当前世界环境

介绍

地下水是农村和城市地区饮用和生活的主要来源。此外，它是农业和工业部门的重要来源。在过去的几十年里，由于人口的快速增长和工业化步伐的加快，对淡水的需求有了巨大的增长。快速的城市化，特别是在印度这样的发展中国家，由于过度开发和不当的废物处理，影响了地下水的可用性和质量，尤其是在城市地区(Rama krishnalah et al. 2009)。地下水一旦受到污染，其质量就无法通过从源头阻止污染物恢复，因此，定期监测地下水质量并制定保护地下水的方法和手段就变得非常重要(Mufid al-hadithi 2012)。水污染不仅影响水质，而且威胁人类健康、经济发展和社会繁荣(Milovanovic2007)。在过去几十年里，印度获得饮用水的机会增加了，不安全的水对健康产生了巨大的不利影响(Singh等人，2013年)。根据世界卫生组织(WHO)的数据，人类大约80%的疾病是由水引起的。据估计，印度约21%的传染病是由水传播的(Bradon和Homman1995年)。近年来，在西孟加拉邦、贾坎德邦、奥里萨邦、西北方邦、安得拉邦、拉贾斯坦邦和旁遮普邦的许多地区，清洁和可饮用的饮用水的短缺已经成为最严重的发展问题之一(Tiwari & Singh, 2014)。

水质指数是评估近年来地下水质量的重要途径。随着复杂的数据并产生得分，这是对水质问题的理解的一种高级方式，最终描述了水质状态（Tiwari等）al. 1985; Singh,D. F. 1992; Rao, S.N; 1997; Mishra et al.2001).GIS is a computer system for capturing, storing, querying, analyzing and displaying all types of geographical data. GIS allows viewing, understanding, questioning, interpreting, and visualizing data in many ways that reveal relationships, patterns, and trends in the form of maps, globes, reports, and charts.GIS is an effective tool not only for collection, storage, management and retrieval of a multitude of spatial and non-spatial data, but also for spatial analysis and integration of these data to derive useful outputs and modeling (Gupta and Srivastava et al. 2010). It can be a powerful tool for developing solutions for water resources problems for assessing water quality, determining water availability, preventing flooding, understanding the natural environment and managing water resources on a local or regional scale (Tjandra et al. 2003). GIS is widely used for collecting diverse spatial data and for overlay analysis in spatial register domain to represent spatially variable phenomena (Bonham-Carter1996;Babikeretal.2004; Gupta and Srivastava2010). GIS-based, simple, and robust WQI is an essential tool for rapid transfer of information to water resources managers and the public. GIS can be useful for taking quick decisions as graphical representation would be easy to take a policy decision by the makers (Singh et al. 2013).

如今，地下水污染已经成为世界上的一个重大问题，需要水体与所需数量的为社会福利参数的定期监测。WQI是反映的促成因素上的任何水系统中水的质量的复合影响的最有效的表达式中的一个（Tiwari等人，1986）。该主要目标本研究，以评估质量地下水的适宜饮用目的并产生水质mapsusing GIS基础上的参数from33西煤田波卡罗地区。这项研究将是有用的在当前水资源规划和合理开发利用水资源在未来提供一些基础数据。

研究区

西博卡罗煤田位于北纬23°41′至23°52′和东经85°24′至85°41′之间(图1)，面积为207平方公里。公里。它在地理上与东Bokaro煤田被显著的Lugu Hill(987米)隔开，整个煤田位于Jhrakhand的Ramgarh区。是中型焦煤的主要储库。煤田由博卡罗河以东流流经煤田中部进行排水。Chutua河是Bokaro河的主要支流，Bokaro河流经煤田北部的丘陵地带。乔塔河也是博卡罗河的支流，博卡罗河流经煤田南部地区。

西·博卡罗煤田是来自Damodar Valley煤田的东部排名第四。西部博卡罗煤田与其趋势E-W形成宽阔的同步素，并且展示了一种完整的较低的较低的Gondwana地层序列，其休息的底部岩石（图1）。Barakar形成覆盖了煤田的主要部分，包括粗粒砂岩，鹅卵石集团，坚韧砂岩，灰色的Shales，碳质Hales，防火粘土和煤层。29的总共与13个主要接缝形成的Barker形成中的煤层（XIII接缝，Karharbari形成只包含一个接缝（Seam 0）。来自West Bokaro-煤田的煤层从非焦化到几乎是主要的焦化类型。该南方部的上部煤层通常是非焦化，而煤田北部发生的煤层更加成熟，中焦化几乎是焦化。在从东到西部的煤炭等级一般改善观察到的。

西煤田波卡罗地区经历了热带气候的特点是非常热的预季风和冷季风季节后。五月和六月中旬的一个月前的高峰 - 季风季节与44的平均最高气温^o而十二月和一月是最冷的月份。该区年平均降雨量为1418毫米，超过85%的年降雨量发生在四个季风月份(6月至9月)。

材料与方法

为了评估西部Bokaro煤田的地下水质量，系统采样在季风后，2012年进行。从西部煤矿区的挖掘井中收集了三十三种地下水样本（图1）。将地下水样品收集在一升窄嘴预洗涤的聚乙烯瓶中。使用便携式电导率和pH计（Consort C831）在该场中测量电导率（EC）和pH值。在实验室中，将水样通过0.45μmmillipore膜过滤器过滤以分离悬浮颗粒。使用酸滴定和摩利硅酸盐方法来确定碳酸氢盐的浓度（HCO_3. ^-) (APHA 1998)。主要阴离子(F^-，cl.^-， 所以₄ ^{2 -} _，和3号^-通过耦合到再循环模式的阴离子自再生抑制器（ASR）的阴离子AS12A / AG12柱分析洋葱色谱仪（Dionex DX-120）。主要阳离子（CA^2＋、镁^2＋和钠⁺)，用原子吸收分光光度计(Varian 680FS)对仪器进行已知标准校正后，在火焰模式下测定。每个样品进行三次重复的阳离子分析，每15个样品后仪器重新校准一次。总体精密度(以百分比相对标准偏差(RSD)表示)小于10%。

图1:采样位置图 西博卡罗煤田 点击此处查看数字

水质指数

WQI被定义为反映不同水质参数的复合影响的评级，这是从地下水适用于人类消费的适用性的角度来计算的。WQI的概念首先由Horton（1965）使用，然后由Brown et.al开发。（1970年）和Deinser（苏格兰开发部）进一步改善，1975年）。WQI众所周知的方法以及最有效的工具之一，以表达水质，提供简单，稳定，可重复的措施单位，并将关于水质的信息与政策制定者和有关公民进行有关水质的信息（Singh等，2013）。It thus, becomes an important parameter for the assessment and management of ground water (Venkata and Reddy, 1995).WQI summarizes large amounts of water quality data into simple terms (e.g., excellent, good, bad, etc.) for reporting to management and the public in a consistent manner. The WQI can also be used for estimating water quality on-line, but the accuracy of the model depends upon the judicious selection of parameters.

各种研究人员考虑了空间地下水质量指数，称重的程序被广泛用于识别水的质量（Ckakraborthy等，2007; Bhaskar和Nagendrappa 2008; Rama Krishnalah等，2009，Sathish，2011，Mufid al-hadithi 2012; reddy和patode 2013）。

GIS分析

已经为硝酸盐，硫酸盐，总硬度和总溶解固体产生的产生的空间分布图已经为西博卡罗煤田创建。根据印度（ISI 2003）使用ARC GIS 9.3软件，基于印度（ISI 2003）标准的不同专题层（图2A-C）开发了地下水质量分类地图。水质的分类对于评估为国内目的的适用性评估至关重要。

图2（a）：硝酸盐浓度的分布 在西博卡罗煤田地区 点击此处查看数字

图2(b):硫酸盐浓度分布 在西博卡罗煤田地区 点击此处查看数字

图2(c) TDS浓度分布 在西博卡罗煤田地区 点击此处查看数字

结果与讨论

研究区地下水样品的pH值在自然界中为微酸性至微碱性。F^-Andsl.^-在研究区测定的一氧化氮浓度低于理想限值^- _3.(图2a)和SO^{2 -} ₄(图2b)离子浓度在理想和最大范围内。允许的极限。TDS(图2c)、Ca和Mg的分类图在理想和允许的极限之间变化。总硬度的浓度从软到非常硬的类别不同。

估计WQI.

水质指数(WQI)定义为提供单个水质参数对整体水质的综合影响的一种评级技术(Singh et al. 2013)。WQI是一个用来将大量水质数据转换为单个数字的数学方程(Stambuk-Giljanovic, 1999)．对于决策者来说，任何水体的质量和可能的用途都是简单易懂的(Bordalo et al. 2001)。为评价饮用水的适宜性，将分析样品的水质数据与BIS 2003 (IS:10500)规定的饮用水标准进行比较，并考虑计算WQI。根据ISI的印度饮用水标准及其相应的状态类别WQI (Rao1997)．在计算WQI三个步骤紧随其后。在第一步骤中，每个10个参数（pH值，TDS，F的^-,Cl^- _，没有_3. ^-， 所以₄ ^{2 -}HCO_3. ^-，加利福尼亚州^2＋、镁^2＋，根据其在饮用目的的整体质量中的相对重要性（表1），已经指定了重量（）

表1:化学参数的相对权重 点击这里查看表格

已将5的最大重量分配给像TDS，F这样的参数^-,Cl^- _，没有_3. ^-,所以₄ ^{2 -}因为它们在水质评估中非常重要(Srinivasamoorthy et al. 2008)。HCO_3. ^-被赋予最低重量1，因为它在水质评估中起着微不足道的作用。其他参数如ca^2＋、镁^2＋Na⁺，根据TH在水质测定中的重要性赋予其权重()在1 ~ 5之间。在第二步中，通过下面的公式计算相对权重()

其中，是相对权重，是每个参数的权重，并且是参数的数量。给出了每个参数的计算相对权重（）值（表1）。在第三步中，通过根据BIS 10500（2003）中的指导指南，通过将其浓度除以其各种标准，通过将其各自的标准在每个水上样品中划分其浓度来分配每个参数的质量额定秤（）。结果乘以100



在其中，是质量等级，是Mg / L中每个水样中的每个化学参数的浓度，并且是Mg / L中的每个化学参数的双标准，根据BIS 10500（2003）的指导。

为计算WQI，SI.首先确定每个化学参数，然后根据下列公式确定WQI

其中，所述第是参数的分类指数，是基于第j个参数的浓度的等级，是的参数的数目。

表2：WOI的分类 水分和水分 点击这里查看表格

水质类别，水质指数的基础上确定。所计算的WQI值的范围从21到131分别和平均73。WQI范围和水类别可被分类（表2）。最高WQI从从Murpa，满肚，Tapin，Basntpur，Lahatungi和阿糖胞苷采集的样品计算是抽样位置（表3）。在研究领域之所以高WOI可能是由于自然和人为来源（采矿业，农业废弃物，生活污水处置等），在所有的地下水样的，WQI类优秀的百分比（％）（21％），良好（58％）和差（21％）中观察到。一半以上的位置落在理想至好类别（图3）。

图3：水质索引图 西博卡罗煤田地区 点击此处查看数字

表3博卡罗西部煤田地下水水质指标

S.NO.	示例代码	样本Descripation	水质指数	描述
1	GW1.	Datma	94.	好的
2	GW2.	Topa	66.	好的
3.	GW3.	orla.	38.	优秀
4	GW4.	murpa.	101	可怜的
5	GW5.	Kuju	69.	好的
6	GW6.	Nayamore	50.	好的
7	GW7.	Hesagara.	92.	好的
8	GW8.	Hesagara.	53.	好的
9	GW9.	Pundi	56.	好的
10	GW10.	Pundi	61.	好的
11	GW11.	曼努	101	可怜的
12	GW12.	曼努	114	可怜的
13	GW13	查赫	75.	好的
14	GW14	查赫	78.	好的
15	GW15.	Tapin北	38.	优秀
16	GW16.	塔林	131.	可怜的
17	GW17.	Parej East.	21.	优秀
18	GW18	Parej	44.	优秀
19	GW19	Basantpur	131.	可怜的
20.	GW20.	kedla.	83.	好的
21.	GW21.	kedla.	93.	好的
22.	GW22	贾卡纳德	91.	好的
23.	GW23.	赖奥	54.	好的
24.	GW24.	Bhalghara.	43.	优秀
25.	GW25	Lahatungri	122	可怜的
26.	GW26	木孔德贝达	63.	好的
27.	GW27.	Butbera	49.	优秀
28.	GW28	萨鲁伯	54.	好的
29.	GW29.	Ara	38.	优秀
30.	GW30.	Ara	129	可怜的
31.	GW31.	Chainpur	53.	好的
32.	GW32	Badgon	87.	好的
33.	GW33.	Jageshvar Bihar.	51.	好的

结论

上述研究表明，西博卡罗煤田地区存在可变质量的地下水。然而，尽管煤矿和工业，但对33个挖井井样品的化学分析表明除了一些地点之外，它通常适用于饮用目的。WQI表明，79％的地下水样品被发现良好的良好类别，并且可以用于直接消耗，而21％的水样是较差的类别，样品表明水不适合直接消耗，并在其前提之前进行治疗利用。适用于水软化，离子交换和反渗透等水处理过程应用于降低研究区域中的污染物的浓度。

承认

作者感谢Dhanbad中央采矿和燃料研究所董事，提供了研究设施，也很感谢董事，伊斯兰人为支持。其中一位作者（Ashwani Kumar Tiwari）感谢印度地雷学派/印度迈尔德/曼德（印度政府），以理所当然。我们也很感谢Abhay Kumar Singh博士，高级科学家和中央挖掘研究所的项目助理和燃料研究所的项目助理，以获得支持和鼓励。

参考

1. APHA，用于检查水和废水的标准方法，第20 EDN。美国公共卫生协会，华盛顿特区。（1998）。
2. Babiker I.S.穆罕默德MAA。，等人，通过使用硝酸盐地理信息系统从密集vegetablecultivation浸出地下水污染的评价，ENVIRON诠释，29（8）：1009至17年，（2004）。
3. Bhaskar C. V.And Nagendrappa G.， A comparison study of underground water quality and water index of certain selected areas around Tumkur city, Karnataka，当前世界环境，3（1）：75-82，（2008）。
4. BIS。，印度标准饮用水规范为10500：1991，Edition 2.2（2003-2009），印度标准局，新德里（2003）。
5. Bonham-Carter G.F.，地理学家的地理信息系统：与GIS建模，计算。方法Geosci。，13：1-50，（1996）。
6. Bordalo A. A.，Nilsumranchit W.和Chalermwatk，泰国邦加河（泰国东部）的水质和用途，水的研究，35（15）：3635-3642，（2001）。
7. Bradon C.和Homman K.，《不作为的代价:评估印度环境退化的整个经济代价》，世界银行亚洲环境司，10月备忘录，(1995)。
8. 《水质指数:我们敢吗?》，水和污水工程, 117: 339 - 343,(1970)。
9. Ckakraborthy S.，Paul P. K.和Sikdar，P. K.，评估含水层脆弱性，以砷污染的污染毒性和北孟加拉邦的GIS：一个案例研究英语巴扎尔块，印度西孟加拉邦，西孟加拉邦空间水文杂志图7（1）：101-121，（2007）。
10. 古普塔M.和塔瓦，P.K.，在丘陵地形Pavagarh，印度古吉拉特邦的整合地理信息系统和遥感的地下水潜力区识别，水INT.35: 233 - 245,(2010)。
11. 霍顿R. K.，额定值水质的指数数字系统，水污染控制联合会，37：300-305，（1965）。
12. Milovanovic的M.，沿着爱可信/瓦尔达尔河，东南欧洲水质评价与污染源的决心，海水淡化，213：159-173，（2007）。
13. Mishra P. C.和Patel R.K.，Rairangpur饮用水中的污染负荷研究，北奥里萨邦的小部落主导镇，《环境与生态规划》，5（2）：293-298，（2001）。
14. Mufid al-hadithi。，Application of water quality index to assess suitability of groundwater quality for drinking purposes in Ratmao –Pathri Rao watershed, Haridwar District, India,点。j .科学。印第安纳州,Res。3（6）：395-402，（2012）。
15. Ramakrishnalah C. R.， Sadas hivalah C.and Ranganna G.，印度卡纳塔克邦Tumkur Taluk地下水水质指数评估，印度，卡纳塔克邦化学杂志6(2): 523 - 530,(2009)。
16. 饶N.S。研究水质指数在贡土尔地区，印度安得拉邦，国家研讨会前寒武纪地形和硬的水文地质坚硬岩石地形的岩石区，达尔瓦德县，129-134（1997）。
17. Reddy K. R.和Patode, R. S.，地下水质量评估——以安得拉邦Medak区Kondapur mandal为例，当前世界环境，8（2），（2013）。
18. 无限制的沿海含水层的地下水质量和脆弱性绘制，地下水质量和脆弱性映射，在。空间水文学报，11（1），（2011）。
19. 苏格兰开发部门。，走出清洁水。爱丁堡：HMSO，苏格兰河污染调查报告（1975年）。
20. 引用本文:辛格、蒂瓦里、马哈托。利用水质指数法对恰尔肯德邦西博卡罗煤田地表水进行定性评价国际化工学报（社会科学5（5），（2013）。
21. Singh P. K.，Tiwari A. K.，Panigarhy B. P.和Mahato M. K.，用于水资源脆弱性评估的水质指标使用GIS技术：综述，国际地球科学与工程杂志，6(6 - 1): 1594 - 1600,(2013)。
22. 辛格·a·K，拉吉·比尤。，Tiwari A. K. and Mahato M. K., Evaluation of hydrogeochemical processes and groundwater quality in the Jhansi district of Bundelkhand region, India,环境地球科学，70（3）：1225-1247，（2013）。
23. 辛格D.F.，浦那的一些主要河流水质指数研究，马哈拉施特拉环境生物学学会论文集.， 1(1)， 61-66，(1992)。
24. Srinivasamoorthy K.， Chidambaram M.， Prasanna M.， Vasanthavigar M.， John Peter a .和Anandhan P.，硬岩地形地下水化学控制主要来源的识别——以泰米尔纳德邦塞勒姆区Mettur taluk为例。印度地球系统科学杂志，117（1）：49-58（2008）。
25. 达尔马提亚地区水质指数评价，水的研究, 33(16): 3423 - 3440,(1999)。
26. Tiwari A. K.和Singh A. K.，北方邦Pratapgarh区的水文地球化学调查和地下水质量评估，印度地质学报杂志83（3）：329-343，（2014）。
27. Tiwari T.N.和Mishra M.A.，主要印度河流水质指数初步分配，J.环境保护，5：276-279，（1985）。
28. Tiwari t.n.， Das, s.c.和Bose p.k.，克什米尔Jhelum河水质指数及其季节变化，民意调查res.。，5：1-5。（1986）。
29. Tjandra F. L.，Kondhoh A.和MOHAMMEDA.M.A.，使用GIS进行水文的概念数据库设计：亚太水文与水资源协会诉讼程序，3月13日至15日，日本京都（2003年）。
30. Venkata。，Mohan, S, Jayrama. and Reddy S., Assessment of overall water quality of Tirupati,轮询。res。，14(3): 275 - 282,(1995)。
31. 谁。，Water, sanitation and hygiene links to health—facts and figures, World Health Organization, Geneva, (2004).