کیفیت آب دریاچه چاله در مرکز هند

چندین دریاچه گودال در منطقه رایپور به دلیل استخراج سنگ آهک وجود دارد. از آب دریاچه های گودال برای حمام کردن، شستشو و آبیاری استفاده می شود. مشخص شد که آنها به مواد سمی آلوده هستند . ه . فلوراید، سورفکتانت ها و میکروب ها بسیار بالاتر از حد توصیه شده است. در این کار، کیفیت آب 29 دریاچه گودال واقع در دو ناحیه رایپور و بالودا بازار، چاتیسگر، هند برای اهداف شرب و آبیاری ارزیابی می‌شود. 

کلید واژه ها

دریاچه پیت ، کیفیت آب ، فلوراید ، سورفکتانت ، میکروب

1. مقدمه

چندین دریاچه گودال در نقاط مختلف جهان به دلیل فعالیت های معدنی رخ داده است. مشخص شده است که آنها به دلیل فعالیت های انسانی مانند حمام کردن، شستشو، اختلاط مواد زائد و رواناب که آب را برای آشامیدن و پرورش آب نامناسب می کند، آلوده شده اند [ 1 ] -[ 14 ]. بزرگترین سنگ آهکی در منطقه Raipur-Baloda Bazar، Chhattisgarh، هند نهشته شده است. چندین کارخانه سیمان در این منطقه با مصرف مواد خام با ایجاد بیش از 100 دریاچه گودال در ایالت چاتیسگر در یک منطقه بزرگ، ≈1.10 ⁴ کیلومتر مربع ^{در حال فعالیت هستند.}. آب آنها برای مصارف شرب، حمام، خشکشویی و آبیاری استفاده می شود. از این رو، در این کار، کیفیت آب 29 دریاچه گودال منطقه رایپور-بالودا بازار، چاتیسگر برای رتبه‌بندی اهداف شرب مورد ارزیابی قرار می‌گیرد.

2. مواد و روشها

2.1. منطقه مطالعه

بسیاری از کارخانه های سیمان مانند آمبوجا سیمان با مسئولیت محدود، سیمان قرن، سیمان امامی با مسئولیت محدود، سیمان گراسیم، لافارژ هند با مسئولیت محدود، کارخانه سیمان Ultra Tech و غیره به دلیل در دسترس بودن مواد خام در نزدیکی شهر رایپور فعال هستند. به این ترتیب دریاچه های گودال متعددی در روستاها یعنی راوان، پائوساری، بهارسلی، کوکوردیه، سوهلا، چندی، کارمندیه، مالدی، موپار، آملیدیه، تورمه، ماتیا، گایتارا و غیره در نواحی رایپور و بالودا بازار، چاتیسگر تولید می شود. آب آنها برای مصارف مختلف خانه و سایر موارد استفاده می شود.

2.2. مجموعه نمونه

شبکه نمونه برداری در شکل 1 نشان داده شده است . نمونه های آب مرکب در طول دوره ژانویه 2013 همانطور که در ادبیات تجویز شده است جمع آوری شد [ 15 ]. نمونه آب از 5 محل (200 × 5 میلی لیتر) یک حوضچه در یک بطری پلی اتیلن تمیز شده جمع آوری شد. پارامترهای pH، دما (T)، هدایت الکتریکی (EC)، اکسیژن محلول (DO) و پتانسیل کاهش (RP) آب در محل اندازه‌گیری شد. نمونه ها به آزمایشگاه فرستاده شده و در دمای -4 درجه سانتیگراد در یخچال نگهداری شدند.

2.3. روش های تحلیلی

کل جامد محلول (TDS) آب با روش تبخیر اندازه گیری شد [ 15 ]. مقادیر سختی کل (TH) و قلیائیت کل (TA) آب با روش تیتراسیون [ 16 ] تعیین شد. شوینده در اصطلاح سورفکتانت پرکاربرد یعنی سدیم لوریل سولفات با روش تزریق جریان تجزیه و تحلیل شد [ 17 ]. محتوای فلوراید آب توسط دستگاه یون سنج Metrohlm-781 با استفاده از بافر در نسبت حجمی 1:1 آنالیز شد. محتوای یون ها یعنی کلر ^– ، ، ، NH ₄ ⁺ ، Na ⁺ ، K ⁺ ، Mg ^{2 +} و Ca ^{2 +}در آب توسط یون متر Dionex-1100 اندازه گیری شد. محتوای فلزی آب توسط شعله GBC AAS-932AA بررسی شد.

میکروب‌های نشان‌دهنده یعنی کلیفرم کل (TC)، کلیفرم مدفوعی (FC)، سودوموناس آئروژینوزا، مخمر و قارچ‌ها با روش پلیت آزمایش شدند [ 18 ]. باکتاسلاید (اسلاید از قبل استریل شده) با محیط های مخصوص لاکتوز و اندیکاتور پوشانده شد. اسلاید شماره BS-101، BS-102 و BS-103 به ترتیب برای تشخیص E. coli + TC، Pseudomonas + TC و مخمر – قارچ + TC استفاده شد. اسلاید به مدت ≈ 20 ثانیه به صورت عمودی در آب آزمایش فرو رفت. لام به مدت 24 ساعت در دمای 37 درجه سانتیگراد انکوبه شد. کلنی های توسعه یافته در اسلاید با نمودار استاندارد مقایسه شدند. باکتری سالمونلا در آب با روش بسته کیسه ای آزمایش شد [ 18] . محتوای (10 گرم) کیسه ها (یعنی حاوی مواد آلی و سولفیت) به یک بطری استریل شده 150 میلی لیتری پر از 100 میلی لیتر آب آلوده اضافه شد و به مدت 24 ساعت در دمای 37 درجه سانتیگراد انکوبه شد. حضور گونه سالمونلا با تغییر رنگ از آبی روشن به سیاه تیره به دلیل کاهش سولفیت به سولفید تایید شد. شاخص های کیفیت آب یعنی خطر سدیم (SH)، نسبت جذب سدیم (SAR) و خطر منیزیم (MH) با استفاده از معادلات زیر محاسبه شدند.

غلظت معادل کاتیونها استفاده شد.

3. نتیجه و بحث

3.1. ویژگی های جغرافیایی دریاچه ها

دریاچه‌های گودال در چهار بلوک یعنی Baloda Bazar (BB)، Bhatapara (BP)، Kharora (KR) و Palari (PA) مناطق رخ می‌دهند: Raipur و Baloda Bazar، شکل 1 . مشخصات جغرافیایی 29 دریاچه گودال در جدول 1 خلاصه شده است. سن، عمق و مساحت آنها از 14 – 32 سال، 3.0 – 21 متر و 1.3 – 13 × 104 ^m2 با میانگین ² ± 21 سال، 1.7 ± 7.5 متر و (1.0 ± 2.8) × 104 متر متغیر ^بود . ² به ترتیب. سن و عمق دریاچه های گودال واقع در چهار بلوک قابل مقایسه است. با این حال، مساحت دریاچه‌های گودال در بلوک BB به دلیل رسوب سنگ آهک در سطح وسیع، حداقل 2 فلود بالاتر از سایر بلوک‌ها یافت شد.

3.2. خصوصیات فیزیکی آب

مشخصات فیزیکی آب دریاچه در جدول 2 نشان داده شده است. به طور کلی، آب بی رنگ است، به جز 9 دریاچه که به دلیل بارگذاری بیش از حد مواد مغذی توسط جلبک سبز پوشیده شده است. دمای اندازه گیری شده آب دریاچه گودال بین 23 تا 27 درجه سانتی گراد با میانگین 6/0 ± 24 درجه سانتی گراد بود. مقدار DO و RP آب دریاچه ها به ترتیب بین 4.8 – 6.8 میلی ولت و 200 – 261 میلی ولت با میانگین 0.3 ± 6.0 میلی گرم در لیتر و 7 ± 231 میلی ولت بود. مقدار pH آب دریاچه (n=29) منطقه مورد مطالعه در محدوده 6.1 – 7.8 با میانگین 6.6 ± 0.2 مشاهده شد. در این میان، مقدار pH 20 دریاچه به دلیل وجود آن، زیر 7.0 یافت شددر سطوح بیش از حد مقدار EC و TDS آب دریاچه گودال به ترتیب در محدوده 462 – 1396 µS/cm و 727 – 2177 mg/L با میانگین 702 ± 89 µS/cm و 932 ± 114 mg/L مشاهده شد. مقدار TH و TA به ترتیب در محدوده 455-119 و 546-85 میلی گرم در لیتر با میانگین 32 ± 192 و 38 ± 230 میلی گرم در لیتر مشخص شد. آب تمام دریاچه‌های گودال سخت بود زیرا مقدار TH بالای 100 میلی‌گرم به صورت CaCO ₃ میلی‌گرم در لیتر یافت شد. مقادیر TH و TA به دلیل بافر شدن با ، شکل 2 به خوبی همبستگی داشتند (r = 0.82) .

3.3. خصوصیات شیمیایی آب

خصوصیات شیمیایی 29 دریاچه گودال در جدول 3 خلاصه شده است. غلظت سدیم در آب 29 دریاچه بین 14 تا 34 میلی گرم در لیتر با میانگین 2 ± 22 میلی گرم در لیتر بود. سطح فلوراید و کلر در دریاچه های گودال به ترتیب در محدوده 1.6 – 3.8 و 10 – 29 میلی گرم در لیتر با میانگین 0.2 ± 2.3 و 2 ± 17 میلی گرم در لیتر مشاهده شد. غلظت پتاسیم دریاچه های مورد مطالعه در محدوده 4/1 تا 4/8 میلی گرم در لیتر با میانگین 6/0 ± 2/3 میلی گرم در لیتر مشاهده شد. غلظت منیزیم و کلسیم به ترتیب در محدوده 31-10 و 95-28 میلی گرم در لیتر با میانگین 2±18 و 6±52 میلی گرم در لیتر مشاهده شد. غلظت سولفات بین 15 تا 80 میلی گرم در لیتر با میانگین 5 ± 38 میلی گرم در لیتر بود. سطح نیترات در محدوده 10 تا 192 میلی گرم در لیتر با میانگین 16 ± 40 میلی گرم در لیتر تشخیص داده شد. غلظت آهن و منگنز در محدوده 0.37 – 0.84 و 0.15 – 0.42 میلی گرم در لیتر با میانگین 0.05 ± 0.50 و 0.03 ± 0.24 میلی گرم در لیتر مشاهده شد. به ترتیب. مقدار DO، Fe و منگنز در بلوک‌های Baloda Bazar و Batapara نسبتاً بالاتر بود. با این حال، مقدار سایر پارامترهای مشاهده شده قابل مقایسه بود،شکل 3 .

3.4. آلودگی میکروبی

میکروب ها باعث بسیاری از بیماری ها مانند بیماری های اسهالی از جمله وبا و سایر بیماری های جدی مانند بیماری کرم گینه، تیفوئید و اسهال خونی می شوند. در این کار میکروب شاخص یعنی کلیفرم های صورت، استرپتوکوک های صورت، سالمونلا، جلبک ها و قارچ ها تعیین شد و نتایج در جدول 4 نشان داده شده است. کروماتوگرام باکتری های شاخص (یعنی کلی فرم کل، E. coli و سودوموناس)، مخمر و قارچ ها در شکل 4 نشان داده شده است. غلظت آنها از 10 ² – 10 ⁷ شمارش در میلی لیتر بود. تست مثبت باکتری سالمونلا برای تمام مخازن آب همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است مشخص شد .

3.5. ارزیابی کیفیت آب

طبق نمودار پایپر ( شکل 5 )، آب نوع Na + Mg + Ca + HCO ₃ معمولاً در دریاچه‌های گودال مناطق مورد مطالعه در دسترس بود. آب دریاچه گودال با F- ^، Fe، منگنز و SLS به ترتیب فراتر از حد مجاز 1.5، 0.30، 0.05 و 1 mg/L آلوده شده بود [ 19 ] [ 20 ]. علاوه بر این، مقادیر EC، TDS و TA آب به ترتیب بالاتر از حد توصیه شده 300 µS/cm، 500 mg/L و 120 mg/L یافت شد. مشخص شد که همه دریاچه‌های گودال به میکروب‌هایی مانند کلیفرم‌های صورت، استرپتوکوک‌های صورت، سالمونلا، جلبک‌ها و قارچ‌ها فراتر از حد مجاز آلوده هستند [ 19 ] [ 20 ]. آب دریاچه گودال برای مصارف شرب مناسب نیست.

مقادیر SAR، SH و MH آب منطقه مورد مطالعه از 0.5 – 1.9، 11٪ – 39٪ و 16٪ – 80٪ با میانگین 0.1 ± 1.0، 3 ± 22 درصد و 6 ± 41 درصد متغیر بود. ٪، به ترتیب، جدول 4 . به طور کلی، مقدار SAR، SH و MH کمتر از 1، <20، و <40 برای اهداف آبیاری خوب در نظر گرفته شد [ 21 ] [ 22 ]. کیفیت آب دریاچه های گودال با استفاده از نمودارهای شوری و ویلکاکس همانطور که در شکل 6 ، شکل 7 نشان داده شده است، ارزیابی شد . می توان از آنها برای اهداف آبیاری استفاده کرد.

3.6. منابع آلاینده ها

ماتریس همبستگی متغیرها در جدول 5 خلاصه شده است. در میان آنها، F- ^، Mg2 ⁺ و ^{Ca2 +} به خوبی همبستگی پیدا شد، نشان می دهد که منشاء از منابع مشابه یعنی شسته شدن از سنگ آهک است. محتوای Na ⁺ به خوبی با محتوای SLS همبستگی داشت، که نشان دهنده منشاء استفاده از سدیم لوریل سولفات به عنوان شوینده است.

4. نتیجه گیری

آلاینده های اصلی آب دریاچه گودال F- ^، سورفکتانت و میکروب بودند که آب را برای مصارف آشامیدنی نامناسب نشان دادند. با این حال، آلودگی‌های سورفکتانت و میکروبی را می‌توان با اعمال محدودیت در استفاده‌های حمام و شستشو از آب دریاچه کنترل کرد. خصوصیات فیزیکی مانند اسیدیته، رسانایی، سختی، قلیاییت و شوری آب کمتر از حد مجاز بوده و می تواند برای مصارف آبیاری مورد استفاده قرار گیرد.

WQI = شاخص کیفیت آب، SAR = نسبت جذب سدیم، SH = خطر سدیم، MH = خطر منیزیم، TC = کلیفرم کل، PM = سودوموناس.

منابع

[ 1 ]	Miller, GC, Lyons, WB and Davis, A. (1996) درک کیفیت آب دریاچه های گودال. Environmental Science Technology, 30, 118A-123A. https://dx.doi.org/10.1021/es9621354
[ 2 ]	Castro, JM and Moore, JN (2000) دریاچه های چاله: ویژگی های آنها و پتانسیل برای اصلاح آنها زمین شناسی محیطی، 39، 1254-1260. https://dx.doi.org/10.1007/s002549900100
[ 3 ]	گوپتا، اس.، نایاک، اس و ساها، RN (2012) شیمی یون اصلی و توزیع فلز در دریاچه معدن زغال سنگ آلوده به پساب های صنعتی: محدودیت های هوازدگی و ورودی های انسانی. علوم زمین زیست محیطی، 67، 2053-2061.
[ 4 ]	Chandra، S.، Singh، A. and Tomar، PK (2012) ارزیابی ارزش های کیفیت آب در دریاچه پورور چنای، حسین ساگار حیدرآباد و ویهار دریاچه بمبئی، هند. تراکنش علوم شیمی، 1، 508-515. https://dx.doi.org/10.7598/cst2012.169
[ 5 ]	Gwiazda، ES و Zurek، R. (2006) توزیع عناصر کمیاب در مرومیکتیک پیت لیک، اسپرینگر. آلودگی هوا و خاک آب، 174، 181-196. https://dx.doi.org/10.1007/s11270-006-9091-4
[ 6 ]	Spry, DJ and Wiener, JG (1991) فراهمی زیستی فلز و سمیت ماهی در دریاچه‌های کم قلیایی: بررسی انتقادی. آلودگی محیط زیست، 71، 243-304. https://dx.doi.org/10.1016/0269-7491(91)90034-T
[ 7 ]	Motyka، J. و Czop، M. (2004) تغییرات کیفیت آب در معدن سنگ آهک رها شده Zakrzówek در نزدیکی کراکوف، لهستان. مجله لهستانی مطالعات محیطی، 13، 187-191.
[ 8 ]	Motyka، J. و Czop، M. (2008) تغییرات عمودی آهن و منگنز، غلظت در آب از معدن سنگ آهک رها شده Zakrzówek در نزدیکی کراکوف (لهستان جنوبی). دهمین کنگره بین المللی انجمن آب معدنی، کارلسباد، جمهوری چک، 197-200. https://toc.proceedings.com/14225webtoc.pdf
[ 9 ]	Tandel، BN، Macwan، JEM و Soni، CK ارزیابی شاخص کیفیت آب دریاچه کوچک در منطقه گجرات جنوبی، هند. https://psrcentre.org/images/extraimages/63.%2010.pdf
[ 10 ]	Marques، ED، Sella، SM، Mello، WZ، Lacerda، LD و Silva-Filho، EV (2008) Hydrogeochemistry of Sand Pit Lakes در حوضه Sepetiba، ریودوژانیرو، جنوب شرقی برزیل. آلودگی هوا و خاک آب، 189، 21-36. https://dx.doi.org/10.1007/s11270-007-9550-6
[ 11 ]	Moncur، MC، Ptacek، CJ، Blowes، DW و Jambor، JL (2006) تغییرات فضایی در ترکیب آب در یک دریاچه شمالی کانادا تحت تاثیر زهکشی معدن. ژئوشیمی کاربردی، 21، 1799-1817. https://dx.doi.org/10.1016/j.apgeochem.2006.06.016
[ 12 ]	Pellicori، DA، Gammons، CH، سیمون، R. و پولسون، SR (2005) ژئوشیمی و ترکیب ایزوتوپ پایدار دریاچه گودال برکلی و آب‌های معدن اطراف، Butte، مونتانا. ژئوشیمی کاربردی، 20، 2116-2137. https://dx.doi.org/10.1016/j.apgeochem.2005.07.010
[ 13 ]	Denimal, S., Bertrand, C., Mudry, J., Paquette, Y., Hochart, M. and Steinmann, M. (2005) Evolution of the Aqueous Geochemistry of Mine Pit Lakes-Blanzy-Montceau-les-Mines Coal حوضه (Massif Central، فرانسه): منشأ محتویات سولفات; اثرات طبقه بندی بر کیفیت آب. ژئوشیمی کاربردی، 20، 825-839. https://dx.doi.org/10.1016/j.apgeochem.2004.11.015
[ 14 ]	Castendyk، DN، Mauk، JL و Webster، JG (2005) یک روش کمی سازی مواد معدنی برای سنگ های دیواری در معادن روباز، و کاربرد در معدن Martha Au-Ag، Waihi، نیوزیلند. ژئوشیمی کاربردی، 20، 135-156. https://dx.doi.org/10.1016/j.apgeochem.2004.07.001
[ 15 ]	APHA (2005) روشهای استاندارد برای بررسی آب و فاضلاب. نسخه بیست و یکم، APHA، AWWA و WEF، واشنگتن دی سی. https://www.worldcat.org/oclc/156744115/editions?editionsView=true&referer=di
[ 16 ]	Nollet Leo، ML و De Gelder Leen، SP (2007) کتابچه راهنمای تجزیه و تحلیل آب. چاپ دوم، چاپ CRC، بوکا راتون، 784 ص. https://www.crcpress.com/Handbook-of-Water-Analysis-Second-Edition/Nollet-De-Gelder/9780849370335
[ 17 ]	پاتل، R. و پاتل، KS (1998) تعیین تزریق جریان سورفکتانت های آنیونی با رنگ های کاتیونی در آب های هند مرکزی. تحلیلگر، 123، 1691-1695. https://dx.doi.org/10.1039/a802945h
[ 18 ]	Rakiro Bootech System Pvt. Ltd، دستگاه تشخیص میکروب Bactaslyde. https://rakiro.net/bactaslyde.html
[ 19 ]	BIS (2003) مشخصات استاندارد آب آشامیدنی هند (IS 10500:1991)، ویرایش. 2.2 (2003-2009). دفتر استاندارد هند، دهلی نو.
[ 20 ]	WHO (2011) دستورالعمل برای کیفیت آب آشامیدنی. ویرایش چهارم، سازمان بهداشت جهانی، ژنو. https://apps.who.int/iris/bitstream/10665/44584/1/9789241548151_eng.pdf
[ 21 ]	ریچاردز، لس آنجلس (1954) تشخیص و بهبود خاکهای شور و قلیایی. کارکنان آزمایشگاه شوری ایالات متحده راهنمای کشاورزی شماره 60، وزارت کشاورزی ایالات متحده و انتشارات IBH. Coy Ltd.، دهلی نو، 98-99. https://dx.doi.org/10.1097/00010694-195408000-00012
[ 22 ]	Wilcox, LV (1955) طبقه بندی و استفاده از آبهای آبیاری. USDA، بخشنامه 969، واشنگتن دی سی.