当前世界环境

介绍

水是一种重要的、被主要利用的自然资源。它是维持地球上所有生命的基本环境单位。发达国家由于无法预测的人口增长，农业和工业部门的用水需求增加;城市化、科技进步和生活水平提高。地球上可用的总水量中，只有0.16%适合个人消费，其余的由于各种生态原因而受到污染。¹没有水，地球上的生命将无法维持，因为所有的植物和动物都含有大约60%的水。将生活污水和工业废水排入自然溪流是印度或发展中国家水资源受到污染的原因之一。²

由于水质对所有生物都起着重要的作用，地下水污染已成为全世界关注的重大问题。水质是一个在海洋科学家、工程师、管理者和指导原则中反复定义的术语。水质损害评估对水资源规划者提出了挑战。^3.由于各种原因引起的水质特征变化序列，已成为众多研究的主题，在评价水质方面发挥了相当大的作用。这些参数之间可能存在的相关关系，显著的关系很好地反映了水质。⁴

本文主要研究了Bhagwanpur地区地下水的物理化学特征。Bhagwanpur地区位于BHU附近，几十年来一直排放经过处理的城市污水用于灌溉。水质检查主要是为了监测水质是否符合水质标准，是否适合指定的最佳用途。研究结果将有助于收集重点地区地下水质量状况的重要信息。研究结果对地下水保护管理者、技术专家和城市规划者改善和储存地下水也有一定的帮助。因此，学习的目的是找出从巴格万普尔处理过的城市污水灌溉附近地区收集的地下水的物理和化学特性。

研究区域

目前的研究是在瓦拉纳西的巴格万普尔进行的，瓦拉纳西是一个古老的宗教城市，以其文化遗产、音乐、艺术、工艺和教育而闻名，位于世界上最大的河流之一恒河河畔。作为一个重要的朝圣中心，成千上万的游客从印度和国外参观圣城瓦拉纳西。瓦拉纳西是北方邦东部的主要商业和工业中心，位于该国东北部，北纬25°0′至25°16′，经度82°5′至83°1′。用于分析的地下水采样自Bhagwanpur地区，该地区位于BHU附近的污水处理厂附近，处理后的城市污水用于灌溉作物。地下水采样随机选取8个采样点，从不同来源(管井、露天井)采集。从这些水源(借助绳子和水桶)抽取的水样，除了用漂白粉消毒外，不作任何处理。研究了各季节(季风前和季风后)地下水样品的质量参数。

材料与方法

该研究涉及巴格万普尔八个不同地点浅层地下水的人工随机采样。从不同的水源(裸井、管井)收集的水分别命名为GWS-1、GWS-2、GWS-3、GWS-4、GWS-5、GWS-6、GWS-7和GWS-8。采集的样品在不同季节的清晨7:30到8:30左右装在塑料瓶中进行分析。塑料瓶应用强酸(HNO)彻底清洗_3.)，之后应使用蒸馏水。采样瓶必须用要收集的样品冲洗两到三次，以便最后装满样品。抽取地下水2000毫升作为样本，送到实验室进行分析，用标准方法测定其理化特性。pH、电导率(EC)、总溶解固形物(TDS)、总硬度、钙、镁、氯、碱度等理化参数按标准方法测定。⁵用流程图表示了水质分析的一般程序。

结果与讨论

所分析的物理化学参数和数据在表1中给出了变量的均值，并以图形表示了特殊和时间变化。对所分析的水质参数进行结果压缩，按(BIS:2012)有关饮用水标准进行压缩。⁶

表1:巴格万普尔地下水水质参数分析结果

参数	Pre-monsoon 均值±SE	Post-monsoon 均值±SE	10500: 2012
临时(ºC)	37.29±0.10	26.33±0.10	-
pH值	6.68±0.08	6.80±0.09	6.5 - -8.5
可鄙的人(南大)	6.87±1.27	17.89±2.89	1 - 5
电导率(dS /米)	0.87±0.06	1.01±0.05	-
TDS(毫克/升)	555±39.25	645±33.98	500 - 2000
酸度(毫克/升)	57.00±6.18	54.50±3.29	-
T.钾(mg/L)	331±9.94	170±15.54	200 - 600
T.硬性(mg/L)	267.50±23.00	336.13±20.31	200 - 600
Cl-(毫克/升)	48.44±4.19	40.62±3.92	250 - 1000
所以4２＋(毫克/升)	40.65±2.88	34.04±2.91	200 - 400
没有-3.(毫克/升)	27.89±2.74	19.49±2.32	45
F(毫克/升)	0.13±0.04	0.1±0.03	1 - 1.5

温度

研究发现，研究区(Bhagwanpur)利用地下水供人类消费(饮用，家庭用途)。最高气温为37.6度^o季风前的气温为C，最低为26.7^oC在季风后。季节差异、采样地点、采样时间对水温的影响也进行了讨论。^7、8全球升温的大气和地下基础设施(如地铁、污水处理系统和地源热泵系统)的发展可能会导致相对较浅的地下水库温度迅速升高。

pH值

水的酸性或碱性是由氢离子的浓度决定的。从目前的研究中可以明显看出;在BIS2012限制范围内的pH值在季风前为6.48 - 7.22，季风后为6.57 - 7.35(图1)。pH值低于7可能导致结核和生锈，高于7则可能产生结痂、残留物沉积和氯化消毒困难。世界卫生组织(WHO, 2010)也建议饮用水的pH值为6.5或更高，以防止腐蚀。⁹在世界上大多数流域中，pH值在6.5至8.5之间通常表明水质良好(UNEP/GEMS, 2007)。¹⁰

电导率(EC)

水的导电能力是电导率，而电导率又是由溶解的离子和固体的存在决定的。地下水样品的EC在季风前为0.87±0.06 dS/m，季风后为1.01±0.05 dS/m，季风后更为明显。记录的两个季节地下水样品EC的变化如图2所示。这就给出了这样一幅图景:通常在地下水中溶质悬浮物很少，土壤和水之间离子交换迅速(盐的浸出)，或者基本上是一种贫瘠的、相当难溶的地质岩石和矿物类型。

浊度

水的浊度反映了水的清澈，是由于悬浮形式存在的物质。所选地区在季风前和季风后的浊度平均值分别为6.87±1.27和17.89±2.89。浊度的变化可显示在季风前和季风后季节(图3)。浅井或建得不好的井或泉水可能受到地表水的污染，特别是在大雨或泉水径流期间。由于雨季的洪水、强降雨和农田径流的产生，浊度记录非常高。¹¹地下水浊度多为无机浊度，由自然地质因素引起。在该地区观察到高浊度水平或浊度突然变化，因为该地区的水系统依赖于没有适当过滤的浅井或建造不良的井，可能包括高浊度水平。因此，建议社区将饮用水过滤和消毒(煮沸)几分钟，或者在这个特定时期换用其他饮用水供应(例如:瓶装水、较深的井或水箱)。

总溶解固体(TDS)

水中的TDS是指示盐度的有用指标。它包括所有的矿物成分和其他溶解在水中的固体。报告的TDS平均值在季风前和季风后两个季节的浓度分别为555 mg/L至645 mg/L。两个季节地下水样品TDS的变化如图4所示。使用BIS推荐的2000mg /L的指导值，分析的水样被归类为可接受的。由于水中存在硫酸盐和氯化物，地下水中TDS的浓度略高，这可能是由自然来源、污水、城市径流等引起的。高TDS值会影响水的味道、硬度和腐蚀性。^12、13

图1:巴格万普尔地下水pH值的季节变化 点击此处查看图

图2:巴格万普尔地下水EC的季节变化 点击此处查看图

图3:巴格万普尔地下水浊度的季节变化 点击此处查看图

图4:巴格万普尔地下水TDS的季节变化 点击此处查看图

地下水的酸度、碱度和硬度

研究区地下水碱度值在正常范围内，但随季节变化较大。夏季样品(季风前)的碱度值较高331mg/L，其次是171冬季(季风后)mg/L。发现的地下水样本呈轻度碱性，可能是由于污水、生活污水等浸出较多所致。水中的酸度会影响任何溶液的pH值。在本研究中，酸度平均值记录较高57毫克/升在季风前的某个阶段和低值54mg/L在季风后季节记录。然而，对于洗衣和家庭用途来说，硬度高的水是不可取的，因为它消耗大量的肥皂。在这项工作中，硬度随面积的变化而变化212mg/Lt ~ 400mg/L256毫克/升到416年毫克/升分别在季风前和季风后季节，在两个季节都超过允许的限制，这也是得到各种作品的支持。^14、15两个季节该地区地下水的酸度、碱度和硬度变化如图5和图6所示。

图5:季候风前TDS、酸度、T.Alk及硬度的变化 点击此处查看图

图6:后季风季节TDS、酸度、T.Alk及硬度的变化 点击此处查看图

氯

农业活动、工业和富含氯化物的岩石的存在影响天然水体中氯化物含量的存在。研究表明氯化物浓度记录 夏季(季风前)为48.44±4.19，夏季(季风前)为40.62±3.92 冬季(季风后)mg/L。的变化两个季节的氯化物变化用图7和图8表示。由于地下水接收城市垃圾、农田排水和污水，故可制造的氯化物浓度被添加到地下水中。向水源排放的污水必然会增加土壤中的氯化物浓度，给水和饮料带来不好的味道。

硫酸

自然水体的硫酸盐含量是形成其对群落适应性的必要考虑因素。硫酸盐的观测值为40.65mg/ l34。 季风前和季风后的浓度分别为0.04 mg/L。盐和其他矿物质的浸出会影响硫酸盐的存在 ¹⁶ 这也是由于制造业废物和生活污水在该地区的排放。水体中高浓度的硫酸盐会对鱼类产生毒害作用 ¹⁷ 并有腹泻、通便作用于人的一生。

硝酸

富含硝酸盐的废物(生活污水、农业废物)的产生造成地下水中的硝酸盐污染。研究区硝酸盐含量在季风前和季风后的平均值分别为27.89 ~ 19.49 mg/L。强降雨、盐类的浸出、农业废弃物的流失可能是含水层(地下水)中硝酸盐的主要原因。地下水中硝酸盐的空间分布可以显示出来(图7和图8)，尽管硝酸盐是自然存在的，但它是低浓度的常见地下水污染物。作为它的 浓度低于45毫克/升(按标准)被认为是安全的，供人类和牲畜食用。

氟化

岩石和土壤剖面中水分的风化和运动可能是地下水中氟化物的来源。少量的氟化物在饮用水中对人体有益，但浓度过高会导致牙齿和骨骼氟中毒。¹⁸在调查期间，所分析的地下水样品中的氟化物浓度为0.13毫克/升至0.10毫克/升，远远低于1.5毫克/升的允许限值。地下岩性地层可能是影响研究区地下水氟化物浓度的重要因素之一。

图7:雨季前氯化物、硫酸盐、硝酸盐及氟化物化学成分的变化 点击此处查看图

图8:水中氯化物、硫酸盐、硝酸盐和氟化物的化学组成变化 Pre-Monsoon季节 点击此处查看图

结论

了解地下水的质量是至关重要的，因为它是决定其是否适合设计最佳用途的主要特征。在污水处理厂周边地区随机选取8个水源(筒井、敞井)进行地下水物化特征分析，评价地下水潜在水质。钻孔和手动水泵是研究区域居民的主要水源(饮用水和家庭用水)。除浊度外，大多数所选参数都在范围内饮用水的允许水位。研究表明，地下水适合饮用和公共卫生。应提高公众对与水消毒不良有关的健康风险的认识。

致谢

由于两位匿名审稿人的参与，这篇论文得到了很大的改进。感谢环境工程实验室，巴纳拉斯印度教大学印度理工学院土木工程系，瓦拉纳西221005，用于进行实验和分析工作。

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