印度泰米尔纳德邦Tamirabarani多年生河流生态健康评价

摘要

从长达125公里的多年生河流Tamirabarani收集了水样，以便在该河与孟加拉湾汇流之前评估其健康状况。选取了12个采样点，对水样进行了理化检测和大肠菌群含量测定。记录了显著的空间和时间变化;将河流质量分为“A”到“E”五个等级。总体而言，就其直接使用价值而言，下游地区的河流质量较上游地区差。最高DO、BOD和COD分别为10.47 mg/l、10.02 mg/l和17 mg/l。总大肠菌群和粪便大肠菌群含量在研究期间和不同地区郊区和城市地区较高，分别为2800和340 MPN/ml, 3500和2800 MPN/ml。

关键字

水质，Tamirabarani河，需氧量，家庭活动，自我净化，大肠菌群

简介

水是环境的一个组成部分，负责各种生命过程，因此生命在这个星球上的持久性。快速城市化、人口爆炸和工业化加剧了污染压力和质量恶化[1］．几乎所有的印度河流都是未经处理或半处理的污水、工业废水、生活垃圾以及灌溉和城市地区径流的载体[2-5］．地表水污染已被列为印度等发展中国家最严重的问题之一。

自来水能够通过一种被称为自我净化的过程在一定距离内自我净化。它是通过物理、化学和生物过程同时工作，净化系统，因为它移动到下游地区。

河流仍然是社会发展的核心，特别是住房和其他基础设施方面。各种消毒和处理都是在河流中随意进行的。河流一直是人类活动的天然水源。因此，考虑到垃圾和污染物的大量处理，定期调查河流的污染状况是很重要的。

此外，它们在维持土壤肥力、森林和野生动物保护活动方面也很重要。因此，为保障公众健康和生态系统，河流水质监测计划是必要的[6］．在较早的研究中，Tamirabarani河的人为活动已造成水污染[7-15］．但有必要对流域的自净状况进行研究，并对流域进行分类，特别是上游至汇合点。在这方面，本研究计划评估常年河流Tamirabarani的水质及其自净能力，并对不同用途的水的适宜性进行分类。

研究区域的描述

Tamirabarani河(图1)是印度泰米尔纳德邦南部唯一的常年河流;与泰米尔纳德邦南部的其他河流(如Chittar河，Vaigai河)相比，它是全年最重要的河流之一;它提供饮用水，用于两个主要地区(Tirunelveli和Thoothukkudi)的家庭、农业、工业和娱乐目的，人口约为42,96,261(2001年人口普查)。这条河发源于西高止山脉的东部斜坡，海拔高于MSL 1725米，位于北纬8°30' n和9°18'N之间，东经77°07'30"E和78°15'E之间。主河以其4400平方公里的大型泉网排水量巨大。由于它所有的主要支流都发源于西高止山脉，这条河容易发生大洪水，特别是在东北季风期。这条河从Pabanasam地区(Tirunelveli地区)流经人口密集地区，全长约125公里，在马纳尔湾地区与孟加拉湾汇合。Servalar河、Manimuthar河、Koraiyar河、Gadana河、Pachaiyar河和Chittar河是这条河的主要支流。快速的城市化、农业活动、洗澡和洗涤等家庭活动、大规模的圣浸集会、露天排便、直接排放污水和生活垃圾增加了对河流及其支流的污染威胁。

材料与方法

抽样

在每月第一周于12个主要河道的不同地点(T1-T12)采集水样(表1而且图1)于2008年1月至2009年3月期间进行。水样的取样、保存和运输到实验室均按照标准方法进行。

分析

采用便携式多参数仪(PCSTester 35系列;采用便携式浊度计(TDY) (TN-100;Eutech仪器)。化学(溶解氧(DO)、悬浮物(SS)、总硬度(TH)、化学需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)、氨态氮(AN)、亚硝酸盐氮(NO2)、硝酸盐氮(NO3)、磷酸盐(PO4)、硫酸盐(SO4)、钙(Ca)、镁(Mg)、钠(Na)、钾(K)和生物(总大肠菌群(TC)和粪便大肠菌群(FC))分析基于APHA(1999)方法进行。

根据所研究的参数，根据国家[16]及国际[17]水质标准。使用MS excel (Version 2007)和SPSS (Pearson correlation)软件包(Version 15)对所得结果进行统计分析。

结果与讨论

本研究结果以描述性摘要的形式在表2和表3分别。

水生系统的温度是一个重要因素，在气体的溶解度和改变气体的饱和水平方面也起着至关重要的作用。研究期间在T1位置观测到的最低气温为22.6ºC(2009年1月)，T12位置的最高气温为36ºC(2008年5月)，Tamirabarani河的总体平均气温为27.9ºC。

pH值被认为是衡量酸性和碱性废物污染含量的指标。它仍然是水生植物和浮游生物生存的关键因素[18］．T3的pH值最小值为6.98(2009年2月)，T1的pH值最大值为8.39(2008年1月)，平均pH值为7.77。

导电性主要取决于水生系统中各种溶解电离物质的性质[18］．T1位置的电导率为33.47 μS/cm(2009年1月)，T12位置的电导率为535.36 μS/cm(2008年3月)，平均电导率为171.46 μS/cm。所有月份和采样地点的pH值和EC值均符合CPCB和世界卫生组织规定的标准水平。

DO是判断河流水质健康状况最有价值的指标之一;大多数物理、化学和生物活动都与自然和废水中的DO含量直接相关[19］．

在2008年4月，在T10地点观测到的最低氧含量为2.8 mg/l，而在2008年8月，在T11地点观测到的最高氧含量为10.47 mg/l。总体平均DO水平为6.7 mg/l。T11位置较高的DO水平是由于大坝上游的光合活性较高，而大坝内的湍流活动较高，这是由于大风速造成的。观察到最低水平的DO可能是由于Tirunelveli和palayamkotai的城市排放的富含有机的污水直接排放。Mohanraj等人也发现了类似的观察结果。当溶解氧低于4或5毫克/升时，可能会对生命形式造成致命伤害。维持高等生命形式至少需要约2.0毫克/升的溶解氧。

2009年3月T1点和2008年11月T6点的TDY分别在0.13 -16.4(浊度单位)NTU范围内。总体平均TDY水平为3.31 NTU。T6位置后下游地区9月、10月和11月的浊度均超过标准值;由于东北季风期间，农业、郊区和城市地区的径流量较高。

样品中氨态氮含量在0 ~ 0.28 mg/l范围内，2008年7月T8地区氨态氮含量较高，而上游地区特别是东北季风期间没有氨态氮含量记录。研究期间河水亚硝酸盐含量记录在0 - 0.03 mg/l之间，总体平均NO2为0.02 mg/l。在2008年3月，T10地点录得最高辐射水平。硝酸盐是有机物需氧分解的最终产物，是天然水中常见的氮的最氧化形式[18-19］．2008年2月和10月T11、T7、T9点的硝酸盐浓度分别为0.013 ~ 1.18 mg/l，总体平均NO含量为0.013 ~ 1.18 mg/l_3.浓度为0.45 mg/l。磷酸盐是一种必需的植物营养素，是水生系统中浮游植物生长的重要限制因子[20.，21］．样品的磷酸盐含量范围为0(2008年6月，T4点)至4.65 mg/l(2008年11月至2009年1月，T12点)，总体平均PO₄含量为1.2 mg/l。氨和其他氮源的存在可导致富营养化和缺氧状况[22］．在研究期间，河水的营养成分完全在CPCB和世界卫生组织规定的标准范围内，而许多河道的磷酸盐含量超过了美国公共卫生标准(0.1毫克/升)的标准限值[23］．较高的农业活动、矿岩的自然开采以及较高的人为干扰使PO4含量增加[24］．

COD是一种氧的量度，相当于易受强化学氧化剂氧化的水中有机物含量，因此是水生生态系统中有机污染的指标[25］．样本的COD水平记录在2 ~ 17 mg/l之间(位置T9)，总体平均COD水平为7.36 mg/l。夏季整个河段的COD含量均超过标准水平(10 mg/l)， T2位置后的下游区域在研究的各个月份均出现超标。生化需氧量是衡量水中生物化学可降解有机物含量的一个近似指标，主要用于测定水体的污染程度及其自净能力、废水的污染压力以及废物处理厂的效率[18-19］．在2008年4月和6月，样本的BOD水平在0.2 (T7) - 10.2 (T10) mg/l之间变化，总体平均BOD水平为2.6 mg/l。T1、T4等未污染路段BOD含量低于5 mg/l;Schulze等人也发现了类似的结果。[26］．

河水中钙、镁含量分别在2 ~ 43.29 mg/l和0.012 ~ 2.87 mg/l之间，研究期间整体Ca、mg平均水平分别为14.79 mg/l和0.59 mg/l。T1位置钠含量最低，为1 mg/l(2008年8月)，T12位置钠含量较高，为79.3 mg/l(2008年3月)，总体平均钠含量为20.28 mg/l。T1点(2008年1月)和T12点(2008年9月)水体钾含量分别为0.2 ~ 6.3 mg/l，总体平均钾含量为1.71 mg/l。

对河水进行细菌学评估，河水TC含量在2-3500 MPN count/100 ml之间，研究期间总体平均TC水平为207.75 MPN count/100 ml。样品中FC含量在2-2800 MPN计数/ 100 ml之间，总体平均FC水平为58.87 MPN计数/ 100 ml。河流大肠菌群含量较高的主要原因是沿河和河岸地区的人类干扰较大，如节日期间的大量聚集、露天排便、生活和污水直接排放、农舍排放和城乡径流。Murugesan等人先前的研究[8，11，12]也观察到了类似的结果。

式中给出了物理化学变量之间的相关矩阵表4．pH值与总悬浮物(R²= -0.224);电导率和溶解氧(R²= -0.442);溶解氧和生物需氧量(R²=-0.506)，总硬度(R²=-0.379)，钙(R²=- 0.433)，镁(R²=-0.236)和钠(R²=-0.406, p<0.01。

总硬度与Ca、Mg、Na的存在呈显著正相关，Mohanraj等也有类似报道。[20.］．

DO与NH呈负相关₄- n(右²=- 0.184)和NO₂(右²=- 0.189)表明营养物的富集导致水系富营养化，并对水体溶解氧含量产生负向影响。细菌学研究也显示NO与NO呈显著正相关_3.,阿宝₄和鳕鱼。

Ca等参数⁺、镁⁺K⁺, Na⁺,所以₄TH、pH、EC在下游的浓度增加，可能是由于河岸用地以农业用地为主。因此，沿河流流动的净化工作可以针对这些参数的控制，因为整个河流流动的有机化合物都在富集。

结论

对Tamirabarani河流域地区的水质评估显示，各种人为活动可能造成污染，研究结果表明，水质参数在相对和绝对方面都有所不同。物理化学特征随水流形态和季节变化而变化。在东北季风期，由于径流量增大，大部分物理化学特征的浓度变化显著。稀释在季风期发挥着至关重要的作用，它降低了污染物的浓度，也通过河岸和邻近地区的径流增加了早期的负荷。

河流水系的有机物富集和较高的细菌含量决定了河水的质量。在研究过程中，对“A”级和“E”级之间的河流质量进行了相应的观察，如(A)饮用水源未经常规处理，但经过消毒;(二)户外沐浴;(三)饮用水源采用常规处理后消毒;(D)野生动物繁殖，渔业和(E)灌溉，工业冷却控制废物处理由于较高的细菌种群和BOD含量。综上所述，与CPCB和WHO的水质标准相比，Tamirabarani河上游地区水质恶化的主要原因是细菌种群和COD水平较高，下游地区水质恶化的主要原因是BOD、COD、TC和FC含量较高。

参考文献

1. 沙木河水质监测:沙捞越经验分享。2001年第六届SITE研究研讨会论文集;13 - 14日。
2. Chakrapani GJ。印度喜马拉雅地区恒河上游的微量元素地球化学特征。环境地质2005;48: 189 - 201。
3. Jameel AA和Hussain AZ. Tiruchirappalli Cauvery河Uyyakondan河道河岸地下水的评估。环境保护学报，2007;27(8):713-716。
4. Rani SAF和Sherine HB。Trichy地区井水污染负荷测定研究。印度环境保护杂志2007;27(8): 721 - 723。
5. 考希克等人。印度哈里亚纳邦亚穆纳河的重金属污染:沉积物的金属富集因子评估。《危险物质杂志》2009;164: 265 - 270。
6. Kannel PR等。水质指数和溶解氧作为河流分类和城市影响评价指标的应用。环境监测与评估2007;132: 93 - 110。
7. Murugesan AG)。常年河流Tamirabarani的环境状况，特别是家庭和工业污染。2000年“提高公众对流域生态环境状况认识研讨会”论文集;15 - 20。
8. Murugesan AG等。多年生河流Tamirabarani水质概况。印度环境保护杂志1994;14日(8):567 - 572。
9. Murugesan AG和MophinKani K.用大肠菌群作为污染指标测定印度泰米尔纳德邦Tamirabarani河的水质恶化。基础与应用生物学杂志2010;每天在家4(1):209 - 215。
10. Murugesan AG和MophinKani K.通过水质指数聚合对多年生河流tamirabarani的水质评价与分类。国际环境保护杂志2011;1 (5);- 33。
11. Murugesan AG等。环境污染物对淡水生境的毒性影响综述。水污染生态学(Arvind Kumar编著)Ashish出版公司，新德里，印度2002;1207 - 1218。
12. Murugesan AG等。多年生河流Tamirabarani污染现状与污水混合及大肠菌群。可持续环境管理2004;187 - 195。
13. Murugesan AG等。多年生河流tamirabarani的保护，特别是恢复集水区和水生栖息地。水生生物群生态学与动物行为学“，(阿尔温德·库马尔编)，达亚出版社，印度新德里，2002a;258 - 273。
14. HemaS，和Muthalagi S.评估Tamiraparani河污染负荷的质量平衡方法。Int。j .化学。科技Res。，2009;1(2), 385 - 389。
15. Ambasamudram的Thamirabarani河水质评估。生态毒理学与环境监测杂志2004;14(4): 273 - 276。
16. CPCB(2009)。水质标准。http://cpcbenvis.nic.in/waterpollution/criteria.htm。11月4日访问。
17. 人(2004)。饮用水水质指南日内瓦:世卫组织。
18. Mishra VK。露天煤矿区水污染治理。巴纳拉斯印度大学植物系博士论文。在环境。Monit。Assess2010;165:407 - 433。
19. Rai PK, Tripathi BD.火电出水对水环境的影响。国家辐射研究杂志2006;3(4), 190 - 192。
20. Dugan R。水污染的生化生态学．纽约:全体会议，1972年。
21. 哈钦森通用电气。一个湖泊学专著。湖沼植物学，霍博肯:威利1975;3: 660。
22. Elmanama AA等。2002-2003年加沙海滩监测参数的季节和空间变化环境研究，2006;101(1):男性。
23. 正义与发展党。环境化学，新德里，印度:新时代国际，2002;4: 232。
24. Girija TR等。影响城市流的未经处理污水的水质评估:布拉马普特拉河的巴拉鲁支流，印度。环境监测与评价，2007;29(4):531 - 531。
25. Ravindra K等人。哈里亚纳邦亚穆纳河物理化学特征的季节变化及其生态最佳指定用途。环境监测杂志2003;5: 419 - 426。
26. 舒尔茨DL等人。水质研究红岩和塞洛维尔水库得梅因河，爱荷华州。年度报告。陆军部，岩岛区，工程兵团，岩岛，伊利诺伊州2001年。