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介绍

地下水资源对人类的生存至关重要，特别是在缺乏其他饮用水源的地区。然而，许多污染源对这一宝贵资源造成了损害。地面人类活动产生的斑点和分散污染物的主要来源以及这些污染物渗透到地下往往会降低地下水的质量。因此，防止地下水受到污染对地下水资源的管理至关重要(melloul&collin, 1994)。

地下水是一种脆弱而重要的饮用水源，因此必须小心管理，使其纯度保持在标准限度之内。当地下水的质量参数因某些物质的引入或去除而超出其自然变化时，就会发生退化(Ramesh, 2001)。在农业活动密集的地区，退化是由于灌溉过程中通过溶解添加盐、作为肥料或土壤改良剂添加盐以及通过蒸散作用使盐集中造成的。由于灌溉是干旱和半干旱地区水的主要用途，灌溉回流可能是这些地区地下水污染的主要原因。地下水可能受到自然污染，也可能受到多种人类活动的污染;住宅、市政、商业、工业和农业活动都可能影响地下水质量(Jalali, 2005)。

在饮用水水质评价中，基于水质数据的决策是一个关键问题，因为水质参数的数量会影响水质。传统上，水资源专业人员通过将单个参数与指标值进行比较来传达饮用水质量状况。虽然这种技术语言过于技术性，但它不是提供饮用水质量全貌的决定(Cude, 2001)。地下水的质量与数量同样重要，因为水适合于各种用途。一个地区地下水质量的变化是物理和化学参数的函数，这些参数通常受地质构造和人为活动的影响(Subramani)等, 2005)。地理信息系统(GIS)和空间分析的进步有助于将实验室分析数据与地理数据相结合，并最稳健和准确地模拟水质参数的空间分布。目前，GIS与地下水、地表水水质评价模型的结合越来越广泛。地理信息系统可作为流行病学疾病空间监测的工具，也可作为公共卫生管理的空间决策支持系统。化学成分的空间格局在决定各种目的的用水策略方面是有用的(尚卡尔)等, 2010)。因此，评估和监测地下水的质量对于确保这些资源为各种目的的可持续安全利用是非常重要的。本研究的目的是对Parambikulam-Aliyar-Palar盆地Walayar流域的地下水水质进行评价和绘制。

研究区域

Walayar流域是位于印度泰米尔纳德邦哥印拜陀地区的Parambikulam-Aliyar-Palar盆地的三个子盆地之一，位于北纬10°40′00”至10°20′00”之间，东经76°50′00”至77°20′00”之间。它的面积为877.49公里²．Walayar次盆地有两条河流，一条发源于平原东北部的Koduvadi Aru，发源于MSL以上445 m的海拔，另一条发源于盆地北部的Walayar河。位于海拔1135米的Balampatti Block保护区森林和丘陵地区。Walayar和Koduvadi Aru向南和西南方向流动。该流域的主要作物有椰子、甘蔗、香蕉、芒果、饲料、水稻、花生、棉花、蔬菜、豆类、西红柿和玉米。

表1:理化参数统计分析

参数	单位	最小值	马克斯	平均	标准偏差。	性病。错误
电子商务	μs /厘米	510	4130	1679.55	838.83	197.71
pH值	-	7.25	7.96	7.6	0.23	0.05
HCO3.	毫克/升	109.8	555.1	301.95	129.40	30.50
Cl	毫克/升	40.12	498.07	241.88	135.79	32.01
所以4	毫克/升	12.96	189.6	44	49.43	11.65
Ca	毫克/升	15	81	40.34	20.04	4.72
K	毫克/升	2.34	59.28	17.04	15.16	3.57
毫克	毫克/升	15.84	127.92	62.25	26.42	6.23
Na	毫克/升	30.59	298.08	131.58	70.56	16.63

方法

作为研究的一部分，在2011年至2014年期间，从Walayar流域广泛用于饮用和灌溉的不同地点(18个地点)的露天和钻孔井中收集了地下水样本。地下水采样站位置如图1所示。地下水采样站位置如图1所示。pH和电导率(EC)使用便携式仪表现场测量(Kusam-Meco公司，6011,6021)。将采集的样品带到实验室，用标准EDTA法测定Ca和Mg，用Elico火焰光度计(CL 378)测定Na和K，用硝酸银滴定法测定氯化物。硫酸盐是用沉淀BaSO重量法测定的₄从BaCl₂．(美国卫生协会，2012年)，并与世卫组织-世界卫生组织推荐的标准值(2011年)进行了比较。使用SPSS 11.5对研究区域的理化参数进行计算统计分析，见表1。

图1:地下水采样站的位置 点击此处查看图

地理信息系统可以成为开发水资源问题解决方案的有力工具，用于评估水质、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Arc GIS (version 9.2)软件中的空间分析模块。底图采用1:5万比例尺的地形图制作。采用“距离反加权”(IDW)算法对采样点进行插值，对饮用水水质进行空间分析。将采样站的位置作为点层导入GIS软件。每个样本点由一个数字分配，并存储在点属性表中。属性数据文件在每个采样站的单独列中包含所有物理化学参数的值。利用地理数据库生成分析的水质参数pH、电导率、总溶解固形物(TDS)、氯化物、硫酸盐、钙、镁、氟化物、碳酸氢盐、总硬度、硝酸盐等的空间分布图，并给出结果。

结果与讨论

pH值

溶液的pH值是氢离子浓度的负对数，单位是摩尔每升。一般来说，pH值是衡量水的酸度或碱度。它是最重要的操作水质参数之一，所需的最佳pH值通常在7.0-8.5 (Tikle)之间et al .,2012)。pH值是一个重要的参数，它决定了水在各种用途上的适用性。研究区水的pH值在7.25 ~ 7.96之间变化(图2)。这表明研究区地下水的性质为微碱性，处于WHO标准的最大允许范围之内。轻微的碱度可能是由于碳酸氢盐离子的存在，碳酸氢盐离子是由一氧化碳的自由结合产生的₂与水形成碳酸，影响水的pH值(Azeez)等,2000)。

图2:pH的空间分布 点击此处查看图

电导率(EC)

电导率是其对盐度的重要度量;这极大地影响了味道。因此，电导率对决定水的可携性有重要影响。水在25°C时的导电性是由于各种溶解盐的存在(Thangavelu, 2013)。它与水中电离物质的浓度直接相关，也可能与硬度过高的问题有关。研究区EC值变化范围为510 ~ 4130 μS/cm，平均值为1679.55 μS/cm(图3)。较高的EC可引起人体胃肠道刺激。尽管EC的巨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、硫酸盐还原和氧化等地球化学过程(Ramesh 2008)，但研究区地下水中盐的富集可能是由于蒸发效应和包括农业活动在内的人为活动造成的。较高的EC值可能是由于较长的停留时间和该地区现有的岩性(Ballukraya和Ravi, 1999)。

图3:EC的空间分布 点击此处查看图

钙

钙是水中最丰富的物质之一。溶解在水中的钙和镁是使水变硬的两种最常见的矿物质。所分析样品的钙含量从15到81毫克/升不等(图4)。在研究区域内，大部分样品都在允许限量(75 mg/L)之内。缺钙会导致严重的佝偻病;过量会导致体内的结块，如肾结石或膀胱结石和尿路刺激(CPCB 2008)。

图4:钙的空间分布 点击此处查看图

镁

镁存在于天然来源的地下水中，如花岗岩地形，其中含有大量镁元素。镁v分析样品的浓度范围为15.84 ~ 127.92 mg/L，平均值为62.25 mg/L(图5)。岩石类型的地球化学特征可能影响地下水中Mg的浓度。高浓度的镁可能有通便作用(CPCB 2008)。

图5:镁的空间分布 点击此处查看图

钠

钠是自然界中最重要的矿物质。钠的主要来源除了排放到地面的污水和工业废水外，还有岩石的风化作用。在盐水侵入地区，地下水中钠的含量较高。一般来说，钠盐对人类实际上并不是有毒物质，因为成熟的肾脏排泄钠的效率很高(Swarna Latha和Nageswara Rao, 2010)。Na是一种重要的天然阳离子，其在淡水中的浓度一般低于Ca和Mg。但在本研究中，Na的平均浓度相对高于Ca和Mg。钠浓度在30.59 ~ 298.08 mg/L之间变化，平均值为131.58 mg/L(图6)。出于美观考虑，世界卫生组织给出的指导值为200mg /L。饮用水中过量的钠可能对患有心脏、肾脏和循环系统疾病的人有害(CPCB 2008)。过量的钠会导致人体高血压、同质疾病、肾脏疾病和神经紊乱(Ramesh and Elango, 2011)。 According to Hem (1985), high values of sodium in groundwater may either be due to chemical weathering of feldspars or over exploitation of groundwater resources.

图6:钠的空间分布 点击此处查看图

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，由于作物收获和移除以及有机残留物的淋滤和径流而从农业土壤中流失(Swarna Latha和Nageswara Rao, 2010)。分析样品的钾含量在2.34 ~ 59.28之间，平均值为17.04 mg/L(图7)。地下水中的钾污染可能是由于施用无机肥料的量大于农艺用量造成的。在干旱和半干旱地区的许多地区，农业用地上包括钾在内的营养物质的流失已被确定为导致水质下降的主要因素之一(Jalali, 2005)。

图7:钾的空间分布 点击此处查看图

氯

氯化物是评价水质最重要的参数之一，氯化物浓度越高，表明有机污染程度越高(Yogendra and Puttaiah, 2008)。根据世界卫生组织的规定，饮用水中氯化物的允许限量为200(图8)。氯离子浓度从40.12 mg/L到498.07 mg/L不等。平均值为241.88 mg/L。8个样品超过250 mg/L的最大允许限量。在自然水域，氯的可能来源包括含氯矿物(如磷灰石)和与水接触的岩石的浸出、内陆盐度和农业、工业和家庭废水的排放(Abbasi, 1998年)。

图8:氯化物的空间分布 点击此处查看图

硫酸

地下水中含有少量硫酸盐。硫酸盐可能通过工业或人为的添加以硫酸盐肥料的形式进入地下水。硫酸盐在自然水中的浓度高达50毫克/升，在与某些地质构造如黄铁矿、褐煤和煤接触的水中可以发现浓度为1000毫克/升的硫酸盐(Sridhar)et al .,而最大允许限量为250毫克/升(世卫组织，2011年)。研究区地下水中硫酸盐的空间分布在12.96 ~ 189.60 mg/L之间。平均值为44.00 mg/L(图9)。饮用水中硫酸盐浓度高会引起胃肠道刺激，而镁或钠对消费者有通便作用。浓度超过750毫克/升，连同mg，可能有通便作用(CPCB 2008)。饮用水中硫酸盐浓度较高的样品与呼吸问题有关(Subramani)等, 2010)。

图9:硫酸盐的空间分布 点击此处查看图

碳酸氢

地下水中碳酸氢盐(HCO3)浓度变化范围为109.80 ~ 555.10 mg/l，平均值为301.95 mg/l(图10)。研究区地下水中碳酸盐和重碳酸盐离子的主要来源是碳酸盐矿物的溶蚀作用。土壤中有机物的腐烂释放出一氧化碳₂．含CO的水₂溶解碳酸盐矿物，因为它通过土壤和岩石产生碳酸氢盐。碳酸氢盐也与碱度呈高度正相关(Flood, 1996)。

图10:碳酸氢盐的空间分布 点击此处查看图

结论

水是地球上不可缺少的自然资源。地下水是城市和农村地区饮用水的主要来源。人口的增长和生活的需要导致了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。地下水的质量和数量同样重要。因此，评估和监测地下水的质量对于确保这些资源为各种目的的可持续安全利用是非常重要的。利用地理信息系统分析了地下水pH、电导率、总溶解固形物、总硬度、硫酸盐、氟化物和钙等主要水质参数的空间变化规律。GIS可以为大量多学科数据的汇聚分析提供合适的平台，有效地进行地下水研究决策。研究结果表明，利用地理信息系统可以为地下水水质评价提供有用的信息。研究结果表明，有必要提高公众、地方管理者和政府对该地区普遍存在的地下水质量危机的认识。 The study helps us to understand the quality of the water as well as to develop suitable management practices to protect the groundwater resources.

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