当前世界环境

介绍

近年来，地下水已成为印度最重要的淡水来源，该国61%的净灌溉和60%的灌溉作物生产都是地下水此外，印度80%的农村，以及50%的城市和工业需求。¹因此，在过去四十年中，印度干旱和半干旱地区对地下水的日益依赖和为灌溉目的而不受阻碍地抽取地下水，一方面彻底减少了含水层。²另一方面，地下水污染的发生相当肯定是由于地下水中存在一种可忽略的和不受欢迎的成分，污染物或毒素，通过各种人为活动，如现场卫生系统，废水处理厂的污水，滴水的下水道，加油站，垃圾填埋场，或在种植中过度施用肥料，除了天然的砷或氟化物。堆填区及/或露天倾倒场是世界各地处置都市固体废物的普遍做法^3.由于相对低成本的投入和低技术要求。⁴根据一项研究，⁵全球的总倾倒率约为每年13亿吨，预计到2025年将增加到每年约22亿吨。此外，据报道，印度的大城市和一级城市每天分别产生约3万吨和5万吨垃圾。

另外，这些固体废物倾倒场及其周围地区逐渐产生的渗滤液污染地下水的可能性和潜力更大^-14年6因为它们可能会携带有机物和无机物作为它们分解的副产品。^15日16这导致了雨季地表水污染，随后是地下水污染，主要是由于世界主要城市/国家的不科学倾倒造成的渗滤液渗透。^17、18含有有害物质的城市/商业和工业固体废物可能增加来自渗滤液和垃圾填埋气体的健康危害¹⁹对当地用户(儿童更容易受到影响)和自然环境^20.以及社会福利。因此，近年来，渗滤液对地表水和地下水的影响越来越受到一些研究的关注。^{21 - 26}详尽的分析是达成可持续和可能的解决办法以减轻固体废物处理造成的地下水污染的先决条件。这包括废物处理方法、渗滤液和地下水质量的特征、地下水流量、岩性变化和污染物运输模型、依赖受污染水的人们的健康和社会问题等。²⁷如果垃圾填埋场的渗滤液没有得到系统和科学的收集、处理和安全处置，它可能会通过土壤渗透到地下含水层，成为地下水和地表水资源的主要污染源。这要求严格执行行动计划，以保护地表水和地下水不受露天堆填区/堆填区的渗滤液污染。因此，本研究集中于卡纳塔克邦班加罗尔地区班加罗尔东塔鲁克的废弃Mandur垃圾填埋场的渗滤液特征及其对地下水质量的影响。

研究区域

Mandur村是印度卡纳塔克邦班加罗尔市区班加罗尔东特希尔的一部分，距离分区总部班加罗尔东和区总部班加罗尔15公里。Mandur村的总地理面积为527.07公顷，地理位置为13.0829°N和77.7381°e。Mandur的总人口为2295人，其中1170人为男性，1125人为女性，根据2011年人口普查。Mandur村大约有533户人家。曼都尔村的识字率比卡纳塔克邦高。2011年，曼都尔村的识字率为82.16%，而卡纳塔克邦的识字率为75.36%。在曼都尔，男性识字率为88.86%，而女性识字率为75.23%。
Mandur村的垃圾填埋场占地135英亩，2008年开始倾倒垃圾，并于1月1日停止倾倒^圣2014年12月村民和环保人士抗议后。总的来说，垃圾场活跃了近6年，在此期间，仅班加罗尔市每天产生的约4000吨垃圾中，就有1800吨垃圾被倾倒。

图1:研究区域地图，显示地下水和垃圾场位置 点击此处查看图

该地区种植的主要作物有稻谷、拉吉、乔瓦尔、巴吉拉、玉米和小麦，此外还有豆类如革兰豆和土豆豆，油籽如向日葵和花生，以及各种水果和蔬菜。大部分降雨来自西南季风，其次是东北季风，此外还有季风前阵雨。总体上，全区气候湿热至半干旱，平均气温~ 23.1ËšC。班加罗尔东部地区的年和季节性正常降雨量约为911毫米。²⁸红壤土和沙土主要见于曼都尔村。城区主要含水层下部为花岗质和半岛片麻岩类岩石。在风化带和裂隙节理岩体中，可分别在潜水/无承压条件和半承压-承压条件下看到地下水;其深度多在山谷中，浅井可达30米。地下水运动和补给含水层的发生主要受断裂模式及其风化程度、地质形态设置和降雨量等因素的控制。根据CGWB(2012)的报告，在班加罗尔东塔鲁克，季风前和季风后的深度和水位分别在5-10亿升和2-5亿升之间变化。

方法

为确定垃圾填埋场周边的采样点，进行了初步调查。在Mandur、Hittarahalli、Thiramanahalli、Budigere gate、Bidarahalli、Gundur、Huskur、Shringurapura等地随机采集了27份地下水样本;在2018年4月期间属于Mandur gram panchayath(图1)²⁹在收集、保存和运送地下水和渗滤液样品到实验室的过程中使用。通过对渗滤液和地下水理化特征的分析，评价了渗滤液和地下水的水质;使用HACH HQ30d多参数试剂盒在现场评估pH、总溶解固体、电导率等现场参数。钠、钾采用火焰光度法测定(systronic -128模型)。用滴定法测定了总硬度、总碱度、钙、镁、碳酸氢盐、氯化物等参数。所以₄,没有_3.和阿宝₄用可见分光光度计(SL-171型)分光光度法分析。采用HACH DR/890比色仪，采用SPADN法对氟化物进行分析。地下水和渗滤液样品物理化学分析的标准方法的细节，以及饮用水的BIS允许限量^30.分析结果如表1所示。此外，通过计算SAR、百分比钠和RSC值等参数来评价地下水的灌溉质量。采用Minitab v15软件进行相关分析、聚类分析等统计分析。

结果与讨论

地下水样品的分析结果见表1。同时，进行相关分析，建立被分析参数作为变量之间的关系(表2)。

研究区pH值在6.4 ~ 8.9之间，平均值为7.5，而渗滤液pH值为8.4。渗滤液的碱性是垃圾场成熟阶段的标志。³¹4个地下水样本pH值高于BIS标准6.5-8.5,1个样本低于标准限值。本研究的pH值与碱度、碳酸氢盐和氟化物直接相关，因为这些参数的高浓度会导致pH值的增加_3.是一种存在于牙膏中的碱性缓冲物质，它间接影响地下水中的氟化物，导致水呈碱性状态。

地下水电导率为290 ~ 1870µS/cm(平均值853.7µS/cm)，渗滤液样品电导率为5160µS/cm。7个地下水样品的电导率高于1000µS/cm。地下水含盐量高导致电导率值增大。电导率与TDS、总硬度、Ca、Mg、Cl、碱度、HCO直接相关^-_3.K⁺,阿宝₄^{3 -}所以^-₄(表2).水中的电导率值(即盐浓度)异常高，是由于钾、氯化物、钠、硫酸盐、硝酸盐等阳离子和阴离子含量高。在本研究中，阳离子和阴离子与电导率密切相关，说明了良好的相互关系。

9个地下水样品的总溶解固体含量超过了国际清算银行500mg /L的要求限值，在研究区域从185.6到1196.8 mg/L(平均546.4 mg/L)。渗滤液样品TDS值高达3302.4 mg/L。总溶解固形物与TH、Ca、Mg、Cl、碱度、HCO有关_3.K⁺所以^-₄(表2)地下水中高无机离子的存在导致了TDS值。含水层中盐的存在和岩石结构是地下水中所有无机盐和离子浓度进入的主要来源。

总硬度值(即110 ~ 700mg /L;平均值为302.6 mg/L)，其中4个地下水样本超过了BIS 600 mg/L的标准限值，而渗滤液样本则在1994 mg/L左右。总硬度与Ca、Mg、碱度、HCO直接相关^-_3.K⁺所以^-₄(表2)。无机盐和阳离子浓度是地下水硬度的主要来源。地下水中主要的钙镁离子形成络合物，导致水中盐浓度升高。碳酸氢盐K⁺,所以^€”₄是造成地下水硬度的主要原因。总碱度value vary from 30 to 320 mg/L (mean: 137.4 mg/L) in groundwater samples against 1570 mg/L in the leachate sample. Alkalinity is correlated with Bicarbonates, K⁺,阿宝₄^{3 -}所以₄^-(表2)碱度主要是由碳酸盐、碳酸氢盐和羟基离子引起的，有机物的生物降解过程也导致了大量的碳酸氢盐和还原碱度。

钙和镁的浓度分别在24.0至172.0毫克/升(平均为71.8毫克/升)和5.6至84.2毫克/升(平均为30.0毫克/升)之间变化。渗滤液中钙和镁的浓度分别为464和203.5 mg/L。钙、镁浓度均与碱度、HCO直接相关_3.^-_，Cl,阿宝₄^{3 -}，K⁺，所以₄^-(表2)钠和钾的浓度介于14.0至441.5毫克/升(平均为50.1毫克/升)和0.6至5.8毫克/升(平均为2.3毫克/升)之间，而渗滤液样本的钠(即213.96毫克/升)和钾(即220.62毫克/升)含量较高。钠与水中的SAR和%钠直接相关。灌溉水中钠离子的吸收比例和钠离子的百分比是钠离子危害的相对比例，因为钠离子容易被粘土颗粒吸附，使Mg析出^{2 +}和Ca^{2 +}其中含有离子，最终导致土壤渗透性萎缩，内部排水不足。

氯化物和碳酸氢盐的浓度分别为30.6至265.4毫克/升(平均为109.7毫克/升)和36.6至390.4毫克/升(平均为167.6毫克/升)。在渗滤液样品中，这两个参数的浓度分别为1570 mg/L和1915.4 mg/L。氯与K直接相关⁺所以^-_4.氟化物含量从BDL到0.3毫克/升(平均0.1毫克/升)，而磷酸盐含量为0.3至1.5毫克/升(平均0.7毫克/升)。渗滤液样品中磷酸盐含量为297.21 mg/L，硫酸盐含量为226.51 mg/L。硝酸盐浓度范围为5.1 ~ 84.3 mg/L(平均61.8 mg/L)，其中22个样品的硝酸盐浓度高于45 mg/L。渗滤液样品的硝酸盐值也较高，为106.45 mg/L。地下水样品中的硫酸盐浓度为4.9至105.4毫克/升(平均为45.9毫克/升)。

表1:使用的分析方法，BIS标准限值和分析的理化参数的描述性统计

参数	分析方法 使用	国际标准局饮用水的允许限量	单位	地下水样品				渗滤液样品
				的意思是	SD	最小值	马克斯
pH值	电极	6.5 - -8.5	--	7.52	0.65	6.39	8.9	8.40
E C	电极	3000 mS /厘米	µS /厘米	853.7	430.48	290	1870	5160
TDS	重量	2000毫克/升	毫克/升	546.37	275.5	185.6	1196.8	3302.4
总硬度	EDTA法	600毫克/升	毫克/升	302.59	177.6	110	700	1994
总碱度	滴定法	600毫克/升	毫克/升	137.41	72.04	30.	320	2970
Ca	EDTA滴定与计算	200毫克/升	毫克/升	85.9	84.9	24	464	42.58
毫克	EDTA滴定与计算	75毫克/升	毫克/升	36.2	38.4	5.6	203.5	460.56
Cl	Argentometric方法	1000毫克/升	毫克/升	109.65	70.14	30.62	265.44	408.38
没有3.	苯酚二磺酸法	45 mg / L	毫克/升	61.79	26.44	5.07	84.32	106.45
HCO3.	计算	----	毫克/升	167.64	87.88	36.6	390.4	3623.4
F	去喝法	1.5毫克/升	毫克/升	0.08	0.09	0	0.29	ND
Na+	火焰光度法	200毫克/升	毫克/升	50.05	79.32	13.98	441.52	213.96
K+	火焰光度法	10毫克/升	毫克/升	2.3	1.14	0.63	5.8	220.62
阿宝4	氯化亚锡法	0.3毫克/升	毫克/升	0.66	0.22	0.29	1.5	297.21
所以4	氯化钡	400毫克/升	毫克/升	45.86	28.3	4.9	105.45	26.51
特别行政区	计算	< 10	--	1.34	2.14	0.43	11.91	2.08
钠百分比	计算	< 60	％	24.35	13.77	9.79	78.5	16.97
RSC	计算	2.51按照项目	毫克当量/ L	-3.30	3.03	-10.01	0.4	19.49

表2:地下水分析数据相关矩阵分析输出 按此查看表格

聚类分析

地下水和渗滤液样本的所有分析参数被输入到统计软件中，以构建一个树形图。聚类分析产生如图所示的三个聚类2，将具有相似来源的样本分组在同一类下。

在样品百分比最高(66.67%)的聚类1中，钙(平均值:106 mg/l)和钠(平均值:22.4 mg/l)是优势阳离子，碳酸氢盐(平均值:122 mg/l)和氯化物(平均值:30.62 mg/l)是优势阴离子。该簇中硝酸盐的平均浓度为79.84 mg/L，总硬度的平均值为332.8 mg/L。另外，该簇的EC和TDS平均值分别为966.7µS/cm和618.7 mg/L。

在样本百分比第二高的聚类2(即29.63%，不包括渗滤液样本)中，钙(平均值:52.3 mg/l)和钠(平均值:29.5 mg/l)是优势阳离子，碳酸氢盐(平均值:215 mg/l)和氯化物(平均值:63.8 mg/l)是优势阴离子。该簇的硝酸盐平均浓度为49.8 mg/L，总硬度平均值为235.0 mg/L。另外，该簇的EC和TDS值的平均值分别为655.0µS/cm和419.2 mg/L。

只有一个样本(3.70%)的聚类3遵循了类似的趋势，主要是阳离子和阴离子。钙(平均值:106.0 mg/l)和钠(平均值:22.74 mg/l)为优势阳离子，碳酸氢盐(平均值:122 mg/l)和氯化物(平均值:30.62 mg/l)为优势阴离子。该簇的硝酸盐平均浓度为79.84 mg/L，总硬度平均值为300 mg/L。另外，该簇的EC和TDS值的平均值分别为410µS/cm和262.4 mg/L。

从树形图和离子饼状图(图2)中可以明显看出，与簇2和簇3相比，簇1下的样本被认为地下水质量恶化。尽管Dendrogram显示了簇2下的地下水样本与渗滤液样本之间的关系，但从分析结果来看，这些样本中的地下水质量没有受到太大的影响，说明渗滤液对地下水质量没有已知的影响。

图2:树枝状图显示离子浓度在样品簇中的分布 点击此处查看图

地下水的适用性

通过计算地下水钠吸收比(SAR)、钠百分比和剩余碳酸钠(RSC)来评价地下水的灌溉适宜性。结果如表1所示。所有样品的SAR值均小于10³²除样本S25外，均为灌溉优良(图3)。RSC值小于1.25 meq/L，也显示出地下水样品适合灌溉(图3)。此外，基于钠百分比的地下水样品分布如图4所示，根据Eaton分类，所有样品都属于安全等级。³³样品S25除外。

图3:地下水样品中SAR和RSC值的分布 点击此处查看图

图4:地下水样品中钠含量百分比分布 点击此处查看图

结论

Mandur村地下水样本的分析结果显示，部分样本的pH、电导率、TH、TDS和NO等参数的浓度较高，不适合饮用_3.)高于国际清算银行规定的容许限度。^30.此外，大部分地下水样本的硝酸盐含量略高于每公升45毫克的容许上限，这可能是渗滤液渗透的影响。但是，地下水可以用于农业实践，如灌溉质量参数，如SAR, RSC和百分比钠。为了克服地下水不适合饮用的问题，采用雨水收集方法对地下水进行人工回灌，可以降低周边地区地下水的污染水平。聚类分析等统计分析表明，研究区渗滤液与少量地下水样品存在相互作用。尽管如此，与渗滤液样品中分析的参数相比，分析的地下水样品的各种参数的平均浓度对水质没有太大影响。应鼓励定期监测地下水，以避免食用受污染的食物和饮用水。还建议在饮用之前去除过量的浓度，以克服该地区的缺水问题。

确认

作者感谢班加罗尔大学环境科学系在研究期间提供的实验室设施和支持。

资金

作者在研究、撰写和/或发表本文时未获得任何资金支持。

利益冲突

作者感谢班加罗尔大学环境科学系在研究期间提供的实验室设施和支持。

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