地表水水體中CODCr和BOD5相關性分析

黃加元，郭效瑛，李 偉，馬 理

（1.桂西區域生態環境分析和污染控制廣西高校重點實驗室，廣西百色533000；2.百色學院化學與環境工程學院，廣西百色533000）

在地表水監測工作中，化學需氧量（COD）和五日生化需氧量（BOD）是反映地表水質量的重要指標，并且是環境監測分析人員用來評估當地地表水環境的重要標準。化學需氧量（COD）是指在酸性條件下，當被重鉻酸鉀氧化時，水樣中溶解物質和懸浮固體所消耗的重鉻酸鹽所對應的氧的質量濃度。生化需氧量（BOD）是指在特定條件下，微生物分解一定量的水中的一些可氧化物質，特別是有機物分解生化過程中消耗的溶解氧，各國統一規定以5天為標準測定生化需氧量（BOD）。

長期以來，國內外對于地表水水體的有機物污染程度的評價指標中，皆含有COD和BOD兩項重要指標。目前地表水監測工作正在逐漸完善，人們也慢慢將工作重心轉移到了地表水的監測指標之間的內在聯系上。通過研究COD與BOD的相關性，探討其內在聯系，可以用來判斷環境監測數據的合理性和可靠性，進而有效地評價地表水水體的水質情況，為水質管理工作奠定基礎。

1 樣品的采集與分析

地表水采樣時間為2020年6～10月。兩條河流的樣品分別命名為河1和河2，分別選取河的上、中、下游各3個監測斷面作為采樣點位。河1的上、中、下游點位編號為1、2、3，河2的上、中、下游點位編號為4、5、6。其中1為河流源頭，4、5與道路交匯。

依據HJ 494-2009《水質采樣技術指導》、HJ/T 91-2002《地表水和污水監測技術規范》中規定采集水樣并分析。COD的檢測參照國家標準HJ 828-2017，地表水的檢測BOD使用哈希水質分析儀。

2 結果與討論

2.1 地表水水體CODCr與BOD5的相關性分析

表1和表2是樣品的BOD和COD監測數據和其比值（B/C），可以看出，河1上游的B/C比值小于0.30，在0.05～0.27之間，而當B/C＜0.30時，水體中的有機物生物難以被微生物降解，不能被微生物降解的有機物含量占到全部有機物的3/5以上。通常生化需氧量還會隨著化學需氧量的增大而增大，但是增大的幅度并不固定，可能與含有的有機污染物、微生物的含量以及水質的類別等因素有關。

表1、表2中，河1中、下游的B/C比值在0.30上下浮動，河1中游8月25日，下游7月14日和8月26日的B/C＞0.30，為0.33、0.41和0.30，其余時間比值均小于0.30。B/C值在0.30～0.45，此時水體中的有機物可被微生物降解。河2上、中、下游B/C的比值分別在0.05～0.40，0.10～0.78和0.06～0.55，比值較高。河2上、下游各有3個比值大于0.30，河2中游有2個比值大于0.30，且時間都在夏季。其中河2中游7月18日的B/C比值為0.78，B/C＞0.58，此時有機物易被微生物降解；河2下游7月18日的B/C比值為0.55，在0.45～0.58，生物降解性良好，不可被微生物降解的有機物含量僅占全部有機物含量的1/5以下。河2上、中、下游的水質波動較大，可能與其和道路交叉相關，更容易引入更多的人為污染源。B/C的比值偏高的原因可能與氣溫有關，夏季氣溫高，微生物、浮游藻類繁殖速度快且密度大，也可能是更多含有機污染物的污水流入導致。此外，B/C的比值變低與沿岸污染源治理和河道清理等導致可被微生物降解的有機物來源減少有關。

表1 河1的CODCr、BOD5監測數據及其比值Tab.1 Monitoring data of CODCr and BOD5 of River 1 and their ratios

表2 河2的CODcr、BOD5監測數據及其比值Tab.2 Monitoring data of CODcr and BOD5 of River 2 and their ratios

2.2 CODCr與BOD5的線性相關性

表3是COD與BOD的線性回歸方程，是將COD作為自變量x，將BOD作為因變量y，用最小二乘法進行線性回歸分析得到。此外，選定水樣相關顯著水平是0.01與0.05時，將R值與《相關系數臨界值γ表》相對照。當測量數據n=8時，自由度f=n-2=6，選定置信度為95%，即α=0.05時，γ=0.706 7；選定置信度為99%時，即α=0.01時，γ=0.834 3。測量數據n=7時，自由度f=n-2=5，選定置信度為95%，即α=0.05時，γ=0.754 5；選定置信度為99%時，即α=0.01時，γ=0.874 5。

表3 各水樣的CODCr與BOD5線性回歸方程Tab.3 Linear regression equation of CODCr and BOD5 of each water sample

河1上、中游線性擬合所得的相關系數R都比相關系數臨界值γ小，但比γ大。γ＜R＜γ，表明存在一定的相關性，但相關性不顯著。河1下游和河2上、中、下游的相關系數為負值，表明無相關性，與已有的地表水的無顯著相關性結果一致。當地表水水體質量較好時，含有較少的有機污染物，BOD小于1 mg/L，地表水的BOD為2～8 mg/L為中度污染。參考表1和表2，可知河2的水質相對較好，河1的COD與BOD變化較大，河1上游有2次測定值大于10 mg/L，中、下游均有1次測定值大于10 mg/L，有機物污染更嚴重，但河1的COD與BOD比值比河2穩定。這可能是因為河1的污染源除居民生活污水外，還有農作物使用化肥農藥產生的農業面源污染等影響，導致有機物含量偏高，致使水質變差。本文的水體呈現無相關性和無顯著相關性主要原因應該是污染物變化大而引起的。

不同的水質評價標準之間存在著一定的相關聯系，通過相關性分析可以掌握污染變化趨勢，推斷可能的污染源，為風險管控提供數據支撐。此外，有的水體可以建立地表水資源分析的相關模型和預測方法，提高地表水水質檢測工作的多樣性和準確性。

3 結論

河1上游BOD與COD的比值在0.30以下，水體中的有機物難以被微生物降解，河1中游有機物污染較嚴重，BOD與COD線性關系不明顯。河1下游和河2各河段水質變化較大，河1下游、河2中游有2個時間點，河2上、下游有3個時間點BOD與COD的比值在0.30以上，這時可被微生物降解的有機物較多，其余的時間點BOD與COD的比值小于0.30，說明難以被微生物降解的有機物占比較多，BOD與COD之間無相關性，說明水體水質變化很大。水體的BOD與COD的相關性研究能為地表水水體污染預防提供理論參考，及時地發現水質變化，朔源進行治理管控。