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印度河流环境质量的论述与回顾:作为水质指标的物理化学和生物参数的评价

Kumar Manoj1普拉塔普·库马尔·帕蒂1

DOI:http://dx.doi.org/10.12944/CWE.10.2.20

目前的手稿是对印度一些众所周知的地表水体进行的研究的一个帐户,特别强调河流系统,以评估其质量状况。这篇综述涵盖了水质评估和导致水质恶化的来源的识别。对常用的物化、生物参数作为水质指标进行了较为深入的讨论。提出了防治水体污染的一些可行措施。并对地表水的河床沉积环境进行了评价。关于地表水及其河床沉积物的质量评价已有许多研究。然而,目前尚无文献汇编最近对水体的一些评估、研究方案中常用的水质指标、污染源和可能的减轻污染措施。这篇综述是这方面的第一次尝试。


减少污染的替代方案,河流流域;微量元素;水污染;水质参数

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马诺吉,帕迪,P. K.印度河流环境质量的论述与回顾:一个作为水质指标的物理化学和生物参数的评价。当代世界环境2015;10(2)DOI:http://dx.doi.org/10.12944/CWE.10.2.20

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马诺吉,帕迪,P. K.印度河流环境质量的论述与回顾:一个作为水质指标的物理化学和生物参数的评价。生态学报,2015;10(2)。可以从://www.a-i-l-s-a.com?p=802/


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收到: 2015-05-01
接受: 2015-07-23

介绍

背景


生态系统包括生物和非生物成分以及它们之间的相互作用。一个运转良好的生态系统是生物体生存的必要条件。生态学的核心“五个基本要素”在《自然》中得到了很好的阐述Prasna《奥义书》为“Kshiti, jal, pawak, gagan, sameera;Panch tatwa yah adham sharira”。这意味着土壤、水、火(能量)、天(空间)和空气分别是我们存在和我们周围的生活世界的组成部分。1,2水是人类赖以生存的“基本要素”之一。水是所有自然资源中最奇妙的,被正确地称为生命的长生不老药,因为生命不能离开它而存在。《圣经》第十卷第九首赞美诗《梨俱吠陀》认识到水在生理和精神上赋予生命的能力。它负责生物体的营养、健康和幸福。祷文强调,水是最美味的汁液,应该永远以纯净的形式供应充足。3.保护和管理水资源的适当知识是保持其纯度所必需的。的Isha《奥义书》说:“大自然给人类提供了赖以生存的资源,掌握利用这些资源的知识是绝对必要的”。4、5、6所示

目标

在众多淡水资源中,河流是我们文化和经济的生命线;严重的水污染正日益使它们死亡。减少水污染和资源管理的相互联系的概念日益成为节水方案的最优先事项。水的可用性并不仅仅意味着数量;事实上,它还包括质量组件。由于污染程度的上升,河流淡水资源日益受到威胁,严重影响了河流生态。7 8 9 10 11更复杂的是,大多数印度河流都是雨水形成的,因此是季节性的;只有少数河流是常年存在的。

在印度,河流的环境研究至关重要,因为河流是这个国家的生命线。它们通过提供淡水来维持人口,淡水不仅用于生产食物,也用于饮用。在印度,即将进行的河流连接项目也需要对河流进行定期检查。最近,在2014年预算中,财政部长强烈支持河流互联互通,其中包括30个河流互联项目。12河流的连接也会使污染物从一条河流流向另一条河流。因此,为了保护和管理这些宝贵的资源,对河流的研究变得非常重要。然而,没有工具就不可能检查水环境,在这方面,一些物理化学和生物指标的应用是核心。就人类消费而言,水质是根据用途而定的。这意味着,例如,用于饮用的质量要求与用于农业的质量要求差别很大。水质是根据需要而定的,它是否适合某一特定用途取决于供水的特点。这些特性是根据某些物理、化学和生物参数来确定的,并对这些参数进行评估,以确定水质是否符合预期用途。为了确定可接受质量的程度,需要调查水成分的原因及其与观察到的问题的关系。这些因果关系有助于产生与质量有关的问题的适当指标及其对预期用途的适用性的指导值。然而,为了确定合适的环境指标,必须就水质成分和观察到的问题作出充分的报告。7除了Subramanian的工作,13但是,最近关于印度地表水环境的任何特别强调河流系统的审查都是不可用的。除了主要河流之外,对次要河流的评估和监测对于保护河流系统免受污染也同样重要。

本通讯提供了印度一些地表水资源的水和河床质量状况,特别强调河流环境,并讨论了29项常用的水和沉积物质量指标及其来源。工作分为一般水化学和微量元素化学。从水化学和地球化学两个方面进一步探讨了微量元素化学。虽然指数分析方法也被提倡作为水质状况的指标,但这方面的内容将与沉积物质量指南一起,由作者在下一步的综述工作中进行。目前的回顾工作还强调了未来河流环境研究的一些研究策略和可能的污染缓解措施。

水资源

印度水资源情景,特别强调河流流域


了解印度水资源的情景和河流流域的知识是至关重要的。以下两段简要描述了印度的水资源和河流流域(节选自我们以前的工作;详情见Manoj和Padhy)。14

据估计,在印度,包括地表水和地下水在内的总可用水量约为1869亿立方米。在总含量中,约60%(其中还包括来自地表水的690个BCM)是可用的。在目前的情况下,各种地质和地形因素使得剩余的40%可用水无法用于消费。降水,如雨雪,提供约4000亿立方米的可用淡水。然而,大部分的水都通过河流流入了海洋。15日,16日,14岁农业部门消耗约89%的地表水,而工业和家庭部门分别消耗2%和9%。16日14

根据流域面积,将流域划分为大、中、小三类。主要江河流域共有13个,占流域总面积的82.4%,占地表流量总量的85%。此外,这些流域居住着印度80%的人口。此外,这个国家也有一些沙漠河流。17日14流域分类体系见表1。表2提供了主要河流流域的简短描述。尽管该国拥有丰富的河流流域网络,并受到西南季风(占年降雨量的75%)的庇赐,但水的可用性日益成为其社会经济和可持续发展的巨大挑战。17日14

表1:印度河流流域分类系统

流域

集水区面积(以公里计2和%

不。盆地的

主要

> 20000 (82.4)

13

媒介

2000 - 20000 (8)

48

< 2000 (9.6)

52

(来源14、17

表2:印度主要河流流域的描述

河流方向


河流域


集水面积

(公里2



年平均径流量

(BCM)

向西流淌的河流

印度河(至巴基斯坦边界)

Mahi

纳尔马达

弗朗

Tapi

321000年

35000年

99000年

22000年

65000年

73.30

11.00

45.60

3.80

14.90

东流河流

Brahmani和Baitarani

Cauvery

恒河

戈达瓦里河

克利须那神

Mahanadi

Pennar

52000年

81000年

861000年

313000年

259000年

142000年

55000年

28.50

21.40

525.00

110.00

78.10

66.90

6.30

印度东部

雅鲁藏布江

194000年

585.00

(来源14日18

水作为一种自然资源及其现状

自然地表水,包括海水、河流、湖泊、极地冰和冰川,包含着许多生命形式,如浮游植物、浮游动物、鱼类和许多其他生物。氧气和二氧化碳等溶解气体的存在对水生生物群至关重要。另一方面,纯净水是指没有生物体,特别是微生物,各种有毒物质,盐分在可容忍范围内的水。纯净水的出现对于饮用和烹饪是绝对不可缺少的;也可用于工业、农业和其他各种用途。虽然地球的四分之三是由水球组成的,但只有很少一部分是可用的。此外,为了追求更好的生活质量,人类从城市化、工业化、土地利用方式的变化中引入了大量有毒物质和其他污染物,使水在许多用途上不安全,包括饮用。目前,由于人类的开发活动,水已经成为一种珍贵的商品,而水的质量也受到污染的威胁。19

1992年在巴西里约热内卢举行的联合国环境与发展会议承认了水质恶化和由此引起的问题。《21世纪议程》文件关于“保护淡水资源的质量和供应”的第18章规定了有效管理水资源的原则和准则。20.淡水本质上是一种有限和脆弱的自然资源,对维持生命、发展和环境至关重要。21现代社会和生活方式对化学品制造和使用的增加做出了广泛的贡献;随之而来的是人们对水资源中存在的环境化学物质的担忧。尽管“污染”和“污染”这两个词在日常用语和新闻报道中有着相似的含义,但科学界对它们的含义却不同。“污染”一词指的是某种化学物质存在于特定样本中,但没有任何危害的证据,而“污染”一词指的是该化学物质正在造成危害。因此,污染物是可以造成环境危害的化学物质。22受污染的地表水严重地改变了平衡的生态系统,而生态系统对生物和环境的有益相互作用至关重要。23换句话说,污染导致了大自然和谐的破坏。

不仅是发展中国家遭受严重的水污染问题,发达国家仍在继续与水生污染的威胁作斗争。例如,在美国最近发布的一份关于水质的国家报告中,被评估的河流总里程的45%,被评估的河口和海湾总平方英里的32%,被评估的湖泊总英亩的47%被列为污染。21由于提供安全用水的成本高昂,水污染影响了生产力。这反过来又限制了经济活动。22据统计,印度人口约占全球17.5%,淡水资源仅占全球的4%。在可用水方面,人均可用水为1820米3./人/年估计在2001年下降到1341和1140立方米3./人/年。24日14这些预测表明,到2020年,印度将发展成为一个水资源紧张的国家;人均可用水量下降到1667米以下3./人/年。造成这种水资源紧张状态的一些因素是人口增长和从工业到农业等各个部门不断增加的需求压力。25日14污染使淡水不能饮用,不适合工业和农业活动的消费。大多数被视为污染物的物质实际上是环境中自然产生的成分,尽管其含量通常是无害的。当这些天然成分的浓度增加(通常是由于受人类影响的活动)到可能产生有害影响的水平时,问题就出现了。26当人为污染物损害了水的特性,使其不适合人类使用(如饮用)和/或导致其支持生物成分(如鱼类群落)的能力明显偏离时,水通常被称为污染。水被称为一种独特的物质,因为它固有的更新和清洁特性,通过分解污染物并使它们沉淀下来,或通过将污染物的有害浓度稀释到可接受的水平。然而,自然净化过程是耗时的,并且当人为干扰在水体中添加过量有害污染物时变得困难。21

水是人类文明和生态系统赖以生存和健康的重要资源。然而,近年来出现了令人担忧的水污染(以及由此导致的污染)和缺水的情况27;这需要对水科学和相关过程有广泛的了解。要了解水科学,就必须了解它的多维方面,包括水的来源、组成、反应和运输。水生环境过程的知识是理解水污染及其控制的基础。

水-床-沉积物相互作用

地表水和河床沉积物都是水生生物的栖息地。水和沉积物性质的改变会影响居民的健康。这可能导致一系列影响包括人类在内的所有生命形式的行动。释放到水体中的有害物质与悬浮颗粒物结合。这些颗粒物质沉淀在水体的底部,成为河床沉积物的一部分。吸附在河床沉积物上的有毒元素等物质,在水体pH值和有机质含量变化等环境条件发生变化的情况下,可以再活化。因此,作为有毒物质的常规汇的河床沉积物可能成为水体中相同物质的直接来源。河床泥沙退化是河流水质恶化的直接后果,反映了整个河流环境的退化。因此,对河床沉积物进行环境评价是研究人为开发项目对其质量影响的必要条件。

水生系统与环境健康

应当指出,养护水生资源在数量和质量上都同样重要。28水污染每年造成数十亿人患病,200多万人死亡。受污染的水所造成的病理生理条件是巨大的。21日,22日缺水使这些健康问题更加严重。当污染物进入水生生态系统时,它们不仅影响水生生物,而且影响陆地生物,包括人类。水生生态系统中氮和磷类化学物质等营养物数量的增加可能导致藻类生长加快,这反过来又可能引起对水生生物群有害的富营养化现象。29水生资源的污染也在细菌中传播抗生素抗性基因,导致许多危及生命的疾病。为了遏制这些潜在超级细菌的繁殖,当务之急是控制水生资源的污染。水质和沉积物质量差也会导致生物多样性和水生生物数量下降。地表水的化学污染可造成健康危害,因为这类水资源通常直接用于家庭消费或与用于饮用水的浅井有关,特别是在印度等发展中国家。除了饮用、烹饪、洗涤和清洁等家庭用途外,这些水道还广泛用于捕鱼和养鱼,也用于娱乐目的。水污染影响土壤健康,干扰植被和作物生产。22

一般水化学

在印度,河流流域人口密集,城市化和工业化;因此,它们是城市和工业排放的主要水源和接收体。此外,这些河流最终带着废物流入海洋。因此,对河流水系进行系统的检查和评价是必不可少的。发展活动增加的后果之一是环境中存在的物质超过其建议或管制标准的增加。表3说明了中央污染控制委员会(CPCB)和印度标准局(BIS)建议的一些一般地表水质量参数的标准限值,用于特定用途。30、31日

表3:CPCB和BIS建议的用水量

CPCB指定的不同用途的水分类

指定最佳用途

水的等级


标准

消毒后未经常规处理的饮用水源

一个

pH = 6.5-8;DO = 6mg /l或更高;20°C时的生化需氧量= 2mg /l或以下;TC或然数/100ml = 50或更少

户外浴场(有组织界别)

B

pH = 6.5-8.5;DO = 5 mg/l或更高;20°C时的生化需氧量= 3mg /l或以下;TC MPN/100ml = 500以下

饮用水源经常规处理消毒后

C

pH = 6-9;DO = 4 mg/l或更高;20°C时的生化需氧量= 3mg /l或以下;TC MPN/100ml = 500以下

野生动物繁殖和渔业

D

pH = 6.5-8.5;DO = 4 mg/l或更高;游离氨(以N为单位)≤1.2 mg/l

灌溉,工业冷却,控制废物处理

E

pH = 6.0-8.5 mg/l以下;25°C时电导率=最大2250µmhos/cm;特别行政区# *= 26最大值

适口度公差的印度标准规范;国际清算银行;是:10500;2004

参数

理想限值(mg/l)

超出理想限度的不良影响

允许限量(mg/l)

Cl-

250

超过这个限度,味道、腐蚀和适口性都会受到影响

1000

Ca2 +

75

供水结构结垢及对生活用水的不利影响

200

毫克2 +

30.

供水结构结垢及对生活用水的不利影响

One hundred.

没有3.-

45

超过这个范围,就会发生/可能是污染的迹象

没有放松

所以42 -

200

超过这个会引起胃肠道刺激

400

TDS

500

超过这个,适口性下降,并可能引起胃肠道刺激

2000

TH

300

供水结构结垢及对生活用水的不利影响

600

碱度

200

超过这个限度,水的味道就会变得令人不快

600

总大肠菌群;MPN =最可能数;# *SAR =钠吸附比

Gomti河(印度北部)是恒河最重要的支流之一,是印度北方邦首府勒克瑙市的主要水源。沿着它的河道,水也用于农业和工业目的。对贡提河的调查结果显示,河水被有机废弃物严重污染。32在一些地方,记录的溶解氧(DO)含量为零。记录的平均最小DO值为0.95 mg/l。河水的生化需氧量(BOD)为3.35 ~ 18.93 mg/l,超出了CPCB的推荐限值,不适合包括洗澡水在内的任何生活用途。贡提河中总大肠菌群和粪便大肠菌群的存在也证实了有机污染负荷的富集。这条河已经成为印度污染最严重的河流之一,因为沿着盆地的勒克瑙、苏丹普尔、詹普尔和贾格迪什普尔等人口稠密地区排放了未经处理的生活废水;来自化工、酿酒厂和糖厂等工业的废水;还有农业径流。

对北阿坎德邦苏斯瓦河(印度北部)的污染负荷范围进行了评估。33这条河与拉伊瓦拉的人民有着深厚的感情。然而,越来越多的人类活动,如倾倒废物、排放污水、洗澡、洗涤和过度捕鱼,使这条河的状况大大恶化。人类的干预不仅影响了水生生物的生态,而且使河水不适合社会经济用途。大多数对河流生态的不利影响来自杜恩酒厂的废水。记录了总碱度(255.51 ~ 312.60 mg/l)和镁含量(mg2 +)(41.13-44.78毫克/升),远高于建议的理想限值。总硬度(TH) (229.49 ~ 249.80 mg/l)、钙(Ca2 +)(最大值70.35 mg/l)在水中的含量也高得多。

高韦里河(南印度)被认为是神圣的,是印度的主要河流之一。卡纳塔克邦曼迪亚地区的高韦里河的四条溪流供应了当地80%的生活用水需求,但受到小规模制糖业和酿酒厂的严重影响。3450%采样点的DO含量低于水生生物群生存所必需的5毫克/升的推荐最低值。工业单位的废水排放不仅造成浑浊度、总溶解固体(TDS)、氯化钠水平的增加,还降低了DO和透明度的水平;但也对水生生态系统的非生物和生物成分产生不利影响,包括动物群多样性降低。研究强调,污水处理效率低下和普通污水处理厂处理废水的局限性是造成水质恶化的主要原因。

提供了中央邦尚巴尔河(印度中部)用于公共供水、灌溉和水产养殖方面的污染状况。35总碱度(290 mg/l)、TDS (500 mg/l)和BOD (5.67 mg/l)等指标在部分地区均有较高的记录。总体而言,该河流被归类为低污染河流,表明该河流污染相对较少,适合各种用途以及水生动物的生长。

坎汉河及其两条重要支流潘奇河和纳格河流经印度中部高原地区。该地区的水资源广泛用于城市供水和农业用途。评价了干汉江水系的污染负荷,并进行了水质调查,以确定干汉江的水质是否适合灌溉活动。7根据钠吸附比(SAR)、钠百分比(Na%)和剩余碳酸钠(RSC)值,Kanhan河和Pench河具有较好的灌溉水质。经过常规处理的水也显示出适合饮用。但人类活动对纳格河水质的影响较大。例如,总碱度在374至486毫克/升之间;TDS超过了建议的500mg /l的理想限值。最重要的显著结果是在所有的河流水样中完全没有DO。化学需氧量(COD)在124 ~ 172 mg/l范围内;总大肠菌群和粪便大肠菌群多得难以计数。对流域的分析表明,来自那格浦尔市的污水严重恶化了那格河的水质,使其不适合家庭和农业用途。

Mahanadi河系统(印度东部)是奥里萨邦最大的河流系统,也是印度半岛第三大河流系统。与工业、市政和其他有用用途相比,河流流域的水被广泛用于灌溉(约占总消费量的87%)。对Mahanadi河水系的水化学进行了评价,并对该水系的灌溉适宜性进行了评价。36在SAR、渗透性指数(PI)、Na%、镁危害、Kelly指数等指标以及美国盐度实验室(USSL)图和Wilcox图等方面,大多数站点都显示出适合灌溉的水。然而,位于盆地主要城镇下游的一些污染站点,即Sambalpur和Cuttack,表明水不适合灌溉活动。Sambalpur和Cuttack排放的污水污染了盆地的下游地区。在阿塔班基河,人类活动导致的水质变化也得到了证实。这里的pH值在3.66到5.07之间。水的酸性特征是由于像Paradip磷酸盐有限公司这样的以肥料为基础的工业排放的酸性废水。人类活动对淡水地区的负面影响也从硫酸盐(SO)的记录值中得到了注意42 -)(高达360.50毫克/升),远高于国内消费的建议理想限量。

欣登河(印度北部)是印度北方邦西部人口众多和大部分农村人口的主要淡水资源。评价了工业污水和城市污水对欣登河水质的影响。37该研究不仅表明了水质参数的含量大大超过了CPCB和BIS的规定限值,而且不适合任何家庭使用;同时也突出了人类活动与水环境质量的相互关系。Ca2 +、氯化物(Cl)-)和硝酸盐(NO3.-)离子在河水中的浓度分别高达402.20 mg/l、1312.10 mg/l和250 mg/l。有机污染负荷更令人担忧,从DO (3.1 ~ 4.03 mg/l)、BOD (27 ~ 51 mg/l)和COD (85 ~ 337.4 mg/l)的数值可以明显看出。Ghaziabad、Noida和Sahibadad地区的工业区是造成河流高度污染的主要原因。东德里城区的污水处理和垃圾倾倒大大加剧了河流状况的恶化。人为干扰不仅影响了河流的自净能力,而且影响了辛顿河的整个生态系统质量。

对印度北部Chhoti Gandak河的水化学调查显示,大部分地方的水质坚硬(高达370毫克/升)。8研究发现TH和Mg的水平2 +在一些地方超过了建议饮用的安全标准,会导致身体障碍。河流环境恶化的根源是家庭和农业部门的废弃物。然而,具有讽刺意味的是,就农业用途而言,根据SAR和Na%值以及USSL和Wilcox图等图,大多数地点的水被记录为良好的灌溉质量。最近,SAR、Na%、PI、USSL图和Wilcox图工具也被用于调查达摩达尔河(印度东部)及其运河水域的农业适用性。38虽然研究表明该水系适合农业活动,但在河流流域发现了严重的有机污染负荷。BOD值(12.3 ~ 28.3 mg/l)和DO值(1.3 ~ 3.8 mg/l)表明,由于倾倒垃圾、生活污水和工业废水,河流和运河水体有机含量丰富;干流中死水葫芦过度腐烂。

人类诱发的发展活动对被认为是中央邦生命线的纳尔马达河(印度中部)的影响,因其可饮用性而进行了调查。10该研究强调,工业单位(例如安全造纸厂)排放工业废水、家庭废物、未经处理的城市污水和农业径流等活动是造成河水质量日益恶化和丧失饮用性质的主要原因。例如,河水显示TH在515-689 mg/l和Cl之间-在270 ~ 342 mg/l范围内,超出了BIS的标准理想限值。

流经古吉拉特邦商业首府艾哈迈达巴德市的萨巴尔马蒂河(西印度)是另一个利用河水的例子。河水被用作饮用水和灌溉的来源,以及工业(主要是纺织厂)和城市地区的废水的水槽。对这条河进行的研究发现,由于工业废水、生活废水和农业废物的排放,艾哈迈达巴德的萨巴尔马蒂水质受到了不利影响。9城市城市化的扩展增加了河流的污染负荷。与上游地区相比,主城区的水体污染更严重,上游地区的TH、Ca等参数值2 +、镁2 +, Cl-BOD和COD分别高达459.43、242.84、216.58、1822.30、133.28和549.92 mg/l。此外,粪便大肠菌群数量为9561 MPN/100 ml,也超出了CPCB (C类)的理想限值。DO的可忽略值和高盐度表明河流生态系统处于灾难性状态。

瓦尔达河(印度西部)是马哈拉施特拉邦的一条重要河流,广泛用于饮用、工业和农业目的。检查了瓦尔达河的水质,发现它受到轻度污染。39BOD值为2.68 ~ 6.53 mg/l,表明水体受有机污染负荷影响,不适合生活用水。河流中营养物质和有机物含量较高的原因是地表径流和污水流入。

亚穆纳河(印度北部)是印度开发最多的水资源之一。沿着亚穆纳盆地的各个城市中心为许多人类活动提供淡水。对亚穆纳河的水质进行了调查,发现它不适合人类使用。40、41水呈高碱性,两项研究记录的数值分别高达240和310毫克/升。大部分取样点的碱度均超过BIS的理想限值。此外,据报道,大多数地点的水也很硬,其值高达475毫克/升。同样,对于Ca2 +含量(72.8 ~ 86.4 mg/l)不适合家庭使用。研究还报告了亚穆纳的高盐度,这从Na的含量可以看出+(404.9 ~ 524 mg/l)-(180 - 218 mg / l)41.据报道,该河流也受到有机污染,BOD水平为3- 8mg /l。提交人的调查表明,河流流域城市中心的工业废水和全部生活/城市废水未经处理或仅部分处理就排入亚穆纳河。

印度也进行了一些湿地生态系统的研究。例如,调查了工业和农业等人类活动对拉贾斯坦邦Kalakho湖水质的影响。42分析结果表明,湖泊水质严重枯竭,不适合饮用、野生动物繁殖和养鱼。农业径流和来自家庭和城市来源的倾倒废物被确定为主要的水降解剂。在夏季、季风期和冬季3个季节,记录到的最小BOD值为34.4 mg/l,平均值为42.26 mg/l。为了挽救湿地免于被宣布为生态死亡,立即需要恢复湖泊质量。对卡纳塔克邦迈索尔Dalvoy湖的生活和农业水质进行了评价。43TDS (773 ~ 837 mg/l)、mg2 +(47-75 mg/l)在所有水样中均超过理想的监管标准。关于Ca2 +, 76%的样本超过理想的BIS建议标准。虽然基于SAR、PI值和USSL图,水似乎适合农业,碳酸氢盐(HCO)3.-)含水量异常高,表明不适合农业用水。用于灌溉目的,HCO3.-在1.50-7.50 meq/l范围内被认为是中等安全的。44当浓度超过7.50 meq/l时,对灌溉工程就不安全了。该研究记录的碳酸氢盐范围为470-587毫克/升,相当于7.70-9.62兆当量/升。

没有工具就不可能检查水环境,在这方面,一些物理化学和生物指标的应用是核心。文献综述表明,一般水质评价常用的参数有:pH、电导率(EC)、TDS、碱度(尤其是HCO)3.-), TH, Ca2 +、镁2 +,钠(Na)+)、钾(K+),氯-,所以42 -,磷酸(PO)43 -),没有3.-,亚硝酸盐(NO2-)、氨氮(AN)、DO、BOD、COD和大肠菌群。为了测试地表水对农业用途的适用性,一些指标工具是SAR, Na%, PI, RSC, USSL图和Wilcox图。表4、表5和表6列出了一些地表水的一般水化学,特别强调河流。

表4:有关六个理化参数的一些淡水系统的水质

水体

范围

pH值

电子商务

TDS

总计

碱度

TH

Ca2 +

Hindon河

最小值

马克斯

7.40

7.89

0.83

5.04

222.23

2426.30

347.00

596.30

235.10

459.90

64.50

402.20

奇河

最小值

马克斯

7.03

8.96

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

119.54

459.43

71.16

242.84

Chhoti Gandak河

最小值

马克斯

6.24

8.61

0.121

0.310

60.1

192.6

€”- - - - - -

45

370

6

36

Cauvery河

最小值

马克斯

5.30

6.20

€”- - - - - -

51

1620

€”- - - - - -

75

118

12

19

亚穆纳河(2011)

最小值

马克斯

6.43

9.13

0.340

0.734

€”- - - - - -

123.00

240.00

230

475

€”- - - - - -

亚穆纳河(2013)

最小值

马克斯

7.30

7.70

0.990

1.285

705.00

785.00

175.00

310.00

252.00

304.00

72.80

86.40

Kalakho湿地

最小值

马克斯

6.95

8.40

0.510

0.627

352.00

411.00

112.00

197.33

70.67

123.77

€”- - - - - -

Dalvoy湖

最小值

马克斯

7.44

8.54

1.40

1.52

773.00

837.00

€”- - - - - -

€”- - - - - -

66.00

98.00

Suswa河

最小值

马克斯

7.34

7.54

€”- - - - - -

€”- - - - - -

255.51

312.60

229.49

249.80

56.67

70.35

Gomti河

最小值

马克斯

7.92

8.36

0.357

0.458

236.60

283.08

189.13

216.88

157.67

193.92

35.62

45.06

Damodar河

最小值

马克斯

6.46

7.80

0.381

1.520

203.00

823.00

€”- - - - - -

56.00

296.00

15.23

82.56

纳尔马达河

最小值

马克斯

7.68

9.90

0.272

0.462

€”- - - - - -

€”- - - - - -

515.00

689.00

€”- - - - - -

Wardha河

最小值

马克斯

7.59

8.11

€”- - - - - -

163.00

297.00

€”- - - - - -

71.00

175.00

€”- - - - - -

Mahanadi河

最小值

马克斯

3.23

7.52

0.125

0.729

61.40

395.20

€”- - - - - -

34.67

215.80

€”- - - - - -

Kanhan河

最小值

马克斯

7.10

8.17

0.227

0.970

136.00

582.00

158.00

486.00

142.00

246.00

24.00

62.00

直接河

最小值

马克斯

7.60

9.33

0.100

0.884

260.00

500.00

70.00

290.00

42.00

140.00

9.61

44.08

*只设淡水区,不设河口系统;包括支流;pH以pH单位表示;EC (mS/cm);其他参数,单位:mg/l;Min =最小,Max =最大

表5:一些淡水系统的水质与七个水化学参数的关系

水体

范围

毫克2 +

Na+

K+

Cl-

所以42 -

阿宝43 -

没有3.-

Hindon河

最小值

马克斯

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

203.20

1312.10

36.40

162.40

€”- - - - - -

106.00

245.00

奇河

最小值

马克斯

40.87

216.58

€”- - - - - -

€”- - - - - -

41.52

1822.30

1.36

7.96

1.89

7.96

0.30

3.16

Chhoti Gandak河

最小值

马克斯

4.8

42

12

86

2.1

116

3.5

121

88

186

€”- - - - - -

14

38

Cauvery河

最小值

马克斯

11.60

23.00

6.80

40.00

6.20

16.20

176

254

0.00

0.40

2.50

8.50

0.00

0.05

亚穆纳河(2011)

最小值

马克斯

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

18.00

32.00

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

亚穆纳河(2013)

最小值

马克斯

13.60

24.30

404.90

524.00

18.10

23.80

180.00

218.00

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

Kalakho湿地

最小值

马克斯

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

22.00

55.93

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

Dalvoy湖

最小值

马克斯

47.00

75.00

119.00

161.00

168.00

179.00

5.00

27.00

€”- - - - - -

13.00

28.00

Suswa河

最小值

马克斯

41.13

44.78

€”- - - - - -

€”- - - - - -

16.77

22.18

€”- - - - - -

0.03

0.11

€”- - - - - -

Gomti河

最小值

马克斯

16.29

20.41

27.72

43.42

4.18

7.45

2.99

12.24

7.65

18.41

0.06

0.49

0.16

0.85

Damodar河

最小值

马克斯

1.94

21.87

26.40

83.00

3.50

13.60

8.00

74.00

52.82

120.37

0.13

0.30

1.33

6.31

纳尔马达河

最小值

马克斯

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

270.00

342.00

€”- - - - - -

0.16

0.28

€”- - - - - -

Wardha河

最小值

马克斯

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

0.084

0.870

0.19

0.91

Mahanadi河

最小值

马克斯

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

4.26

100.68

1.29

360.50

€”- - - - - -

0.08

3.73

Kanhan河

最小值

马克斯

13.00

28.00

21.00

183.00

3.00

33.00

19.00

102.00

8.00

23.00

0.10

1.40

3.00

32.00

直接河

最小值

马克斯

€”- - - - - -

14.30

54.40

€”- - - - - -

15.62

80.94

3.50

45.00

€”- - - - - -

0.008

0.025

Na++ K+价值;所有参数单位为mg/l;Min =最小,Max =最大

表6:有关六个水化学和生物参数的一些淡水系统的水质

水体

范围

HCO3.-

生化需氧量

鳕鱼

TC

足球俱乐部

Hindon河

最小值

马克斯

€”- - - - - -

3.10

4.03

27.00

51.00

85.00

337.40

€”- - - - - -

€”- - - - - -

奇河

最小值

马克斯

€”- - - - - -

0.32

6.27

11.56

133.28

25.14

549.92

€”- - - - - -

1124

9561

Chhoti Gandak河

最小值

马克斯

98

451

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

Cauvery河

最小值

马克斯

€”- - - - - -

1.34

5.50

1.20

1.80

17.50

54.00

€”- - - - - -

€”- - - - - -

亚穆纳河(2011)

最小值

马克斯

€”- - - - - -

4.90

8.50

3.00

8.00

11.00

24.00

€”- - - - - -

€”- - - - - -

亚穆纳河(2013)

最小值

马克斯

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

Kalakho湿地

最小值

马克斯

€”- - - - - -

5.20

12.10

34.40

53.93

103.74

153.75

€”- - - - - -

€”- - - - - -

Dalvoy湖

最小值

马克斯

470.00

587.00

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

Suswa河

最小值

马克斯

€”- - - - - -

7.20

8.06

0.51

1.10

2.58

3.76

€”- - - - - -

€”- - - - - -

Gomti河

最小值

马克斯

€”- - - - - -

0.95

7.41

3.35

18.93

10.76

38.68

8.2 e + 03

2.8 e + 09年

8.1 e + 03

2.7 e + 09年

Damodar河

最小值

马克斯

72.00

196.00

1.30

3.80

12.30

28.30

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

纳尔马达河

最小值

马克斯

€”- - - - - -

4.10

4.60

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

Wardha河

最小值

马克斯

€”- - - - - -

4.19

7.95

2.68

6.53

17.19

38.43

€”- - - - - -

€”- - - - - -

Mahanadi

最小值

马克斯

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

Kanhan河

最小值

马克斯

€”- - - - - -

0.00

8.50

€”- - - - - -

7.00

172.00

36.00

过渡委员会

15.00

过渡委员会

直接

最小值

马克斯

€”- - - - - -

4.86

14.59

0.60

5.67

€”- - - - - -

€”- - - - - -

€”- - - - - -

TC和FC(粪便大肠菌群)以MPN/100 ml计;其他参数,单位:mg/l;Min =最小,Max =最大;多得数不清;菌落形成单位(CFU)/100 ml

pH值

pH是最重要的水质测量之一,可以定义为氢离子浓度的负对数;表示水溶液的酸性或碱性条件的强度。45、46河流通常被划分为碱性水类型,pH值在6.8-7.8单位之间。47天然水体中氢离子的浓度主要与碳酸及其解离离子的数量比有关;因此含有大量溶解二氧化碳的水pH值<7.0。另一方面,由于含有石灰石和其他矿物质的钙、镁的溶解,硬水呈微碱性。在地表水中,由于植物消耗二氧化碳和有机物分解,pH值的变化与光合作用密切相关。矿井排水的排放;工业废水,如冶金工业的废水,含有无机酸可以显著改变接收水系统的pH值。硫氧化细菌将废水中的硫、硫化物或硫铁矿转化为硫酸和硫酸盐。此外,矿水中存在的铁(Fe)、锌(Zn)、铜(Cu)和镉(Cd)等元素盐的水解作用也在接收水体的pH测定中起重要作用。通过类似的过程,城市和生活垃圾也可以改变接收淡水生态系统的pH值。氢离子浓度对水生态系统的化学和生物过程影响很大; such as growth of aquatic biota, especially fish population. Acidified waters can also cause mobilization of toxic metals.26超出pH值6.5 ~ 8.5范围,影响粘膜和供水系统。它在腐蚀控制中也很重要,因为低pH值会导致供水系统腐蚀。高pH值会影响口感,给人肥皂的感觉。pH值在供水等环境工程实践中很重要:水和废水处理过程、水软化、消毒和化学混凝。45岁,26

电导率和总溶解固体

电导率,也称为比电导率,是电流通过水系统的难易程度的量度。因为纯水是弱电解质,水溶液的电导率取决于带电离子的出现。电导率与溶液中离子数呈近似线性关系,随着离子数的增加,电导率也随之增加。因为水的EC取决于离子的总浓度,所以它通常被用作TDS的指标。然而,电子商务有一个限制;它对溶解的不带电物质(如二氧化硅)的存在没有反应。48在水化学中,TDS是对溶解物质的一种测量,其体积小到可以通过2µm的筛子过滤;主要由无机盐、有机物和其他溶解物质组成。49岁的50TDS的主要成分通常是Ca2 +、镁2 +, Na+和K+阳离子;和HCO3.-, Cl-,所以42 -,和NO3.-阴离子。51可溶性固形物会影响饮用水的适口性,可分为优良(< 300mg /l)、良好(300- 600mg /l)、一般(600- 900mg /l)、差(900- 1200mg /l)和不合格(> 1200mg /l)。51.但是,应该指出的是,TDS是水的全貌,它不区分各成分。任何超过理想限度的特定参数都会使水变得难喝。流域的地质和蒸发、降水等过程自然决定了地表水中TDS的浓度和组成。49诸如城市污水、城市地区的废水径流、工业废水/废水、农业径流和采矿径流等来源可以极大地改变自然水体的总溶解度。TDS可作为一般饮用水水质的初步指标。由于TDS是一种溶解离子的测量方法,并且与电导率直接相关,因此它可以作为水质评价的合适指标。高水平的TDS浓度可能表明存在潜在的有害污染物,如硝酸盐、金属和其他农业或工业化学品50.溶解在水中的固体可能通过提高盐度和改变离子组成和特定离子的毒性而产生毒性。盐度的增加可能限制生物多样性,改变自然生物群落的结构,对特定生命阶段的生物体产生急性或慢性影响,并导致不耐盐的物种被排除在外。49由于水的密度决定了水流入和流出细胞,TDS浓度的变化可能会对生物群产生不利影响。高浓度的TDS会造成水体清晰度降低、光合作用减弱、与有毒化学物质结合、水温升高等生态干扰。52高水平的TDS (>500 mg/l)会导致锅炉、热水器、水管和许多家用电器过度结垢。结垢严重影响家电的使用寿命,提高经济成本。51

碱度和碳酸氢盐

水体的碱度是衡量其缓冲能力的一个指标,是水中所有可滴定碱的总和。简单来说,碱度是衡量水体中和酸的能力。天然水的碱度主要是强碱和弱酸盐的作用;主要是由碳酸氢盐,碳酸盐和氢氧化物的浓度引起的。HCO3.-是天然水体中最重要的碱度贡献者,它是由水体中二氧化碳的溶解产生的。45岁,26

有限公司2+ H2O→h2有限公司3.(碳酸)

H2有限公司3.→H++ HCO3.-(碳酸氢钠)

HCO3.-→H++有限公司3.2 -(碳酸盐)

然而,二氧化碳在水中的溶解只提供少量的HCO3.-;它主要来自石灰岩的溶解,如下图所示53

CaCO3.+有限公司2+ H2O→Ca2 ++ 2 hco3.-

(钙质石灰)

CaCO3.一个ˆ™MgCO3.+ 2有限公司2+ 2 h2O→Ca2 ++毫克2 ++ 4 hco3.-

(白云石灰岩)

HCO3.-在水中也可能来自交换反应,涉及水中的氢离子和沉积物中的碱性离子,如钙、镁、钠和钾,如下图所示53

Sediment-Ca2 ++有限公司2+ H2O→沉淀- h++ HCO3.-+ Ca2 +

其他潜在的碱度来源包括天然水和废水中化合物的存在,如氨和弱酸盐,例如硅酸盐、硼酸盐和磷酸盐;以及有机酸盐,如乙酸、腐植酸和丙酸。26

虽然碱度对公共卫生的意义不大,但大量的碱度会使水产生苦味,使其难以下咽。对于家庭用水来说,碱度低于200毫克/升的水是理想的,因为超过这个限制,味道就会变得不愉快30..碱度数据用于水的应用,例如,确定淡水和废水的缓冲能力,化学混凝和水软化过程,水的曝气,厌氧消化,工业锅炉水,腐蚀控制和氨提。45岁,26水中钙镁浓度过高的碱度在决定其是否适合灌溉方面起着重要作用。26HCO含量高3.-灌溉水会引起钙、镁的沉淀,从而导致水中钠以碳酸氢钠的形式相对比例增加。RSC,测量HCO的表达式3.-超过2.5 meq/l的危害会导致土壤中盐的积聚,堵塞土壤孔隙,阻碍土壤中的水和空气的流动,从而导致土壤物理结构的退化。54HCO3.-浓度超过7.50 meq/l被认为是不安全的灌溉用途。高HCO3.-灌溉水中的含量可引起许多作物的黄化等毒性。这提高了磷的溶解度,因此它的大量吸收干扰了植物对铁的代谢。因为高pH,高HCO3.-还可能导致微量营养素缺乏,例如许多作物缺铁。在植物中,HCO3.-有将铁氧化成无生物活性的铁形式的倾向44

钙、镁和硬度

钙和镁是人体必需的营养物质,是许多代谢功能所必需的。它们普遍存在于天然水中,对水的硬度起主要作用。尽管其他多价阳离子,如铁2 +、锰2 +(锰),Sr2 +(锶)、锌2 +和艾尔3+(铝)也有助于硬度,他们的参与通常是微不足道的。钙和镁的天然来源是矿岩,它们从中被浸出。当浓度很高时,它们会减少家庭用水45.钙和镁在活组织(主要是小肠)中的吸收是相互竞争的,过量的钙会部分抑制镁的吸收55.饮用水中Mg的含量随着水的硬度而增加。镁盐对人有通便和利尿作用,特别是对不习惯高剂量的人45.在化学上,硬度是溶解在水中的多价阳离子浓度的总和。硬度通常分为两类,碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。而前者是由于碳酸氢盐(Ca(HCO))的存在3.2毫克(HCO3.2)和碳酸盐(CaCO)3., MgCO3.)多价阳离子盐2 +和毫克2 +在美国,后一种是由CaCl等物质造成的2,MgCl2和MgSO456.根据硬度,水可以按碳酸钙进行分类3.等效:软(<75 mg/l)、中硬(75-150 mg/l)、硬(150-300 mg/l)和极硬(>300 mg/l)57.自然,地表水的硬度主要是地质矿物的溶解作用和大气CO的溶解作用2.有石灰岩地层的地区,由于碳酸氢盐和碳酸盐的溶解,在地表水中可能表现出高硬度。水的硬度也来源于白云石和石膏的风化作用。硬度已被证明对某些金属的毒性有减缓作用。然而,减轻效果最有可能是由于个别的多价硬度离子(例如,Ca2 +和毫克2 +)与有毒金属进行拮抗竞争,以结合到生物体上或体内的活性位点56.从经济上讲,硬水不受欢迎有两个主要原因:硬水消耗更多的肥皂,给消费者造成经济损失;水的硬度会影响其在工业工程中的使用,因为它会导致工业系统如热水加热器、管道、锅炉和其他装置中形成水垢45岁,56.镁的硬度,尤指相对于SO42 -离子,对不习惯的人有通便作用45



钠是自然界中广泛存在的一种元素。在地表水中,其浓度从不足1毫克/升到超过300毫克/升不等45.它在地表水中的天然来源包括岩水相互作用和陆地环境的淋滤。矿藏、污水和工业废水的排放、农用化学品的移动、动物和人类废物的运输都能显著提高水资源中的Na含量。钠盐通常用于化学工厂等工业,例如,在生产亚氯酸钠、次氯酸钠、烧碱和氯时使用氯化钠58;玻璃;肥皂;纸;制药;以及食品加工单位。金属Na用于制造氢化钠,钛产品,实验室试剂,以及作为合成橡胶的催化剂。在腐蚀控制、混凝和消毒中使用盐,如次氯酸钠、氟化钠和碳酸氢钠作为水处理化学品,会增加环境钠58.在适当的时候,钠盐作为水软化剂也进入地表水系统。虽然钠是生命必需的营养物质,但在高浓度时,以Cl盐的形式存在-所以42 -在美国,它通过赋予水咸的味道,使水变得不适合人类。此外,高钠也会引起高血压。其在水中的高含量使锅炉运行困难;使灌溉用水不适宜使用,导致土壤劣化45.通常钠盐不会产生急性毒性作用,因为肾脏能有效地清除它们。然而,过量摄入盐,尤其是氯化钠,会加重慢性充血性心力衰竭;并可能导致一些严重的健康影响,如脑和肺水肿,肌肉抽搐和僵硬;还有恶心,呕吐和抽搐。过量的钠摄入也会导致体内钾含量的减少58



就其在地壳中的含量和化合物的溶解度而言,钾与钠非常相似。但由于迁移能力弱,地表水钾含量较低。这是因为它积极参与生物活动,如微生物和活植物的吸收47.钾是一种必需元素;天然存在于水中,由硅酸盐、云母、长石(如正长石和微斜长石)和粘土材料/矿物风化和侵蚀而成59;以及植物和动物(废物)残留物的腐烂和浸出。钾是植物生长发育所必需的三大主要营养元素之一,另外两个是氮和磷,因此钾的化合物在现代农业实践中被广泛用作化肥。钾肥开采和氯化钾等化合物在铝回收、金属电镀、钢铁热处理、水软化和氯碱工业生产氢氧化钾中的使用显著提高了环境钾。氢氧化钾在工业上的应用包括工业水处理、生产碳酸钾、不同类型的磷酸钾、其他几种含钾化合物和制造肥皂。另一种工业化学品碳酸钾用于生产电视和电脑显示器,用于玻璃工业、水泥、照相化学品、几种灭火器、纺织品、动物饲料补充剂和食品。钾的其他非肥料用途,通过碳酸氢钾,是在酿造工业,制药和合成橡胶的制造60.在饮用水处理过程中使用高锰酸钾作为氧化剂,以及使用钾盐作为水软化剂,也会使人接触到水中的钾。当钾过量存在时,会干扰镁的正常摄取。研究数据表明,过量钾主要对高危人群造成健康影响,其中包括肾功能不全、肾上腺功能不全、心脏病、冠状动脉疾病、糖尿病、高血压、先前存在的高钾血症;婴儿和老年人61



氯化物一般以盐的形式分布在环境中,如氯化钠、氯化钾、氯化钙和氯化镁。的Cl-由于离子盐的高溶解度,离子具有很强的流动性,并被输送到靠近其来源的河流流域和其他自然溪流中62.基岩/矿物、地表物质和土壤的自然风化导致Cl的淋滤-进入水体。Cl浓度-在地表水中也可通过蒸发蒸腾过程发生。Cl的湿沉积-在地表水中也可能发生诸如发电和制造等人为来源的污染。广泛应用于氯碱行业;及其他单位,如金属加工、纺织印染、石油生产、造纸生产、食品加工和化肥等。饮用水和废水处理设施中用于处理水硬度的软水器可以释放相当大量的氯-在水生环境中。氯盐-用于农产品中,如农药和化肥,也用作动物饲料添加剂。作为盐的氯化物,从动物饲料和用作肥料的粪便中产生,可能排放到地表水中。其他农业来源的氯-对受水包括使用氯化钾的化肥;以及利用深层地下水灌溉农田,随后是Cl的浓度、溶解和径流-63.Cl的浓度-在淡水中,1到100毫克/升是正常的。它们在水体中的过量存在使生态系统变得脆弱,因为没有生物过程可以去除它们。尽管如此,Cl-是污水的重要组成部分,在水处理厂,它们通常不会被去除,因为去除它们的成本很高。高氯-浓度会干扰淡水生物的渗透调节机制,从而可能阻碍它们的生存、生长和繁殖能力。两栖动物,如青蛙,在春天的池塘里产卵,特别容易受到高氯的影响-集中在卵和在变态过程中64.世卫组织(世界卫生组织)尚未就氯-可能是因为摄入了大量的氯-能被容忍;前提是淡水也同时饮用。一些调查显示,与氯化钠摄入有关的高血压与钠有关,而不是与氯化物有关62

硫酸

硫酸盐是所有地表水中存在的主要离子之一。硫酸盐从化学风化和溶解矿物(如石膏、泻石和重晶石)中自然进入水中65;单质硫和硫化物的氧化;以及分解动物和植物的残留物26.SO的存在42 -过量被当作河水污染的一个指标。SO的发布42 -排放到地表水中的几种废物中的离子会极大地增加天然水中的硫酸盐含量66.水中硫酸盐的人为来源是矿山、冶炼厂和工业单位(如制革厂、牛皮纸浆和造纸厂、纺织厂以及金属和电镀单位)的废水排放。硫酸盐和硫酸产品也用于制造染料、肥皂;杀菌剂,如杀菌剂、杀虫剂和杀藻剂(硫酸铜);肥料、化学品、化妆品、收敛剂;在污水处理方面。明矾(硫酸铝)作为沉淀剂用于饮用水的处理。矿物燃料燃烧和冶金焙烧过程造成的人为二氧化硫污染,以及由此造成的长期大气沉积,也可能增加地表水中硫酸盐的数量65.处理城市污水、施用硫酸盐肥料(例如硫酸铵)及其随后的排水和径流等人类活动是水生生态系统中硫酸盐的其他直接来源26.与氮化合物不同,在天然水中,硫酸盐不会发生大的转变,而且通常相当稳定。然而,硫还原细菌的出现可能导致硫酸盐转化为硫化氢;在这些还原性环境下,如果存在足够的铁含量,可能会导致硫化铁的沉淀,导致水质进一步退化26.使用含有相当数量硫酸盐的水会导致热交换器和锅炉中形成硬鳞。在厌氧条件下,由于硫化氢的形成,它也会引起难闻的气味和下水道系统的腐蚀。供水中硫酸盐含量过高可造成人体排便、脱水和胃肠道刺激等疾病。300-400毫克/升的硫酸盐在水中会产生苦味,而过量的硫酸盐可能会产生不良的通便作用45

磷酸

磷主要以磷酸盐的形式存在于水和废水中;并分为正磷酸盐,浓缩磷酸盐和有机磷酸盐。这些化合物要么存在于溶液中,要么存在于生物体体内,要么存在于微粒或碎屑中45.磷是生物体的基本需求。然而,在高浓度时,它被认为是一种污染物,主要是因为它在引起富营养化方面的作用。尽管没有3.-污染也是造成富营养化的原因43 -主要原因是淡水吗45岁,26.富营养化不仅危害水生生物,如鱼类,而且还导致水净化过程的成本增加。岩石中的磷酸铁和磷酸钙是磷酸盐的最大储存库。自然地,降雨引起的侵蚀和溪流的径流导致磷的流失,作为风化作用,从其水库池。土壤中的磷被溶解在水中,然后流入水生生态系统。地表水中磷的另一个来源是从河床沉积物中释放出来的。一些特定的细菌活动从有机磷化合物中释放磷酸盐,主要是由生物机制形成的,存在于碎屑中,如植物残留物67.有机磷也可能在天然水生系统和废水生物处理过程中形成。来自家庭食物残渣和身体废物的有机磷酸盐最终进入污水26.天然动物粪便,包括动物排泄物,也会在水资源中释放磷酸盐。常见的家用洗涤剂已成为水生生物中磷的现代来源。这些洗涤剂进入废水系统,然后被排放到河流、池塘、湖泊和河口67.浓缩磷酸盐,包括热、元和聚磷酸盐化合物,是许多洗衣粉的主要成分,如三聚磷酸钠和商业清洁产品;并广泛应用于锅炉的结垢控制26.因此,淡水资源中的磷既可以来自工业废水的排放,也可以来自未经处理或处理的污水45.现代洗涤剂的问题在于,在水中,聚磷酸盐会慢慢转变为正磷酸盐(磷酸的水溶性盐)。磷酸盐也用于供水,在处理过程中少量添加磷酸盐以抑制腐蚀26.在农业中大规模使用含磷矿物肥料,如过磷酸钙(磷酸二氢钙和石膏的混合物),也使地表径流中的磷酸盐丰富了水67.0.1 mg/l的总磷浓度高得不可接受;而0.02 mg/l的浓度往往是一个问题68

氮物种

氮化合物是生物体必需的营养物质,也是污染物,有一些潜在的有害副作用。在水化学中最常研究的三种氮化合物是NO3.-,没有2-和一个。在未受污染的地表水生态系统中,氮是由有机物(碎屑)的矿化、硝化和反硝化过程自然产生的。地表水的硝酸盐氮污染主要是由于工业和城市/生活废水的排放以及包括动物饲养场在内的农业径流。高NO对氮的污染3.-氮化铵会导致地表水富营养化。施用氮肥的农田产生的酸性径流导致附近水生态系统酸化。工业排放物在大气中的沉积也提供NO3.-到地表水26.AN水平升高表明最近的有机污染主要来自动物45.氨氮的主要来源是污水,它是由脲酶细菌对尿素的作用产生的。与食品和冶金有关的工业单位的废水中氮的浓度较高2-由于NO的应用2-26.在水中,NO3.-能转化为NO吗2-通过还原,而AN可以生成NO2-通过氧化过程。一氧化氮含量非常高2-在水中表明微生物活动不理想45.在三种氮中,毒性最大的是NO2-.众所周知,它对水生植物、生物群和人类都有毒性作用。氨氮只有在摄取量超过解毒能力时才会产生毒性作用69.硝酸盐在水中的毒性主要是通过还原NO来实现的2-形式,可导致血红蛋白血症或铁血红蛋白血症(也称为蓝宝宝综合征)的发展。此外,在胃肠道NO3.-也能转化为NO吗2-通过某些细菌的作用。亚硝酸盐诱导正常血红蛋白中的铁氧化,其中亚铁(铁)2 +)状态变为Fe3+铁状态70年,71年.亚硝酸盐与两个血红蛋白分子反应生成甲基血红蛋白(metHb)。70.受损的血红蛋白不能携带氧气,导致紫绀和深色血液71.当甲氧基血红蛋白浓度达到正常Hb的10%或以上时,就会发生甲氧基血红蛋白血症。婴儿比成人更容易患甲氧麻黄素72.硝酸盐在还原成亚硝酸盐后,可与成人胃中的仲胺化合物反应,产生N-亚硝基化合物,如N亚硝胺;在许多动物实验中,其中一些已被证明是强致癌物和诱变剂73年,26

溶解氧

溶解氧含量的测量是水质,特别是地表水,评价和监测方案的基本组成部分,因为氧在水生生态系统中发生的几乎所有化学和生物过程中起着至关重要的作用74.除了它对大多数水生动物的呼吸作用是必需的;它还与碳、氮、硫和磷等元素结合,形成各自的化合物,如碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐和磷酸盐,这些化合物是水生生物群生存所必需的75.水体中DO的含量受环境温度、盐度(离子强度)、湍流、大气压力和生物活性等多种因素的影响。大气曝气和藻类及其他水生植物的光合作用为水体提供DO76.然而,由于氧气在自然水体中的扩散速度缓慢,除了在强烈湍流条件下,光合作用是水体中最重要的氧气来源75.由于温度的变化,溶解氧水平可以在24小时内随时间和季节变化;以及生物活动,如呼吸作用和光合作用。由于河流流量小,生物氧化速率高(温度升高),DO含量通常在夏季高于其他季节。用DO浓度来表示有机物污染负荷的程度、有机物的降解程度和水体自净能力的强弱。浓度低于5 mg/l可严重影响生物群落的生存和功能,低于2 mg/l可导致大多数鱼类死亡。生物过程如呼吸和分解导致DO含量降低。有机物和营养物的高负荷存在会导致DO水平的消耗,因为在有机物降解过程中,以呼吸形式增强的微生物作用导致氧气消耗增加74.由于废物为微生物提供营养,它们生长繁殖迅速,在这个过程中也消耗氧气。通常,这些微生物分解废物并净化地表水,但过量污染废物的存在可能导致氧气完全耗尽。需氧量高于供氧量会导致微生物死亡,水的净化能力下降,形成厌氧环境。厌氧分解会在水中产生甲烷、硫化物和氨等有害物质26.除了测量生化氧化外,氧的研究对配水系统和锅炉钢管的腐蚀控制也很重要45

生化需氧量和化学需氧量

进行BOD分析是为了估计微生物在好氧条件下从有机废物/物质的分解(即碳质BOD)和氨的硝化(即氮质BOD)中对水柱中氧气(需求)的消耗或使用。BOD测试提供了有关水柱中DO消耗控制的信息;和用于获得水质模型的分解率77.简单地说,BOD可以定义为在单位体积的水中降解有机物所需的氧气量。大多数水生系统具有分解有机废物的天然能力。当接收水体被过量的需氧量废物供应时,情况就会出现问题。这种对水体自然清洁能力的压倒性可能会清除整个DO,对水生生物造成不利后果。当BOD水平大于4 mg/l时,河流的自净能力丧失26.在自然水域中,许多生物和非生物过程控制着有机物质的组成和浓度,例如水生生物的排泄;存在水溶性腐殖质物质;大气沉降输入;地表径流;接收工业废水、家庭/城市和农业废物。根据为期5天的BOD测试,水质可分为:非常干净(<1 mg/l)、干净(1.1-1.9 mg/l)、中度污染(2-2.9 mg/l)、污染(3-3.9 mg/l)、严重污染(4-10 mg/l)和极度污染(>10 mg/l)。26.COD也是衡量水体污染程度和水体自净能力的另一个实证检验。COD是一种非特异性测试,不能区分水中存在的可氧化有机物质和无机物。它被广泛用于估计水柱中有机物和无机物在强化学氧化剂(如重铬酸盐)存在下的氧化敏感性。在未受污染的地表水中,COD的浓度一般在20mg /l以下74.然而,该测试存在局限性,例如它不能指示总有机碳的存在;以及它无法区分生物可氧化性和惰性有机材料,这使得与BOD分析相比,分析与自然过程的相关性较小74年,45岁,26岁.然而,与BOD试验相比,COD的测定有一些优点,如COD分析快速,可在几小时内得到结果,该方法给出的结果重现性更好,与BOD试验不同,它不受干扰的影响45

总大肠菌群和粪便大肠菌群

大肠菌群生物被用作水质污染的合适指标,因为它们的存在提供了粪便污染的证据,因此,致病生物的发生风险也很高。与其他种类的微生物相比,废水和污水中的病原微生物数量相对较少。此外,检查许多不同类型的致病微生物是不切实际的,因为每一组都需要独特的分离和分析技术。另一方面,大肠菌群大量存在,很容易检测。淡水中大肠菌群污染的可能来源包括城市/生活污水/废水的排放、水体附近的露天排便、家畜或野生动物粪便的输入、洗澡和洗衣服以及农业径流。水微生物学常用的标准是“总大肠菌群”和“粪便大肠菌群”的分离和计数。“总大肠菌群”包括大量需氧和兼性厌氧棒状、革兰氏阴性、不形成孢子的细菌,它们在35或37℃的温度下48小时内发酵乳糖并产生气体78年,45.这类细菌包括埃希氏杆菌属克雷伯氏菌肠杆菌属枸橼酸杆菌属它们栖息在人类和其他温血动物的肠道中。因为,埃希氏杆菌属克雷伯氏菌基本上只在肠道内繁殖它们被归类为粪便大肠菌群;而另外两种细菌可以在肠道以及环境来源(如土壤或有机物)中繁殖,因此被归类为非粪便大肠菌群45.因此,“总大肠菌群”的记录并不一定表明水中发生了粪便污染。“粪便大肠菌群”测试是水质监测中用于区分“总大肠菌群”和“粪便大肠菌群”的测试,指的是那些在44或44.5°C下发酵乳糖并形成酸和气体的大肠菌群。因此,术语“耐热大肠菌群”更适合这些生物,并且在科学文献中越来越常用78年,45

微量元素化学

地表水中的微量元素


被污染的水可以显示出几种有毒元素的存在,如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)、砷(as)和锑(Sb)。这些有毒元素危险地影响公众健康和水生生物系统。淡水系统中存在的铅、镉和汞等元素尤其被认为是不可取的。Cd改变了人体肾脏动脉系统的功能;而且对鱼类有害。铅是一种严重的累积性体内毒物,可引起胃肠道疾病;神经肌肉和中枢神经系统紊乱27日、28日.虽然铁(Fe)、铜(Cu)、锰(Mn)和锌(Zn)等元素是必不可少的;在高浓度的情况下,它们也可能具有破坏性。Fe和Cu可以通过Fenton化学/Haber-Weiss反应直接产生导致细胞机制氧化损伤的活性物质。过量的锌可以通过增强活性氧自由基的产生而加剧氧化应激,导致细胞坏死死亡79年,80年.大脑中过量的锰也会引起氧化损伤,导致神经毒性81, 82, 83, 84.关于暴露于微量元素引起的生理改变的更多细节在我们之前关于氧化应激的综述文章中已经给出85.本文中元素的规定值取自印度标准局饮用水规范IS 10500:1991, 2.1版,UDC 628.1.033,1修订86

研究人员调查了位于北方邦的贡提河(印度北部)河段,以确定河水中铁、锌、铜、铅、镉、锰、铬和镍的含量87.除铁和铬外,其余元素均低于BIS指导值,巴拉班基站铬浓度高于BIS指导值。然而,大多数站点的铁含量经常超过理想限值。虽然,大多数微量元素没有超过理想的限度,但它们在水中的存在并不是由于自然原因。未经处理的污水和其他生活/城市废物、工业废水和农业径流从流域的城市和村庄直接排放,导致它们在河水中发生。由于拦河坝的修建,河水的自由流动受到限制,降低了河流的自净能力。

西孟加拉邦的Bhagirathi-Hooghly河(东印度)是一个被广泛开发的淡水资源。利用铁、锌、铜、铅、镉、锰、铬、镍等参数评价了巴吉拉蒂-胡格利河的水质状况,以考察其饮用和灌溉的适宜性88.虽然Cu、Zn、Cr和Cd的含量在作物生产和饮用的安全限量范围内,但Pb、Fe、Ni和Mn的浓度分别超过BIS饮用水标准的24%、79%、84%和67%。锰含量超过农业活动/作物生产安全限量(铁= 5.0 mg/l;Cu = 0.2 mg/l;Pb = 5.0 mg/l;Cd = 0.01 mg/l;Mn = 0.2 mg/l)在29%的分析样品中。总体而言,由于河水中铁、镍、铅和锰的含量过高,不适合饮用。水中锰的过量也表明其不适合作物生产。Bhagirathi-Hooghly河的微量元素污染负荷可归因于人为和自然原因,例如城市/生活废物的排放、工业废水、集水区和河床的地质情况。

对卡纳塔克邦(Kodagu, Mandya和Mysore地区)的Cauvery河(印度南部)河段的分析显示其受到某些微量元素的污染,主要集中在下游集水区89.各研究元素Cr、Cu、Mn、Co(钴)、Ni、Pb、Zn的含量由Kogadu区向Mysore区依次递增。整个河流的Cr、Cu和Pb浓度均高于BIS的理想监管限制。最终定位在Mysore地区的元素浓度分别为:Cr = 0.32 mg/l、Cu = 2.23 mg/l、Mn = 1.25 mg/l、Zn = 10.70 mg/l和Pb = 9.95 mg/l,分别超出理想限值6.4倍、44.6倍、12.5倍、2.14倍和199倍。下游河流元素的分布格局表明,工业废水、人为废弃物、农用化学品和农业灰烬的进入增加了污染负荷。

对印度北部的Hindon河进行了微量元素Fe、Zn、Cu、Pb、Cd和Mn的测定90.从各元素的报告值可以明显看出人为干扰对河流生态的影响。不同地点的元素浓度分别为Fe = 1.229 mg/l、Zn = 0.833 mg/l、Cu = 4.390 mg/l、Pb = 0.901 mg/l、Cd = 0.024 mg/l和Mn = 0.857 mg/l。虽然Zn没有超过规定的理想限值,但Fe、Cd和Mn的浓度分别是标准限值的4倍、2倍和9倍。铜和铅的浓度强度令人担忧,分别达到理想限值的88倍和18倍。调查结果表明,近年来Hindon流域的工业和城市发展工程对河流水质产生了负面影响。

米纳基尔河(印度南部)是喀拉拉邦最重要的河流之一。河水被广泛开发供人类饮用。为测定水中铁、锌、铜、铅、镉和锰的含量,对Meenachil水质进行了评价91.除Zn外,其余参数均超过了各自的理想限值。最易识别的污染物是有毒元素Pb和Cd,其浓度分别为0.16 ~ 0.86 mg/l和0.06 ~ 0.13 mg/l。与标准限量相比,铅和镉的含量分别高达17倍和13倍。Meenachil河是Kottayam地区饮用水的主要来源之一。结果表明,该河流的高污染负荷和饮用会造成严重的健康危害。研究还表明,主要工业活动的存在对河水微量元素的负荷并不是必需的。Meenachil水中微量元素的过量存在主要是由于流域内生活废物、城市污水和农业径流的移动。

Brahmani河(东印度)是位于其流域的工业的主要水源。另一方面,这条河也是工业污水的汇合处。工业活动影响了流域的各种生物和非生物生态成分,并造成婆罗门尼水中的微量元素污染。对奥里萨邦布拉马尼河及其支流的水质状况进行了Fe、Zn、Cu、Pb、Cd、Mn、Cr、Co、Ni和Hg微量元素浓度的评价92.大多数地点记录的元素浓度都在BIS的理想限度内。很少有水样报告在流域中部集水区元素含量略显着。这可归因于该区域存在各种矿山和相关工业。布拉马尼河及其支流没有受到微量元素的严重污染,因为河水的足够流量使矿井水和工业废水迅速稀释。由于采矿和相关工业严格执行了一些有效的环境措施以及使用了一些清洁技术,污染负荷有所减轻。

沉积物中的微量元素

沉积物是监测进入淡水系统的有毒物质的敏感指标93.沉积物质量调查是必要的,因为它们可能是淡水系统中微量元素铅和镉等有毒物质运动、运输和生物利用度的潜在来源94、95、96;确定由自然或人为原因引起的污染物的来源97年,89年;并了解污染物的行为和运输,如元素,在水生动物体内98.最近的研究强调了河床中微量元素的存在,因为它们具有持久性和不可降解性。它们也有可能进入生态系统的食物链。为了评价人类活动对淡水系统沉积物生态的潜在影响,必须定期监测和评估这些系统中存在的元素99

测定了印度北部Gomti河河段河床沉积物中Fe、Zn、Cu、Pb、Cd、Mn、Cr和Ni的浓度87.除Cd和Pb外,在大多数情况下,报告的其他元素的平均浓度值低于其页岩标准(由Turekian和Wedepohl编制)。One hundred..床层沉积物中Cr、Cu、Fe、Mn、Ni和Zn的百分比富集因子(EF%)分别为52.45、27.93、37.41、40.50、39.12和39.50;显示了这些元素在河流沉积物中的大量负荷。Cd和Pb的浓度分别是页岩标准的8倍和2.5倍。有毒元素Cd(27.29)和Pb(43.59)的EF%表明底泥污染严重。根据地质成藏指数(Igeo),将Gomti床层沉积物划分为Zn、Cr、Cu、Fe和Mn未污染;铅未污染至中度污染;在Barabanki和Jaunpur两个地点,沉积物的Ni污染非常严重。Gomti河最重要的污染源是其支流,这些支流携带着工业/城镇的原始流出物/废水;以及将未经处理的废水从排水沟直接排放到河流中,这些污水来自卢奇诺、苏丹普尔、贾格迪什普尔和Jaunpur等城镇的废物。 Lucknow, a capital city in the Gomti-Gangetic basin, contributed most to the degradation of the river. Agrochemical runoff in the catchment also contributed to the trace element pollution load of the river.

阿坎科维尔河(印度南部)是喀拉拉邦西高止山脉的重要水资源。这条河流入文班纳德湖,形成了喀拉拉邦最大的河口。该盆地的特点是农业和种植活动密集。对该河流进行的研究显示,该河流表层和核心沉积物中微量元素Fe、Cu、Zn、Mn、Cd和Pb的浓度显著98.除Fe和Mn外,其余元素均超过各自的页岩标准。Zn超标3 ~ 6倍,Cu超标3 ~ 10倍,Pb超标2 ~ 5倍,Cd超标12 ~ 38倍。由于当地岩性、土壤条件和土地利用模式的共同作用,这些元素在下游地区的富集程度比上游地区高。从富集比(ER)来看,Cu、Zn、Pb主要来源于人为活动,Cd、Fe主要来源于陆源活动,Mn既有陆源因素,也有人为因素。有毒元素铅在该区域受人为干扰富集最多。沉积物中Pb富集时间较长,Fe、Mn、Cu富集时间较短。岩心沉积物中上层元素含量明显高于下层。这突出表明,由于该区域集约化的农业做法,土地利用模式开始发生变化,从而增加了阿查科维尔盆地的污染负荷。

对印度北方邦Hindon河(印度北部)的微量元素Fe、Zn、Cu、Pb、Cd、Mn和Cr进行了评价90.铁、锌、锰浓度均低于页岩平均标准值;Cu、Pb和Cd分别高达页岩标准的4倍、3倍和11倍。Igeo值显示Zn、Mn、Pb为未污染至中度污染;Cr、Cu、Fe为中度污染;Cd在河床沉积物中表现出较强的污染。有毒元素镉成为印度河的主要污染物;其主要来源于电池、油漆、电镀和金属加工业。Hindon流域及其两条主要支流,即Kali河和Krishni河的工业单位对河床沉积物中的元素污染负荷贡献最大。在加济阿巴德地区,欣登河及其支流是一些工业和城市污水排放的终点。 In addition to industrialization, rapid urbanization in the Ghaziabad region posed major threat to the ecology of the River Hindon. Moreover, disposal of wastewater and dumping of garbage by the urban localities of the Eastern Delhi national capital territory into the Hindon branch also increased its pollution load to some extent.

高韦里河(南印度)形成了卡纳塔克邦柯达古地区的主要流域。对卡纳塔克邦考弗里河河段(Kodagu、Mandya和Mysore地区)沉积物的微量元素Cr、Cu、Mn、Co、Ni、Pb和Zn进行了化学分析89.调查发现,河床污染中含有一定的微量元素,主要集中在下游集水区。从Kogadu区到Mysore区,各元素的含量逐渐增加。除Zn和Pb外,其余元素浓度均低于页岩标准。河床锌含量从120.50 mg/kg、145.59 mg/kg、156.47 mg/kg、190.62 mg/kg、263.51 mg/kg、467.30 mg/kg逐渐升高,一直高于页岩标准。Pb值依次为59.30、102.43、167.94、185.51、199.50、230.67和450.52 mg/kg,均高于页岩标准。Zn和Pb的浓度分别高达各自页岩标准的5倍和23倍。工业废水、农用化学品(如化肥)、农业灰烬、家庭和城市废物的过量排放(主要是在下游集水区)导致河床沉积物中元素的积累。

迪克朗河,流经印度东北部,是位于布拉马普特拉河北岸的苏班西里河的一条支流。对迪克朗河沉积物进行了地球化学研究,评价了铁、锌、铜、Pb、Mn、Al(铝)、Ti(钛)、Cr和Ni等微量元素含量101.除Cu和Pb外,其余元素的存在度均低于背景值。本研究使用的背景值取自世界地表岩石元素的平均值102103年.Cu和Pb分别超过背景值6倍和2倍。Cu的ER值也非常高(>10),表明该元素在河床中明显富集。Pb的ER值在沉积物中表现为中等富集。仅Cu和Pb的Igeo值显著。由于该盆地没有任何主要的工业活动,河流中这些元素的来源主要来自造岩流入,更重要的是来自上游集水区,在某种程度上来自生活废物的排放。该流域的污染负荷指数(PLI)也显示没有明显的人为元素输入到迪克朗河。

文班纳德湿地系统形成了印度南部喀拉拉邦最大的河口生态系统。湿地有淡水区(上游)和咸水区(下游),两者被一条河堤隔开。湿地上游的农田肥沃。参考Fe、Zn、Cu、Pb、Cd、Mn、Ni、Cr、Hg等元素对Vembanad湿地沉积物岩心进行了地球化学和毒理学评价,以确定该地区的环境质量93.铁、锌、铅、镉在大部分位置均超过了各自的页岩平均标准。Fe、Cu、Ni、Zn从沉积物岩心底部向表层富集呈增加趋势,表明该区域的人类活动随时间增加。基于TEC(阈值效应浓度)和PEC(可能效应浓度)限值104Zn和Ni在整个湿地区域都存在生态风险,Cu和Pb在部分地点也存在生态风险。与USEPA(美国环境保护署)SQGs(沉积物质量指南)相比105大部分采样点Zn和Ni表现为中、重度污染负荷。基于ERL(有效范围低)/TEL(阈值效应水平)和ERM(有效范围中值)/PEL(可能效应水平)sqg106锌、镍和一定程度上的铜在湿地生态系统中长期表现出潜在的生态毒性。为评估湿地因元素存在而产生的潜在急性毒性而开发的毒性单元显示,湿地中部和淡水带较下游地区的污染程度较上游地区严重。中游淡水区(1.30)和下游淡水区(1.47)的PLI值也表现出更多的沉积物质量恶化。科钦工业区和城市污水的污染物向Vembanad湿地淡水区的转移加剧了其水和沉积物质量的恶化。在淡水区和咸水区之间修建河堤,防止咸水侵入邻近稻田,导致淡水沉积物环境中微量元素的积累增加。

由于工业和生活废物的沉积,城市湖泊越来越脆弱。这些湖泊是重要的地表水生态系统,支撑着周围的生物环境,也是候鸟的避难所。研究了班加罗尔城市湖泊沉积物中微量元素Zn、Cu、Pb、Cd、Mn、Cr、Ni的富集程度和富集程度107.许多国际权威机构提出的沉积物毒性限值SQGs用于评价元素富集程度和水生生物的生态毒理学反应。Cd (8.38 mg/kg)和Pb (206 mg/kg)的平均浓度不符合FDEP(佛罗里达州环境保护部)和CCME(加拿大环境部长理事会)的SQGs108109年Cr (96.7 mg/kg)仅超过CCME毒性限值。锌的平均浓度(220.9 mg/kg)符合所有研究的沉积物指导目标;锰(176毫克/公斤)完全符合安大略省环境和能源部的slg(筛选水平指南)。110.Cu和Ni是湖泊生态系统中最严重的污染物。而Cu (203.5 mg/kg)不符合除NOAA(美国国家海洋和大气管理局)以外的所有sqg标准111;平均Ni (97.64 mg/kg)远高于SLG和NOAA的限值。Cu和Ni的Igeo在湖床中也显示出相当的富集。PLI表明班加罗尔的一些湖泊系统正在逐渐恶化。班加罗尔市近1600英亩的土地用于工业活动。城市湖泊有时非常靠近工业基地及其排水渠道。有害工业废水的渗漏和流入湿地导致班加罗尔市湖床沉积物中元素的富集增加。

Kottuli湿地位于印度喀拉拉邦沿海城市卡利卡特,具有国家意义,是国家湿地保护计划的一部分。这片湿地有丰富的水生生物。人类对Kottuli湿地系统生态的干扰导致其退化和生物多样性的不良损失。研究了Kottuli湿地系统河床沉积物中微量元素Zn、Cu、Pb、Cd、Mn、Ni、Cr的含量112.在下游地区,Cu (56 ~ 243.6 mg/kg)和Zn (218.65 ~ 456.3 mg/kg)元素浓度均高于各自的页岩背景平均值和大陆地壳平均值113.Pb含量也高于页岩标准和大陆地壳标准(23.62 mg/kg)。Kottuli湿地中这些元素的存在主要是由于城市和工业废水、排放颗粒的大气沉降、城市径流水和汽油的广泛使用。湿地沉积物化学与USEPA毒性参考值等基于效应的生态毒理学参考值的比较114(美国能源部)TEC115,最低影响水平(OMEE LEL)反映了河床沉积物的严重污染负荷。这些元素在USDoE HNEC(高无效应浓度)和PEC以上也有积累;以及由OMEE描述的严重影响水平(SEL)110.因此,目前水平的元素的出现将对湿地生态系统造成严重的负面影响。湿地对Pb、Zn和Cu元素的er值较高,表明水体生态系统受到了严重污染。从Igeo计算中得到了类似的问题趋势。Kottuli湿地的平均PLI为10,表明湿地沉积物严重退化。

地表水和河床沉积物中研究较多的微量元素有Fe、Zn、Cu、Pb、Cd和Mn。除了这些元素外,还对水和沉积物环境中的Ni和Cr进行了评价。ER、PLI和Igeo技术已被用于定量估计河床沉积物的污染;也要找出沉积物化学性质恶化的自然或人为原因。sqg,即(ERL)/(TEL)和(ERM)/(PEL);TEC和PEC;安大略省环境部(加拿大)关于低和严重毒性水平的SLG;显示ERL和ERM极限的NOAA SQGs;FDEP的TEL和PEL;CCME临时加拿大SQGs具有临时沉积物质量目标和PEL已被用于研究沉积物的生态毒性反应。 Additionally, Government of Netherland’s sediment quality objectives showing target values and maximum permissible concentration (not discussed in the present text) have also been employed to study sediment quality. A summary of estimated values of trace elements (Fe, Zn, Cu, Pb, Cd and Mn) in some surface water bodies and bed sediments is displayed in Table 7 and Table 8 respectively.

表7:部分淡水水体中微量元素含量

水体

范围

Pb

Cd

贡提河(毫克/升)

最小值

马克斯

0.0791

0.3190

0.0144

0.0298

0.0013

0.0043

0.0158

0.0276

0.0001

0.0005

0.0038

0.0973

Bhagirathi-Hooghly河(毫克/升)

最小值

马克斯

0.586

1.485

0.055

0.085

0.004

0.006

0.008

0.024

0.001

0.002

0.023

0.420

高韦里河(mg/l)

最小值

马克斯

- - - - - -

1.23

10.70

0.03

1.12

0.08

9.95

- - - - - -

0.06

1.25

Hindon River(µg/l)

最小值

马克斯

0.001

1229.2

0.502

833.2

0.00067

4390.2

30.3

901.3

2.45

24.0

1.78

857.9

Meenachil河(mg/l)

最小值

马克斯

0.30

2.53

0.15

0.17

0.03

0.35

0.16

0.86

0.06

0.13

0.09

2.83

Brahmani河及其四条支流(µg/l)

最小值

马克斯

20.32

23.33

15.9

11.31

1.94

1.55

12.1

10.0

1.8

0.43

24.55

24.13

Min =最小值;最大值

表8:部分淡水水体河床沉积物中微量元素含量

沉积物的身体

范围

Pb

Cd

Dikrong河

(毫克/公斤)

最小值

马克斯

1.63 (%)

1.98 (%)

19.00

33.00

182.00

194.50

31.00

47.00

€”- - - - - -

441.00

642.00

Hindon河

(毫克/公斤)

最小值

马克斯

221.80

237.00

4.11

84.70

35.60

194.70

5.17

59.00

1.30

3.28

61.30

201.00

班加罗尔湖泊系统(mg/kg)

最小值

马克斯

€”- - - - - -

19.60

1118.25

74.90

882.20

36.58

2266.30

4.68

14.25

60.00

534.50

Kottuli湿地(mg/kg)

最小值

马克斯

€”- - - - - -

218.65

554.23

0.80

243.60

2.31

23.62

ND

0.08

6.43

29.47

Gomti河

(毫克/公斤)

最小值

马克斯

5051.48

8291.48

15.72

99.35

3.74

35.68

21.25

92.15

0.70

7.90

134.91

320.45

阿尚科维尔河(mg/kg)

最小值

马克斯

9760.00

14516.00

273.00

554.00

140.00

458.00

35.00

109.00

3.67

11.43

522.00

885.00

Vembanad湿地(mg/kg)

最小值

马克斯

45880.00

67510.00

136.55

211.39

24.08

49.43

15.65

54.42

0.26

0.73

310.09

860.97

高韦里河(mg/kg)

最小值

马克斯

€”- - - - - -

120.50

467.30

4.55

29.87

59.30

450.52

€”- - - - - -

105.23

278.27

Fe in %;Min =最小值;Max =最大值;ND =未检测到



铁是地壳中含量第四丰富的元素和第二丰富的金属116.以离子形式存在的铁2 +和菲3+易与氧和硫的化合物结合形成新的化合物,如氧化物、氢氧化物、碳酸盐和硫化物117.铁以不溶性氧化铁和硫化铁的形式存在,在土壤和矿物中以相对可溶性的碳酸亚铁的形式存在。地质物质的化学风化作用是天然水体中铁的主要来源。风化作用使固体铁化合物转变为可溶性和/或胶体26.水中铁的人为来源包括炼铁、纺织、颜料/油漆和农业等单位的工业废水26.氧化铁用作颜料和塑料的颜料。许多铁盐也用作水处理中的混凝剂117铁> 2mg /l的水有苦味45.浓度超过0.3毫克/升时,洗衣和管道可能会发生染色117.铁还会促进不受欢迎的“铁细菌”的生长,比如FrenothrixGalionellaLaptothrix配水系统及自来水厂内。这会导致黏糊糊的细菌涂层沉积在管道系统上,从而在水中产生味道和气味问题117年,45.铁(II)盐作为不溶性铁(III)氢氧化物沉淀在供水中产生铁锈色的淤泥117.铁是许多生理过程正常运作的必要成分,如血红蛋白、肌红蛋白和细胞色素的合成,以及血细胞的产生。过量时,它会对生理功能产生不利影响,例如,经常导致纤维化的血色素沉着病的发生118.铁在体内的过量沉积还可能导致动脉硬化、缺血性心脏病等心血管疾病的发生55



锌是一种必需的金属,是许多代谢过程的功能组成部分;保持健康的免疫系统;在正常的身体生长发育中起着至关重要的作用。锌依赖性转录因子和锌金属酶是许多生理功能的必需物质55.然而,浓度较高时,它可能是有毒的85.环境锌的来源包括锌矿的开采,以及制造耐腐蚀合金和镀锌钢铁产品等产品的工业废物119年,26.例如,用作橡胶白色颜料的氧化锌是最常见的工业锌化合物119107年.轮胎磨损是环境中锌输入的主要来源。另外两种主要的商用锌化合物是用于干电池、硫化橡胶和消毒剂的氯化锌;以及用于制造含锌杀虫剂的硫化锌,例如锌,以及用于锌电镀120.锌的其他来源包括肥料和农药(例如氨基甲酸锌)、电池、印刷工艺、建筑材料、污水、动物粪便和粪便、煤炭燃烧和大气沉积26.黄铜的脱锌和镀锌铁/钢的变质也会在供水中提供锌45当锌含量超过3毫克/升时,饮用水就会呈现乳白色,并产生令人讨厌的涩味119.长期暴露于锌中,可减少饮食中对铜的吸收,从而导致红细胞数量减少等早期缺铜症状55.慢性锌摄入的主要后果之一是铜缺乏的表现119.过量的锌会引起胰腺外分泌细胞的毒性,也可能引发神经元死亡55



铜是维持生物体健康发育所必需的金属之一,因为许多生理过程都依赖于它的存在。然而,暴露于较高浓度会对生物群产生许多毒性影响120年,73118年.它在金属状态下是稳定的,并形成铜(+1)和铜(+2)阳离子121.工业废料、采矿和金属电镀是天然水体中铜的常见来源120.铜因其通用性而在商业上得到了广泛的应用。用于电线、管材、铜管、垫片、垫片等120.其他应用包括阀门、硬币、配件、建筑材料、炊具、黄铜和青铜合金以及涂料121.它被用于管道、屋顶和化学工业,例如,作为油漆和颜料,以及偶氮染料制造121年,26107年.铜盐在供水系统中用于氧化锰,也用于水库和配水管中的生物生长控制45.铜化合物还用于杀菌剂、杀虫剂、杀藻剂、木材防腐剂、电镀、光刻、烟火、雕刻、石油炼制。铜化合物被添加到动物饲料中,作为支持动物生长的营养素和支持植物生长的肥料。这些化合物也用作食品添加剂,例如,作为营养剂和着色剂121107年.长期接触高水平的铜可引起多种疾病,如眼睛、鼻子和嘴巴发炎;头晕、胃痛、呕吐和腹泻。严重者可造成肝、肾损害118.铜的浓度超过约3mg /l时,可引起某些人的胃肠道刺激73

引领

无机铅以+2氧化态存在于水中,形成碳酸盐和氢氧化物。水中铅的主要人为输入包括工业、采矿和冶炼厂。它也会从污水污泥中进入水中。用于生产铅酸电池、防锈剂、塑料稳定剂、焊料、合金、颜料、农药、电缆护套、弹药、釉料、水管、印刷字体、建筑材料等26107122年.轻微的铅中毒会导致贫血、头痛、肌肉酸痛、疲劳和易怒。急性铅中毒可造成严重的肾、肝、生殖系统和中枢神经系统功能障碍120.它干扰血红素合成,抑制造血,对血管产生不良影响55118年.铅还可以通过取代骨骼中的钙而导致骨质疏松症55.铅在智力发育迟滞中的作用在许多文献中都有记载120年,73123年



在河水中,+2氧化态的镉多以CdCO的形式存在3.物种123.近几十年来,镉及其化合物的生产和使用有所增加。镉从多种来源进入河水,如工业排放、采矿废物以及化石燃料燃烧和释放造成的大气沉积124120年.另一个原因是农业用地的冲刷,因为一些肥料的镉含量甚至高达40毫克/公斤124.漫漫性镉污染的主要来源之一是从磷矿中生产无机肥料107125年.环境镉的主要来源是锌和铅矿,因为它自然存在于它们的硫化矿中。商业上,它是铅和锌冶炼过程的副产品55125年.生Zn、Zn合金和Zn化合物可能含有高浓度的Cd,因此除了采矿废渣和废水排放外,甚至可以从固体废物中进入河流环境124.镉金属主要用于钢、铁、铜、黄铜和其他合金的电镀,作为防腐蚀剂。其他用途包括电池、焊料和电子零件;还有镀锌铁123125年.硫化镉和硒化物用作塑料和油漆的颜料107125年.镉还被用于制造橡胶和杀虫剂。特殊用途包括半导体、飞机制造和核反应堆123.在污水处理厂,污水中镉的存在是一个非常令人关注的问题,因为污染了镉的污水污泥不适合用于土壤施肥26.体内镉积聚最多的部位是肝脏和肾脏等重要器官。经胃肠道吸收后,Cd集中于肾脏。镉中毒引起肾毒性(肾损害)。接触镉的其他毒性包括血红蛋白浓度降低和红细胞破坏;血压升高;肝损伤;男性不育123年,26



锰是地壳中最丰富的元素之一,是100多种矿物质的组成部分,是人类和动物必不可少的营养物质。锰对许多细胞和代谢活动的功能至关重要,因为它是许多金属酶的功能成分,如锰超氧化物歧化酶和丙酮酸羧化酶,并作为许多酶促反应的辅助因子126年,26.在细胞中,它可以从最普遍的二价(+2)形式转化为更具活性和毒性的三价形式55.锰自然存在于许多地表水中。然而,近年来,人为干扰对自然水体锰污染的影响越来越大。环境锰可能来自二氧化锰矿和冶炼厂;制造铁、钢合金和含锰化合物的工业单位。二氧化锰和其他锰的化合物被用来制造诸如电池、烟花和玻璃之类的产品。高锰酸钾的工业生产及其在消毒、漂白和清洁活动中作为氧化剂的使用也可能导致水中存在锰。锰化合物的生产和使用,如杀菌剂、肥料、清漆和牲畜饲料补充剂,可能导致环境中锰的存在。环境锰也可能是由于锰绿剂在饮用水处理中的应用;无铅汽油辛烷值增强剂甲基环戊二烯基三羰基锰(MMT)的生产和使用127126年,55107年.许多国家规定锰的浓度为0.05 mg/l,超过这个浓度就可能出现变色问题。浓度超过0.1毫克/升时,锰离子会污染衣物,并给饮料带来难闻的味道126.虽然锰在低剂量下是必需营养素,但过量暴露于高剂量可能会造成有害影响。长期接触锰可能导致被称为“锰中毒”的神经系统致残综合症。127然而,关于经口服途径接触锰对健康影响的报告尚无定论127126年



天然镍可以以多种氧化态存在,如+1、+2、+3和+4。然而,在环境条件下,最普遍的氧化态是+2价态。镍通过自然来源和人为活动释放到环境中。自然来源包括岩石和土壤的风化作用。镍是近100种矿物的基本成分。镍及其化合物广泛用于工业和商业用途。镍及其合金在化工(如镍镉电池)、冶金(如电镀)和食品加工业中有着广泛的应用,尤其是作为颜料和催化剂128.镍主要用于生产不锈钢和其他耐高温耐腐蚀的有色合金和超级合金129.氯化物、硫酸盐、醋酸盐、碳酸盐、硝酸盐、氢氧化物和氧化物的镍盐具有最大的商业重要性。由于煤、燃料油和柴油燃烧产生的大气沉积,镍也会进入水体。水生生态系统中镍的其他来源包括生活污水和有色金属冶炼厂123128年.虽然镍对生物体的一些重要生理功能是必需的,但在高暴露下它可能对生物有毒。饮用水和食物是人体内最重要的镍来源。根据世界卫生组织的指导方针,饮用水中镍的值为70微克/升129.然而,由于肠道的吸收能力有限,胃肠道的作用就不那么重要了。皮肤暴露于被镍及其化合物污染的水,特别是敏感个体,可能导致被称为“镍痒”的皮炎状况。瘙痒的一些直接症状是头痛、头晕、恶心、呕吐、虚弱和上腹疼痛。潜伏1-5天后出现包括胸缩在内的继发症状123118年



三种形式的铬,即Cr(0), Cr(III)和Cr(VI)是商业上使用的,并存在于环境中。Cr对生物体的可利用性及其毒性在很大程度上取决于Cr的种类130131年.Cr(III)被认为是维持葡萄糖、脂质和蛋白质代谢所必需的,而Cr(VI)由于其氧化潜能和易于跨生物膜运输,据报道是有毒的,也是致癌的130132年.三种Cr中,Cr(VI)在环境中的流动性最强133.各种形式的铬在合金制造中的大量应用导致其在环境中的存在;镀铬;化学工业,颜料、油漆和催化剂的制造,杀菌剂,木材的保存;皮革晒黑;陶瓷及玻璃等行业产品众多131133年.按重量计,不锈钢占铬的20%。由于天然存在的Cr(III)被Mn(III/IV)的氧化物氧化,饮用水中也可能含有Cr(VI)。铬铁矿的浸出和不当倾倒导致地表水中铬含量升高133六价铬的水污染已变得普遍,使其成为一个具有重大公共卫生重要性的问题132.世界卫生组织(WHO)提出了饮用水中六价铬(Cr(VI))的暂定指导值为0.05 mg/l131

重大成果和未来发展方向

印度的河流流域显示出与盐度增加有关的水化学变化的迹象。Hindon河的氯化物含量较高(203.2-1312.1毫克/升)37由于城市污水和工业废水与河水混合。由于工业废水处理效率低下,高弗里河溪流中NaCl含量的增加也有记录34.由于污水排放,纳格河的水含盐量很高7.污水排放和工业废水是造成Na水平升高的主要原因+(512- 1040mg /l)-(1118-2594毫克/升)134.最近,亚穆纳河的水报告的氯浓度明显升高-(180- 218mg /l)和高水平的钠+-524 (404.9 mg / l)41.在微量元素方面,人类开发活动对河流河床沉积物的镉污染日益成为一个主要问题99.这种情况主要发生在Gomti河87;Achankovil河98;和欣登河90.湿地系统也有镉污染的报道,例如班加罗尔的城市湖泊107以及喀拉拉邦的Vembanad湿地系统93.随着城市化进程的加快,城市暴雨径流也逐渐成为重要的非点源污染源。

传统上,在印度的情况下,河流水污染是从三个方面来描述的,即农业径流、工业废水和生活/城市污水28.还应研究以前未调查的活动,例如从河床采掘小矿物对河流环境的影响评价。矿井水排入河水及其可能产生的生态影响应予以密切关注。印度对微量元素的形态和生物利用度的研究很少。在地球化学研究中使用了各种背景标准,如页岩标准和世界地表岩石平均标准。有必要就背景标准的使用达成共识,因为在不同标准下使用相同的测量浓度会在地球化学指数中产生不同的结果。

印度废物生产及其处理概述

根据市政机构的报告,印度城市的城镇每年产生约4700万吨垃圾(固体废物),每天产生约13万吨固体废物。此外,大约30%的印度城市人口居住在这些城市之外。因此,印度城市每年产生的垃圾总量约为6800万吨。近30%产生的垃圾根本没有被收集,而是在印度城市的街道上腐烂。收集的固体废物(70%)被倾倒在堆填区或城市主要居住区以外的任何可用空间。在季风季节,问题更加严重,废物堆积起来135.城市径流导致垃圾进入附近的水体。在收集的固体废物中,只有大约18%被处理以回收或生产燃料。498个一线城市(根据2009年的估计)每天产生的污水(废水)量约为380亿升。处理废水的装机容量约为120亿升,不足污水处理厂总需求的三分之一,令人震惊。因此,每天约有260亿公升的污水排入河流和其他溪流135.根据印度审计长(CAG)最近的一份报告,污水和工业废物排放是印度水生系统的主要污染源;在所有产生的废水中,只有大约10%在排放到水体之前得到处理136

水中污染物的来源

在印度的总用水量中,农业部门消耗了89%,而家庭(9%)和工业(2%)部门总共消耗了11%。然而,国内和工业部门对水污染的威胁负主要责任。从以上各段所提到的讨论可以清楚地看出,人为活动已成为水环境中污染物增加的主要自然原因,简而言之,可以将其描述为:采矿过程有缺陷;排放富含离子溶液的工业废水/流出物;乱扔垃圾、倾倒固体废物/垃圾(包括宗教废物),导致河水浸出盐分;偶像沉浸;雨水径流(特别是在季风季节);将未经处理/部分处理的城市生活污水和城市污水排入河流;农村生活污水;金属基杀菌剂和肥料在农业实践中的应用(农业废弃物)118;排放动物废物;洗车,打卡29;工业排放和排放颗粒的沉降。

减少污染的替代方案

水污染是一个巨大的问题,需要综合治理。图1简要介绍了一些预防和控制水污染的策略。据观察,为了处理工业和城市废物,建造了处理厂,但维护不善。这些污水处理厂最终会濒临死亡并关闭。随着工业和城市的发展,未经处理的废物被直接排入河流。随着“印度制造”运动最近启动以促进国内制造业,环境问题直线增加。“零缺陷-零效应”议程只有通过制度改革才能实现。废物处理的基础设施是迫切需要的,同样重要的是它们的维护。公私合作(PPP)模式可以应用于污水处理厂的建立和维护。

图1:减少河流水污染的备选方案;(详情和其他选项见文本);WWTP =污水处理厂,CETP =公共污水处理厂,MSW =城市固体废物;修改from137 图1:减少河流水污染的备选方案;(详情和其他选项见文本);WWTP =污水处理厂,CETP =公共污水处理厂,MSW =城市固体废物;修改后的137
点击此处查看图


与风能和太阳能等可再生能源发电不同,城市垃圾发电没有补贴。废物发电技术需要政策干预和激励。城市堆肥和肥料的使用也需要政策干预。N-P-K化学肥料得到了高额补贴,这使得城市堆肥的使用成本更高,也没有吸引力135.另一个水质管理方案是通过废水水产养殖等策略回收废水138.必须强制排污单位在规定的时间内投资进行清理活动。为此,应首先制定废水水质指标,以确保惩罚措施的严重性。

有必要制定一种新的绿色制度,以服务于该国经济增长和环境保护的双重目标。可采取的一些措施包括:根据水(和空气)污染潜力对工业重新分类,加强工业废水回收的规范,以减少对饮用水的依赖,并严格管制固体废物,特别是有害废物,如医疗、塑料和电子废物的管理。对于行业的重新分类,建议根据其对水(和空气)的污染潜力和产生废物的性质,将各种行业按照污染严重程度的递减顺序分为红、橙、绿三色框架。应立即划定生态敏感区,禁止红色产业进入。城市和保护区的红色工业单位也应豁免。应该允许各个部门的个别单位因遵守环境规范而获得“星级”139

结论

传统上,在印度的设想中,河流水污染被定义为三种活动,即农业径流、工业废水和家庭/城市污水排放。随着城市化进程的加快,固体废物,特别是危险废物也进入了河水。多年来,印度河流的水质已经恶化。河流环境的盐度问题和镉污染可能导致严重的水生生态系统生态失衡。污水和工业废水是造成河流环境退化的主要原因,因为在印度产生的所有废水中,只有大约10%得到了处理,其余的都被排放到水体中。在收集的固体废物中,只有大约18%被处理以回收或生产燃料。随着“印度制造”运动最近启动以促进国内制造业,环境问题直线增加。“零缺陷-零效应”议程只有通过制度改革才能实现。即将进行的河流连接工程使得对河流环境的持续监测和评估成为可能。

致谢

印度科学和工业研究理事会(CSIR)向主要作者Kumar Manoj先生提供的初级和高级研究奖学金得到了极大的认可。作者还感谢印度西孟加拉邦杜尔加普尔Kendriya Vidyalaya Panagarh高级教师K.B. Jha先生在审查工作过程中提供的宝贵意见。

参考文献

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