当前世界环境

介绍

地下水资源对人类的生存是非常重要的，特别是在缺乏其他饮用水来源的地区。然而，许多污染源都有助于这种宝贵资源的损害。从人类活动上产生的现场和分散污染物的主要来源和这些污染物渗透到地面上往往会降低地下水的质量。因此，防止污染的地下水对地下水资源管理至关重要（Melloul＆Collin，1994）。

因此，地下水，是一种脆弱和重要的饮用水来源，必须仔细设定在标准限制内保持其纯度。当通过引入或移除某些物质（Ramesh，2001）而改变其质量参数超出其自然变化时，发生地下水降解。在激烈的农业活动的区域中，通过在灌溉过程中通过溶解的溶解来降解导致盐作为肥料或土壤修正和通过蒸散的盐浓缩。由于灌溉是在干旱和半干旱地区的水的主要用途，因此灌溉返回流程可能是此类地区地下水污染的主要原因。地下水可以自然地污染或因众多人类活动;住宅，市政​​，商业，工业和农业活动都可以影响地下水质量（Jalali，2005）。

在饮用水质量评估中，基于水质数据的决策是一个至关重要的问题，因为参数数量会损害其质量。传统上，水资源专业人员通过将个体参数与指南值进行比较来传达饮用水质量状态。虽然这种技术语言过于技术性，但它不是提供饮用水质量的整体画面的决定（Cude，2001）。由于水适合于各种目的，地下水的质量同样重要。地区地下水质量的变化是物理和化学参数的函数，这些参数通常受到地质形成和人为活动的影响（Subramani等。，2005）。地理信息系统的进步和空间分析有助于将实验室分析数据与地理数据集成并模拟水质参数的空间分布，最强大，精确。现在GIS越来越多地与地下水和地表水质评估模型集成。GIS可用作流行病学疾病的空间监测的工具，也是公共卫生管理的空间决策支持系统。化学成分的空间模式可用于决定各种目的的用水策略（Shankar等, 2010)。因此，评估和监测地下水的质量对于确保为各种目的可持续安全地利用这些资源是很重要的。本研究的目的是评估和绘制Parambikulam-Aliyar-Palar盆地Walayar流域的地下水质量。

研究区

Walayar流域是Parambikulam-Aliyar-Palar盆地的三个子盆地之一，位于印度泰米尔纳德邦哥印拜陀地区，位于北纬10°40 ' 00 "至10°20 ' 00 "，东经76°50 ' 00 "至77°20 ' 00 "之间。它覆盖了877.49公里的面积²．Walayar次盆地有两条河流，一条发源于平原东北部的Koduvadi Aru，起点海拔445米，另一条发源于盆地北部的Walayar河。在海拔1135米以上的Balampatti Block reserve Forest和丘陵地区。Walayar和Koduvadi Aru向南和西南方向流动。这个分盆地地区的主要作物是椰子、甘蔗、香蕉、芒果、饲料、水稻、花生、棉花、蔬菜、豆类、番茄和玉米。

表1：物理和化学参数的统计分析

方法论

作为研究的一部分，在2011年至2014年期间收集了广泛用于饮用的各个地点（18位点）的开放和孔井的地下水样本，这些地区广泛用于饮用地区的灌溉场所。地下水的位置采样站显示在图1中。地下水采样站的位置示于图1中。使用便携式仪表（KUSAM-MECO Company，6011,6021）现场测量pH和电导率（EC）。将收集的样品带到实验室，通过使用标准EDTA，Na和K通过Elico火焰光度计（Cl 378）滴定测定Ca和Mg，并通过硝酸银滴定测定氯化物。通过沉淀的Baso重量分析硫酸盐₄从BaCl₂．（APHA，2012）并与WHO - 世界卫生组织建议的标准值（2011年）进行比较。SPSS 11.5使用用于计算研究区域的物理和化学参数的统计分析如表1所示。

图1：地下水采样站的位置 点击这里查看图

地理信息系统可以是一个强大的工具，用于开发水资源问题的解决方案，评估水质，确定水的可用性，防止洪水，了解自然环境，以及在地方或区域范围内管理水资源(Collet, 1996)。本研究使用arcgis(9.2版)软件中的空间分析模块。底图是使用1:50 000比例尺的地形图编制的。采用反距离加权算法(IDW)对采样点进行插值，对饮用水水质进行空间分析。将采样站位置作为点层导入GIS软件。每个样本点由一个数字分配，并存储在点属性表中。属性数据文件包含每个采样站在单独列中的所有物理化学参数值。利用地理数据库生成了pH、电导率、总溶解固体(TDS)、氯化物、硫酸盐、钙、镁、氟、碳酸氢盐、总硬度、硝酸盐等水质参数的空间分布图，并给出了结果。

结果与讨论

ph

溶液的pH是氢离子浓度为每升摩尔的负对数。通常，pH是酸度或水碱度的衡量标准。它是最重要的运营水质参数之一，需要最佳的pH值，通常在7.0-8.5的范围内（Tikle等２０１２）．pH值是一个重要的参数，它决定了水的各种用途的适用性。在研究区域，水的pH值从7.25到7.96不等(图2)。这表明研究区域的地下水在性质上是微碱性的，介于世界卫生组织标准的最大允许限值之间。轻微的碱性可能是由于碳酸氢盐离子的存在，这是由CO的自由结合产生的₂与水形成碳酸，影响水的pH值（Azez等,2000)。

图2:pH的空间分布 点击这里查看图

电导率（EC）

电导率是对盐度的重要性的衡量标准;这极大地影响了味道。因此，导电性对确定水的便携性具有显着影响。25℃的水的电导率是由于存在各种溶解的盐（Thangavelu，2013）。它与水中的电离物质浓度直接相关，也可能与过度硬度的问题有关。研究区域中的EC值从510μs/ cm至4130μs/ cm的平均值广泛变化，平均值为1679.55μs/ cm（图3）。较高的EC可能导致人类的胃肠道刺激。虽然EC的大变化主要归因于离子交换，反向交换，蒸发，硅酸盐风化，岩石水相互作用，硫酸盐还原和氧化过程（Ramesh 2008）等地球化学方法，但在研究区域中，地下水中的盐富集可能可能是由于蒸发效果和人类学，包括农业活动。EC的较高值可能是由于该地区的长停留时间和现有岩性（Ballukraya和Ravi，1999）。

图3:电子商务空间分布 点击这里查看图

钙

钙是水中最丰富的物质之一。溶解钙和水中的镁是两种最常见的矿物质，使水很难。钙分析的样品，各种15-81mg / L（图4）。在研究领域，大多数样品均在允许的极限内（75 mg / L）。钙的功能不全导致严重的佝偻病;过量导致身体的凝固如肾脏或膀胱结石和尿路中的刺激（CPCB 2008）。

图4:钙的空间分布 点击这里查看图

镁

镁存在于天然来源的地下水中，如花岗岩地形，其中含有大量的镁元素。镁v分析的样品的ALUES为15.84至127.92 mg / L，平均值为62.25mg / L（图5）。岩石类型的地球化学可能对地下水中Mg的浓度有影响。高浓度的镁可能导致泻药（CPCB 2008）。

图5:镁的空间分布 点击这里查看图

钠

钠是自然界中最重要的矿物质。钠的主要来源是岩石风化，除了污水和工业废水排放到地面之外。盐水入侵区域的地下水中钠含量较高。一般来说，由于成熟肾脏排泄钠的效率，钠盐实际上对人类没有毒性（Swarna Latha和Nageswara Rao，2010）。钠是一种重要的天然阳离子，其在淡水中的浓度通常低于钙和镁。但在本次调查中，钠的平均浓度相对高于钙和镁。钠浓度在30.59至298.08 mg/L之间变化，平均值为131.58 mg/L（图6）。出于美学原因，WHO给出的指导值为200 mg/L。饮用水中钠过量可能对患有心脏、肾脏和循环系统疾病的人有害（CPCB 2008）。过量钠会导致高血压、先天性疾病、肾脏疾病和人体神经系统疾病（Ramesh和Elango，2011）。根据Hem（1985年），地下水中钠的高值可能是由于长石的化学风化或地下水资源的过度开采。

图6：钠的空间分布 点击这里查看图

钾

钾在火成岩中的含量略低于钠，但在所有沉积岩中含量更高。钾是植物和动物必需的元素。存在于植物材料中的元素，通过作物收割和移除以及有机残留物的淋滤和径流从农业土壤中流失（Swarna Latha和Nageswara Rao，2010）。钾分析样品的范围为2.34至59.28，平均值为17.04 mg/L（图7）。地下水中的钾污染可能是由于无机肥料的施用量大于农艺因素造成的。在干旱和半干旱地区的许多地区，包括K在内的农田养分流失已被确定为降低水质的主要原因之一（Jalali，2005年）。

图7：钾的空间分布 点击这里查看图

氯化物

氯离子是评价水质最重要的参数之一，氯离子浓度越高，有机污染程度越高(Yogendra and Puttaiah, 2008)。根据世界卫生组织，饮用水中氯化物的允许限值为200(图8)。氯离子浓度为40.12 mg/L ~ 498.07 mg/L。平均值为241.88 mg/L。8个样品超过了250 mg/L的最大允许限值。在自然水域中，氯的可能来源包括含氯矿物(如磷灰石)和水接触的岩石的浸出、内陆的盐度和农业、工业和生活废水的排放(Abbasi, 1998年)。

图8：氯的空间分布 点击这里查看图

硫酸

硫酸盐在地下水中少量发现。硫酸盐可以通过硫酸盐肥料的形式通过工业或人为的添加到地下水中。硫酸盐发生在天然水中，浓度上升50mg / L，浓度为1000mg / L可以在与某些地质形成（如黄铁矿，褐煤和煤）接触的水中找到（Sridhar等2014年），而最大允许限额为250 mg / L（世卫组织，2011）。研究区域地下水中硫酸盐的空间分布表明硫酸盐在12.96至189.60mg / L之间变化。平均值为44.00 mg / L（图9）。饮用水中的高硫酸盐浓度导致胃肠道刺激，Mg或Na可以对消费者具有泻药作用。浓度超过750mg / L，以及Mg，可具有泻药（CPCB 2008）。饮用水中具有较高浓度硫酸盐的样品与呼吸系统问题有关（Subramani等, 2010)。

图9：硫酸盐的空间分布 点击这里查看图

碳酸氢

地下水中的碳酸氢盐（HCO 3）浓度从109.80〜555.10 mg / L不同，平均值为301.95mg / L（图10）。地下水中碳酸酯和碳酸氢盐离子的主要来源是研究区域中碳酸盐矿物的溶解。土壤发布有限公司中存在的有机物质衰减₂．用水充电的水₂溶解碳酸盐矿物质，因为它通过土壤和岩石以产生碳酸盐。碳酸氢盐还与碱度（洪水，1996）显示出高阳性相关性。

图10：碳酸氢盐的空间分布 点击这里查看图

结论

水是地球上不可或缺的自然资源。地下水是城市和农村地区饮用水的主要来源。人口的增加及其必需品导致地表水和地下水的恶化。地下水质量取决于补给水、大气降水和内陆地表水的质量。地下水质量与水量同等重要。因此，评估和监测地下水质量对于确保可持续安全地将这些资源用于各种目的十分重要。本研究利用GIS分析了主要地下水水质参数的空间变化，如pH值、电导率（EC）、总溶解固体、总硬度、硫酸盐、氟化物和钙。地理信息系统（GIS）可以为大量多学科数据的聚合分析提供合适的平台，并可以有效地进行基于地下水的研究决策。这项研究表明，使用GIS可以为地下水质量评估提供有用的信息。所取得的结果表明，有必要让公众、地方管理者和政府意识到该地区普遍存在的地下水质量差的危机。该研究有助于我们了解水质，并制定适当的管理措施，以保护地下水资源。

参考

1. Abbasi, s.a.，《水质取样与分析》。探索出版社，新德里。51p (1998)
2. 美国公共卫生协会。《水和废水检验标准方法》，第22页ⁿ华盛顿特区公共卫生协会(2012年)。
3. Azez，P.A.，Nadarajan，N.R.，Mittal，D.D.，“季风湿地对地下水化学的影响”。Pollut Res 19（2）：249–255（2000）。
4. 巴鲁克亚，P.N.和拉维，R。，“Characterization of groundwater in the unconfined aquifers of Chennai city.” Geological Society of India, 54, 1-11 (1999).
5. Collet, C.， Consuegra, D.， Joerin, F.，“GIS需求和GIS软件”，Kluwer学术出版社，115-142(1996)。
6. 水质管理指引。中央污染控制委员会，PariveshBhawan，东阿琼纳加尔，德里(2008)。
7. Cude, C.，“俄勒冈州环境质量部门”，俄勒冈州EA实验室(在线)。http://www.deq.state.or.us/lab/wqm/wqi/wqindex.htm。（2003）
8. 洪水，D，“不列颠哥伦比亚省温室的灌溉水质”花卉栽培简报，不列颠哥伦比亚省农业、渔业和食品部(1996)。
9. 下摆，“天然水化学特征的研究与解释”，第3版，2254：100-104（1985）。
10. Jalali，M.，“硝酸盐从农业用地浸出哈马德，西伊朗，农业生态系统。环境的，110：210-218（2005）
11. 陈志强，“基于主成分ُ统计方法的水质因子识别”。j .水科学。抛光工艺。，3.4:41 – 50 (1994).
12. Ramesh，K.，“水化学研究和地下水训练灌溉对Tamilnadu灌溉的影响”未发表的博士学位论文，安娜大学，Chennai，Tamilnadu（2008）。
13. Ramesh，K.，Elango，L.，“地下水质量及其在泰米尔纳德邦，印度泰米尔河流域的国内和农业使用的适用性”，Environ Monit评估。，DOI 10.1007 / S10661-011-2231-3（2011）．
14. Ramesh，R.，“地下水污染的点源和非点源：印度东海岸的案例研究”，载于：Subramanian，V和Ramanathan，A.L.（编辑），《生态水文学国际研讨会论文集》。首都出版公司，新德里，印度，107p（2001年）。
15. SHANKAR，K.，ARAVINDAN，S.，Rajendran，S.，“GIS基于GIS帕拉瓦尔河子流域地下水质量映射，泰米尔纳德邦，印度”，国际地理和地质学，1（3）：282-296（2010）。
16. 王志强，王志强，王志强，“基于GIS的泰尔纳德邦地下水水质空间分析”，水利水电科学技术学报，29(4):429 - 434(2014)。
17. Subramani T.， Elango L.， Damodarasamy S.R.，“泰米尔纳德邦基塔尔河流域地下水水质及其对饮用和农业使用的适宜性”，印度环境地质学报，47:1099-1110(2005)。
18. “印度南部硬岩区地下水地球化学特征及水文地球化学过程识别”。环境科学与技术，2018,35(4):529 - 534。
19. Swarna Latha, P.， Nageswara Rao,K。，“Assessment and Spatial distribution of quality of groundwater in Zone II and III, Greater Visakhapatnam, India Using Water Quality Index (WQI) and GIS”, International Journal of Environmental Sciences, 1(2): 198-212 (2010).
20. 陈志伟，“基于水质参数的印度哥印拜托尔地下水水质制图”，环境科学与技术，3(4):32-40(2013)。
21. 世卫组织，“饮用水质量指南”，日内瓦世界卫生组织，第4版，建议，1-4，(2011)。
22. Yogendra，K.和Puttaiah，E.T.，“城市水体水质指数及其适用性，卡纳塔卡省Shimoga镇。”第12届世界湖大会，342-346，（2008年）。