洱海水中化学需氧量、高锰酸盐指数和五日生化需氧量的相关性分析

杜 娟

（云南省生态环境厅驻大理州生态环境监测站，云南 大理 671000）

化学需氧量（CODCr）是指在强酸和加热条件下，用重铬酸钾作为氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量，单位为mg/L[1]。高锰酸盐指数（CODMn）是指在酸性或碱性介质中，以高锰酸钾为氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量，单位为mg/L[1]。生化需氧量（BOD）是指在一定条件下，微生物分解存在于水中的可生化降解有机物所进行的生物化学反应过程中所消耗的溶解氧数量，单位为mg/L。目前，国内外普遍规定在20 ℃±1 ℃温度下培养5 d，分别测定样品培养前后的溶解氧数量，二者之差即为五日生化需氧量（BOD5），单位为mg/L[1]。

从以上定义可以看出，化学需氧量、高锰酸盐指数和五日生化需氧量三者具有一定的共性，又具有一定的差异，三者在理论上存在定性的大小关系。黄慧坤研究认为，一般情况下，由CODCr的测定值可以推测CODMn测定值及BOD测定值的范围[2-3]。本文采用云南省生态环境厅驻大理州生态环境监测站2018-2020年每月一次的洱海监测数据，探讨洱海水中化学需氧量、高锰酸盐指数和五日生化需氧量之间的相关性。

1 研究对象及方法

1.1 研究对象概况

洱海位于云南省大理白族自治州大理市，是仅次于滇池的云南省第二大淡水湖泊。洱海北起洱源县南端，南止大理市下关，南北长为42.58 km，东西最大宽度为9.0 km，湖面面积为252.91 km2，蓄水量约为29.5亿m3，平均水深为10.8 m，最深为21.5 m。洱海具有供水、农业灌溉、发电、调节气候、渔业、航运、旅游七大主要功能。

1.2 监测点位设置

由北至南设置4个断面，每个断面设3条线、2个监测点（分别测定表层水和底层水），共设12条线、24个监测点。每年每月采样监测一次，全年共监测12次，每月均在上旬采样。

1.3 数据来源

本文采用的数据来源于云南省生态环境厅驻大理州生态环境监测站，其间采用2018年1月至2020年12月洱海水中化学需氧量、高锰酸盐指数和五日生化需氧量的月均值数据，探讨三者的相关性。

1.4 分析方法和依据

化学需氧量（CODCr）测定采用《水质 化学需氧量的测定 重铬酸盐法》（HJ 828—2017）；高锰酸盐指数（CODMn）测定采用《水质 高锰酸盐指数的测定》（GB 11892—1989）；五日生化需氧量（BOD5）测定采用《水质 五日生化需氧量（BOD5）的测定 稀释与接种法》（HJ 505—2009）。

2 试验结果与讨论

2.1 三项监测指标的相关性分析

整理洱海水中化学需氧量、高锰酸盐指数和五日生化需氧量的监测数据，采用EXCEL 2016对洱海水质数据进行分析和绘图，分别统计出三项指标中两项指标的线性关系和可决系数（R2）[4-7]，统计结果如图1所示。

由图1可知，洱海水中，化学需氧量和高锰酸盐指数两个监测因子表现出较为显著的相关性，两者的可决系数R2为0.599 1，有一定的参考价值；化学需氧量和五日生化需氧量两个监测因子的相关性较弱，两者的可决系数R2为0.284 0；高锰酸盐指数和五日生化需氧量两个监测因子的相关性较弱，两者的可决系数R2为0.140 3。

图1 化学需氧量、高锰酸盐指数和五日生化需氧量之间的相关性

2.2 三项监测指标的比值分析

整理2018年1月至2020年12月洱海水中化学需氧量、高锰酸盐指数和五日生化需氧量的月均值数据，分别统计出五日生化需氧量和高锰酸盐指数的比值、五日生化需氧量和化学需氧量的比值、高锰酸盐指数和化学需氧量的比值，统计结果如表1所示。

从表1可以看出，五日生化需氧量和高锰酸盐指数的比值BOD5/CODMn最小为0.188，最大为0.775，均值为0.461；五日生化需氧量和化学需氧量的比值BOD5/CODCr最小为0.043，最大为0.173，均值为0.112；高锰酸盐指数和化学需氧量的比值CODMn/CODCr最小为0.214，最大为0.281，均值为0.245。

表1 化学需氧量、高锰酸盐指数和五日生化需氧量各个数据之间的比值

3 结论

从2018年1月至2020年12月洱海水中化学需氧量、高锰酸盐指数和五日生化需氧量的月均值来看，洱海水质相对稳定，化学需氧量、高锰酸盐指数和五日生化需氧量三者之间有一定的关系，均表现为CODCr＞CODMn＞BOD5。洱海水中，五日生化需氧量和高锰酸盐指数的相关性、五日生化需氧量和化学需氧量的相关性都比较弱；但高锰酸盐指数和化学需氧量这两个监测因子表现出较为显著的相关性，有一定的参考价值。各项指标的比值保持在一定范围，五日生化需氧量和高锰酸盐指数的比值BOD5/CODMn介于0.188～0.775，均值为0.461；五日生化需氧量和化学需氧量的比值BOD5/CODCr介于0.043～0.173，均值为0.112；高锰酸盐指数和化学需氧量的比值CODMn/CODCr介于0.214～0.281，均值为0.245。因此，对于洱海水中的化学需氧量、高锰酸盐指数和五日生化需氧量，基本可以利用单一指标来预测或估算其他两项指标的范围，这对于监测数据预判和数据合理性审核具有一定的指导意义。