen demand(CODCr)and permanganate index(CODMn) in Erwangzhuang reservoir，a linear regression analysis was carried out to reveal the correlation．The regression equation and coefficient were obtained respectively：y＝3.823,x－2.067,1，R＝0.908,7．As correlation significant test indicated，the F value is much greater than F0.01(1，27)，which proves that the two factors have a very significant correlation．Therefore，the chemical oxygen demand(CODCr)can be calculated by permanganate index(CODMn)by a linear regression equation.

chemical oxygen demand(CODCr)；permanganate index(CODMn)；correlation

TV213

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1006-8945(2016)07-0032-03

2016-06-06