地表水中总磷、氨氮、化学需氧量的相关性研究

钟永美，黄 娟

(湖北省生态环境厅黄石生态环境监测中心，湖北 黄石 435000)

1 引言

总磷、氨氮、化学需氧量作为表征地表水污染程度的3个重要污染因子，在地表水常规监测中有着举足轻重的作用。分析三者之间的相互关系[1]，建立回归方程，研究其线性关系，便于通过其中某一参数的测定数据预估另外两个参数的大致浓度范围，确定合适的稀释倍数，体改数据分析效率。本文通过分析2019年度黄石市地表水7个断面(点位)不同时期的总磷、氨氮和化学需氧量之间的相互关系，总结其规律性，为实际分析和数据审核提供参考[2]。

2 数据来源

数据来源于2019年度黄石市地表水7个断面(点位)的监测数据。6～9月份为丰水期，4～5月份和10～11月份为平水期，2018年12月至2019年3月为枯水期，7个点位每月监测1次，共获得252个数据。

3 研究方法

3.1 样品分析方法

总磷分析采用《水质 总磷的测定 钼酸铵分光光度法》GB 11893-1989[3]，氨氮分析采用《水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法》 HJ535-2009[4]，化学需氧量分析采用《水质 化学需氧量的测定 重铬酸盐法》HJ828-2017[5]。

3.2 数据处理

用SSPS软件对数据进行Pearson 相关性和显著性分析，若相关性不显著，则分析结束；若相关性显著，则用EXCEL软件绘制相关性曲线，得到回归方程。

4 结果与分析

总磷、氨氮和化学需氧量2019年度不同时期的监测结果如表1所示。地表水采样及前处理方法、结果保留位数参照《国家地表水环境质量监测网监测任务作业指导书》(试行)[6]中相关要求进行处理。

4.1 总磷与氨氮的相关性分析

以总磷浓度值为X轴，氨氮浓度值为Y轴，假设总磷与氨氮的线性关系为Y=BX+A，其中A为截距，B为斜率。总磷与氨氮的线性相关情况如表2所示，线性相关性曲线如图1～3所示。

根据表2、图1～3可知，枯水期总磷与氨氮之间的相关系数值为0.445，并呈现出0.05水平的显著性，说明总磷与氨氮直接存在显著的正相关关系；平水期总磷与氨氮之间的相关系数值为0.426，并呈现出0.05水平的显著性，说明总磷与氨氮直接存在显著的正相关关系；丰水期总磷与氨氮之间的相关系数值为0.472，并呈现出0.01水平的显著性，说明总磷与氨氮直接存在显著的正相关关系。

4.2 总磷与化学需氧量的相关性分析

以总磷浓度值为X轴，化学需氧量浓度值为Y轴，假设总磷与化学需氧量的线性关系为Y=BX+A，其中A为截距，B为斜率。总磷与化学需氧量的线性相关情况如表3所示，线性相关性曲线如图4～6所示。

根据表3、图4～6可知，枯水期总磷与化学需氧量之间的相关系数值为0.547，并呈现出0.01水平的显著性，说明总磷与化学需氧量直接存在显著的正相关关系；平水期总磷与化学需氧量之间的相关系数值为0.514，并呈现出0.01水平的显著性，说明总磷与化学需氧量直接存在显著的正相关关系；丰水期总磷与化学需氧量之间的相关系数值为0.616，并呈现出0.01水平的显著性，说明总磷与化学需氧量直接存在显著的正相关关系。并且总磷与化学需氧量的相关性高于总磷与氨氮的相关性。

表1 2019年度不同时期总磷、氨氮和化学需氧量的监测结果汇总 mg/L

表2 2019年度不同时期总磷与氨氮相关性情况

图1 2019年枯水期总磷与氨氮线性关系

图2 2019年平水期总磷与氨氮线性关系

图3 2019年丰水期总磷与氨氮线性关系

时期相关系数rP值回归方程枯水期0.547**0.003Y=75.594X+9.1111平水期0.514**0.005Y=100.14X+11.379丰水期0.616**0.000Y=131.06X+4.954

图4 2019年枯水期总磷与化学需氧量线性关系

图5 2019年平水期总磷与化学需氧量线性关系

图6 2019年丰水期总磷与化学需氧量线性关系

4.3 氨氮与化学需氧量的相关性分析

以氨氮浓度值为X轴，化学需氧量浓度值为Y轴，假设氨氮与化学需氧量的线性关系为Y=BX+A，其中A为截距，B为斜率。氨氮与化学需氧量的线性相关情况如表4所示，线性相关性曲线如图7～9所示。

根据表4、图7～9可知，枯水期氨氮与化学需氧量之间的相关系数值为0.375，并呈现出0.05水平的显著性，说明氨氮与化学需氧量直接存在显著的正相关关系；平水期氨氮与化学需氧量之间的相关系数值为0.160，并且P值高于0.05，说明氨氮与化学需氧量不存在相关性；丰水期氨氮与化学需氧量之间的相关系数值为0.094，接近于0，并且P值高于0.05，说明氨氮与化学需氧量不存在相关性。,氨氮与化学需氧量的相关性不高。

表4 2019年度不同时期氨氮与化学需氧量相关性情况

5 结论

黄石市地表水7个断面(点位)在枯水期、平水期和丰水期的总磷与氨氮以及总磷与化学需氧量均呈现出正相关关系，比例系数随时期不同而有所波动，丰水期的相关性明显好于枯水期和平水期。氨氮与化学需氧量在枯水期呈现正相关关系，平水期和丰水期无明显相关性。在日常的监测工作中，可以根据总磷、氨氮和化学需氧量中某一参数的测定，确定另外两个参数的大致浓度范围，预估稀释倍数，提高监测效率。

图7 2019年枯水期氨氮与化学需氧量线性关系

图8 2019年平水期氨氮与化学需氧量线性关系

图9 2019年丰水期氨氮与化学需氧量线性关系