沂河沂源段化學與生化需氧量相關性分析

商穎欣

（淄博市水文中心，山東 淄博 255000）

沂河為沂源縣主要河流，發源于沂源縣西北部，大小支流10 余條。沂河自西北向東南流經沂源縣中部，在韓旺一帶出境，境內長度84.6 km，流域面積1 462.5 km2。

1 化學需氧量與生化需氧量

化學需氧量（CODCr）是在一定條件下，以重鉻酸鉀為氧化劑對水中物質進行氧化所消耗的氧當量，屬于化學指標，同一水樣的CODCr數值相對確定。生化需氧量是在一定條件下，微生物分解水中可降解有機物所消耗的氧含量，一般以五日生化需氧量（BOD5）表示，屬生化指標，同一水樣的BOD5值會因接種微生物的不同，具有一定的不確定性。兩者的氧化介質不同，一個為強氧化性化學物質，一個為弱氧化性的微生物，但本質上都是表征水中有機物含量的指標。從原理上看，兩者存在一定的相關性，但BOD5的不確定性也會影響到其二者的相關性，眾多前人的研究也證實了這種關系。本文以沂河沂源段為研究對象，選取5 個站點，分析CODCr與BOD5的相關性。

2 分析對象及方法

田莊水庫大壩至出境36 km，此段為沂河干流，本文以此干流段及其主要支流螳螂河為分析對象，在干流上、中、下游各選取1 個站點，支流螳螂河上、下游各選取1 個站點。干流上游站點為北劉莊，位于田莊水庫大壩以下3 km 處；中游站點為黃家宅，位于田莊水庫大壩以下13 km處；下游站點為東里店，位于田莊水庫大壩以下32 km處，距離出沂源境斷面約4 km。支流螳螂河上游站點為芝芳，位于螳螂河主流上段；下游為南麻大橋，位于入干流河口上200 m 處。

2020—2021 年分別在不同月份對以上5 站點各監測8次，每個站點共計16 組數據，計算每組數據中BOD5與CODCr的比值。本文中以B 代表此比值，分析沂河沂源段CODCr與BOD5的相關性，并作BOD5與CODCr關系圖，從另一個角度分析其相關性。

3 結果分析

3.1 B 值分析

沂河干流段3 站點B 值情況見表1。由表1知，上游北劉莊BOD5與CODCr的比值（即B 值）在0.088～0.185 之間，平均值0.135，相對標準偏差22.9%。中游黃家宅B 值在0.111～0.303 之間，平均值0.218，相對標準偏差24.6%。下游東里店B 值在0.184～0.290 之間，平均值0.230，相對標準偏差14.3%。B 值總體不高，48 個單次B值，有47個在0.3 以下，超出的一個也僅為0.303。而低于0.2 的也有25個，占1/2 以上。從站點B 平均值來看，呈現出越往下游越大的規律，下游東里店比中游黃家宅高出0.012，比上游北劉莊高出0.095。

表1 干流段BOD5 與CODCr 的比值（B 值）統計表

支流螳螂河2 站點B 值情況見表2。由表2知，上游芝芳BOD5與CODCr的比值（即B 值）在0.100～0.229 之間，平均值0.145，相對標準偏差23.5%。下游南麻大橋B 值在0.114～0.267 之間，平均值0.202，相對標準偏差22.2%。B 值全部在0.3 以下，低于0.2 的有22 個。從站點B 平均值來看，下游南麻大橋比比上游芝芳高0.057，也符合出越往下游越大的規律。

表2 螳螂河BOD5 與CODCr 的比值（B 值）統計表

從數據離散程度來看，5 個站點的5 組B 值相對標準偏差都比較大，最大的黃家宅為24.6%，最小的東里店也有14.3%。這與BOD5測定的不確定性有較大關系，也與沂河整體水質較好、CODCr 和BOD5數值都比較小有一定關系。

3.2 BOD5 與CODCr 線性相關分析

以CODCr數值為橫坐標、BOD5數值為縱坐標，按照每個站點的14 組數據繪圖，并添加通過原點的線性趨勢線，見圖1（以1 個站點為例，其余圖略）。由圖1知，5 個站點的BOD5與CODCr均能呈現一定的線性關系，北劉莊線性公式為y=0.1342x，黃家宅線性公式為y=0.2140x，東里店線性公式為y=0.2243x，芝芳線性公式為y=0.1398x，南麻大橋線性公式為y=0.2018x。趨勢線的線性公式中，斜率代表BOD5在CODCr 中的占比，與前文計算的B 值意義相同，5 站點斜率的數值0.134 2、0.214 0、0.224 3、0.134 2、0.201 8 也與前文中對應的B 平均值0.135、0.218、0.230、0.145、0.202 高度一致。線性公式的相關系數R2分別為0.556 4、0.573 8、0.513 0、0.619 1、0.668 9，從數據上看支流螳螂河的相關系數高于干流段，但總體相關水平較低，說明5 站點的BOD5與CODCr雖具有一定相關性，但相關性程度均不高。這與前文中B 值數據相對標準偏差較大也相對應。

圖1 北劉莊CODCr 和BOD5 相關關系圖

4 結論

1）根據2020—2021 年兩年監測數據，沂河沂源段5 個站點BOD5與CODCr的比值（即B 值）在0.088～0.303 之間。干流上游北劉莊B 平均值0.135，中游黃家宅B 平均值0.218，下游東里店B平均值0.230；支流螳螂河上游芝芳B 平均值0.145，下游南麻大橋B 平均值0.202。干流和支流都呈現出越往下游B 值越大的規律。

2）從BOD5與CODCr線性關系圖來看，5 站點的BOD5與CODCr具有一定相關性，但相關性程度均不高。趨勢線斜率、相關系數分析結果與B 值的分析結果保持一致。

3）總體上看，因沂河沂源段水質較好，相對于一般的地表水體，BOD5與CODCr的比值較低，BOD5與CODCr存在一定的相關性，但相關程度也較低。