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印度旁遮普半干旱区地下水含盐量和氟化物的评估

塔·Krishan1＊拉奥先生1库马尔1，Sudhir Kumar.1r.s.忠诚2，G.S. Gill.2和Prabhat Semwal1

1国家水文研究所，罗伊克，247667乌塔塔克手印度。

2Panjab大学地质部，旁遮普印度普南迪加尔昌迪加学院中心。

通讯作者邮箱:drgopal.krishan@gmail.com.

DOI:http://dx.doi.org/10.12944/CWE.12.1.05

地下水是印度旁遮普省西南部半干旱地区饮用水的主要来源，该地区目前正面临严重的盐和氟(F-)问题。在旁遮普省西南半干旱地区的Bathinda地区进行了一项研究，以评估盐度和F-浓度。对21个地点的地下水样品进行了分析，59%的样品的电导率(EC)超过了1500µS/cm的允许值1．氟浓度超过世界卫生组织(2008年)169%的样品允许限量为1.50 mg/L，可能会因引起氟中毒而严重影响人类健康。地下水水位的增加导致高蒸发，导致盐分的积累，进而导致EC的增加。增加F-浓度主要是由于岩石水相互作用导致萤石溶解。


地下水;质量;盐度;氟化;半干旱地区;西南旁遮普

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王志刚，王志刚，王志刚，等。印度旁遮普邦半干旱区地下水中盐分和氟化物含量的研究。Curr World Environ 2017;12(1)。DOI:http://dx.doi.org/10.12944/CWE.12.1.05

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已收到： 2016-06-01
接受: 2017-02-11

介绍

伴随着激烈的农业和城市发展的人口迅速增加导致对地下水资源的需求很大。这导致了大规模的地下水开发，以及水质问题，有时没有负责任的管理，也没有适当关注质量问题。2氟(F-)是用于饮用的地下水中最不受欢迎的元素之一，其含量高于规定的允许限量可能会引起氟中毒，从而严重影响人类健康。3、4氟化物一般存在于天然矿物萤石(CaF)中2），冰冻（Na3.阿尔夫6)、黄玉、电气石、白云母、黑云母、角闪石、长云母。5 - 9它在地下水中的赋存可归因于角闪石、萤石、磷灰石和云母的风化淋滤作用。10 - 14F-随着碱度的增加，水的浓度通常会更高。

在过去的3-4年里，旁遮普平原见证了地下水使用量的快速增加，这导致了其质量的下降和地下水位的下降。15 -地下水水质的恶化主要是由于地下水矿化度的增加和高F-浓度。造成矿化度和F值高的原因-注意力不是很好理解。因此，目前的重点是评估盐度和F-印度旁遮普邦巴廷达地区地下水的浓度。研究还考察了F的浓度和空间分布-其可能的成因与研究区地质特征有关。

材料和方法

选择了旁遮普岛区的浴台。选择了本研究。该地区的地理面积3369平方米，km，拥有Bathinda，Nathana，Rampura，Phool，Talwandi Sabo，Sangat，Maur Blocks。研究区位于北纬29°39°33'和30°36'和旁遮普南部南部（图1）中的74°38'和75°46'之间。它隶属于半干旱地区，靠近拉贾斯坦邦的沙漠，平均每年降雨量为430毫米，并于7月至9月中旬的时间集中。夏季温度高达49°C，冬季温度降至低至-1.4°C。天气一般是干燥的，但从5月中旬到8月底是非常潮湿的。

图1所示。带采样点的研究区域


图1:带有采样点的研究区域
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Aravalli-Delhi超群和Malani火成岩组的岩石由杂砂岩、碳酸盐沉积物、钙质页岩和板岩组成，高产热的花岗岩和felites形成了该地区的基底。28 - 29日阿拉瓦利-德里超级群的零散露头出现在研究区南部的图沙姆。研究区土壤处于干旱湿润状态。与冲积平原有关的土壤，随着土壤剖面的成熟发育，表现出较好的硬化性。它们由不同的黏土层、粘性黏土层和细粒至粗粒砂岩层组成。表层为暗红色的淤泥，由于蒸发量大，通常富含结核和钙质结核。焦特布尔群上覆hansseran群的岩盐及其伴生蒸发层(多岩盐、硬石膏、石灰石和白云石)。30.白云岩/白云岩灰岩具有普遍的foetid特征，与生物还原和相关过程有关;蒸发层序上覆有第三纪麦芽砾岩相的碳质物质和圈闭气。31旁遮普西南部的地貌形态为起伏起伏的地形，保存较差的近近代和次近代古表面，以沙质和碳酸盐风成物质为特征，并伴有不规则的低洼沙丘延伸。辛格(1992)32已识别出该地区的古老平原和风成沉积(包括横向新月形沙丘和纵向沙丘)。

采用标准方案从随机选取的21个地点采集地下水样本(图1)，覆盖了Bathinda区所有7个街区。选择井/管井来代表不同的地质地层、土地利用模式和含水层的不同深度(9.14 m - 106.68 m)。

地下岩性钻探至60米(图2)，显示出最上层的粘土层，深度为2-6米。这一层阻碍了地表径流渗透到土壤中，导致地表洪水和涝灾，即使在深度超过6米的饱和区也是如此。在水深24 ~ 60 m处存在较厚的中砂透水层。在区域尺度上，这是唯一在潜水条件下含有地下水的含水层。使用“水位测深仪”(Eijelkemp，荷兰)．

图2所示。Bathinda地区的岩性


图2:Bathinda地区岩性
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所有水样都收集在预洗的聚乙烯瓶中。在取样前，用手泵冲洗至少5分钟，在取样时，用待取样的地下水彻底冲洗瓶子2-3次。样品仅在使用原位探针(metttler Toledo, Sonnenbergstrasse 74 CH 8603 Schwerzenbach, Switzerland)测量电导率(EC)达到恒定后采集，然后过滤以分离悬浮沉积物。使用Garmin全球定位系统(Garmin International Inc.， Olateh, Kansas, USA)记录样本地点的纬度和经度。分析工作尽早地在实验室进行了。在Roorkee国家水文研究所同位素实验室，使用校准的Dionex离子色谱仪ICS-5000 (Sunnyvale, CA, USA)对样品进行F¯分析。图3、图4、图5采用arcgis软件arcgis 9.3绘制。在arcgis(地形到栅格)中有一个插值工具，用于从点、线和多边形数据插值水文正确的表面。

结果与讨论

EC和F的变化-图3和图4分别显示了研究区域的浓度。从图3可以看出，只有41%的区域EC值低于1500µS/cm，而59%的区域EC值>1500µS/cm，即饮用水的规定极限1．由于地下水位升高，在与先生管道（图5）的浴室分支相邻的区域中发现了eC的高值，并且由于地下水位升高，其影响在西部横向延伸。这种崛起也是由于与运河水相比的使用减少，并且由于其对沙漠的邻近而在夏季的比较温暖的温度。31盐碱化是由于锡林德运河巴辛达支流蒸发增加导致土壤中盐分增加而引起的15从图5可以看出，在Bathinda和Sangat区块，水深到水位较高。

CA的值++从18至229ppm变化，平均为78.1ppm（表1）。从Mehta的地下水样品中发现了最高值，以及来自Burj Gill的最低样品。所有的CA++浓度在允许的200ppm范围内1除了在梅塔采集的样本。

F¯的浓度范围为0.60-4.40 mg/L(表1)。研究区域大约57%的水样超过了饮用水1.50 mg/L的允许限值(图4)。1

氟会立即反应生成F-由于它的高电负性，使自由氟的存在成为一种遥远的可能性。在良好的物理化学条件下，由于停留时间长，氟可能以溶解形式出现在地下水中。5,33

地下水分析表明，地下水中钠(Na+)值范围为4.7 ~ 509 mg/L，钾(K+)值范围为8.2 ~ 199.0 mg/L。氯化(Cl-)值范围为7.3 ~ 502 mg/L3.-）值范围为2.7mg / L至217 mg / L.硫酸盐（所以4--)的含量范围从27.1 mg/L至784.0 mg/L。

图3.研究区域的EC地图


图3:研究区EC图
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图4所示。研究区氟化物分布图


图4:研究区氟化物分布图
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图5所示。巴欣达区水深至水位图


图5：Bathinda区的水平地图深度
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水位深度珀区范围从6.9到15.4 m(图5),存在的淡水区到更深的层次,已经建立了在当前工作在Phul Nathana块,反映在水位下降水平,间接提取的难度22．

表1:Â旁遮普西南部地区的深度、EC和离子浓度(阴离子- f -、Cl-、NO3-、SO4-和阳离子- ca ++、Na+、K+、Mg++)(来源:Krishan et al.， 2013


表1:深度，EC，和离子浓度(阴离子- f-, Cl-,没有3.-,所以4--和Cations-Ca++, Na+K+、镁++)(资料来源:Krishan等人，2013年)19
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在岩石和土壤的风化和水循环过程中，F-可以浸出并溶解在地下水中。f的变化-地下水的浓度取决于地质设置和岩石类型。F-地下水的浓度也受到其他离子的影响。F和F之间存在中度正相关关系-和Ca++(丹西和瑞迪出版社，2004)34(r=0.77, r2= 0.59;假定值= 0.0013,p = < . 01;df =14)3.-浓度< 80 mg / L。Na与Na之间也存在显著正相关+和Cl-(r = 0.84, r2=0.71, p-value=0.00001在p= 0.01;df = 19);Na+所以4++(r = 0.89, r2=0.78, p-value=0.00001在p= 0.01;df = 19);Cl-所以4--（r = 0.94，r2=0.89, p-value=0.00001在p=< 0.01;df = 19)。在Mg之间观察到中度正相关性，但不显著++所以4--(r = 0.45, r2= 0.20，p值= 0.0532，p = <。01;df = 19)。

高F-浓度与高钠含量，高pH和低Ca相关联++浓度。35钠的风化作用+丰富的沉积物增加了pH，反过来触发了CO的溶解2．随之HCO的增加3.-和有限公司3.--与方解石相比，地下水导致过饱和，导致这种矿物沉淀。这种降水降低了CA++溶液的浓度，导致体系中萤石的亚饱和。因此，萤石会溶解，F-浓度会增加(公式1-5)。样品来自Burj Mehma, Phul, Rampura, Jhumba, Khemuana, Burj Gill, Jalal, Ramgarh, Maur++浓度是典型的高氟-地下水。


CaCO3.↔Ca+++有限公司3.--K = 10-8.4-------（1）

c2↔Ca+++ 2 f-K = 10-10.57——(2)

c2+ na.2有限公司3→CaCO3.+ 2 f-+ 2 na+——(3)

c2+ 2 nahco3.→CaCO3.+ 2 f-+ 2 na++ H2O +有限公司2——(4)

2 na(硅铝合金3.阿)8+ 2 h++ 9H.2O→艾尔2如果2O5(哦)4+ 2 na++ 4 h4SiO4——(5)

一个微弱的负统计上不显著的关系34F之间-浓度和采样深度(r=-0.14;假定值= 0.545,p = < . 01;Df =19)。F的浓度-在地下水中的作用主要取决于与含水层矿物的反应时间。地下水在含水层中停留时间越长，F值越高-浓度和这些都与深层含水层系统和缓慢的地下水运动有关。因此，含有新近渗入雨水的浅层含水层的F值通常较低-浓度。在干旱/干燥条件下，地下水流量低，地下水与岩石的反应时间长36这产生了更多的时间来溶解氟化物轴承形成。但是从浅层深度取出的样品中的较高浓度可能是由于蒸发的水平增加。19

弱的正的不显著的关系34F之间-EC (r=0.23;p-value =0.3202在p=<.01;df = 19)。在比电导率750 ~ 1750 μS/cm范围内，萤石矿物的溶解速率增大。37

因此，高浓度的氟化物是由于（i）其地理遗传来源（II）高蒸发。由于蒸发，地下水与钙矿物过饱和，导致方解石沉淀，导致萤石溶解。38

对F重点的地下水质量研究-Southwest Southwesd Punjab中的浓度表明了高浓度的f-由EC和各种地球化学方法如离子交换，溶解和耐候性证实。该地区的地下水是盐水，由F受到高度污染-超过三分之二的人被发现理查德·道金斯研究区的一部分具有较高浓度的氟化物（谁的允许极限（2008）1和BIS)3.)．因此，低降雨量耦合高蒸发速率，高度可变的昼夜温度，碱性环境和长期停留时间有利于F的溶解-在地下水。

在旁遮普省西南部水位上升的地区，在不久的将来可能会发生洪水，如图5所示，CGWB(2007)也报告了这一点。15克里珊和乔普拉(2015)。23由于这个原因，迫切需要在该地区西南部的水趋势遏制延缓水势，并实施防水测井计划。用于控制F的恶化质量-在旁遮普省半干旱地区，可以采取适当的管理措施。必须同时利用地表水和地下水，以克服水位和地下水质量问题。为此，在使用过多地表水的地区南部，应鼓励使用地下水。F的原因-污染大多是自然的和不可避免的，因此，对人们进行教育并在饮用地下水之前对其进行除氟处理，对于维持健康的饮用水供应至关重要。

承认

作者感谢Roorkee国家水文研究所所长对这项研究的持续支持和鼓励。多亏了Er。来自昌迪加尔旁遮普水资源组织的K.S. Takshi，感谢他的支持。


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