不同水體COD_cr和BOD₅相關性及其在環境監測中的應用

劉駿 張海軍 蔣祖斌 肖娟 胡艷麗

摘要：以3種常見水體為例，實驗研究了五日生化需氧量（BOD₅）和化學需氧量（COD_cr）之間存在的相關性。實驗結果表明：①嘉陵江南充段水樣所含有機污染物較少BOD₅和COD_cr比值（B/C）在0.15～0.19之間，兩者線性關系不明顯。②對城市污水處理廠出口水樣而言，B/C的數值都在0.3上下浮動BOD₅和COD_cr有較為顯著的的線性關系。③BODS標準樣品的B/C的數值在0.6左右浮動，兩者線性關系良好，相關系數R達到0.992。這種相關性分析結果有利于提高檢測人員分析BOD₅的效率和準確性;有利于環境監測審核人員判斷環境監測數據的合理性，降低了不合格監測報告出現的幾率。

關鍵詞：生化需氧量（BOD₅）;化學需氧量（COD_cr）;相關性;環境監測

中圖分類號：X131 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）22-0100-03

1 引言

化學需氧量（COD_cr）是指在酸性條件下，使用強氧化劑重鉻酸鉀標準溶液氧化水體中所含有的還原性物質的消耗量[1]。五日生化需氧量（BOD₅）是指在規定的條件下，水中的某些可氧化的物質被微生物所分解，特別是其中有機物的生物化學過程中所消耗的溶解氧[2]。COD_cr和BOD₅是《地表水環境監測質量標準》（GB 3838-2002）[3]的基本項目，也是《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）[4]、《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）[5]等多個行業水污染排放標準的控制項目，是反映水體污染程度的兩個重要指標。長期以來，國內外對于水體有機污染程度的評價指標中，均包含了COD_cr和BOD₅者兩項重要指標。研究表明，若污水的水質穩定，在COD_cr與BOD₅之間具有一定的正相關性[6～8]。

COD_cr和BOD₅的測定方法目前均比較成熟，實驗室一般分別采用國家標準“重絡酸鹽法”及“稀釋與接種法”進行分析。前者分析方法具有如耗時短、成本低、測定條件容易控制且準確度高等特點，而后者的測定耗時較長，測定條件苛刻，測定結果易受多種因素影響（如溫度、pH值、稀釋倍數、接種水等）[0，10]，導致其測定值不容易準確測量。如果兩者的數值存在一定的關系，在日常環境監測工作中可起到重要的指導作用。一方面，環境監測分析人員可以通過測定待測水樣的COD_cr的值而初步推斷其BOD₅的值，可以確定BOD₅的合理的稀釋倍數，適當減少BOD₅測定時稀釋梯度，增加BOD;測定值的準確度，提高了實驗操作人員測定BOD₅的工作效率。另一方面，環境監測審核人員和質量管理人員在長期的數據審核工作中，通過了解各種水體的COD_cr值和BOD₅值的大致關系，初步判斷環境監測數據的合理性，避免錯誤報告的簽發。因此，研究不同水體的COD_cr值和BOD₅值之間的線性關系，在環境監測的日常分析監測、數據審核、環境監測質量管理等工作有重要的指導意義。

2 實驗部分

2.1 環境水樣的采集和分析

本文實驗研究對象為實驗室常見3種類型水體，即嘉陵江南充段不同斷面的地表水、南充市某污水處理廠出口不同時間所采集的廢水及不同編號的BOD₅標準樣品。

水樣的采集、保存、運輸和分析嚴格按照《地表水和污水監測技術規范》[11]（HJ/T 91-2002），《水質化學需氧量的測定重絡酸鹽法》（HJ 828—2017）及《水質五日生化需氧法（BOD₅）的測定稀釋與接種法）（HJ505—2009）等要求執行。

2.2 3種水體的BOD₅和COD_cr的測定結果

分析方法按照現行有效的國家環境標準方法HJ505-2009和HJ 828—2017的要求，測定BOD₅時，水樣培養前后溶解氧的分析方法采用電化學探頭法[12]（HJ 506-2009），培養箱的溫度為20±1℃。按照上述標準方法，對3種有代表性的水樣進行經過多次的測定，其分析結果如表1、表2和表3。

3 結果分析

3.1 3種水體BOD₅和COD_cr的相關性分析

以所選3類水樣為例，實驗結果表明嘉陵江不同斷面水樣BOD₅和COD_cr的比值較低，在0.15～0.19之間;不同時間采集的南充市某污水處理廠出口水樣的BODcr的比值在0.3上下浮動BOD_揀標準樣品的BOD₅和_cr的比值最高，在0.6～0.7之間。對實驗室常見水樣而言，通過長期分析測試發現，不同水體的生化需氧量隨著化學需氧量的增大而增大，然而增大的幅度并不固定，可能與水體類別、含有有機污染物的種類及微生物含量等因素有關。

3.2 BOD₅和COD_cr的線性相關性

以COD_cr的測定值為橫坐標（x），BOD₅測定值為縱坐標（y），分別對所研究水體進行一元線性方程回歸（y=a+hx），如圖1～4的線性回歸分析。

將以上不同分析方法的線性分析所得信息與《相關系數的臨界值γ表》相比較，結果如表4。經分析，除嘉陵江不同斷面水樣的線性關系不顯著之外，其他三種分析方式其BOD₅和_cr含量的線性分析所得相關系數R均大于臨界值，即在顯著水平為0.01時，其線性顯著。但是結合長期環境監測工作經驗，將不同類別水樣的BOD₅和_cr進行綜合分析所得的圖1，其線性關系雖然較為顯著，但截距較大，并不能較好地應用于實際，而具體類別水體的線性相關性分析在環境監測實際應用較為常見。

4 結論

對實驗室常見的3種水體的研究表明，嘉陵江南充段作為清潔水體的代表，所含有機污染物較少，BOD₅和COD_cr的值均較低，B/C的值在0.15～0.19之間，兩者線性關系不明顯;城市污水處理廠出口水樣，其水質成分比較復雜，一天內不同時間所采樣品的BOD₅和COD，的數值雖有變化，但兩者比值相對穩定在0.3左右，且兩者有一定的的線性關系，但截距較大;BOD，標準樣品成分穩定，濃度不同的樣品其B/C的數值在0.6左右，兩者線性關系良好，相關系數R達到0.992。

這種相關性分析結果有利于提高檢測人員分析BOD₅的效率和準確性;也有利于審核人員判斷環境監測數據的合理性，降低不合格監測報告出現的幾率。雖然不同水體性質不同，BOD₅和COD_cr的相關性也不盡相同，但是實驗室人員可以通過長期的監測或管理工作，對常見不同類型水體（如地表水、污水處理廠廢水、印染廢水等）的BOD₅和COD_cr測定值進行相關性分析，也可對實驗室其它環境監測項目（如總氮和氨氮等）進行相關性分析，其分析結果在環境監測分析和管理過程中將有重要價值和意義。

參考文獻：

[1]國家環境保護局.水質化學需氧量的測定重絡酸鹽法HJ 828-2017[S].北京：中國標準出版社，2017.

[2]國家環境保護局.水質五日生化需氧量的測定 稀釋與接種法：HJ506-2009[S].北京：中國標準出版社，2009.

[3]國家環境保護局.地表水環境監測質量標準：GB3838-2002 [S].北京：中國標準出版社，2002.

[4]國家環境保護局.城鎮污水處理廠污染物排放標準：GB18918-2002[S].北京：中國標準出版社，2002.

[5]國家環境保護局.污水綜合排放標準：GB8978-1996[S].北京：中國標準出版社，1996.

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[11]國家環境保護局.地表水和污水監測技術規范：HJ/T 91-2002[S].北京：中國標準出版社，2002.

[12]國家環境保護局.水質溶解氧的測定，電化學探頭法：HJ 506-2009[S].北京：中國標準出版社，2009.

收稿日期：2019-10-28

作者簡介：劉駿（1990-），男，助理工程師，研究方向為環境監測。

通訊作者：胡艷麗（1983-），女，高級工程師，碩士，研究方向為環境科學和工程。