沂河沂源段化学与生化需氧量相关性分析

商颖欣

（淄博市水文中心，山东 淄博 255000）

沂河为沂源县主要河流，发源于沂源县西北部，大小支流10 余条。沂河自西北向东南流经沂源县中部，在韩旺一带出境，境内长度84.6 km，流域面积1 462.5 km2。

1 化学需氧量与生化需氧量

化学需氧量（CODCr）是在一定条件下，以重铬酸钾为氧化剂对水中物质进行氧化所消耗的氧当量，属于化学指标，同一水样的CODCr数值相对确定。生化需氧量是在一定条件下，微生物分解水中可降解有机物所消耗的氧含量，一般以五日生化需氧量（BOD5）表示，属生化指标，同一水样的BOD5值会因接种微生物的不同，具有一定的不确定性。两者的氧化介质不同，一个为强氧化性化学物质，一个为弱氧化性的微生物，但本质上都是表征水中有机物含量的指标。从原理上看，两者存在一定的相关性，但BOD5的不确定性也会影响到其二者的相关性，众多前人的研究也证实了这种关系。本文以沂河沂源段为研究对象，选取5 个站点，分析CODCr与BOD5的相关性。

2 分析对象及方法

田庄水库大坝至出境36 km，此段为沂河干流，本文以此干流段及其主要支流螳螂河为分析对象，在干流上、中、下游各选取1 个站点，支流螳螂河上、下游各选取1 个站点。干流上游站点为北刘庄，位于田庄水库大坝以下3 km 处；中游站点为黄家宅，位于田庄水库大坝以下13 km处；下游站点为东里店，位于田庄水库大坝以下32 km处，距离出沂源境断面约4 km。支流螳螂河上游站点为芝芳，位于螳螂河主流上段；下游为南麻大桥，位于入干流河口上200 m 处。

2020—2021 年分别在不同月份对以上5 站点各监测8次，每个站点共计16 组数据，计算每组数据中BOD5与CODCr的比值。本文中以B 代表此比值，分析沂河沂源段CODCr与BOD5的相关性，并作BOD5与CODCr关系图，从另一个角度分析其相关性。

3 结果分析

3.1 B 值分析

沂河干流段3 站点B 值情况见表1。由表1知，上游北刘庄BOD5与CODCr的比值（即B 值）在0.088～0.185 之间，平均值0.135，相对标准偏差22.9%。中游黄家宅B 值在0.111～0.303 之间，平均值0.218，相对标准偏差24.6%。下游东里店B 值在0.184～0.290 之间，平均值0.230，相对标准偏差14.3%。B 值总体不高，48 个单次B值，有47个在0.3 以下，超出的一个也仅为0.303。而低于0.2 的也有25个，占1/2 以上。从站点B 平均值来看，呈现出越往下游越大的规律，下游东里店比中游黄家宅高出0.012，比上游北刘庄高出0.095。

表1 干流段BOD5 与CODCr 的比值（B 值）统计表

支流螳螂河2 站点B 值情况见表2。由表2知，上游芝芳BOD5与CODCr的比值（即B 值）在0.100～0.229 之间，平均值0.145，相对标准偏差23.5%。下游南麻大桥B 值在0.114～0.267 之间，平均值0.202，相对标准偏差22.2%。B 值全部在0.3 以下，低于0.2 的有22 个。从站点B 平均值来看，下游南麻大桥比比上游芝芳高0.057，也符合出越往下游越大的规律。

表2 螳螂河BOD5 与CODCr 的比值（B 值）统计表

从数据离散程度来看，5 个站点的5 组B 值相对标准偏差都比较大，最大的黄家宅为24.6%，最小的东里店也有14.3%。这与BOD5测定的不确定性有较大关系，也与沂河整体水质较好、CODCr 和BOD5数值都比较小有一定关系。

3.2 BOD5 与CODCr 线性相关分析

以CODCr数值为横坐标、BOD5数值为纵坐标，按照每个站点的14 组数据绘图，并添加通过原点的线性趋势线，见图1（以1 个站点为例，其余图略）。由图1知，5 个站点的BOD5与CODCr均能呈现一定的线性关系，北刘庄线性公式为y=0.1342x，黄家宅线性公式为y=0.2140x，东里店线性公式为y=0.2243x，芝芳线性公式为y=0.1398x，南麻大桥线性公式为y=0.2018x。趋势线的线性公式中，斜率代表BOD5在CODCr 中的占比，与前文计算的B 值意义相同，5 站点斜率的数值0.134 2、0.214 0、0.224 3、0.134 2、0.201 8 也与前文中对应的B 平均值0.135、0.218、0.230、0.145、0.202 高度一致。线性公式的相关系数R2分别为0.556 4、0.573 8、0.513 0、0.619 1、0.668 9，从数据上看支流螳螂河的相关系数高于干流段，但总体相关水平较低，说明5 站点的BOD5与CODCr虽具有一定相关性，但相关性程度均不高。这与前文中B 值数据相对标准偏差较大也相对应。

图1 北刘庄CODCr 和BOD5 相关关系图

4 结论

1）根据2020—2021 年两年监测数据，沂河沂源段5 个站点BOD5与CODCr的比值（即B 值）在0.088～0.303 之间。干流上游北刘庄B 平均值0.135，中游黄家宅B 平均值0.218，下游东里店B平均值0.230；支流螳螂河上游芝芳B 平均值0.145，下游南麻大桥B 平均值0.202。干流和支流都呈现出越往下游B 值越大的规律。

2）从BOD5与CODCr线性关系图来看，5 站点的BOD5与CODCr具有一定相关性，但相关性程度均不高。趋势线斜率、相关系数分析结果与B 值的分析结果保持一致。

3）总体上看，因沂河沂源段水质较好，相对于一般的地表水体，BOD5与CODCr的比值较低，BOD5与CODCr存在一定的相关性，但相关程度也较低。