沙特阿拉伯吉赞地区地下水质量评价
阿德尔·m·阿尔哈贝比1、2＊和Abdul Jabbar Al-Rajab3.
1吉赞大学环境研究中心，吉赞，沙特阿拉伯
http://dx.doi.org/10.12944/CWE.10.1.03
吉赞省是一个干旱地区，位于沙特阿拉伯西南部红海沿岸。地下水是该地区唯一的饮用水资源;因此，它是否适合饮用和家庭使用是公众和科学界关注的问题。本研究于2014年秋季在吉赞地区的23个地点采集了地下水样本;参照世界卫生组织和海湾标准化组织GSO对水质参数进行了测量和分析，包括pH、总溶解固形物TDS、浊度、硬度、碱度、氨、亚硝酸盐、硝酸盐、硫酸盐、钙、镁、氯化物、铁和氟化物。30.4%的样品TDS值超过600 mg/l的允许限值，34.8%的样品总硬度值超过300 mg/l的允许限值，只有一个样品的硝酸盐浓度超过50 mg/l的允许限值。然而，地下水样品中所调查参数的浓度在世卫组织允许的范围内。结果表明，吉赞地区地下水水质可接受，可安全用于饮用和生活。但在今后的研究中，应特别注意地下水中TDS和硝酸盐的浓度。
地下水、水质;评估;关联矩阵;物理化学参数;Jazan;沙特阿拉伯
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张建军，张建军，张建军，等。地下水水质评价方法研究进展。当代世界环境2015;10(1)DOI:http://dx.doi.org/10.12944/CWE.10.1.03
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张建军，张建军，张建军，等。地下水水质评价方法研究进展。生态学报，2015;10(1)。可以从://www.a-i-l-s-a.com/?p=8535
介绍
地下水是干旱地区唯一的饮用水资源，也用于家庭消费和灌溉1、2．在干旱和半干旱地区，地下水发生和恢复的信息是至关重要的，因为这些地区年降水量很低，地下水资源使用过度3、4．另一方面，地下水水质占主导地位，可作为饮用水或家庭用水和灌溉用水;它的质量取决于不同的因素，如补给水质、降雨、地球化学过程和人类活动5．水污染在影响人类健康的同时，也影响着水质，威胁着经济发展和社会繁荣6、7．地下水的物理化学性质是评估水质及其是否适合饮用、灌溉或家庭使用的关键工具8、9．地下水是干旱地区可接受的饮用水的重要来源，特别是在沙特阿拉伯，它是唯一的饮用水源，也用于灌溉。吉赞是沙特阿拉伯最小的省份，面积13500公里2位于沙特阿拉伯西南部，为提哈马平原的一部分(图1)，人口150万10．吉赞气候干旱、炎热、多风，受红海影响湿度较大，年平均气温28℃，相对湿度62%，年降水量62毫米(沙特气象与环境主席，未公布数据)。
由于人口增长和显著的经济发展，沙特阿拉伯对地下水的需求正在增加。淡水供应是世界范围内的一个重要问题，世界上约90%的淡水来自地下水11．由于水对人类和社会以及对执行可持续用水战略的重要性，水资源评估是当今世界关注的一个主要问题12．此外，关于水质分析的信息一直被用作讨论利用地下水的基础，以避免相关的水疾病和健康问题13．地下水的质量在某种程度上取决于它的化学成分。阳离子和阴离子是地下水污染的重要指标14日,15日,16岁．Hussain等人。3.报告说，印度拉贾斯坦邦中部地下水受到氟化物污染，因此，受污染地区的大多数人患有轻度和中度氟中毒。
关于地下水质量评估的资料在吉赞尤其稀少。在此背景下，本工作的目的是评估吉赞地区公共水井的地下水质量，并将结果与不同标准进行比较。研究结果将有助于决策者确定适当的行动和利用水资源综合管理工具来保护地下水免受可能的污染，并建立该地区地下水可持续发展的方案。据我们所知，这是吉赞地区首次开展地下水水质评价工作．
材料与方法
2014年秋季，在吉赞省不同地点收集了23口地下水公共井的样本(图1)。所有调查的井都属于吉赞省水资源总局。从每个井中收集了5L的水，装在琥珀色塑料容器(Naizak, KSA)中，之前用蒸馏水洗涤。然后，将100 mL的子样品转移到250 mL的Erlenmeyer烧瓶(Alkamal, KSA)中，使用万用表340/I (WTW) (GeoTech, USA)取样后直接测量物理性质，如总溶解固体(TDS)和pH。对于每个样品，将20 mL的子样品转移到20 mL的PE烧瓶中进行阴离子分析，将另一个子样品过滤并填充到20 mL的PE烧瓶中进行阳离子分析，然后滴入一些纯HNO3.添加到子样品中保存。
从所有井中采集的样品被鉴定并转移到实验室，在冰柜冷却器中冷藏4°C，然后在4°C的冰箱中保存在水总局(Jazan)分析实验室，直到2天内分析。
分析方法
采集的水样在实验室进行浊度、硬度、碱度、钙(Ca)含量的分析２＋)、镁(Mg .２＋)、氨(NH)3.)、亚硝酸盐(NO)、硝酸盐(NO)硫酸盐(SO)、氯(Cl)-)、铁(Fe)２＋)和氟化物(F-)。浊度采用2100Q便携式浊度计(Hach, USA)测定。EDTA滴定法测定硬度、氯和碱度。钙(Ca２＋)、镁(Mg .２＋)、氨(NH3)、亚硝酸盐(NO)、硝酸盐(NO)、硫酸盐(SO)、氯(Cl)-)、铁(Fe)２＋)和氟化物(F-)用DR 5000紫外可见分光光度计(Hach, USA)测定。数据的统计分析使用Microsoft Excel软件(2010版，Microsoft沙特阿拉伯)和SPSS软件(IBM，德国)完成，使用地下水物理和化学性质数据与世界卫生组织WHO公布的饮用水标准进行评价17和海湾标准化组织GSO18．
结果与讨论 地下水一般参数
所研究样品的理化参数见表1。所调查水样的pH值范围为6.70至7.70(平均为7.70)。41)研究区地下水以中性为特征。本研究所有水样的pH值均在WHO 8的安全限值内17．这一结果与Owamah等人的结论一致。19报告从尼日尔三角洲地区采集的地下水样本pH值低于8。TDS值为104 ~ 930 mg/l(平均473.04 mg/l)。所有样品的TDS值均低于WHO和GSO的1000mg /l WHO允许限值17，与Anwar和Aggarwal得到的结果一致22．本研究水样硬度为47.00 ~ 490.00 mg/l，平均值为251.39 mg/l。谁17提到硬度值超过200毫克/升的水样可能会对分配系统、管道和水箱造成严重问题，并增加肥皂的消耗量。氨的浓度(NH)3.)变化范围为0.01至0.21毫克/升，平均值为0.10毫克/升，这一数值明显低于世卫组织规定的1.5毫克/升的限值17．采集的水样中亚硝酸盐(NO)浓度范围为0.00 ~ 0.19 mg/l，平均值为0.04 mg/l，明显低于WHO允许的3 mg/l限值17．
阳离子浓度
一些阳离子通常以高浓度(> 1mg /l)存在于地下水中，如镁、钙、钾和钠20.．表(1)显示了本研究地下水样品中不同阳离子的浓度。
水样中镁和钙的浓度分别为31.00 ~ 360和16.00 ~ 260.00 mg/l，平均值分别为153.35和98.39 mg/l。一般来说，地下水中镁的浓度小于钙的浓度，这是由于镁在围岩中的相对丰度21日,4．钙的浓度(Ca２＋)和镁(Mg２＋在吉赞省西部的井(No: 9、11、18、21、22;由于吉赞山区的雨流方向由东向西，因此吉赞地区的降水比其他地区多。
负离子浓度
一些阴离子通常以高浓度(> 1mg /l)存在于地下水中，如氯化物、硫酸盐和碳酸氢盐20日22．表(1)显示了本研究地下水样品中不同阴离子的浓度。所有地下水样品中氯化物含量均较低，而硫酸盐含量较高。从周围的土壤和岩石中溶解氯化钠会产生氯化物。通常情况下，氯化钠对饮用水的适宜性没有影响，除非它的浓度很高，会使水具有腐蚀性或不能饮用。氯化物浓度范围为24.85至248.50 mg/l(平均值为107.99)，低于世卫组织允许的250 mg/l限值17．这些结果与Oiste报告的数据一致12．一般来说，硫酸盐在地下水中以钠、镁和钙可溶性盐的形式存在。在地下水补给和降雨入渗过程中，硫酸盐浓度随时间变化显著4．所采集样品中硫酸盐的浓度变化范围为5.00 ~ 200.00 mg/l(平均值为85.87 mg/l)，该值低于世卫组织500mg /l的允许限值17和静止18．硝酸盐浓度范围为0.80 ~ 62.40 mg/l(平均9.31 mg/l)，其浓度在所有样品中均可接受(<50 mg/l;谁17)，除了在一口井的水中(No10、表1)，高值62.4 mg/l。这个地方硝酸盐浓度高可能是由于井周围的污水池泄漏(该地区没有完整的管道排污系统)，或者是化学肥料含有氮的污染。污水是地下水硝酸盐污染的重要来源之一，特别是在污水处理系统不完备的情况下2、23．地下水受到硝酸盐污染是一个世界性的问题，高浓度硝酸盐污染会增加健康风险，从而限制供水24．饮用水中硝酸盐浓度>50 mg/l对肾脏有问题的人有一定的健康影响，特别是对引起蓝婴综合征和胃癌的婴儿4,21,25．铁浓度(Fe)２＋)范围为0.01至0.50 mg/l(平均0.11 mg/l)，其浓度在所有样品中均可接受(<50 mg/l;谁17)。氟(F-)是存在于地下的无机元素，这取决于该地区的地质情况。在本研究中，化学分析显示所有样品的氟化物浓度没有显著差异。氟化物浓度从0到1.30毫克/升不等(平均为0.31毫克/升)，低于1.5毫克/升的最大建议浓度(世卫组织)17)。这一结果与Jain等人报道的其他结果一致。4和Kim等人。2．
相关分析
对测量参数进行相关性分析，相关系数如表(2)所示。TDS、硬度与SO、Cl呈显著正相关−、镁２＋，和Ca２＋，以及彼此之间。否则，TDS与硬度的相关性较高，这可能是由于硬度取决于水中的TDS6、4．另一方面，氟化物仅与亚硝酸盐呈显著相关(表2)，钙、镁与Cl呈显著正相关−所以。此外，SO与Cl呈显著正相关−．
结论
地下水是沙特阿拉伯吉赞地区唯一的饮用水供应来源。该地区没有完整的管道污水系统，农业活动相对较多，可能会造成地下水污染的潜在危险。本研究选取了代表吉赞地区的23口井，确定其2014年秋季作为饮用水源的适宜性。通过与世界卫生组织(WHO)和国家统计局(GSO)的标准进行比较，结果表明，所有调查井的地下水都适合饮用和家庭使用。然而，只有一口井的硝酸盐浓度超过50mg /l的可接受限度(No10)不宜作为饮用水源，可安全用于灌溉。另一方面，请有关当局确保定期对吉赞地区的地下水水质进行调查。供水和卫生是吉赞地区水可持续发展的关键，在今后的研究中应特别注意地下水中TDS和硝酸盐的浓度。
致谢
作者要感谢吉赞水资源总局，特别是分析实验室主任Fahd Akeel在这项工作中所提供的协助。
参考文献
地下水是干旱地区唯一的饮用水资源，也用于家庭消费和灌溉1、2．在干旱和半干旱地区，地下水发生和恢复的信息是至关重要的，因为这些地区年降水量很低，地下水资源使用过度3、4．另一方面，地下水水质占主导地位，可作为饮用水或家庭用水和灌溉用水;它的质量取决于不同的因素，如补给水质、降雨、地球化学过程和人类活动5．水污染在影响人类健康的同时，也影响着水质，威胁着经济发展和社会繁荣6、7．地下水的物理化学性质是评估水质及其是否适合饮用、灌溉或家庭使用的关键工具8、9．地下水是干旱地区可接受的饮用水的重要来源，特别是在沙特阿拉伯，它是唯一的饮用水源，也用于灌溉。吉赞是沙特阿拉伯最小的省份，面积13500公里2位于沙特阿拉伯西南部，为提哈马平原的一部分(图1)，人口150万10．吉赞气候干旱、炎热、多风，受红海影响湿度较大，年平均气温28℃，相对湿度62%，年降水量62毫米(沙特气象与环境主席，未公布数据)。
由于人口增长和显著的经济发展，沙特阿拉伯对地下水的需求正在增加。淡水供应是世界范围内的一个重要问题，世界上约90%的淡水来自地下水11．由于水对人类和社会以及对执行可持续用水战略的重要性，水资源评估是当今世界关注的一个主要问题12．此外，关于水质分析的信息一直被用作讨论利用地下水的基础，以避免相关的水疾病和健康问题13．地下水的质量在某种程度上取决于它的化学成分。阳离子和阴离子是地下水污染的重要指标14日,15日,16岁．Hussain等人。3.报告说，印度拉贾斯坦邦中部地下水受到氟化物污染，因此，受污染地区的大多数人患有轻度和中度氟中毒。
关于地下水质量评估的资料在吉赞尤其稀少。在此背景下，本工作的目的是评估吉赞地区公共水井的地下水质量，并将结果与不同标准进行比较。研究结果将有助于决策者确定适当的行动和利用水资源综合管理工具来保护地下水免受可能的污染，并建立该地区地下水可持续发展的方案。据我们所知，这是吉赞地区首次开展地下水水质评价工作．
材料与方法
2014年秋季，在吉赞省不同地点收集了23口地下水公共井的样本(图1)。所有调查的井都属于吉赞省水资源总局。从每个井中收集了5L的水，装在琥珀色塑料容器(Naizak, KSA)中，之前用蒸馏水洗涤。然后，将100 mL的子样品转移到250 mL的Erlenmeyer烧瓶(Alkamal, KSA)中，使用万用表340/I (WTW) (GeoTech, USA)取样后直接测量物理性质，如总溶解固体(TDS)和pH。对于每个样品，将20 mL的子样品转移到20 mL的PE烧瓶中进行阴离子分析，将另一个子样品过滤并填充到20 mL的PE烧瓶中进行阳离子分析，然后滴入一些纯HNO3.添加到子样品中保存。
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图1:地下水位置图 在吉赞省的水井取样。 点击此处查看图 |
从所有井中采集的样品被鉴定并转移到实验室，在冰柜冷却器中冷藏4°C，然后在4°C的冰箱中保存在水总局(Jazan)分析实验室，直到2天内分析。
分析方法
采集的水样在实验室进行浊度、硬度、碱度、钙(Ca)含量的分析２＋)、镁(Mg .２＋)、氨(NH)3.)、亚硝酸盐(NO)、硝酸盐(NO)硫酸盐(SO)、氯(Cl)-)、铁(Fe)２＋)和氟化物(F-)。浊度采用2100Q便携式浊度计(Hach, USA)测定。EDTA滴定法测定硬度、氯和碱度。钙(Ca２＋)、镁(Mg .２＋)、氨(NH3)、亚硝酸盐(NO)、硝酸盐(NO)、硫酸盐(SO)、氯(Cl)-)、铁(Fe)２＋)和氟化物(F-)用DR 5000紫外可见分光光度计(Hach, USA)测定。数据的统计分析使用Microsoft Excel软件(2010版，Microsoft沙特阿拉伯)和SPSS软件(IBM，德国)完成，使用地下水物理和化学性质数据与世界卫生组织WHO公布的饮用水标准进行评价17和海湾标准化组织GSO18．
结果与讨论 地下水一般参数
所研究样品的理化参数见表1。所调查水样的pH值范围为6.70至7.70(平均为7.70)。41)研究区地下水以中性为特征。本研究所有水样的pH值均在WHO 8的安全限值内17．这一结果与Owamah等人的结论一致。19报告从尼日尔三角洲地区采集的地下水样本pH值低于8。TDS值为104 ~ 930 mg/l(平均473.04 mg/l)。所有样品的TDS值均低于WHO和GSO的1000mg /l WHO允许限值17，与Anwar和Aggarwal得到的结果一致22．本研究水样硬度为47.00 ~ 490.00 mg/l，平均值为251.39 mg/l。谁17提到硬度值超过200毫克/升的水样可能会对分配系统、管道和水箱造成严重问题，并增加肥皂的消耗量。氨的浓度(NH)3.)变化范围为0.01至0.21毫克/升，平均值为0.10毫克/升，这一数值明显低于世卫组织规定的1.5毫克/升的限值17．采集的水样中亚硝酸盐(NO)浓度范围为0.00 ~ 0.19 mg/l，平均值为0.04 mg/l，明显低于WHO允许的3 mg/l限值17．
阳离子浓度
一些阳离子通常以高浓度(> 1mg /l)存在于地下水中，如镁、钙、钾和钠20.．表(1)显示了本研究地下水样品中不同阳离子的浓度。
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表1:的物理和化学特性 沙特阿拉伯吉赞地区的地下水样本。 点击这里查看表格 |
水样中镁和钙的浓度分别为31.00 ~ 360和16.00 ~ 260.00 mg/l，平均值分别为153.35和98.39 mg/l。一般来说，地下水中镁的浓度小于钙的浓度，这是由于镁在围岩中的相对丰度21日,4．钙的浓度(Ca２＋)和镁(Mg２＋在吉赞省西部的井(No: 9、11、18、21、22;由于吉赞山区的雨流方向由东向西，因此吉赞地区的降水比其他地区多。
负离子浓度
一些阴离子通常以高浓度(> 1mg /l)存在于地下水中，如氯化物、硫酸盐和碳酸氢盐20日22．表(1)显示了本研究地下水样品中不同阴离子的浓度。所有地下水样品中氯化物含量均较低，而硫酸盐含量较高。从周围的土壤和岩石中溶解氯化钠会产生氯化物。通常情况下，氯化钠对饮用水的适宜性没有影响，除非它的浓度很高，会使水具有腐蚀性或不能饮用。氯化物浓度范围为24.85至248.50 mg/l(平均值为107.99)，低于世卫组织允许的250 mg/l限值17．这些结果与Oiste报告的数据一致12．一般来说，硫酸盐在地下水中以钠、镁和钙可溶性盐的形式存在。在地下水补给和降雨入渗过程中，硫酸盐浓度随时间变化显著4．所采集样品中硫酸盐的浓度变化范围为5.00 ~ 200.00 mg/l(平均值为85.87 mg/l)，该值低于世卫组织500mg /l的允许限值17和静止18．硝酸盐浓度范围为0.80 ~ 62.40 mg/l(平均9.31 mg/l)，其浓度在所有样品中均可接受(<50 mg/l;谁17)，除了在一口井的水中(No10、表1)，高值62.4 mg/l。这个地方硝酸盐浓度高可能是由于井周围的污水池泄漏(该地区没有完整的管道排污系统)，或者是化学肥料含有氮的污染。污水是地下水硝酸盐污染的重要来源之一，特别是在污水处理系统不完备的情况下2、23．地下水受到硝酸盐污染是一个世界性的问题，高浓度硝酸盐污染会增加健康风险，从而限制供水24．饮用水中硝酸盐浓度>50 mg/l对肾脏有问题的人有一定的健康影响，特别是对引起蓝婴综合征和胃癌的婴儿4,21,25．铁浓度(Fe)２＋)范围为0.01至0.50 mg/l(平均0.11 mg/l)，其浓度在所有样品中均可接受(<50 mg/l;谁17)。氟(F-)是存在于地下的无机元素，这取决于该地区的地质情况。在本研究中，化学分析显示所有样品的氟化物浓度没有显著差异。氟化物浓度从0到1.30毫克/升不等(平均为0.31毫克/升)，低于1.5毫克/升的最大建议浓度(世卫组织)17)。这一结果与Jain等人报道的其他结果一致。4和Kim等人。2．
相关分析
对测量参数进行相关性分析，相关系数如表(2)所示。TDS、硬度与SO、Cl呈显著正相关−、镁２＋，和Ca２＋，以及彼此之间。否则，TDS与硬度的相关性较高，这可能是由于硬度取决于水中的TDS6、4．另一方面，氟化物仅与亚硝酸盐呈显著相关(表2)，钙、镁与Cl呈显著正相关−所以。此外，SO与Cl呈显著正相关−．
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表二:吉赞地下水样品理化参数的相关矩阵 地区，沙特阿拉伯。 点击这里查看表格 |
结论
地下水是沙特阿拉伯吉赞地区唯一的饮用水供应来源。该地区没有完整的管道污水系统，农业活动相对较多，可能会造成地下水污染的潜在危险。本研究选取了代表吉赞地区的23口井，确定其2014年秋季作为饮用水源的适宜性。通过与世界卫生组织(WHO)和国家统计局(GSO)的标准进行比较，结果表明，所有调查井的地下水都适合饮用和家庭使用。然而，只有一口井的硝酸盐浓度超过50mg /l的可接受限度(No10)不宜作为饮用水源，可安全用于灌溉。另一方面，请有关当局确保定期对吉赞地区的地下水水质进行调查。供水和卫生是吉赞地区水可持续发展的关键，在今后的研究中应特别注意地下水中TDS和硝酸盐的浓度。
致谢
作者要感谢吉赞水资源总局，特别是分析实验室主任Fahd Akeel在这项工作中所提供的协助。
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