沂河沂源段化學(xué)與生化需氧量相關(guān)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(fā)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(jīng)沂源縣中部，在韓旺一帶出境，境內(nèi)長度84.6 km，流域面積1 462.5 km2。

1 化學(xué)需氧量與生化需氧量

化學(xué)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(zhì)進(jìn)行氧化所消耗的氧當(dāng)量，屬于化學(xué)指標(biāo)，同一水樣的CODCr數(shù)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(jī)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(biāo)，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(zhì)不同，一個(gè)為強(qiáng)氧化性化學(xué)物質(zhì)，一個(gè)為弱氧化性的微生物，但本質(zhì)上都是表征水中有機(jī)物含量的指標(biāo)。從原理上看，兩者存在一定的相關(guān)性，但BOD5的不確定性也會影響到其二者的相關(guān)性，眾多前人的研究也證實(shí)了這種關(guān)系。本文以沂河沂源段為研究對象，選取5 個(gè)站點(diǎn)，分析CODCr與BOD5的相關(guān)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(gè)站點(diǎn)，支流螳螂河上、下游各選取1 個(gè)站點(diǎn)。干流上游站點(diǎn)為北劉莊，位于田莊水庫大壩以下3 km 處；中游站點(diǎn)為黃家宅，位于田莊水庫大壩以下13 km處；下游站點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)各監(jiān)測8次，每個(gè)站點(diǎn)共計(jì)16 組數(shù)據(jù)，計(jì)算每組數(shù)據(jù)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(guān)性，并作BOD5與CODCr關(guān)系圖，從另一個(gè)角度分析其相關(guān)性。

3 結(jié)果分析

3.1 B 值分析

沂河干流段3 站點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)偏差14.3%。B 值總體不高，48 個(gè)單次B值，有47個(gè)在0.3 以下，超出的一個(gè)也僅為0.303。而低于0.2 的也有25個(gè)，占1/2 以上。從站點(diǎn)B 平均值來看，呈現(xiàn)出越往下游越大的規(guī)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(tǒng)計(jì)表

支流螳螂河2 站點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)偏差22.2%。B 值全部在0.3 以下，低于0.2 的有22 個(gè)。從站點(diǎn)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(guī)律。

表2 螳螂河BOD5 與CODCr 的比值（B 值）統(tǒng)計(jì)表

從數(shù)據(jù)離散程度來看，5 個(gè)站點(diǎn)的5 組B 值相對標(biāo)準(zhǔn)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(guān)系，也與沂河整體水質(zhì)較好、CODCr 和BOD5數(shù)值都比較小有一定關(guān)系。

3.2 BOD5 與CODCr 線性相關(guān)分析

以CODCr數(shù)值為橫坐標(biāo)、BOD5數(shù)值為縱坐標(biāo)，按照每個(gè)站點(diǎn)的14 組數(shù)據(jù)繪圖，并添加通過原點(diǎn)的線性趨勢線，見圖1（以1 個(gè)站點(diǎn)為例，其余圖略）。由圖1知，5 個(gè)站點(diǎn)的BOD5與CODCr均能呈現(xiàn)一定的線性關(guān)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(jì)算的B 值意義相同，5 站點(diǎn)斜率的數(shù)值0.134 2、0.214 0、0.224 3、0.134 2、0.201 8 也與前文中對應(yīng)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(guān)系數(shù)R2分別為0.556 4、0.573 8、0.513 0、0.619 1、0.668 9，從數(shù)據(jù)上看支流螳螂河的相關(guān)系數(shù)高于干流段，但總體相關(guān)水平較低，說明5 站點(diǎn)的BOD5與CODCr雖具有一定相關(guān)性，但相關(guān)性程度均不高。這與前文中B 值數(shù)據(jù)相對標(biāo)準(zhǔn)偏差較大也相對應(yīng)。

圖1 北劉莊CODCr 和BOD5 相關(guān)關(guān)系圖

4 結(jié)論

1）根據(jù)2020—2021 年兩年監(jiān)測數(shù)據(jù)，沂河沂源段5 個(gè)站點(diǎn)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(xiàn)出越往下游B 值越大的規(guī)律。

2）從BOD5與CODCr線性關(guān)系圖來看，5 站點(diǎn)的BOD5與CODCr具有一定相關(guān)性，但相關(guān)性程度均不高。趨勢線斜率、相關(guān)系數(shù)分析結(jié)果與B 值的分析結(jié)果保持一致。

3）總體上看，因沂河沂源段水質(zhì)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(guān)性，但相關(guān)程度也較低。