高锰酸盐指数与化学需氧量的相关性分析及应用

宋盼盼，黄 琳，吴朝霞

（湖北省孝感市水文水资源勘测局，湖北孝感432100）

高锰酸盐指数与化学需氧量的相关性分析及应用

宋盼盼，黄 琳，吴朝霞

（湖北省孝感市水文水资源勘测局，湖北孝感432100）

通过对高锰酸盐指数与化学需氧量监测数据的相关性分析，表明高锰酸盐指数与化学需氧量线性关系显著。因此在水体还原性污染物构成相对稳定的情况下，通过高锰酸盐指数推算出化学需氧量，对水质监测工作有一定的应用价值。

高锰酸盐指数；化学需氧量；相关性；应用

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

1 高锰酸盐指数与化学需氧量的区别与联系

高锰酸盐指数（C O DMn）是指在一定条件下，用高锰酸钾氧化水样中的某些有机物及无机还原性物质，由消耗的高锰酸钾量计算相当的氧量。化学需氧量（C O DCr）是指在一定条件下，经重铬酸钾氧化处理时，水样中的溶解性物质和悬浮物所消耗的重铬酸盐相对应的氧的质量浓度［1］。高锰酸盐指数和化学需氧量都是用定量的数值来间接地、相对地表示水体中还原性物质数量的重要指标［2］。表1简要概括了C O DMn与C O DCr的区别。二者采用不同的氧化剂在不同的氧化条件下测定，由于重铬酸钾氧化体系中酸性的强度和氧化剂的浓度都比高锰酸钾氧化体系更强更高，在测定高锰酸盐指数时，水样中还原性物质的氧化率大约为50%，在测定化学需氧量时则可达到90%以上［3］。对于同一水体，其污染物的种类构成相对固定，二者之间可能存在一定的相关性。

表1 C ODMn与C ODCr的区别

2 高锰酸盐指数与化学需氧量的相关性分析

2.1 曲线方程的计算

现以竹竿河大悟段2014年3～10月C O DMn和C O DCr的监测资料为例，具体地分析二者的相关关系，监测结果见表2。

利用上表中的数据在e x c e l软件中生成散点图，并添加趋势线，如图1。

表2 C ODMn和C ODCr监测成果

利用e x c e l软件拟合出C O DMn和C O DCr线性关系的曲线方程：

式中：y为化学需氧量；x为高锰酸盐指数。

调用C O R R E L函数，计算出C O DMn和C O DCr相关系数r=0.9247。

2.2 相关系数的显著性检验

拟合出的曲线方程是否对描述高锰酸盐指数与化学需氧量的关系有实际意义，仍需要进行相关性检验。

图1 竹竿河大悟段C ODMn和C ODCr相关关系散点图

建立如下假设，H0：ρ=0（该河段的高锰酸盐指数与化学需氧量不存在显著线性关系；无效假设），H1：ρ≠0（该河段的高锰酸盐指数与化学需氧量存在显著线性关系；备择假设），确定检验水准α=0.01。

根据以下公式计算出统计量t值：

式中，t代表统计量；r代表相关性系数；n代表样本容量。

经计算得：t=9.0874

当显著性水准α=0.01，即置信度P=99%时，自由度df=n-2=14。

根据以上数据查相关系数显著性检验表，得出t0.01，14=0.6226。

显然，t＞t0.01，14，所以拒绝假设H0，即该河段的高锰酸盐指数与化学需氧量线性关系显著。

3 高锰酸盐指数与化学需氧量相关性的应用

3.1 利用回归方程相互推算

高锰酸盐指数与化学需氧量都是水体是否发生污染的重要指标。一直以来，我国地表水环境质量标准既有高锰酸盐指数标准，同时又有化学需氧量标准。通常，在地表水水质监测中，高锰酸盐指数作为常规检测参数，化学需氧量作为非常规检测参数，只有重要水体及入河排污口才测定化学需氧量。近几年来，随着最严格水资源管理制度的实施和水资源质量调查评价、水功能区纳污能力计算等工作的开展，化学需氧量成为评价水质污染状况的最关键指标。由于是非常规检测参数，化学需氧量的监测数据不完善往往给相关工作带来不少困难。

研究各类水体的高锰酸盐指数与化学需氧量的相关性，用高锰酸盐指数来推算化学需氧量，对于水体污染评价有重要的实用意义。可以有效地克服二者因测定方法不统一而难以比较的难题。另外，在水功能区纳污能力计算时，可利用高锰酸盐指数的历史数据，为化学需氧量总量控制提供依据。

3.2 控制化学需氧量的监测频次

高锰酸盐指数检测时使用高锰酸钾在酸性条件下氧化水样中的还原性物质，而化学需氧量检测时使用重铬酸钾作为氧化剂，浓硫酸和硫酸银作为催化剂，并用硫酸汞屏蔽氯离子干扰。由于化学需氧量的检测中使用的药品大多很昂贵，其检测成本是高锰酸盐指数检测成本的十几倍。更需要注意的是，重铬酸钾是一种有毒且对人和动物有潜在致癌危险性的强氧化剂，硫酸汞属于剧毒化学品，实验后的废液难以处理，一旦进入土壤或水体，将产生极大的危害。相比之下，高锰酸盐指数的检测成本低廉，带来的二次污染也较小。

通过确立水体的高锰酸盐指数与化学需氧量的相关性，利用回归方程推算出对应的化学需氧量，以减少化学需氧量的监测频次，对资源节约和环境保护有着很重要的意义。

3.3 监测数据合理性检验

水环境监测数据往往直接关系到行政部门的正确决策，因此，检测数据必须能准确地反映水体的真实情况。为了确保水质检测数据准确可靠，对检测数据进行合理性检验十分重要。对于污染物构成相对稳定的水体，其高锰酸盐指数与化学需氧量往往表现出显著的相关性，利用长期监测积累的大量的数据拟合出该水体C O DMn和C O DCr线性关系的曲线方程，对高锰酸盐指数和化学需氧量的监测数据的合理性检验具有重要的参考价值。

4 结语

水体中高锰酸盐指数与化学需氧量的相关性分析必须通过长期的监测，以大量数据为基础得出的曲线方程才能更真实地反映出二者的相关关系。污染物构成相对稳定的水体，其高锰酸盐指数与化学需氧量的相关性更显著，对于水质成分变化较大的水体，上述相关性可能并不显著。高锰酸盐指数与化学需氧量的相关性在水质监测中具有一定的应用价值，但不适用于仲裁性监测、监督性监测、考核性监测等精度要求较高的水质监测活动。

［1］北京工业大学工业水务中心，中国标准出版社第二编辑室.水务管理法规标准规范全书（水源环境卷）［M］.北京：中国标准出版社，2003.

［2］李志亮，仲跻文.生化需氧量、化学需氧量、高锰酸盐指数三者关系简析［J］.水利技术监督，2015（01）：6.

［3］李海燕.地表水水质污染对C O DMn和C O DCr相关关系的影响［J］.武汉科技学院学报，2006（05）：30_32.

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宋盼盼（1987年—），男，助理工程师。