当前的世界环境

介绍

过去十年的快速城市化和工业发展引起了对环境的严重关切。¹在过去的几十年中，由于迅速的工业化和人口增加，对淡水的需求产生了巨大的压力。^2、3水质在促进农业生产和人类健康标准方面发挥着重要作用。水质取决于所需的水，因此不同的用途需要不同的水质评估标准以及报告和比较水分分析结果的标准方法。^4、5水质分析和统计方法对于评估水的质量和沟通有关水的整体质量的信息非常有用和有效。^14-28

采矿威胁印度许多地区表面和地面水资源的质量和数量。^6-13矿区的水污染主要是由覆盖层(OB)排土场、地表蓄水池、矿井水、工业废水、矿山酸性废水、尾矿库等造成的，²在整个矿井的生命周期中，矿山的生长对自然水环境的影响也可以在矿山封闭后长时间观察到。^29.在露天和地下煤矿开采过程中，含水层会释放大量的水分。即使在煤或矿山废弃物中只有少量的硫化物矿物，也有可能产生酸性条件，造成严重的环境退化。^30.印度的煤矿活动开始了几十年，因为地下水正在受到影响。随着煤矿，从矿区周围大量的工业废物和覆盖倾卸液中产生的渗滤液可能会到达地下水，可能对其质量产生不利影响。^8.一些研究报告指出，人为活动可以通过引入污染物而对水质产生不利影响。^31、32煤炭对一个国家的经济增长具有相对高度的重要性。印度采矿业是一个主要的经济活动，对国家经济贡献。采矿业的GDP贡献仅为2.2％到2.5％，但通过工业总行业的GDP贡献，它贡献了约10％至11％。^33.Bharat Coking Coal Limited（BCCL），印度政府的迷你Ratna公司（煤炭印度有限公司）是主要的煤炭矿业公司，是印度主要炼焦煤生产国。它在哈瓦里亚煤炭领域（JCF），是印度最古老，最重要的煤田之一，因为自125年以来，采矿正在努力。^33.矿井水的水质取决于一系列的地质、水文和开采条件，这些条件在不同的矿井有很大的不同。^29日,37排放的矿井水污染物的浓度变化很大，在某些情况下甚至可以达到饮用水的规格。^12.许多时候，排放的矿井水本身是不可用的，可能含有无法接受的重金属、有毒阴离子、有机和生物污染物。^8,7.历史悠久的吉利亚煤田开采造成了环境问题，包括水资源耗尽和污染。^{6日,13日,21日34-36}最近，印度的许多研究人员对该国矿区的关键环境参数表现出浓厚的兴趣。^9,20,53-61

在治疗后，可以利用研究领域的矿井水资源用于灌溉，工业，甚至在饮用水之后使用。这不仅可以解决该地区的水资源稀缺问题，而且还有助于控制水污染威胁。在该背景中，观察到，对这一巨大的矿井水进行评估/评估需要适当的研究，用于确定适用于社会的适用性和利用的合适技术，从而将浪费转化为财富。因此，这些样品从研究区域的不同地雷收集，包括Damoda地铁，幽门户10缝，Jogidih Adarsh殖民地，Kharkhari 16 Seam，Shatabadi Open Cast项目（OCP），Muraidih OCP，Jamunia OCP等。和定性评估已经完成评估矿井水质相对于饮酒和国内用途。

研究区

研究区域位于Jharia煤田西部，范围为纬度23º42´N和23º49´N，经度86º08´E和86º19´E(图1)。Jharia煤田呈镰刀状自西向东延伸。贾里亚煤田(JCF)是印度最大、开发最广泛的煤田，已经开采了一个多世纪。这是印度急需的炼焦煤的唯一储存库。它位于加尔各答西北约260公里处的达摩达河谷中心，主要沿着这条河的北部。该煤田位于丹巴德地区，位于东北边缘。该煤田以位于该煤田东部的主要采矿中心Jharia命名。这块地大致呈镰刀状，较长的轴向西北-东南方向延伸。煤盆地东西延伸约8 km，南北延伸最大18 km。该地区气候为典型的季风气候，最大降水发生在6月至9月。在夏季(4月至6月)，气温高达48度^°C.夏季最低气温在20度左右^°C.冬季（11月至2月）很冷，温度下降到6^°C.西方的最高百分比吹风。季风在6月份休息，持续到10月。该地区的平均降雨量为1272毫米。1997年最高记录的降雨量为1851毫米，2004年最低的记录降雨量为744毫米。⁴¹

图1：学习区的位置图 点击此处查看数字

研究区地质

地质上，主要特征是该地区的大煤池，具有晶体岩石的介入区域。Dharwar的古代岩石类型和职业假期形成了地下室岩石，其中形成了由煤层和砂岩斑块组成的沉积地层的下层岩石组。^38.该地区非常重要，因为其储量丰富的Lower-Gondwana煤分布在这些油田，Jharia和Chandrapura煤田和Barakar系列，延伸到西孟加拉邦的Raniganj煤田。Jharia煤田盆地的主轴向西-西北-西-东-东南方向延伸，并逐渐向西倾斜，可以从Jamunia河沿岸的Raniganj地层中看到。这条轴线既不是直线也不是简单的曲线，但由于可能来自东向西的力量，它是波纹状的。贾里亚煤田为达摩达河谷沉积矿床。该地质序列由基底变质岩和上覆Talchir组和Barakar组组成。^39、40巴拉卡组是主要含煤地层。在人口密度高的地方，采矿仍采用地下采矿法。它位于煤田的中南部，由于Barren Measures的厚层，大多数煤矿都在地下，是Jharia煤田最上层的含煤序列。这一措施位于煤田的西南部。贾里亚煤田的详细地质情况如图2所示。

图2：贾伊亚煤田的地质 点击此处查看数字

材料和方法论

为了评价西贾里亚煤田矿区的矿井水质，在2013年季风季节进行了系统采样分析。在研究区不同的矿井采集了18个具有代表性的矿井水样。其中13个来自Underground煤矿，5个来自OCP (Open Cast Project)煤矿(表1和图3)。矿井水样采集在1 L窄口预洗高密度聚乙烯瓶中。使用便携式多参数测试仪35系列采集样品后立即测量水质参数，如pH、温度和电导率。对于其他参数，如主阳离子(Ca²⁺，mg.²⁺，na⁺和K.⁺)和主要阴离子(F^-,Cl^-, HCO_3.^-,所以_4.^2-也没有_3.^-)，样品被适当保存并送往实验室，在实验室中按照《水和废水检测标准方法》进行详细分析。⁴²表1和图3说明了采样位置及其纬度和经度的详细信息。

表1：研究区域的采样位置的详细信息。

图3:研究区域的采样位置图 点击此处查看数字

结果与讨论

矿井水化学

矿井水的水化学特征研究区域的样本和统计分析结果的总结矿井水进行比较与标准世界卫生组织建议的指导值(WHO1997)和印第安标准1991 (BIS)饮用水和公共卫生(表2和表3)。包括pH值6.8至8.3。phularitand10煤层的最低pH值为6.8，最大pH值为8.3。乔吉第5,6,7地下和布林吉亚煤矿。研究区矿井水的EC为608 ~ 1350µS cm-¹平均为1080µS cm-¹．西部Jharia煤田Jamunia OCP的电导率最大值较高。研究区矿井水中总溶解固体(TDS)浓度为432 ~ 1080 mg l^－1平均为838毫克^－1．TDS值的差异可能与该地区的地质构造、水文过程和主要开采条件的变化有关。^25.除少数地点外，地下矿坑水样的TDS和EC值与地下矿坑的泵水排放的TDS和EC值差异不大。重碳酸盐(HCO_3.^-）和硫酸盐（所以_4.^{2 -)}是这些矿水域中的主要阴离子，来自氯化物的少量贡献（cl^-），硝酸盐（没有_3.^-）和氟化物（f^-）.矿井水中的阴离子丰度的顺序被发现为HCO_3.^->所以_4.^2-> CL.^->没有_3.^-> F.^-．浓度的HCO_3.^-含量从187毫克升^－1到571 mg l^－1，平均HCO_3.^-浓度为336 mg L^－1．HCO3^-是Hantudih，Bhurungia Colliery和Lohapatti Colierry地点最占主导地位的阴离子。硫酸盐的浓度范围从21〜498 mg l^－1平均为253毫克L^－1．ii区块OCP、Hantudih、Phularitand 10煤层UG、Jogidih 5、6、7煤层UG、Kharkhari UG、Mahesh pur 9顶、titlia煤矿、Lohapatti煤矿、Bhurungia煤矿等地的矿井水硫酸盐浓度变化较大。水中的硫酸盐通常来自含硫矿物如黄铁矿(FeS)的氧化风化作用₂），石膏（Caso_4.．2h₂O)和硬石膏(CaSO_4.）.Jharia煤含硫量低;通常含硫少于1%。然而，矿物黄铁矿(FeS₂据报道，据报道，在这些煤中作为次级矿物质和相关沉积物发生。⁴⁰硫酸盐会转化为硫化氢，导致下水道异味和腐蚀。它还可能导致配电系统中的金属腐蚀，特别是在低碱度的水中。分析样品中的氯浓度从10.3到64.8 mg L不等^－1平均为33.7毫克L^－1．氯化物在普通岩石中的浓度比任何其他天然水的主要成分都低。据推测，水中大部分的氯化物主要来自岩盐、浪花、卤水和温泉。氯浓度异常可能是由人为因素造成的，包括农业径流、生活和工业废物以及土壤中盐类残留物的淋溶。Cl有较大的横向变化^-一些矿井水样的浓度和观测到的高值表明当地有补给，可能是由于未经处理的工矿废水造成的污染。的浓度不_3.^-范围从0.8到40.5毫克升^－1平均浓度值为12.5 mg l^－1．硝酸盐的主要来源是生物固定，大气沉淀和肥料和工业污水的应用。⁴⁴在矿区使用炸药也可能是矿井水中硝酸盐的一个可能来源。样品中氟化物的浓度为0.41 ~ 2.21 mg L^－1平均0.9毫克升^－1．一般来说，F的浓度^-与其他阴离子相比，被发现很低。更高的F.^-这些样品中的值可能是由于氟化物含有矿物的风化，例如Biotite，Muscocite，萤石和磷灰石，这在花岗岩中的配件矿物质，花岗岩 - 片状和该地区的侵入式岩石。氟化物浓度较高导致牙科和骨骼氟化，如牙齿斑点，韧带变形和脊柱弯曲的弯曲。^15.除了几个样本，F的浓度^-未超过规定限额的。

在主要阳离子中，镁是占总阳离子的37％的主要离子。钙和钠离子具有次要的重要性，平均占总阳离子的34％和26％。钾是最不占优势阳离子，代表总阳离子的3％（图3B）。矿井水中阳离子丰度的顺序是mg²⁺> Ca²⁺> Na⁺> K⁺．浓度的CA²⁺样品中微量元素的含量从最小值24.1 mg L变化^－1最大值为133 mg l^－1平均为68​​.2 mg l^－1．较高的值出现在4号区块地下3层、phularit10层、Maheshpur 9层和Chatabad 4层。毫克的浓度²⁺在16.9到123 mg L之间变化^－1平均值为73 mg l^－1．浓度的CA²⁺和毫克²⁺超过75 mg l的理想限制^－130毫克L^－1分别占矿井水样的50%和78%。钙和镁的存在使水变硬(4)⁺和K.⁺在水生系统主要来自大气沉积;蒸发溶解和硅酸盐风化。⁴⁵风化硅酸盐如亚沸石，钙质和正交酶是Na的可能矿物质⁺和K.⁺在本研究区域。^46、47蒸发的na⁺/ K.⁺由于达摩达河的周期性干湿交替而形成的盐分导致了碱性/盐碱土壤的形成，这也可能是钠的来源⁺和K.⁺．⁴⁸总硬度(TH)是由于溶液中存在碱土而产生的性质。根据硬度，水可分为软水(<75 mg L)^－1)，中等硬度(75-150 mg L^－1)，硬(150 - 300mg L^－1）非常努力（> 300 mg l^－1)水(索耶和麦卡蒂1967(49)。分析样品的硬度从135到738 mg L不等^－1（AVG。468 MG L.^－1)，表明研究区为中等硬至非常硬类型的水。数据表明，33%的矿井水样TH值高于理想限值300 mg L^－1， 40%样品超过最大允许限值600 mg L^－1．⁴³硬度对健康没有众所周知的不利影响，但它可以防止肥皂形成泡沫并增加水的沸点。高温可能导致碳酸钙沉淀和供水分配系统的结壳。极其硬水的长期消费可能导致尿道病的发病率增加，氏尖，父母死亡率，某些类型的癌症和心血管障碍。^50,51

表2研究区矿井水样水化学特征 点击这里查看表格

表3:与世界卫生组织1997年和印度饮用水标准BIS 1991年规定的限值相比，矿井水中测量的参数的统计摘要．

Mg L中的所有浓度^－1，除pH和EC(µS cm-¹）

结论

贾里亚煤田矿井水的性质为弱酸性至碱性。矿井水的化学成分以Mg为主²⁺和加利福尼亚州²⁺和HCO_3.^-所以_4.^2-．在大多数样品中，所分析的参数都在理想的限度内。但EC、TDS、SO浓度较高_4.^2-在许多矿井水样中，如此使其不安全饮用用途。我们的研究结果表明，研究区域的矿井水的化学成分主要受岩石风化的岩石风化，从采矿来源的少量贡献控制。采矿网站的水的存在产生了一系列操作和稳定性问题，需要有效的水管理策略治疗和消毒后饮用目的。

承认

The authors are grateful to Professor D. C. Panigarhi, Director, Indian School of Mines for his kind support and sincerely thankful to the Head of the Department of Environmental Science & Engineering, Indian School of Mines, Dhanbad, India, for his moral support and suggestions in the preparation of the paper. We are also thankful to lab members for their support and encouragement.

参考

1. 陈志强，陈志强，陈志强，等:我国河流重金属污染评价方法的研究。j .包围。科学。国家自然科学基金青年基金项目，2017z120141202。(2010)。
   十字架
2. Singh P, Tiwari AK, Singh PK:印度恰尔肯德邦Ranchi镇地下水水化学特征及水质评价。环境科学学报9(3):804-813。DOI: 10。12944 / CWE.9.3.30(2014)。
3. Chandra S，Singh Pk，Tiwari Ak，Panigray B，Kumar A：水文地质因素的评估及其与季节性水位波动的关系，印度贾巴德·贾坎德地区。ISH液压工程杂志21​​（2）：193-206。DOI：10.1080 / 09715010.2014.1002542。（2015）。
4. Tiwari Ak，Singh Ak，Singh Ak，Singh MP：Pratapgarh区地表水质的水文地球化学分析与评价，北方邦，印度，应用水科学。DOI：10.1007 / s13201-015-0313-z。（2015）。
   十字架
5. Tiwari AK, Singh PK, Mahato MK:印度西博卡罗煤田地表水资源水文地球化学调查和定性评价。印度地质学报87(1):85-96(2016)。
   十字架
6. Choubey VD：煤矿煤矿煤矿煤矿的水文环境影响。环境Geol 17：185-194（1991）。
7. Gupta DC：与印度普希谷煤炭煤炭煤炭煤炭和天然水域相关的所选微量元素的环境方面及其对人类健康的影响。跨纪煤层煤层40：133-149（1999）。
   十字架
8. 印度泰米尔纳德邦纳耶夫里褐煤矿区及其相关工业园区地表水的重金属污染评估及其灌溉适宜性。Mine Water Environ 24:155-161(2005)。
   十字架
9. Singh G：哈瓦里亚煤矿煤矿采用地下泵出水的增强。第5届国际矿山水大会的课程，卷2，英国诺丁汉，PP 679-689（1994）。
10. 辛格:煤矿开采对矿井水质的影响。Int J Mine Water 7:45-59(1998)。
11. Singh Ak，Mondal GC，Singh S，Singh PK，Singh TB，Tewary BK，Sinha A：印度煤炭市DANBAD区水产地球化学：源评估和质量评估。J Geol SOC IND 69：1088-1102（2007）。
12. Singh Ak，Mahato M，Neogi B，Singh KK：印度Raniganj煤田地区的矿井水质量评估。矿井水环境29：248-262（2010）。
    十字架
13. Tiwary RK：煤炭矿业对水制的环境影响及其管理。水空气土壤污染132：185-199（2001）。
    十字架
14. Krishan G，Rao MS，Kumar CP，Garg Pangaj SP：盐度和地下水质量的评估，特别强调印度半干旱地区的氟化物。J Eart SCI Chem变更5：149（2014）。
15. Tiwari AK, Singh AK:北方邦Pratapgarh地区水文地球化学调查和地下水质量评估。印度地质学报83(3):329-343(2014)。
    十字架
16. Verma Ak，Singh Tn：简单场参数预测水质。环境地球SCI 69：821-829（2013）。
17. kishan G, Singh S, Singh RP, Ghosh NC, Khanna A(2016)。印度北阿坎德邦Haridwar地区地下水水质指数。国际水资源与能源。58(10):55-58(2016)。
18. Tiwari Ak，Singh PK，Mahato MK：印度西博卡罗煤田矿井水域的环境地球化学和质量评估。矿井水和环境。DOI：10.1007 / S10230-015-0382-0。（2016）
19. Shinde S, Patil K, Sadgir P:基于Gis的印度马哈拉施特拉邦奥兰加巴德市南部地下水质量制图。国际工程技术进展9(1):129-134(2016)。
20. 关键词:水质指数，水质评价，果阿邦，地表水Current World Environment 3:994-1000(2014)。
21. Tiwari AK, De Maio M, Singh PK, Singh AK:印度某煤矿区水文地球化学特征和地下水质量评价。地球科学进展，2019,36(3):353 - 356。DOI: 10.1007 / s12517 - 015 - 2209 - 5。
22. Singh P, Tiwari AK, Singh PK:用水质指数法评价印度恰尔肯德邦Ranchi镇地下水水质。国际化学技术研究7(01):73-79 (2015a)。
23. Singh Ak，Raj B，Tiwari Ak，Mahato Mk：印度州议员区Jhansi区的水文地球化学工艺和地下水质量评价。环境地球科学70（3）：1225-1247（2013）。
24. Nasri N，Bouhlila R，Riadh A：盐水的多变量统计分析 - 以案例研究：Sabkha Oum Lekhialate（突尼斯）。int j环境sci dev 6：40-43。DOI：10.7763 / IJESD（2015）。
25. 印度Jharia煤田地下水质量的统计评价。Int J Chem Tech Res 7(4): 1880-1888(2015)。
26. Chopra RPS和Gopal K:旁遮普省地下水质量评估。地球科学与气候变化5(10):243(2014)。
27. Tiwari Ak，De Maio M，Singh PK，Mahato Mk：印度煤矿地区的GIS和重金属污染指数（HPI）模型对地表水质评估。Bull Environ Cont毒素95（3）：304-310（2015）。DOI：10.1007 / S00128-015-1558-9。
28. 印度旁遮普邦西南部的地下水特征和地下水质量分析。地球科学与工程4(10):597-604(2014)。
29. 杨志强，王志强，王志强:矿山水水文、污染、修复。Kluwer学院出版，多尔德莱希特，荷兰(2002)。
30. Gladney ES, Burns CE, Rodandts I:美国地质调查局岩石标准中元素浓度汇编。Geostand Newslet八3 - 226(1983)。
31. Edraki M，Golding Sd，Baublys Ka，Lawrence Mg：澳大利亚昆士兰州摩根矿环境酸性矿山排水的氢化学，矿物学和硫同位素地球化学。Appl Geochem 20：789-805（2005）。
32. Gomshei MM，Allen DM：氧气-18和氘在采矿流出物和酸性岩排水研究中的潜在应用。环境GEOL 39：767-773（2000）。
33. 北阿坎德邦德拉敦森林研究所森林生态与环境部门提交给巴拉特焦煤有限公司的报告(2015年)
34. 印度贾里亚煤田水文地质。Jour Geol Soc India 36:36-45(1990)。
35. Sarkar BC, Mahanata BN, Saikia K, Paul PR, Singh G:基于多元统计和地理信息系统的印度Jharia煤田地质环境质量评估。环境地质51:1177 - 1196(2007)。
36. 辛格:煤矿环境的水质现状——以贾里亚煤田为例研究。印度贾坎德邦J Ind Poll Cont 6:67-76(1990)。
37. 采矿对淡水环境的影响:集水区规模管理的技术和管理指南。矿井水环境23:S2-S80(2004)。
38. 印度地下水质量现状——第一部分，地下水质量系列:GWQS/09/2006-2007，印度环境与森林部中央污染控制委员会(2007)
39. 夏尔马NL，拉姆KSV:煤炭和印度煤田地质介绍。东方出版社，斋浦尔(1966)。
40. Chandra D: Jharia煤田:班加罗尔，印度地质学会，印度矿产资源，第5期(1992)。
41. 印度煤炭有限公司(Coal India Limited)子公司中央矿山规划设计院(Central Mine Planning & Design Institute Ltd.)给巴拉特焦煤有限公司的环境影响评估和环境管理计划报告(2013年)
42. APHA：第20届EDN检查水和废水的批评方法。美国公共卫生协会，华盛顿州（2005）。
43. BIS印度标准机构-印度饮用水标准规范。是:10500(1991)。
44. 地球化学，地下水与污染。AA Balkema出版社，鹿特丹(1993)。
45. Berner EK，Berner RA：全球水循环：地球化学与环境。Prentice-Hall，Englewood Cliffs，NJ，USA（1987）。
46. 王志强，王志强，王志强，等:印度德里地下水环境水文地球化学过程的识别与评价。Environ Geol 50:1025-1039(2006)。
    十字架
47. 张高峰，李志光:黑河流域地下水环境水文地球化学过程。环境地质60:139 - 153(2010)。
    十字架
48. Singh Ak，Mondal GC，Singh PK，Singh S，Singh TB，Tewary BK：印度Damodar River河流域水库水库：风化过程和水质评估。环境。Geol。48,1014-1028（2005）。
    十字架
49. 《卫生工程师化学》，第二版。McGraw Hill，纽约，纽约，美国(1967)。
50. Agrawal V，Jagetia M：Udaipur City的地下水Quality水利地球化学评估，印度rajasthan。Proc。全国关于环境压力维度，印度大教育大学的环境压力维度，PP 151-154（1997）。
51. Durvey VS, Sharma LL, Saini VP, Sharma BK:水质评估方法手册。印度拉贾斯坦邦农业大学(1991年)。
52. 谁：饮用水质量准则。第1卷，建议。世界卫生组织，日内瓦，瑞士，第1-4（1997）。