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国际创新研究期刊》的研究在科学、工程和技术

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化学特性的雨水在印度西部的一个工业城市

Manju之一Meena1巴拉特辛格之一Meena1,Uttra Chandrawat1,阿苏王妃2
  1. 讲师、化学系、政府大学,哥打- 324001,印度拉贾斯坦邦
  2. 教授,纯粹与应用化学部门,哥打大学哥打- 324005,印度拉贾斯坦邦
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文摘

本研究旨在探讨物理和化学参数,如pH值,导电性和浓度的钙、镁、铜、Cd,铅、锌、铁的样品湿沉淀为了评估哥打城市的主要人为来源的影响在不同采样地点位于五区同时考虑哥打超级热电站点源。90基于事件的湿降水样品收集从1月到12月,2011年。样本分析浓度的铁、锌、铜、Cd, Mg和Pb使用原子吸收分光光度计(日本岛津公司- 6300)。Ca已经决定使用火焰光度计(Systronics -128)。在这些区域平均pH值变化从6.54到7.44,涵盖所有样品在碱性范围内。富集因子的基础上,皮尔逊相关系数和主成分分析,结果表明,钙、镁和铁是起源于一个共同的来源是土壤铜的主要来源,Cd和锌在哥打超级热电站燃烧产品。Pb的研究的一个重要EF值区域人为表示

关键字
湿降水、原子吸收分光光度计、火焰光度计,富集因子,皮尔森相关系数、主成分分析。

我的介绍。
大气排放和净化过程周期发挥着重要的作用在调节跨域转移机制[1]。自然和人为来源的大气气溶胶排放运输,稀释和回收干和湿清除过程或复杂的生物地球化学机制[2]。人类活动产生的空气颗粒物的工业流程,化石燃料燃烧、采矿、汽车和废物焚化处理[3]。评估气溶胶化学成分作为时间的函数和大小必须理解大气过程如云的形成、辐射传输,降水化学和干沉积等[4]。
在过去的几十年里,密切监测项目在全球降水进行了重金属,主要集中在化学特征,沉积通量和长期的时间趋势[5],[9]。根据这些研究,载荷和重金属的来源在降水在不同的位置有很大的空间变异性,这主要是由于不同的气象条件(盛行风的方向和类型、频率和降水量)和污染物的排放模式(排放源,距离发射源和采样站点)。因此,更深入的研究,特别是在地区层面上,空气中微量金属污染,对生态系统的影响的评估需要[10]- [11]。
其中最重要的特性是逆浓度和降雨强度之间的关系,集中在初始阶段的降水减少和增加甚至没有变化在最后阶段[12]。质量大小分布的金属颗粒物质的溶解度后强烈影响大气反应和停留时间。大气气溶胶的物理性质差异很大,根据它们的大小[13]。
环境风险评估与空气有关的金属颗粒通常是基于金属的总浓度。这可以提供信息污染的程度,然而,在环境中金属的流动不仅取决于他们的总浓度也在协会和形式出现在固相绑定。这些形式包括以下大类:溶性;可交换的;碳酸盐岩-绑定;铁和锰的氧化物-绑定;有机质-绑定和残留。了解金属在空气中颗粒物的发生模式是至关重要的环境评估这种形式的污染[14]。
因为存在哥打超级热电站(KSTPS),主要基于煤炭的火力发电厂,每天约3000公吨粉煤灰在哪里生产,研究重金属的浓度在哥打城市大气降水和初步要求测量重金属的毒性。然而,一些大型行业包括DCM Shriram合并(DSCL)有限,Multimetals有限,Samtel玻璃有限公司,直接化肥和化工有限公司(CFCL), Shriram化肥和金属印度,Shriram人造丝和哥打石头切割抛光单位进一步加强大气中重金属负担。
本研究试图研究湿降水及周边城市的网站数量的影响下哥打哥打热电厂站和几家大型和小型产业,旨在识别物理和化学参数(地壳来源的pH值、电导、金属和重金属人为的)主要在雨水收集的样本1月至12月期间,2011年为了评估主要人为活动的影响在该地区气象事件。

二世。研究背景区域
哥打是在印度拉贾斯坦邦的主要工业城市。它位于25011 N和75051 E在东部河银行直接在拉贾斯坦邦南部海拔271米(889英尺)的南部,东部海拔Aravali范围。地区的地理面积是5,按土地21133公顷。根据2011年的人口普查哥打区有19岁,人口50491。哥打了半干旱气候,温度从80 c - 470 c长期萨默斯六个月。雨季遵循以相对较低的温度,但较高的湿度和频繁的暴雨。平均年降雨量为885.6毫米。许多大型和小型工业存在由于河水可用性和权力。哥打地区的电力生产中心国家煤炭基础KSTPS坐落。一个受欢迎的成本效益的建筑石材即。哥打石头被发掘,切割各种大小和抛光在200多个生成大量的泥浆废物的单位主要包含曹,分别以和二氧化硅。
哥打是在印度拉贾斯坦邦的主要工业城市。它位于25011 N和75051 E在东部河银行直接在拉贾斯坦邦南部海拔271米(889英尺)的南部,东部海拔Aravali范围。地区的地理面积是5,按土地21133公顷。根据2011年的人口普查哥打区有19岁,人口50491。哥打了半干旱气候,温度从80 c - 470 c长期萨默斯六个月。雨季遵循以相对较低的温度,但较高的湿度和频繁的暴雨。平均年降雨量为885.6毫米。许多大型和小型工业存在由于河水可用性和权力。哥打地区的电力生产中心国家煤炭基础KSTPS坐落。一个受欢迎的成本效益的建筑石材即。哥打石头被发掘,切割各种大小和抛光在200多个生成大量的泥浆废物的单位主要包含曹,分别以和二氧化硅。
哥打是在印度拉贾斯坦邦的主要工业城市。它位于25011 N和75051 E在东部河银行直接在拉贾斯坦邦南部海拔271米(889英尺)的南部,东部海拔Aravali范围。地区的地理面积是5,按土地21133公顷。根据2011年的人口普查哥打区有19岁,人口50491。哥打了半干旱气候,温度从80 c - 470 c长期萨默斯六个月。雨季遵循以相对较低的温度,但较高的湿度和频繁的暴雨。平均年降雨量为885.6毫米。许多大型和小型工业存在由于河水可用性和权力。哥打地区的电力生产中心国家煤炭基础KSTPS坐落。一个受欢迎的成本效益的建筑石材即。哥打石头被发掘,切割各种大小和抛光在200多个生成大量的泥浆废物的单位主要包含曹,分别以和二氧化硅。

三世。材料和方法
采样地点:
图像
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大气降水的抽样地点选择在地图的帮助下图表、野外工作和GPS(全球定位系统)。采样地点的选择遵循一些标准ASTM D 5111标准[15]。这些标准是:1)污染来源的距离(约12公里的半径KSTPS);(二)主要风向;iii)的距离障碍可能干涉抽样(障碍高度的两倍);(四)物流(安全、访问、电力供应)。整个城市区域被划分为五个区(图1)和监测网站选择雨水收集的样本。位置对点源KSTPS排放和可能的来源的重金属排放在表1中给出的区域。
样本收集和分析:
90雨水样品覆盖每个雨事件收集,监测期间即。,from January to December, 2011, using a polypropylene funnel of 20 cm diameter fitted onto 3 L capacity polyethylene bottle at all the sampling stations in each zone. The containers were washed with milli-Q water (conductivity < 2 μS. cm-1) and were fixed at about 6 m above the ground level to avoid surface contamination. To avoid dry deposition, the containers were deployed for sampling at the onset of rain and retrieved soon after the rain [1]. Immediately after collection, the pH and conductivity of rain water samples were measured using Eutech- pH/ Ion meter (EC- pH 6500 42S Model) and conductivity meter (HANNA Model). Thereafter, the rain water samples were filtered and then acidified to pH < 2 with ultra – pure HNO3.
的浓度6金属(铁、锌、铜、Cd、Mg和Pb)被直接空气-乙炔火焰法测量(原子吸收分光光度计,日本岛津公司,6300)。Ca金属浓度测定采用火焰光度计(Systronics -128)。认证标准的解决方案(CertiPURA¯€ª-默克公司)是用于校准仪器。空白,质量控制标准和参考资料分析中插入测量来检测污染和漂移。空白< 1%的元素浓度的分析物浓度对所有金属和精度(RSD)的控制标准和复制一般都低于5%。金属标准物质的回收率范围从96%到99% [16]。检测范围是:铁0.02毫克/升;锌0.005 mg / L;铜0.01 mg / L;0.002 mg / L Cd; 0.0005 mg/L for Mg ; 0.05 mg/L for Pb; 0.06 mg/L for Ca.

IV.RESULT和讨论
pH值的结果,EC和中重金属浓度的各种主要和大气湿降水样品收集在不同采样地点在城市哥打表2中给出。平均值和标准偏差值表明,金属在潮湿的可变性降水明显很高。这种变化可以解释为发射源的距离采样位置和排放水平。
的pH值和电导率的变化:
表2表明雨水样品的平均pH值在五区,代表不同的环境,不同的从6.54到7.44。pH值最小(5.62)已经注意到在区域2最大的pH值(8.32)在区5。相对较高的pH值已经被归因于地壳组件的优势尤其Ca2 +的碳酸盐,碳酸氢盐缓冲的酸性硫酸盐和硝酸盐[17]- [18]。然而,很少有湿降水样品显示低pH值在雨事件表明雨水的减少缓冲作用降到最低水平,洗出大气中的尘粒[19]。
雨水的平均电导率变化之间125.0μscm-1 225.0μscm-1值最高的区域5和最低区域2。
图像
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金属分析:
表2表明雨水的主要和重金属浓度,这种趋势出现在Ca > >毫克铁>铅>锌>铜> Cd。金属浓度在雨水范围从16.86 - 31.56 mg / L Ca;1.3171 - 3.4253 mg / L毫克;0.0399 - 0.1506 mg / L铜;0.0321 - 0.1689 mg / L Cd;铁1.3231 - 1.9186 mg / L;0.4088 - 0.6568 mg / L为锌和铅0.6474 - 0.8661 mg / L。年平均的各种参数值的顺序在表3。
重金属污染由于锌、铜和Cd是区域1中发现最高点源KSTPS周围2公里半径之内。风从KSTPS向该区域鼓励这个地区的担忧程度的重金属通过粉煤灰在煤炭燃烧生成活动KSTPS通常包含二氧化硅- 58%,氧化铝- 19%,Fe2O3 - 8%,曹- 0.6%,分别以- 0.6%,二氧化钛- 1.3%,Na2O - 3.74%, K2O - 2.18%, pbo - 0.008%,措- 0.9%、氧化锌- 0.9% - 3.0%[20]和其他元素。
尽管使用无铅汽油,高浓度的铅带4可能是由于Pb粒子在街道灰尘积累了很长一段时间[19]和铁路子站,汽车维修市场和金属加工行业。浓度水平的金属等地壳来源的钙、镁和铁区5中发现最高,各种采矿活动正在进行。该区域已被观察到的最低浓度的锌、铜、镉和铅。该区域面临低流量负载和也有风吹在相反的方向KSTPS从而面临至少从源点有害金属毒性的影响。
图像
富集因子:
本研究使用一个浓缩因子(EF)分析了引用有关的信息元素,表明一个特定的来源,确定元素的来源(地壳和non-crustal)。Ca通常是用作地壳指示元素。[21]。富集因子(EF)计算使用被广泛接受的方法[22]。
图像
假设在浓缩系数值(EF)低于2,没有人为的污染,英孚在2到5之间的值表明温带污染,从5到20重大污染和超过20表明高重金属浓缩人为来源[23]。所有分析金属在潮湿EF值降水样品图2所示。
更高的EF值显示在图2中显示大量源输入点铜、镉和锌作为所有这些金属是粉煤灰在KSTPS生成的组件。Pb仍然持续在道路灰尘车辆排放之前早些时候禁止含铅汽油,因为它长停留时间在环境中除了燃煤电厂。
人为金属的溶解性同意与各种研究报告[24]-[26],其中大多数分类最可溶性锌。其他金属如铜和铅,然而,据报道,显示变量溶解度、高或温和,和作者指各种影响条件下,随着pH值的雨水和这些金属粒子的类型是大气中相关[27]- [28]。然而,高度可溶金属并不是显著受pH值的影响,因为他们通常可能溶于水pH值[29]。
铁是起源于土壤尘,显示低溶解度。铁主要是引入大气水相的颗粒re-suspension土壤颗粒的影响。铁含量的形式存在于大气颗粒物样品中各种氧化物(针铁矿、赤铁矿、磁铁矿等)。而重要的Mg EF值主要是由于粉煤灰的组成部分生成的源点和部分原因是石灰石在研究区进行采矿活动。
相关分析:
的形象。
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皮尔逊相关系数(r)元素浓度的计算以预测常见的可能性(表4)。pH值之间存在显著的正相关和EC (r = 0.419), pH值和Ca (r = 0.580), pH值和Mg (r = 0.483), EC和Ca (r = 0.805), EC和Mg (r = 0.595), EC和Fe (r = 0.361)表明地壳气溶胶的影响。显著影响地壳气溶胶的中和雨水酸度已经观察到哥打城市。Mg和Ca之间显著正相关性(r = 0.756),铁和Ca (r = 0.388),铁和镁(r = 0.285)被发现可能表明这些金属有共同的来源,可能是自然土壤。同样,锌和铜之间显著正相关(r = 0.566),锌和Cd (r = 0.392),铜和Cd (r = 0.620)表示常见的排放来源。铜的显著正相关,Cd和锌确认这些重金属的主要贡献在粉煤灰中生成的煤燃烧气氛在KSTPS活动,部分原因是其他工业活动在研究区域的不同部分。另一方面,对金属如铅和铜,铅和Cd显示负相关性来显示他们的独立和站点特定的起源。
源识别使用主成分分析:
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主成分分析(PCA)的结果显示,只有两个特征值> 1这解释了超过60.60%的方差(图3)。研究表明,主成分分析可以有效地用于解释雨水组成数据[30]- [31]。在目前的研究中,结果在旋转成分矩阵(表5)分析表明,所有七个金属物种是由两个因素解释(最大方差法因素1、2)。第一个因素(VF 1),解释变异量,超过30.49%显示高负荷的重金属如锌、铜和Cd表明人为活动的影响主要是煤炭燃烧。VF 2占30.11%的布局方差显示加载高钙和镁表明地壳气溶胶的影响。

诉的结论
雨水样品的平均pH值在不同采样地点位于五个不同区域在6.54至7.44的范围。研究了重金属的浓度区位于近点污染源附近即KSTPS和其他工业活动是高。惊人的铅浓度超过一个合理的原因标准限制在所有研究区域可能是由于Pb粒子车辆排气早些时候在街道尘埃积累了很长一段时间由于其较高的居住环境。
EF值和皮尔逊相关法表明,铁、钙、镁地壳的起源,一个小的贡献这些金属在大气中主要是通过粉煤灰。重金属如铜、镉和锌有共同来源即粉煤灰在KSTPS煤燃烧过程中生成的活动和其他行业。
主成分分析进一步表明,有两个主要因素降水数据的总方差的60.60%。他们代表人为(KSTPS)和地壳来源的金属物种。
由于日益增长的环境意识和法规由印度政府正在努力采取足够措施交货在KSTPS干粉煤灰的利用。仍然迫切需要维持大气中采用适当的接受能力减轻程序由工业和矿业部门为了维护健康的环境呼吸。

确认
作者感谢a Mukhopadhyay DST,新德里工具性支持通过DST -拳头项目提供认可的政府,大学,哥打和大学拨款委员会,新德里次要研究项目批准Manju之一Meena这项工作。

引用
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