当前世界环境

介绍

河流是饮用、生活、灌溉、发电等的常年水源。目前，大部分水资源正受到人口爆炸、城市化、工业化等人为活动的污染。随后，工业废物、废水、污水、农业径流中的农药和其他污染物从点污染源和非点污染源进入水体，使水质恶化，从而导致pH值、浊度、溶解氧(DO)减少、生化需氧量(BOD)水平增加、营养物质富集等急剧变化。水质差导致水体酸化、富营养化、藻华、植物生长迟缓、光合速率降低、浮游植物生长抑制、生物放大、鱼类死亡、水媒疾病等。人类活动导致的河流集水区土地利用和土地覆盖变化对水文状况、季风径流和流量特征的季节性变化具有直接影响。¹

沉积研究表明，在印度研究的239个主要水库中，81个水库由于水土流失和集水区处理不当而失去了0-10%的储水量，66个水库失去了10-20%的储水量。²森林是印度河流域中较大的集水区。因此，森林和水之间的关系是重要的，这些问题被列为最高优先事项。^3.森林在生态系统服务中发挥着重要作用，它通过减缓雨水落到地球上、渗入土壤、防止土壤侵蚀、减少雨水径流和控制洪水来改善水的质量。^4、5诸如间伐等森林管理措施将在几年内适度增加水量，由于森林火灾，可利用水量减少，水质下降。不当的森林管理做法，如疏林、采伐树木、移走枯死和倒下的树木、与土地有关的活动，包括造林做法，会导致流域水文变化，从而直接影响水质。⁶因此，森林管理在水分有效性和泥沙流动方面起着重要作用。在印度森林集水区对植被和法律话语的操纵对森林水文学有严重的影响。^7、81980年至2006年期间在巴德拉河流域进行的铁矿石开采活动严重影响了水质。此外，由于灌溉工程和扩建国道，Tunga河流域的树木被砍伐，大大减少了研究地区的森林覆盖。⁹因此，有必要了解森林对河流水质的影响。研究的目的是了解通加河和巴德拉水库水质的季节变化。

研究区域

河流发源于西高止山脉，向东或向西流动，分别在孟加拉湾或阿拉伯海汇合。Tunga河和Bhadra河发源于西高止山脉的Gangamoola山，在Shimoga区的Kudli附近汇合，随后成为Tungabhadra河，在非森林地区的Hospet附近建了一个水库。¹⁰通加巴德拉河横跨德干高原，绵延约531公里，在安得拉邦马哈布纳格尔附近的贡迪马拉与克里希纳河汇合，流入孟加拉湾。¹¹研究区以半常绿混交林和落叶林为主，农业景观较少，主要分布在通加河和巴德拉水库上游。研究区域也是巴德拉老虎保护区和野生动物保护区的一部分，主要树种包括木本、大木本、大黄、大黄、大黄、有袋龙柏、黄檀、等。¹²

巴德拉水库的总库容为2024.16 M.Cum (71.50 TMC)， Tungabhadra大坝的总库容为3736.92 M.Cum (132 TMC)。在2019年，研究区在季风期间降雨量最大，并在下游释放了大洪水。尽管研究区实施了许多流域水土保持干预措施，但泥沙淤积仍是研究区普遍存在的问题。因此，位于森林流域的Bhadra水库的总库容在最近几年呈下降趋势，即2025.87 M.Cum(1964年)<1964.95 M.Cum(2006年)<1930.12 M.Cum(2011年)，47年平均淤积率为2.037 M.Cum /年。而被非森林集水区包围的通嘎巴德拉水库55年平均淤积率为16.278 m / m / a，分别为3751.17(1953)<3275.68(1981)<2855.89(2008)。²采样站点和位置的详细信息如图1所示。

图1:显示采样站位置的研究区域地图 点击此处查看图

方法

2018年1月至2019年12月，在Mandagadde和Bhadra水库附近的Tunga河(TR)逐月随机采集地表水样本。在彻底冲洗5分钟后，将样品收集在2升容量的聚乙烯瓶中。样品被运送到实验室，冷冻条件为4⁰C的温度。采用印度标准局(BIS)和美国公共卫生协会(APHA)的方法对收集的水样进行分析。采用Eutech仪器对样品的pH、总溶解固形物(TDS)和电导率(EC)进行了现场分析。溶解氧用DO固定剂固定在部位。其余参数采用标准方法进行分析^13、14即总硬度以CaCO表示_3.采用乙二胺四乙酸(EDTA)法分析钙、镁。用阿根廷法对氯化物进行分析。用Phenate法分光光度法和滴定法分别分析游离氨和游离二氧化碳。27岁时测定3 d的生化需氧量^oC.开放回流法分析化学需氧量(COD)。硝酸根用紫外(UV)法测定，硫酸根用浊度法测定。氟离子采用SPADNs法分析，铁和铜采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)分析。采用Mega stat 7.25 Microsoft excel软件对水质数据应用Pearson相关矩阵。在印度没有地表水质量标准的情况下，将结果与美国环境保护署(USEPA)的地表水质量标准进行了比较。¹⁵采用离子平衡法对所选参数进行重复性测试，以确保结果的正确性。

结果与讨论

理化参数- pH, EC, TDS和总硬度(TH)

pH值是生态系统中消耗和水生生物维持的重要参数。Tunga河和Bhadra水库的pH值结果显示，平均pH值在7.30至8.02之间(图2)。在季风前季节，由于河流的最低水位，pH浓度呈上升趋势，随着河流流量的增加，pH浓度呈下降趋势。地表水pH适宜范围为5.5 ~ 8.5。pH值小于5.0和大于9.0的酸性和碱性会导致生产力下降，影响水生动植物的生存。¹⁶EC是地表水中可溶性盐的指标。0 ~ 800µS/cm的电导率对灌溉和饮用水需求很好，如果电导率高于1000µS/cm，则表明土地退化和径流严重。¹⁷它可能不适合敏感作物。不同季节的平均EC值变化不大，季风和季风后季节的EC值有增加的趋势(图3)。EC值变化范围为72.6 - 132.5µS/cm(季风前)，44.8 - 143µS/cm(季风)和72.4 - 133µS/cm(季风后)。季风前的TDS值为46 ~ 74 mg/L，季风后的TDS值为32 ~ 106 mg/L，远低于2000 mg/L的规定标准。在两个不同采样点之间，季节间的平均变化不显著。TH在所有季节均较软(<61 mg/L)(平均19 ~ 31 mg/L)。

图2:pH值 点击此处查看图

图3:电导率 点击此处查看图

有机物(DO, BOD和COD)

尽管DO的主要来源是从大气扩散到水体中，但浮游植物、水生植物、底栖生物和鱼类呼吸释放的氧也起着重要作用。¹⁸平均DO值介于4.6 - 5.9 mg/L(季风前)，4.9 - 5.9 mg/L(季风)和4.7 - 5.9 mg/L(季风后)之间，并且在季节之间没有显着变化(图4)。因此，研究区域的土壤侵蚀和浑浊率没有显著性，浓度低于5 mg/L是有机物腐烂的结果。一般来说，天然水体的BOD可以小于5.0 mg/L，高于10 mg/L的BOD是污染的标志，天然水体的COD <40 mg/L，接收废水的水的COD可达200 mg/L¹⁷。Tunga河的BOD在季风前和季风后表现出较高的值(图5)，BOD变化范围为2.2 ~ 9mg /L(季风前)、1.2 ~ 4mg /L(季风后)和1.2 ~ 8mg /L(季风后)，COD变化范围为8 ~ 48mg /L(季风前)、8 ~ 36mg /L(季风后)和6.4 ~ 48mg /L(季风后)，前人对同一条河流的研究也有类似的结果。¹⁰在季风(2019年)期间观察到最高的河流洪水，并且洪水对水质没有显着变化。

图4:DO 点击此处查看图

图5:BOD 点击此处查看图

营养成分-硝酸盐(NO_3.-)和游离氨(NH)_3.）

没有_3.-地表水的浓度在1毫克/升至5.0毫克/升之间变化，浓度过高(>50毫克/升)表明除了天然森林的淋滤外，肥料污染。没有_3.-除了2018年季风期间的通加河(10.94毫克/升)和2019年季风后的通加河(8毫克/升)，两个采样地点的数据均在可接受水平内。游离氨在< 0.2 mg/L的可接受水平内。

主要阳离子-镁^{2 +})、钙(Ca^{2 +})和硫酸盐(SO₄^2－）

毫克^{2 +}地表水中的浓度是由于岩石的风化作用而产生的，被认为是所有生物的重要摄入量。其浓度随岩石类型的不同而不同，在1mg /L到100mg /L之间。在Tunga河，季风季节(2019年)的平均浓度在0.85 mg/L至5.1 mg/L之间变化，而在Bhadra水库，浓度在0.6 mg/L(季风后，2018年)至3.88 mg/L(季风前，2018年)之间变化。同样,Ca^{2 +}浓度< 15mg /L。所有样本都记录在范围内，这对包括低等脊椎动物在内的水生动物很重要。SO的浓度₄^2－根据土地用途和地质构造类型，地表水的含量在每升2毫克至80毫克之间。根据标准，允许的浓度为200mg /L。SO的平均浓度₄^2-Tunga河和Bhadra水库的变化范围分别为1.72 ~ 19.47 mg/L和0.86 ~ 9.0 mg/L。

主要阴离子-氯离子(Cl^-)和氟化物(F^-）

Cl^-地表水的浓度在2毫克/升到10毫克/升之间变化。Tunga河的平均浓度在7.23 mg/L(季风前，2018年)至17.12 mg/L(季风前，2019年)之间变化，而Bhadra水库的平均浓度在6.74 mg/L(季风前，2018年)至18.36 mg/L(季风后，2018年)之间变化。F^-地表水的浓度约为0.1毫克/升。F^-在季风前季节，Bhadra水库的浓度在0.08 ~ 1.12mg/L之间。

金属-铁(Fe)和铜(Cu)

硫酸盐和铁在森林集水区有很强的关系，硫酸盐沉积的减少增加了地表水中铁的浓度。^19、20地表水中铁的可接受浓度为<0.2 mg/L。Tunga河的平均铁浓度在0.24 ~ 0.82 mg/L之间，Bhadra水库的平均铁浓度在0.05 ~ 0.12 mg/L之间，均在可接受范围内。研究人员在2008年至2010年期间对巴德拉河流域进行的早期研究报告称，铁含量在15.7毫克/升至26.6毫克/升之间，由于广泛的铁矿石开采活动，这一数值令人担忧。因此，过去的采矿活动与研究区水质没有关系。²¹同样，通加河的铜平均浓度在0.017 ~ 0.061 mg/L之间，巴德拉水库的铜平均浓度在0.004 ~ 0.06 mg/L之间。地表水中铜的可接受范围为0.05 mg/L至1.0 mg/L。

相关分析

由Pearson相关矩阵可知，pH与EC、TDS、TH、DO、BOD等参数呈正相关(表1)。EC与TDS呈强正相关(r=0.92)，两者是共生关系。主要阴离子和阳离子与EC和TDS呈正相关，表明它们是主要水溶性物质。总硬度值与Ca呈正相关^{2 +}和Mg (r>0.5)，而重金属浓度<0.5表明其在水样中的贡献不显著(表1)。双尾检验表明，0.05显著性水平下的临界值为±0.576表明，所得结果具有统计学意义。此外，Spearman相关系数(Rs)为0.99，表明Tunga河与Bhadra河呈正态分布。

表1:Pearson相关矩阵

参数	pH值	电子商务	TDS	TH	做	生化需氧量	鳕鱼	NH3.	没有3.-	Cl-	所以42	Ca2 +	毫克	F-	铜	菲
pH值	1
电子商务	06	1
TDS	0。	.92	1
TH	。31	.74点	.74点	1
做	.41点	06	.14点	13。	1
生化需氧量	. 01	。	29	02	.19	1
鳕鱼	06	.19	酒精含量	02	07	.68点	1
NH3.	。	。08	. 01	。	06	只要	02	1
没有3.-	16	〇〇	0。	.19	。08	02	。08	点	1
Cl-	16	.10	口径。	13。	06	二十五分	酒精含量	0。	02	1
所以42	13。	低位	16	厚	厚	.19	13。	07	收	0。	1
Ca2 +	.35点	.64点	i =	公布	厚	07	13。	.20	.09点	.19	.10	1
毫克	16	53	票价	开市	。	07	03	13。	口径。	.10	02	点	1
F-	口径。	酒精含量	。08	06	.30	. 01	06	07	.10	.04点	23)	02	03	1
铜	29	0。	02	.04点	.19	0。	. 01	口径。	。	。	36	. 01	13。	29	1
菲	.10	02	06	13。	.19	.10	点	36	无误	06	.04点	0。	口径。	口径。	06	1

结论

在印度没有具体标准的情况下，通加和巴德拉水库的水质达到了水生生物赖以生存的可接受标准。森林在自然净化水方面起着至关重要的作用。²²过去在巴德拉河流域进行的铁矿开采活动，现在与河水水质没有关系。同样，在2019年季风季节洪峰期间，水质也没有显著变化。集水区的岩石风化和地质构造也有助于维持水质。溶解氧的浓度表明，由于森林覆盖，水没有受到土壤侵蚀。然而，在大多数地点，DO <5 mg/L表明河流中有机物的腐烂速度显著。森林流域的森林砍伐对流域的水文参数和建设活动造成不利影响，化肥施用量增加对河流水质产生影响。在Tunga流域，为了修建灌溉渠而砍伐树木是灾难性的。同样，在集水区进行的道路拓宽活动也会改变水质。因此，在宣布西高止山脉生态敏感区(ESA)禁止改变土地利用和采矿活动、全面禁止红色工业、规范建筑活动和逐步停止在西高止山脉使用化肥和化学品的同时，生态敏感区通知草案的规定在维持河流水质方面具有特殊考虑。²³集水区森林覆盖率的增加减少了水污染的风险。²⁴对河流集水区建筑活动造成的肥料使用和森林砍伐进行广泛研究，将进一步有助于保护水生生物和维持河岸生态系统，以实现可持续的生态功能。

确认

作者感谢印度卡纳塔克邦政府Visweshwarayya Jala Nigam Ltd的支持。班加罗尔公司环境健康与安全集团董事长兼董事总经理Shivanand M. Dambal和Prabha S.J女士在研究期间提供指导。

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

作者没有任何利益冲突。

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