当前世界环境

介绍

水质对人体健康的影响是众所周知的，最近引起了人们的极大兴趣。过去，世界上一些地方已经发现并解决了许多水质问题。¹根据《自然》杂志(2010)，大约80%的世界人口(2000年为48亿)生活在水安全受到威胁的地区。²发生在发展中国家的大多数水传播疾病和相关死亡病例都是直接由于不安全的水、不卫生的条件和不卫生的个人卫生造成的。^3、4

浅层地下水在包括伊朗在内的世界大部分地区为人类提供饮用水。但是，浅层地下水的地下水位往往很接近地表。因此，该地下水在数量和质量上都存在很大的风险。在一些地区，地下水资源受到点源和非点源污染物的威胁，如农业施肥、灌溉回流、工业和废水排放、动物废物和家庭化学品流失、化粪池系统失效等。^{5 - 7}

伊朗西部的库尔德斯坦省正面临着地质成因的砷污染问题。库尔德斯坦地下水中砷的发现是该省民生的重大问题。暴露于高剂量砷会导致器官癌、器官损伤、虚弱、神经紊乱和食欲下降。^{1, 8}Qorveh平原是库尔德省最重要的农业区之一。然而，该地区的水和肥料没有得到有效和经济的利用。因此，重肥地的农业排水和砷污染对该地区的水资源构成了巨大的挑战。在该区域没有进行科学和系统的研究。然而，一些研究证明，家庭和农场水井的污染(例如硝酸盐)可能来自水井周围的农业活动。^{7日,9 - 11}为了改善供水和卫生条件，定期对水质进行监测和评价是非常重要的。因此，开展本工作的目的是评估库尔德斯坦省(伊朗)农村地区供饮用的浅层地下水质量。

材料与方法

研究区域

该研究选择了位于Sari Gunay金矿周围的Qorveh平原的7个村庄。这些村庄位于伊朗西部库尔德斯坦省Qorveh市东北部地区，东经47Ëš 57׳40×′和48Ëš 8׳34×′，东经35Ëš 7׳2×′和35Ëš 12׳47×′之间(图1a、1b和1c)。该地区气候半干旱，年平均降雨量339毫米，年平均气温11.4^oC,分别。2009年9月在该地区采集了25个浅层地下水样本。其中14个样本采集自家庭井(平均深度11 m)，包括Babashydolah (B1)、Dashkasan (D1至D6)、Dosar (S)、Jodaqye (G1至G3)、Narenjak (N)和Nayband (A1至A3)，另外11个样本(平均深度26 m)采集自该地区几乎所有浅层农场井，包括Babashydolah (B2和B3)、Dashkasan (D7至D9)和Zang Abad (Z1至Z5)(表1)。

抽样方法

收集水样时，用洗涤剂洗涤300 ml(用于评估阳离子)和1000 ml(用于评估阴离子、pH和电导率(EC))干净的聚乙烯容器，先用热水冲洗，然后用0.1盐酸冲洗一次，用蒸馏水冲洗两次。然后让容器晾干，然后盖上盖子。然后这些容器就可以用来从井中收集水样了。从当地居民使用的水井、水龙头或其他地点采集水样。在水泵和水龙头运行至少10分钟后采集样本。为了使阳离子保持溶液状态，防止吸附或沉积在样品容器壁上，使用超纯HNO将小容器的pH降至2以下_3.过滤后立即。采样后，样品立即转移到实验室冷藏(在4 ËšC)，等待分析。

样品分析

根据Andrew et al.(2005)[12]中描述的《水和废水检验标准方法》(第一卷)，在实验室对样品进行主要理化性质分析。pH值和水的电导率(EC)_w)分别用pH和电导率仪测量。钙(Ca^{2 +})和镁(Mg^{2 +})用络合法测定。氯化(Cl^{- - - - - -})用AgNO测定_3.滴定方法。重碳酸盐(HCO_3. ^{- - - - - -})用H滴定测定₂所以₄．钠(Na⁺)和钾(K⁺)用火焰发射光度法测定。硫酸(所以₄ ^{2 - - - - - -})用浊度法测定。采用分光光度法测定硅(Si)含量。硝酸(不_3. ^{- - - - - -})、磷(P)用分光光度法测定。总砷(As)_总计)采用石墨炉原子吸收分光光度法(GF-AAS) (Varian 220, Mulgrave, Victoria, Australia)和总铁(Fe_总计)和总锰(Mn_总计原子吸收分光光度法(AAS)测定。总硬度(TH)以CaCO计算_3.．总溶解固形物(TDS)计算公式如下:

TDS (ppm) = 640 × EC_w(dSm¹)。

结果与讨论

对家庭井和农场井的理化分析进行统计分析，结果分别列于表2和表3。在本研究中，通过将所收集的样品的理化参数与世界卫生组织(世卫组织，2011年a)的标准集进行比较，对人类消费的适宜性进行评估。⁴根据以下基本标准对结果进行了讨论(表2和表3):

pH值

家庭水井的水样pH值介乎6.0至7.7，而农场水井的水样pH值介乎5.9至7.4。平均而言，从家庭水井取样的水(7.2，弱碱性)的pH值相对高于从农场水井取样的水(6.5，酸性)。农场井中较低的pH值可能是由于大量溶解的矿物质¹³酸性离子，如SO₄^{2 -}由于种植活动(使用化肥、农药等)。¹⁴它被大量的SO所证实₄^{2- - - - - -}(表2和3)。在目前的研究中，由于农场井的酸性pH值，54%的样品超出了正常允许的pH值范围(6.5-8.5)。然而，14%的家庭井没有落入这一理想范围。pH值较低的水具有腐蚀性，会损坏金属管道和其他管道系统的固定装置。当水接触有毒的金属管道系统时，问题更加严重，这些金属，如铜、铅、锌等，可以溶解到人类的饮用水中。

砷

重金属对环境的有害影响是众所周知的。¹⁵家庭井的总砷浓度为15.6至60.5 pph，农场井为47.4至102.4 pph。令人严重关切的是，家庭和农场水井的所有水样显示饮用水中砷的浓度高于世卫组织指导值(10 ppb)。⁴在伊朗，91%的农场井和21%的家庭井的饮用水含量超过了最高可接受水平(50 ppb)。¹⁶饮用水中砷的高浓度会对健康产生有害影响。值得注意的是，在伊朗西部的居民中，已经报告了一些多重慢性砷中毒症状，如皮肤病变(包括角化病和色素沉着)，甚至因坏疽而截肢。^{1, 8}在这个地区，就像在世界上许多地方一样，自然产生的砷是地下水污染的原因。众所周知，地下水中砷的自然富集受地球物理、化学和生物过程的控制，如氧化-还原、溶解-沉淀和吸附-解吸[17]。本研究的一个重要观察结果是，砷污染随井深的增加而增加(r = 0.71;P<0.01)，其在农场井中的浓度(平均70.8 ppb)比家庭井(平均36.8 ppb)高出近2倍。事实上，在家庭水井中，79%的水样中的砷浓度保持在50 ppb以下，因为含氧浅层地下水和补给水中的砷被含水层沉积物吸收。¹⁸

表1:取样井的识别 点击这里查看表格

铁和锰

铁锰总量_总计家庭井的浓度分别为0 ~ 0.23 PPM和0 ~ 0.33 PPM，农场井的浓度分别为0.03 ~ 1.86 PPM和0 ~ 0.12 PPM。在所有取样井中，D7和D9(来自农场井)含有铁_总计超过饮用限量(0.3 ppm)。⁴8%的水样，即D5(来自家庭水井)和D9(来自农场水井)显示Mn_总计浓度超过饮用水的允许限值(0.1 ppm)。⁴

硝酸盐和磷

NO的浓度_3. ^{- - - - - -}家庭井的浓度变化范围为23.2 - 916.9 PPM，农场井为1.8 - 79.0 PPM，平均值分别为178.3和38.2 PPM。相比之下，世界卫生组织的饮用水指南中NO的含量为50ppm_3. ⁻71%的家庭井和45%的农场井浓度较高。⁴所调查的地下水中硝酸盐浓度过高是有毒的，可引起婴儿高铁血红蛋白症或蓝婴儿综合症，也可增加胃癌的风险。¹⁹与农场井相比，家庭井的硝酸盐浓度异常高(平均为178.3 ppm)。这可能是由于化粪池靠近水井。^20、21较低的深度和较高的pH值¹⁵以及农村地区废弃的畜牧场。除了上述所有问题外，大多数家庭的水井经常是开着的，这使水井在强降水期间受到径流的污染。

家庭井磷浓度为0.02 ~ 0.19 ppm，农场井磷浓度为0.05 ~ 0.17 ppm。饮用水中磷的含量没有指导标准，但所有水样中的磷浓度都大大高于浅层地下水中磷的正常限值(0.02 ppm)。²²

这些地下水中硝酸盐和磷的高浓度可能是由于该地区过度施用有机肥和无机肥的速度超过了农艺施用的速度。农民的询问表明，除了化肥(通常使用高达建议用量的2-3倍)之外，还使用有机肥，特别是禽肥，这是最常用的肥料类型(用于约10吨公顷的马铃薯田)¹一年¹使用)。如Jeyaruba和Thushyanthy(2009)先前所示，这些来源的硝酸盐和磷加上广泛的灌溉会通过径流和渗透增加该地区的地下水污染。²³贾拉利(2005年和2009年)。^10、11

表2:库尔微平原农村家庭水井理化分析汇总统计及适宜性分类(除as (ppb)和Ecw (dSm-1)外，单位为ppm) 点击这里查看表格

氯

Cl的浓度^{- - - - - -}在家庭和农场井中，离子位于34.5至469.0和51.5至202.7之间，平均值分别为139.9和112.0 ppm。Cl的浓度^{- - - - - -}所有农场水井的氯含量都在可接受的饮用限值之内^{- - - - - -}(250 ppm),⁴然而，14%的家庭水井，即A1和D3超过了建议水平。

表3:库尔韦平原农村地区农用井理化分析及适宜性分类汇总统计(除as (ppb)和Ecw (dSm-1)外，单位为ppm) 点击这里查看表格

碳酸氢盐和硫酸盐

HCO的浓度_3. ^{- - - - - -}所以₄ ^{2 -}在家庭中分别为201.0至461.5和37.8至309.7 PPM，在农场井中分别为397.4至958.3和85.3至331.1 PPM。14%的家庭井和9%的农场井的SO含量超过了允许限值(250 ppm)₄ ^{2 -}．⁴虽然离子Z2 (176.7 ppm)、Z3 (192.3 ppm)和Z4 (213.8 ppm)的含量相当可观。

钠，钙和镁

Na的浓度⁺、钙^{2 +}和毫克^{2 +}在41.0 ~ 169.6、52.7 ~ 468.9和7.3 ~ 125.4 ppm范围内，家庭井的平均值分别为91.4、152.0和38.1 ppm，农场井的平均值分别为91.2 ~ 151.8、117.2 ~ 253.2和7.3 ~ 64.2 ppm，分别为122.2、185.0和33.0 ppm。如表2及表3所示，所有接受测试的水样均完全符合钠的可接受饮用限量⁺(200ppm)和Mg^{2 +}(150 ppm)。⁴然而，14%的家庭井(即D3和D4)和45%的农场井(即S、Z1和Z3至Z5)的钙含量超出了最大允许水平^{2 +}(200ppm)。⁴

图1:伊朗Sanandaj-Sirjan地区(a)，库尔德斯坦省地图和研究区域位置(b)，农场井取样位置(c) 点击此处查看图

二氧化硅和钾

Si和K⁺浓度变化范围为16.2 ~ 37.5和1.0 ~ 30.4 ppm，其中家庭井的平均值分别为23.8和5.9 ppm，农场井的平均值分别为19.2 ~ 35.4和7.7 ~ 28.2 ppm，农场井的平均值分别为26.0和11.7 ppm。饮用水中二氧化硅的允许限量不仅世界卫生组织没有规定，而且类似机构也没有规定。然而，鉴于地壳中Si的浓度很高(28%的重量);如果过量摄入硅真的有害，生命就真的岌岌可危了。这方面需要进一步的研究。就钾而言，虽然钾可能对易感个体造成一些健康影响，但从饮用水中摄入的钾远低于可能对健康产生不利影响的水平。²⁴因此，没有钾的指导方针。

盐度

盐度是指溶解在任何天然水中的无机固体物质的总量，而水的盐碱化是指水的总溶解固体(TDS)和总化学含量的增加。²⁵地下水的含盐量是一项有用的指标，表明土地面积和饮用水受到盐度的威胁。电导率和TDS被用作盐度评估工具;其量在0.4 - 3.5 dSm之间¹和279.2至2217.3 ppm在家庭井，1.0至1.9 dSm¹在农场井中分别为652.2 ~ 1223.4 PPM。如表2和表3所示，平均而言，农场井的TDS (944.4 ppm)高于家庭井(826.5 ppm)，这可归因于施肥和灌溉等人类活动对农场井盐度的影响大于该地区家庭井。以往的研究表明，盐度通常主要受地形、含水层岩性、地下水补给、径流和排放条件的影响。²⁶一般认为，TDS含量低于600 ppm左右的水适口性良好;所有农场井和71%的家庭井都超过了这一理想限值。然而，当TDS含量超过约1000ppm时，饮用水就会变得越来越难以饮用;28%的家庭井和45%的农场井的TDS值超出了最大允许限值。由于水管、加热器、锅炉和家用电器的结垢过多，这些地下水中存在高水平的TDS可能会引起消费者的反感。⁴

总硬度(TH)

水的硬度主要是由于钙和镁的含量，其次是铁的含量。TH值为162.0 ~ 1687.1和448.8 ~ 756.2，平均值为536.5和597.8 ppm as-CaCO_3.，分别在家庭和农场井中。根据TH的分级标准，所有农场井和71%的家庭井属于极硬水类别(TH>300 ppm as-CaCO)_3.)。饮用水中TH的推荐值为1000mg CaCO_3.．除一个样品(D9)外，所有水样的TH均在允许范围内。但之前的研究表明，饮用含有高TH的水会导致许多人类疾病，如心脏病和肾结石。²⁷

结论

对库尔德斯坦省农村浅层地下水资源的理化成分和饮用适宜性进行了评价。结果表明:As、NO_3. ^{- - - - - -}和磷污染均处于警戒状态。这些地下水中观测到的As有地质成因和高NO_3. ^{- - - - - -}而磷可能来自人类活动，如农业、家用化学品的流失和败血症系统。所有接受测试的水井都不符合至少一项安全饮用水标准。这是基于a的_总计,没有_3. ^{- - - - - -}， TDS, pH, Ca^{2 +},所以₄ ^{2 - - - - - -}和锰_总计家庭井的分析样本，分别为100%、71%、28%、14%、14%、14%和7%，农场井的分析样本，分别为100%、45%、45%、54%、45%、9%和9%，不适合人类食用。在本次评估中超过世卫组织指导值的其他参数是铁_总计(占农场水井的18%)^{- - - - - -}(占家庭水井的14%)。总之，为了改善公众健康，地下水的使用者必须认识到使用地下水的危险。

致谢

我们对我们访问的所有村庄的居民对研究的贡献表示感谢。

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