地下水质量和解释氡估计北世袭地选定地区的班加罗尔,印度卡纳塔克邦

文摘

Ca-Mg-HCO3是主要水化学相在研究区,与阳离子相属于Ca-Na(95.84%)和Ca-Mg(4.16%)和阴离子相被Cl-SO4-HCO3 (100%)。碱性稀土的浓度超过了碱金属的(即,Ca + Mg > Na + K)和弱酸的浓度超过了强酸的元素(即,HCO3 > Cl + SO4)。间接阳离子交换反应是注意到95.8%的样本,其中涉及的Ca2 + -Mg2 +离子交换水Na + - k +的岩石。永久/非碳酸盐硬度95.84%的样本中,发现由于更高的总硬度值除以总碱度。氡活动87.5%的样本高于美国环保署建议制程11.1 Bq / L的价值。由于更高的水质指数(58.0 >水质指数< 137.8)在大部分的水样本,研究区地下水水质总体上分为不适合人类食用,归因于高盐度、溶解固体,硬度、灌溉等地下水样品被认为是安全的目的基于% Na和SAR值。

关键字

班加罗尔北世袭地,风笛手,氡,Chloroalkaline指标,总阳离子,阴离子

介绍

地下水资源,供应是获得越来越多的重要性的地区地表水非常稀缺或缺席和理解特征是地下水管理的关键1]。地下水动态资源,正在修改定量(各种污染物来自不同来源(农业、工业和国内)和定性。虽然,地下水的发生主要与骨折和关节系统的含水层,评价地下水质量在一个区域的化学成分有利于收集环境数据通过水传播的关键控制因素。这可以用作衡量其是否适合人类和动物的消费,灌溉,工业和其他目的除了他们的污染状态。因此,地下水质量是受到各种自然过程如气候条件的变化,地质结构、成分的沉淀,水的停留时间,含水层的材料和他们的相互作用,输入时从土壤渗滤水(2- - - - - -4)除了混合在不同地下水在地下水库沿流路径。人为输入像集中污染源等工业排放的垃圾填埋场和地下注入化学品和危险废物也视为一个明显的地下水污染的来源(5]。交替,地下水的化学成分是由几个地下水水文地球化学过程,经历了从空间和时间,如碳酸盐风化、蒸发和硅酸盐矿物以及离子交换进展(6,7]。这些因素之间的相互作用导致浸出方法的表面盐的水(8),导致各种水化学的形成相(9),因此负责地下水水质的季节和空间变化。

在快速增长的城市班加罗尔,水的质量得到大大恶化是由于日益增加的人类活动,不科学的废物处理,水管理不当和粗心大意对环境,导致饮用水短缺影响人类健康。因此,在目前研究中检查一次由水文地球化学过程的控制因素通过使用各种图形化方法和不同的地下水水文地球化学比率除了分类样本对功利主义的目的。此外,辐射剂量对公众从摄入的水氡和吸入室内氡的威胁被认为是高于所有其他污染物在水中由于其致癌作用。这是因为氡是旁边吸烟引起肺癌的第二大原因(10)导致几乎50%的全球平均有效剂量社区(26从自然的意思。国内高水平的水氡能做出重大贡献室内氡接触(11]。因此,目前的研究是一个试点规模进行了研究,计算有效剂量吸入和摄入水氡为了证明饮用水中氡的辐射剂量低相对于平均吸入室内空气中氡的礼物。

研究区域的位置和程度

班加罗尔地区位于印度半岛South-Deccan高原的核心之间的卡纳塔克邦的东南角落纬度相似12°39 ' N & 13°18 ' N和纵向经脉的77°22 E & 77°52已经在平均海拔约900米占地面积约2191平方米。公里(班加罗尔农村和城市地区)。在四个世袭地(即Anekal,班加罗尔北部,南部和东部),班加罗尔北部世袭地有着或多或少的高原水平/平面拓扑结构与主要部分位于火星科学实验室839到962米之间。的世袭地特点是各种地质结构属于主要太古代和上Proteozoic时期(图1)。花岗岩和片麻岩的半岛集团的片麻岩构成主要含水层在班加罗尔的市区。红土的三级年龄出现孤立的补丁覆盖北世袭地结晶岩石在班加罗尔。半岛片麻岩摇滚乐队是变质岩覆盖主要部分的世袭地跟着小补丁Closepet花岗岩和sargur / satyamangalam摇滚乐队分别向南方和西北。地下水发生在潜水条件或无侧限条件下风化带和半局限于限制条件下断裂和裂隙岩层。地下水运动的发生和补给地下蓄水层由各种因素,例如断裂模式,控制程度的风化、地貌设置和降雨量。红砂土和肥沃的丘陵起伏的土地上发生边坡在花岗岩和片麻岩的地形在班加罗尔北部东部和南部地区的红土土壤中可以看到西方班加罗尔北部部分地区。班加罗尔的水系北世袭地是由花岗质山脊向上交所几乎世袭地中间。班加罗尔没有主要河流流入该地区。这个地区Arkavati河流北世袭地小的距离在班加罗尔和Dakshina Pinakini触动的边界地区的东北Anekal世袭地。 The climate is classed as the seasonally dry tropical savanna climate with four seasons. The dry season with clear bright weather is from December to February with summer from March to May (Characterized by high temperatures), followed by the southwest monsoon season from June to September. October and November constitute the post-monsoon or retreating monsoon season. The main features of the climate of Bangalore are the agreeable range of temperatures, from the highest maximum of 330C in April to the lowest minimum of 140C in January. The mean monthly relative humidity is the lowest during the month of March at 44% and records highest between the months of June and October at 80 to 85%. The mean annual rainfall is 859.6 mm, with two rainy seasons, June to September and October to November, come one after the other but with opposite wind regimes, corresponding to the southwest (S-W) and northeast (N-E) monsoons; 54% of the total annual rainfall is being received during the S-W monsoon period.

方法

总共24地下水样本(即,水井)从班加罗尔北部世袭地收集1 L端聚乙烯瓶的季节期间前季风时期2012年4月。采集标本至少10分钟后去除的水从管/钻孔抽水为了得到具有代表性,没有管一段时间了。地下水质量现况调查涉及综合物理化学属性pH、电导率(EC)、总溶解固体(TDS)、总碱度、总硬度(TH),溶解氧(做),和主要离子(Ca^{2 +}、镁^{2 +},Na⁺K⁺、铁^{2 +}F^{- - - - - -},Cl^{- - - - - -},HCO₃^{- - - - - -},所以₄^{2 -},没有₃^{- - - - - -},阿宝₄^{3 -})。所有的参数进行了分析通过使用APHA [12)推荐标准分析方法。15个水质参数考虑水质指数计算使用方程给出表2。

氡分析和有效剂量计算

地下水中氡浓度样品用RAD7氡测量分析仪(Durridge有限公司美国)附带RAD水配件采用闭环曝气的概念。氡测量技术活动详细信息给其他地方(13,14]。年度平均有效剂量摄入和吸入的水氡计算中使用参数建立联合国核辐射效应科学委员会[26]报告如下:

EWIg有效剂量的摄入,E_这个程序是吸入的有效剂量,C_RnW是在水中氡浓度(kBq / m³或Bq / L), C_W是水的加权估计消费(60 L / a)和EDC的有效剂量系数分别摄入(3.5 nSv / Bq), R_{亚历山大-伍尔兹}的比例是在空气中的氡水氡(10⁴),F是氡及其后代之间的平衡系数(0.4),O是每个个体的平均室内占用时间(7000 h / a)和DCF的剂量转换因子是氡接触[9 nSv / (Bq h / m³)]。

结果与讨论

表1和2总结了物化的结果和灌溉的质量参数,水质指数,chloroalkaline指标,氡活动与合成有效剂量。

地下水pH值样本班加罗尔北部世袭地变化从6.4到9.8,多数样品在碱性类别。发现分别为4.17%和41.67%的样本显示,pH值低于和高于BIS标准极限6.5 - -8.5 (表1)。样品的温度的范围是27.5到31.2°C。导电率和总溶解固体分别从355年到1345年不等μS /厘米和220 - 834 mg / L。电导率低于国际清算银行2000μS / cm(标准15]在所有的样品总溶解固体样品显示高62.5%高于500 mg / L的BIS的限制(16]。总硬度值变化从402.4到814.8 mg / L和地下水样品很难归类为水(即,> 300 mg / L) (17]。还发现,70.83%的样品的硬度值高于300 mg / L的BIS的限制和29.17%的样品上面BIS的容许极限600 mg / L。总碱度的水样从316到524 mg / L的容许极限下600 mg / L (表1)。此外,95.84%的地下水样品显示更高的总硬度在总碱度值表明水的特点是非碳酸/永久硬度。钙硬度值范围从312.5到507.5 mg / L,平均值为389.9 mg / L。

碱土金属中,钙、镁的浓度范围从125.0到203 mg / L和15.5分别为82.3 mg / L。发现91.66%的样本有钙值高于75 mg / L的可取的限制和8.34%样本超过200 mg / L的容许极限。相比之下,58.34%的样本显示镁浓度低于30 mg / L和41.66%的极限样本低于100 mg / L的容许极限。在碱性液中,钠浓度范围从50.9到96.3 mg / L和钾浓度变化从20.1到106.6 mg / L。是观察到的钠含量远低于100 mg / L的理想的极限,但高于钾10 mg / L的限制所有的样品。二价铁浓度范围从0.13到0.41 mg / L,发现铁含量高于0.3 mg / L的理想的极限样本的45.84% (表1)。

阴离子、碳酸氢盐是占主导地位的离子,它的浓度在385.5到513.6 mg / L。氯化物含量从26.5到151.9 mg / L远低于250 mg / L的可取的限制。硫酸浓度从19.5到54.2 mg / L远低于200 mg / L的可取的限制。氟浓度变化从0.2到1.3 mg / L,高于1.0 mg / L的可取的限制在8.34%的样本。磷酸盐浓度从0.1到2.2 mg / L是高于0.3 mg / L的限制在91.66%的样本。硝酸盐含量在10.5 - 47.0 mg / L和只有12.5%的样本显示高硝酸盐含量高于45 mg / L的极限。

水化学相

风笛手三线的图(18使用毫克当量/ L)是策划主要阳离子浓度(Ca^{2 +}、镁^{2 +},Na⁺K⁺)和阴离子(HCO₃^{- - - - - -},所以₄^{2 -}和Cl^{- - - - - -})表明,研究区域的主要水型盛行Ca-Mg-HCO3钙(Ca^{2 +})和重碳酸盐(HCO₃^{- - - - - -})是主要的阳离子和阴离子。它也是非常独特的图2碱性地球超过了碱浓度(即,Ca + Mg > Na + K)和弱酸超过了强酸元素浓度(即,HCO₃> Cl +所以₄)。此外,主要阳离子相Ca-Na(95.84%),其次是Ca-Mg(4.16%),主要阴离子相Cl-SO被发现₄-HCO₃(100%)。在目前的研究中,Chloroalkaline指数1和2 (19)从(-5.365)不同的值分别为0.325和0.119 (-0.518)(表2),95.84%的样本显示负值的指数。这反映间接基础交换反应的主导地位(即chloro-alkaline失衡或反向离子交换)涉及阳离子交换的Na⁺和K⁺在含水层对Mg衬底^{2 +}和Ca^{2 +}在地下水20.,21]。

(Ca的比率^{2 +}+毫克^{2 +})/ T-cations大于0.5 (表3)显示的贡献碱土金属阳离子浓度。这一事实进一步支持的低(Na⁺+ K⁺)/ T-cations比率小于0.5 (表3)。(Ca^{2 +}+毫克^{2 +})与总阳离子图(图3)表明,(Ca的浓度^{2 +}+毫克^{2 +})是1:1线附近,表明贡献的碳酸盐岩风化溶解离子的主要来源(21]。此外,低(Na⁺+ K⁺)/ T-cations排除阳离子通过硅酸盐风化的贡献。(Na的散点图⁺+ K⁺)与总阳离子(图3)表明,所有样本低于1:1低当量比,这表明有很小的贡献从硅酸盐风化22]。此外,使用钠离子交换的影响评估⁺/ (Na⁺+氯^{- - - - - -}总溶解固体()图23),多数样品在离子交换字段(图4)。

(HCO的比率₃^{- - - - - -}+所以₄^{2 -})/ T-anions范围从0.589 - 0.895 (表3),这个值是小于1描述的影响在水/岩相互作用HCO的赤字₃^{- - - - - -}所以₄^{2 -}(24]。否则,多余的重碳酸盐和硫酸盐离子浓度可能已经注意到在地下水样品中。此外,Cl - / T-anions比率范围从0.076 - 0.361 (表3)和小于1的地下水样品。但是,更高的离子的比例(HCO₃^{- - - - - -}+所以₄^{2 -})/ T-anions Cl - / T-anions的比率(图3)排除缺乏雨水和土壤中有机质的分解细菌生物将提供适当的公司₂rock-water互动(24]。所有地下水样品显示Cl−/ HCO₃^{- - - - - -}比率低于0.5说明地下水影响或淡水,因此不受盐渍化。

地下水的适用性

水质指数范围从58.0到137.8 (表2)说明,所有样品都是中度到严重污染。可以推断出,所有样品都属于优秀良好的类别。24地下水样品中,有20.83%的样本,每个下可怜的下降(58.0 >水质指数< 74.1)和非常贫穷(76.3 >水质指数< 93.7)类别只能用于常规治疗和消毒后饮用。此外,水质取样站的58.34%(101.3 >水质指数< 137.8)分为不适合消费(表4),可用于水产养殖、工业和灌溉的目的。此外,地下水样本可以适当用于灌溉的目的,因为他们属于安全的和优秀的类别(表4)基于百分比的钠(14.7 > % Na < 27.1)和(0.94 >特别行政区< 1.88)值(表2)。

相关矩阵

常用的相关系数建立独立和相关的变量之间的关系。17个参数的相关矩阵,给出了研究区域的24个样本表5。

高相关性EC和TDS反映了这些测量的相关性一般总溶解溶质的量的措施。TDS与电子商务之间的相关性(r = 1.00)是由于这一事实电导率取决于总溶解固体。存在正相关EC和溶解在水中离子之间的关系揭示了EC和Fe (r = 0.70), EC和Cl (r = 0.65), EC-Ca (r = 0.57), EC-PO₄EC-NO (r = 0.51)₃(r = 0.45), EC-Mg (r = 0.44), EC-HCO₃(r = 0.22)和EC-SO₄(r = 0.21)。总溶解固体显示类似的趋势显示积极与Fe (r = 0.70), Ca (r = 0.56), Mg (r = 0.44), HCO Cl (r = 0.66)₃(r = 0.24)₄(r = 0.25),不₃(r = 0.47)和PO₄(r = 0.51)。

事实上,水的硬度是主要由存在引起的钙、镁等阳离子和阴离子如碳酸盐,碳酸氢盐,氯、硫酸和积极支持和强大的TH和CaH的关系(r = 0.83), TH Ca (r = 0.83)和TH毫克(r = 0.84),和HCO₃(r = 0.30), TH Cl (r = 0.42)和TH₄(r = 0.19), Ca和Cl (r = 0.36), Ca^{2 +}-HCO₃^{- - - - - -}(r = 0.30), Mg₄(r = 0.33), Mg和HCO₃(r = 0.21), Mg和Cl (r = 0.34)和钙和镁(r = 0.39)。TA和HCO之间的相关性₃(r = 1.00)和TA Ca (r = 0.30)和TA毫克(r = 0.21)是由于这一事实总碱度是主要是由于引起的碳酸盐,碳酸氢盐在水的存在。

盐水的影响排除在外,是因为非常低,但Na - Cl之间正相关(r = 0.09)。Ca-HCO之间的关系₃(r = 0.30)和Ca-Na (r = 0.30)可能代表的贡献从硅酸盐和碳酸盐风化而Mg-SO4之间的正相关(r = 0.33)可能代表石膏溶解。K-NO之间的相关性₃(r = 0.23)可能代表恶劣的卫生条件包括肥料的应用。

之间的正相关关系也观察到铁和Cl (r = 0.79),铁和不₃(r = 0.46),铁和阿宝₄(r = 0.49),铁和HCO₃(r = 0.30), K和没有₃(r = 0.23), Na,没有₃(r = 0.32), Mg,没有₃(r = 0.41),钠和钾(r = 0.21), Mg和阿宝₄(r = 0.27), Ca,没有₃(r = 0.53), Ca和阿宝₄(r = 0.15), Cl和HCO₃(r = 0.21), Cl和Na (r = 0.09), Na和HCO₃^{- - - - - -}(r = 0.04),助教和Cl (r = 0.21),助教也没有₃(r = 0.28),助教和阿宝₄(r = 0.39),助教和F (r = 0.24),助教等₄(r = 0.13),助教和Fe (r = 0.30), Na TDS (r = 0.04)和Na EC (r = 0.07)。尽管许多上述关系表明他们最有可能来自同一来源的水,一些关系被发现是微不足道的由于低相关系数。进一步,一个元素的增加也可能会增加其他的浓度和协同行为在离子在水中溶解,甚至可能来自人为来源除了天然来源。

风化的HCO₃、钙、镁、钠、钾、H₄SiO₄和离子的浸出Cl₄提高了地下水中铀浓度(25),负责氡的浓度升高。这个事实适用目前的研究在某种程度上由于建立Rn和温度之间的正相关(r = 0.33),和K (r = 0.18), Rn和F和Rn (r = 0.16)₄(r = 0.06)说明地下水氡从岩石/土壤通量取决于温度除了风化和浸出过程的影响。氡和其他物理化学参数之间的相关性不显著的相关系数是中度到高度负面的。

氡活动和年平均有效剂量

在地下水样品中氡的活动范围从1.5到381.2 Bq / L (表2),87.5%的样本显示氡活动高于EPA(1999)提出的最大污染物水平(制程)11.1 Bq / L L (300 pCi / L或11.1 kBq / m3)。此外,年平均有效剂量摄入(胃),吸入(肺)和全身(吸入+)从饮用水被计算为0.017±0.022(范围:0.0003 - 0.0805),0.205±0.265(范围:0.004 - 0.961)和0.222±0.287(范围:0.004 - 1.041)分别mSv /。这些平均值低于世卫组织参考0.1毫西弗/水平的人,因此不构成任何健康问题。此外,由于摄入的年平均有效剂量(0.017毫西弗/ a)和吸入(0.205毫西弗/)的水氡高于联合国核辐射效应科学委员会(本研究中26]提出的年平均有效剂量摄入(0.002毫西弗/ a)和吸入(0.025毫西弗/)。

结论

水化学在研究区属于Ca-Mg-HCO相₃,阳离子相属于Ca-Na(95.84%)和Ca-Mg (4.16%);而阴离子相被发现Cl-SO₄-HCO₃(100%)。碱性地球超过了碱浓度(即,Ca + Mg > Na + K)和弱酸超过了强酸元素浓度(即,HCO₃> Cl +所以₄)。地下水样品很难归类为95.84%的样品显示永久或非碳酸盐硬度。由于多数水样水质指数,研究区地下水水质总体上分为不适合人类食用,归因于高盐度、溶解固体,硬度,等等。但是,地下水样品被认为是安全的用于灌溉的目的基于% Na和SAR值。负chloroalkaline指数在95.8%的样本显示,地下水化学是受到水岩相互作用和含水层材料矿物学(即,Ca之间的离子交换^{2 +}毫克^{2 +}在水和钠⁺- k⁺在岩石)。EC和其他溶解离子之间存在正相关关系,揭示他们最有可能来自同一来源的水,虽然有些inter-ionic关系被认为是微不足道的由于低相关系数。此外,饮用水中氡的辐射剂量低相对于平均吸入的水氡室内空气中。适当的缓解措施和增加室内通风通过敞开的窗户,空对空热交换器,过滤器,球迷,等等,应该提倡移除从室内空气氡。

引用

1. 亚当斯年代,et al。萨瑟兰附近地下水的水化学特征在西方卡鲁,南非,水文学杂志》2001;241:91 - 103。
2. 拉里说道m .盐渍化的地下水干旱和半干旱地区:一个例子从Tajarak,西方的伊朗。环境Geology2007; 52:1133 - 1149。
3. Mitra BK,等等。适宜性评估在沙丘地区浅层地下水为农业的日本本州岛西北部,应用生态学和环境Research2007;5 (1):177 - 188。
4. Subramani T,等等。地下水地球化学和水文地球化学过程的识别在坚硬的岩石地区,印度南部。环境监测和评估2010;162 (1 - 4):123 - 137。
5. 拉莎年代,GPetal。适用性的地下水水质灌溉。国际新兴趋势科技杂志2014;1 (5):753 - 757。
6. Jalali m .水化学识别地下水资源及其变化的人类活动的影响下在伊朗西部Chah盆地环境Monit评估2007;130年:347 - 364。
7. Rao n。2008。因素控制在部分地区地下水盐度托尔地区安得拉邦,印度,围住Monit评估2008;138:327 - 341。
8. Kaur Brijraj K和p化学表面和地下水域Rawalyar湖泊,曼迪区,喜马偕尔邦:限制风化和侵蚀。印度地质学会杂志》2007;69:1020 - 1030。
9. Belkhiri L和Mouni L。地下水地球化学模拟的El Eulma区域,阿尔及利亚。海水淡化和水处理,2010;51 (7):1468 - 1476。
10. 美国环境保护署。美国环境保护署。公民的氡指南。2011年3月24日访问。
11. 李X et al。每日和季节性变化的研究氡浓度的地下建筑。J围住Radioact 87:101 2006; 106年。
12. APHA。标准方法检测水和废水,美国公共卫生协会,美国自来水厂协会和水环境联合会,2012年华盛顿特区。
13. Ravikumar P et al。在地下水氡浓度时空变化对岩石类型:fA案例研究从Chitradurga区,卡纳塔克邦。J地质学会印度2014;83 (2):156 - 164。
14. Ravikumar p和Somashekar家乡。确定由于摄入和吸入氡辐射剂量。Int。j .包围。科学。Technol2014; 11 (2): 493 - 508。
15. BIS (1998)。饮用水的规范(2003年修订)。印第安标准是:10500。
16. 国际清算银行。印度饮用水标准,规范。印第安标准是:10500:2012。
17. 索耶GN和麦卡锡DL。卫生化学工程师。纽约:麦格劳希尔。1967;518年
18. 派珀。图形化程序在水的地球化学解释,美国。地球物理学。联盟,反式1994;914 - 928。
19. 。舒乐摄影,h .地下水地球化学:地下水Studies-An国际指南Researchand实践中,联合国教科文组织巴黎1977;队。
20. Ravikumar p和Somashekar家乡。区贝尔拉姆Markandeya流域地下水地球化学,代号,卡纳塔克邦,印度。中国地球化学学报2011;30 (1):51 - 74。
21. Ravikumar p和Somashekar家乡。地球化学评估沿海是流域地下水水质,Udupi区,卡纳塔克邦,印度。阿拉伯地质学报,2013;6 (6):1855 - 1870。
22. Rafiquea T, et al。地球化学因素控制高氟地下水的赋存Nagar Parkararea,巴基斯坦信德省。J危害母亲2009;171:424 - 430。
23. Kumar K, et al .溶质动力学甘戈里冰川的融水,Garhwal喜马拉雅,印度。环境地质2009;58:1151 - 1159。
24. Matini L, et al .季节性地下水水质变化在布拉柴维尔,刚果。研究化学科学杂志,2012;2 (1):7 - 14。
25. Thivya C et al .地下水放射性核素的迁移的水晶中央泰米尔纳德邦,坚硬的岩石地区的印度。J RadioanalNuclChem 2014; 302:1349 - 1355。
26. 联合国核辐射效应科学委员会(2000)联合国原子辐射效应科学委员会。纽约联合国大会以科学的附件。