地表水中氨氮、总氮和总磷的污染程度及相关性分析

地表水中氨氟总氮和总磷的污染程度及相关性分析马自伟;吴佳宁;陈明;谢丽章【摘要】通过某地表水31个监测点氨氮、总氮和总磷的监测数据，分析了该地表水的污染程度及氨氮、总氮和总磷之间的相关性.结果表明,该水体中总氮、总磷的浓度几乎均超过富营养化的临界浓度,水体富营养化严重;该地表水氨氮、总氮和总磷三个监测因子之间具有明显的相关关系，相关系数r为0.8158~0.9953.【期刊名称】《广州化学》【年(卷)，期】2017(042)005【总页数】6页(P7-11,31)【关键词】相关性分析;氨氮;总氮;总磷【作者】马自伟;吴佳宁;陈明;谢丽章【作者单位】东莞市东江水务有限公司，广东东莞523112;东莞市东江水务有限公司，广东东莞523112;东莞市东江水务有限公司，广东东莞523112;东莞市东江水务有限公司，广东东莞523112【正文语种】中文［中图分类】X52总氮含量主要是指水样中氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和有机氮的总和。水中的氨氮是指以游离氨或者铵盐形式存在的氨。总磷含量主要是指水样中正磷酸盐、偏磷酸盐、焦磷酸盐、聚磷酸盐和有机态含磷化合物的总和。氮、磷元素作为生物地球化学循环中物质流的基础，是污染物排放总量控制的主要对象，主要通过地表径流及生产、生活废水等途径流入地表水体，是诱发水体富营养化的主要原因之一。因此，了解氨氮、总氮和总磷三个指标的污染程度及相互关系具有重要的意义。本文从地表水的氨氮、总氮和总磷的监测数据中，分析三者的相互关系，并总结数据之间的规律性，对分析人员和审核人员对数据准确性的判断具有一定指导意义。在实际应用中，氨氮-总氮、氨氮-总磷回归方程的建立对今后的监测工作具有指导意义，可以通过氨氮这一参数的测定，确定在一定置信度下，其他两个参数的数值范围，进而确定测定时的稀释倍数，提前预测其它两项是否超过水环境范围标准，也有利于提高监测效率。李文杰等［1］、张琴等［2］等已经研究了不同地表水中氨氮和总氮的相关关系，朱剑峰［3］也研究了地表水中氨氮、总氮、总磷三个指标的相互关系。但是他们只是以6、7个监测位点为样本，并不具有完整的代表性。而本文分析了某地表水31个监测位点，这些监测点均匀分布在地表水中的上游、下游、支流等，尽量使所监测位点能完整代表整条河流。1.1数据来源选取样品的时间分别是2016年9月份的丰水期和2017年2月的枯水期，采样地点为均匀分布在地表水上下游的31个监测位点。1.2分析方法氨氮分析方法采用水杨酸盐分光光度法［4］，总氮分析方法采用过硫酸钾氧化紫分光光度法［5］，总磷分析方法为钼酸铵分光光度法［6］。1.3研究方法使用一元线性回归分析方法的方法进行氨氮、总氮和总磷的相关性分析。1.3.1回归方程1.3.2相关显著性检验方法用相关系数r来度量回归方程中变量x与y之间线性关系的密切程度，相关系数。从相关系数的临界值ra表［7］可查得回归方程相关系数临界值。当|r|2ra时，所配曲线才有意义。才可以用回归方程描述两个变量之间的关系；当|r|＜ra时，所配曲线没有意义，两个变量之间不呈线性关系。2.1氨氮和总氮的监测结果将丰水期地表水中氨氮、总氮和总磷的监测结果汇总如表1所示。将枯水期地表水中氨氮、总氮和总磷的检测结果汇总如表2所示。2.2氨氮、总氮比值分析假设：氨氮=火乂总氮。K表示氨氮在总氮中所占的比例，通过氨氮和总氮的监测数据总结两者之间的关系，可计算得出K值。徐肖云［8］、张涛［9］等研究人员发现在污染较重水体中，氨氮在总氮中所占比例较大，氮化合物以氨氮形态为主。通过表3可知，在丰水期有74%的监测点K20.5,在枯水期有55%的监测点K20.5,说明该地表水氨氮所占比例较大，受到的污染较严重。同时，对比丰水期和枯水期之间K值变化发现，超过93%的监测点中的K（枯水期）＜K（丰水期）。由此，可以推测在枯水期水体受到的污染相对较少。2.3相关显著性检验按照以上公式，将所监测的氨氮、总氮和总磷数据进行统计分析。分别绘制了丰水期和枯水期总氮-氨氮、总磷-氨氮的相关关系图，如图1~4所示。将氨氮和总氮、总磷的线性回归方程及相关系数r整理到表4。由表4数据可知，氨氮-总氮个监测指标的相关系数范围为：0.8158打＜0.9953。取n=31,f=n-2=29o取以=0.001，查相关系数的临界值ra表得r0.001=0.5620。由表3可知所有的相关系数r都2r0.001。因此可以判断氨氮、总氮、总磷三个指标的相关性及其显著。同时，对比丰水期和枯水期的相关系数可知，在丰水期的氨氮与总氮、总磷之间的相关性要明显好于枯水期。对比氨氮-总氮和氨氮-总磷之间的相关系数，氨氮-总氮的相关性要明显好于氨氮-总磷。根据《地表水环境质量标准GB3838-2002》，三类水总磷的标准为不大于0.2mg/L,根据表3得出的氨氮与总磷的回归方程可知，在丰水期，氨氮大于0.76mg/L时，总磷会超过三类水的标准；枯水期的氨氮大于0.61mg/L左右，总磷会超过三类水的标准。2.4地表水富营养化评价总磷、总氮是河流、湖泊富营养化的重要指标。如表1和表2所示，31个监测点的总氮、总磷浓度几乎均超过总氮0.20mg/L、总磷0.020mg/L的发生水体富营养化的临界浓度。因此，氮磷营养盐能够满足该地表水藻类生长的需要，一旦其他条件合适，藻类可能会快速生长与繁殖，甚至爆发〃水华”。通过研究丰水期，枯水期各个监测点总氮中氨氮的比例，发现该地表水中氨氮占总氮的比例较高，说明该水体收到的污染较为严重，同时发现，在丰水期氨氮占总氮的比例要明显高于枯水期。可以推测，该水体在丰水期受到的污染相对枯水期要更严重。在地表水中氨氮和总氮、氨氮和总磷之间有明显的相关性。相关系数r的范围为0.7994~0.9953，均大于相关显著性检验临界值r0.001=0.5620，具有显著的相关性。根据《地表水环境质量标准GB3838-2002》，丰水期的氨氮在大于0.76左右,总磷会超过三类水的标准；枯水期丰水期的氨氮大于0.61左右，总磷会超过三类水的标准。4)31个监测点的总氮、总磷浓度几乎均超过总氮0.20mg/L、总磷0.020mg/L的发生水体富营养化的临界浓度，水体富营养化严重。【相关文献】李文杰，王冰.地表水中氨氮和总氮的相关性分析[J].环境保护科学,2012,38(3):79-81.张琴,蔡竹,杨文娟.地表水中氨氮和总氮关系的探讨[J].浙江农业科学,2016,57(2):276-277.朱剑锋.淀普河水体中氨氮、总氮和总磷污染变化趋势及相关性分析[J].北方环境,2013,25(6):155-159.中华人民共和国卫生部，中国国家标准化管理委员会.GB/T5750.5-2006生活饮用水标准检验方法无机非金属指标[S].北京:中国标准出版社,2007:34-35.环境保护部.HJ636-2012水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法[S].北京:中国环境科学出版社,2012:1-8.国家环境保护局.GB/T11893-1989水质总磷的测定钼酸铵分光光度法[S].北京:中国标准出版社,1989:188-191中国环境监测总站.环境水质监测