原文
，卷数:13(1)
印度泰米尔纳德邦诺耶尔河理化及重金属特征研究
- *通信:
- Babunath R，博士，政府艺术学院(自治)动物学系，印度泰米尔纳德邦卡鲁-639005;电话:+ 91 - 8870151908;电子邮件: (电子邮件保护)
收到:2017年1月9日;接受:2017年2月25日;发表:2017年2月27日
引用:刘建军，刘建军，刘建军，等。长江中下游河流重金属污染特征研究。环境科学学报，2017;13(1):130。
摘要
诺雅尔河是高韦里河的主要支流，是泰米尔纳德邦最重要的河流之一。不幸的是，诺雅尔河的某些河段受到工业和城市废物的严重污染。本研究对诺雅尔河的污染水平进行了分析，以期建立诺雅尔河分区污染水平数据库。从2008年7月至2009年6月，在Noyyal河的五个采样点对样本进行了为期一年的分析。共对5个采样点的23个理化参数进行了分析。Orathupalayam坝区的污染物浓度高于允许的限度，最低的浓度是在chadiayal。各采样点共检出Cr、Zn、Cd、Cu、Pb、Hg 6种重金属。环境因子的线性组合，包括重金属进行主成分分析(PCA)。所有的物理化学和重金属都被观察到最大到允许的限度。结果表明:研究区内诺雅尔河为中度污染。
关键字
Noyyal河;理化参数;重金属;原子吸收光谱法、主成分分析
介绍
“Noyyal”是泰米尔历史上的一条圣河。它起源于泰米尔纳德邦西高止山脉的Velliangiri山。它流经泰米尔纳德邦的哥印拜陀、蒂鲁普尔、罗德和卡鲁尔地区。长江全长180公里，面积3510平方公里。公里。河流流域的边界在北纬10°54 ' 00"到11°19' 03"之间，东经76°39' 30"到77°05' 25"之间。河流为位于哥印拜陀和蒂鲁普尔市及其周围的几个水箱供水。近年来，由于水体周边地区管理不善，水体的营养物质富集程度空前，导致水体富营养化。富营养化表现为营养状态升高、沉积速率加快、蓄水能力丧失、保存期缩短、水质恶化。任何水生生物的物理化学特性生态系统其生物群的性质和分布是相互直接联系和相互影响的，受到多种自然调控机制的控制。污水的排放严重污染了该地区的地表水和地下水，也污染了农业用地。蒂鲁普尔印染和漂白工业的废水颜色浓烈，悬浮物量大，pH值和温度波动大，BOD和COD高[1]。重金属是另一种环境成分，当它们超过安全水平时，会产生毒性作用。其中一些元素，如铜、镍、铬和铁，是人体必不可少的元素低这是所有生命生存的集中地。有大约50种重金属因其对人体的毒理学重要性而受到特别关注健康其中许多元素，如锌、铜、镍和锰，也是生物体必需的微量元素。然而，如果这些金属积累的水平很高，或者摄入的量超过了所需的浓度，那么它们就会导致严重的疾病健康问题(2]。人类活动，比如采矿，最终处置处理过的和未处理的浪费来自不同工业的含有毒金属及金属螯合物的污水[3.]。水体被认为是最便宜和方便的垃圾处理系统。这种趋势导致了不分青红皂白和过度加载浪费物质进入水生系统，超出了它们的自我净化能力。今天，诺雅尔河流域的部分地区是"工业废弃地"，即由于大规模排放工业废水而退化的地区[4]。鉴于诺雅尔河水质恶化的需要，本研究着重分析了诺雅尔河的理化和重金属参数水平。
本研究的目的
在诺雅尔河中选择五个有战略意义的采样点。按季节/月分析五个监测站水的理化参数，如颜色、气味、酸碱度、溶解氧、总悬浮固体、总溶解固体、钙硬度、镁硬度、氯化物、硫酸盐、硝酸盐、生物需氧量和生物需氧量。5个采样站水体、沉积物重金属季节性分析。
材料与方法
为诺雅尔河流域选择五个战略位置的采样站，即chadiayal、Mangalam、Anakuli、Orathupalayam水坝和诺雅尔村。每月(2008年7月至2009年6月)用干净的聚乙烯罐或玻璃瓶收集Noyyal河水样。沉积物样本收集在干净的聚乙烯袋中。样品保存在冰桶中，直到运到实验室，然后保存在5°C-10°C。所有的理化分析均在样品采集后的24小时内完成，采用标准的水和水的检测方法浪费水(5]。氧分析样品采集后立即固定，使用改良的Winkler试剂APHA [5]。COD分析样品用1ml Conc固定。H2所以4［6]。沉积物样本在培养皿中取出，并在50°C的热风烤箱中干燥过夜。取100g干燥沉淀物样品，经250目筛网研磨过筛，产生细颗粒，制成酸消化法水样[7]。水样用Whatman 40-41滤纸过滤。采用原子吸收分光光度计AA-6D对水和沉积物样品中的重金属含量进行了分析。包括重金属在内的环境因素的线性组合使用多元分析计算机软件PRIMER V6进行主成分分析(PCA) [8]以了解造成各采样站之间差异的环境因素，并划定受污染的河段。
结果
在研究期间，分析了颜色、气味、温度、浊度、总溶解固体和电导率等物理参数。年平均值为表1．对Noyyal河水样的pH、BOD、COD、总碱度、总硬度、钙、镁、铁、硝酸盐、氯化物、氟化物、硫酸盐、磷酸盐等化学参数进行了分析。中表示的数据表1给出诺雅尔河水样中化学参数的平均值。除变化采样站外，所有物理化学特征均达到最高水平。
| 年代。 不。 |
PhysicalParameters | Chadivayal | Mangalam | Anakuli | Orathupalayam大坝 | Noyyal村 | 允许限量(mg/L) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 01 | 颜色 | 清晰的 | 清晰的 | 浅棕色的 | 轻微的 带黑色的 |
浅棕色的 | 清晰的 |
| 02 | 气味 | 没有一个 | 没有一个 | 有气味的 | 有气味的 | 有气味的 | 无气味的 |
| 03 | 温度(°C) | 23.05±0.80 | 25.23±1.29 | 26.07±1.30 | 25.27±1.65 | 24.50±1.26 | 30 - 32°c (who) |
| 04 | 浊度(南大) | 1.40±0.42 | 2.45±0.91 | 3.63±0.74 | 5.23±1.18 | 4.0±0.72 | 2.5(世卫组织) |
| 05 | 总溶解固体 | 67.66±15.31 | 939.8±124.0 | 1556.6±678.6 | 3814.16±1096.26 | 2555.8±1061.5 | 500(世卫组织) |
| 06 | 电导率(µs/cm) | 93.08±11.20 | 1279.8±197.5 | 2265.4±902.9 | 3151.6±858.6 | 2087.6±893.3 | |
| 化学参数 | |||||||
| 01 | pH值 | 6.923±0.41 | 6.99±0.52 | 7.16±0.61 | 7.91±0.71 | 7.38±0.59 | 6.5 - 8.5 (who) |
| 02 | 生化需氧量 | 0.48±0.24 | 7.75±1.63 | 15.98±6.15 | 23.27±4.66 | 9.34±3.84 | 5.0(世卫组织) |
| 03 | 鳕鱼 | 0.94±0.26 | 17.5±7.32 | 27±6.28 | 41.6±9.432 | 24.3±7.31 | 10.0(世卫组织) |
| 04 | 碱度总 | 29.25±7.82 | 185.8±31.19 | 290.8±84.14 | 377.33±127.36 | 282.16±53.70 | 500(世卫组织) |
| 05 | Totalhardness | 50.08±8.02 | 518.6±127.6 | 744±149.7 | 891.6±234.5 | 696.6±209.0 | 250(世卫组织) |
| 06 | 钙 | 12.5±1.93 | 134.9±34.36 | 160.8±28.83 | 183.5±31.1 | 142.9±16.1 | 250(世卫组织) |
| 07 | 镁 | 19.0±8.46 | 57.25±9.50 | 79.33±10.7 | 111.16±18.46 | 70.5±14.2 | 30(世卫组织) |
| 08 | 铁 | 0.08±0.048 | 0.065±0.05 | 0.079±0.02 | 0.24±0.11 | 0.106±0.03 | 0.1 (CPHEEO) |
| 09 | 硝酸 | 1.36±0.56 | 4.61±1.49 | 10.02±4.86 | 18.01±4.86 | 10.51±2.25 | 45(世卫组织) |
| 10 | 氯 | 12.24±4.10 | 293.3±60.9 | 598.7±312.6 | 1337.5±262.1 | 866.2±406.8 | 200(世卫组织) |
| 11 | 氟化 | 0.13±0.06 | 0.39±0.28 | 0.42±0.32 | 2.42±1.42 | 1.03±0.72 | 1.0 (CPHEEO) |
| 12 | 硫酸 | 2.88±2.45 | 61.33±16.82 | 183.8±70.68 | 372.08±138.32 | 246.8±116.9 | 200(世卫组织) |
| 13 | 磷酸 | 0.22±0.17 | 0.51±0.31 | 1.70±0.72 | 3.20±1.35 | 2.03±0.54 | 0.1(世卫组织) |
表1:Noyyal水样物理化学特性(2008年7月至2009年6月12个月平均值±标准差)
采用原子吸附分光光度法(AAS)分析了诺雅尔河水和沉积物中重金属微量污染物的含量，在诺雅尔河水样中检测到锌(Zn)、铜(Cu)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和汞(Hg)等6种重金属。水样中这些金属的浓度比较表明，它们的浓度递减顺序为:Cr> Zn> Cd> Pb> Cu> Hg。表2图中显示了诺雅尔河不同位置水中所有重金属的平均值。在柴代ayal水样中，痕量重金属Zn、Cu、Cd和Pb分别为0.200 mg/L、0.024 mg/L、0.005 mg/L和0.040 mg/L。在Mangalam水样中可以观察到六种重金属，它们的含量略高于chadiayal水样。与chadiayal和Mangalam的水样相比，Anakuli的水样中重金属的浓度更高。在Anakuli水样中，Cr和Zn的浓度分别为2.123 mg/L和1.696 mg/L。Cr和Zn在该站处于最高水平。在Orathupalayam大坝的水中，重金属含量很高，高于其他采样地点。
| S.no | 重金属 | 取样站 | 允许限量(mg/l) (IS: 10500) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Chadivayal | Mangalam | Anakuli | Orathupalayam 大坝 |
Noyyal村 | |||
| 01 | 锌(锌) | 0.200±0.001 | 0.487±0.020 | 1.696±0.03 | 2.867±0.181 | 2.062±0.026 | 5.0 |
| 02 | 铜(铜) | 0.024±0.002 | 0.100±0.031 | 0.662±0.082 | 1.424±0.091 | 0.825±0.074 | 0.05 |
| 03 | 镉(Cd) | 0.005±0.001 | 0.081±0.009 | 0.608±0.084 | 1.539±0.086 | 1.048±0.008 | 0.01 |
| 04 | 铅(Pb) | 0.040±0.009 | 0.290±0.067 | 0.686±0.074 | 1.421±0.83 | 0.836±0.069 | 0.1 |
| 05 | 铬(Cr) | 零 | 0.700±0.007 | 2.123±0.19 | 3.358±0.98 | 2.356±0.84 | 0.05 |
| 06 | 水银(汞) | 零 | 0.021±0.009 | 0.042±0.007 | 0.120±0.076 | 0.076±0.012 | 0.001 |
表2:Noyyal水样重金属浓度(mg/L)(2008年7月至2009年6月12个月平均值±标准差)。印度标准饮用水规范(1991)，印度标准局，印度标准10500。
重金属离子浓度由高到低依次为Cr>Zn>Cd>Cu>Pb>Hg。Orathupalayam大坝水体Cr平均值最高为3.358 mg/L, Zn平均值最高为2.867 mg/L。Noyyal村水样重金属浓度低于Orathupalayam大坝，但远高于其他采样点。Noyyal村水样总体上Cr、Zn含量较高，Cd、Cu、Pb、Hg含量较低。资料载于表3显示了诺雅尔河不同地点沉积物样本中重金属的平均含量。在4个研究地点共观察到6种重金属，除chadiayal地区没有Cr和Hg外。在Orathupalayam大坝和Noyyal村沉积物样品中观察到重金属的最高浓度。Cr和Zn的浓度高于其他重金属。chadiayal沉积物中重金属含量最低。
| S.no | 重金属 | 取样站 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Chadivayal | Mangalam | Anakuli | Orathupalayam大坝 | Noyyal村 | ||
| 01 | 锌(锌) | 0.362±0.032 | 1.005±0.87 | 2.073±0.685 | 3.353±1.11 | 2.599±1.31 |
| 02 | 铜(铜) | 0.115±0.066 | 0.521±0.084 | 0.880±0.041 | 1.623±0.68 | 1.301±0.74 |
| 03 | 镉(Cd) | 0.192±0.021 | 0.413±0.033 | 0.891±0.042 | 1.428±0.74 | 1.181±0.32 |
| 04 | 铅(Pb) | 0.326±0.081 | 0.540±0.12 | 0.904±0.18 | 1.503±0.911 | 1.104±0.32 |
| 05 | 铬(Cr) | 零 | 1.484±0.58 | 2.736±0.981 | 4.045±1.21 | 3.32±0.711 |
| 06 | 水银(汞) | 零 | 0.114±0.063 | 0.221±0.72 | 0.317±0.071 | 0.209±0.10 |
表3:Noyyal沉积物样品重金属浓度(mg/kg)(2008年7月至2009年6月12个月平均值±标准差)。
理化因素和重金属的主成分分析
对chadiayal、Mangalam、Orathupalayam大坝和Noyyal村4个采样站的22个变量(理化因子和重金属)进行主成分分析，提取出3个主成分。个人电脑1特征值为14.7，可解释66.8%的环境因子变异。个人电脑2解释了另外21.5%的变异和PC3.， 11.7%的变异。变量的线性组合定义了PC轴1和电脑2，也称为特征向量。特征向量(表4)，表示给定环境因素对主成分的贡献。PC的特征向量方程系数1和电脑2也表示为矢量图(图1）.向量长度反映了每个变量的贡献PC的重要性1和电脑2轴，相对于所有PC轴。从图中可以看出，温度、浊度、TDS、BOD、COD、碱度、硬度(Ca、Mg)、铁、硝酸盐、氟化物、氯化物和硫酸盐是影响采样站间差异的主要环境因素。在重金属中，锌、镉和铬是造成这些变化的主要因素。该图还显示了基于环境参数的采样点的分离。由于环境因子水平较低，且具有合理的稳定性，在环境污染的排序中，恰迪雅尔河是最小的，或者说生境受所选环境因子的支配程度较小。环境因子影响的递进性在河流下游流经芒格拉姆到达Orathupalayam水坝处表现得明显，在那里环境因子的影响最大。Noyyal村的情况亦有轻微好转(图1)个人电脑分数(表4)也指出了环境因素的高度影响，即奥拉图帕拉扬大坝场址的污染。
图1:环境数据-矢量图。
| 特征值 | |||
|---|---|---|---|
| 个人电脑 | 特征值 | %的变化 | Cum. %的变化 |
| 1 | 14.7 | 66.8 | 66.8 |
| 2 | 4.72 | 21.5 | 88.3 |
| 3. | 2.57 | 11.7 | One hundred. |
| 特征向量 | |||
| (构成PC的变量线性组合中的系数) | |||
| 变量 | PC1 | PC2 | 生物 |
| Tem。 | 0.19 | -0.295 | -0.149 |
| Turbi。 | 0.031 | 0.446 | 0.133 |
| TDS | 0.259 | -0.052 | 0.019 |
| 电子商务 | 0.259 | -0.05 | 0.02 |
| pH值 | 0.248 | 0.091 | -0.151 |
| 生化需氧量 | 0.238 | 0.084 | -0.227 |
| 鳕鱼 | 0.192 | 0.296 | 0.127 |
| Alkal。 | 0.257 | -0.077 | -0.002 |
| 硬度 | 0.247 | -0.148 | -0.015 |
| Ca | 0.249 | -0.137 | -0.033 |
| 玛格。 | 0.245 | -0.158 | 0.008 |
| 铁 | 0.164 | 0.277 | 0.306 |
| 硝酸 | 0.257 | -0.018 | 0.099 |
| 氯 | 0.258 | -0.066 | 0.023 |
| 氟化 | 0.227 | 0.068 | -0.292 |
| 硫酸 | 0.258 | -0.054 | 0.051 |
| 无机磷。 | -0.058 | -0.207 | 0.539 |
| 锌 | 0.224 | -0.005 | 0.32 |
| 铜 | -0.022 | 0.302 | -0.468 |
| Cd | 0.215 | 0.252 | -0.083 |
| Pb | 0.087 | -0.425 | -0.122 |
| Cr | 0.198 | 0.259 | 0.205 |
| 主成分得分 | |||
| 样本 | 分1 | 分2 | 分3 |
| Ch | -5.15 | 1.45 | 3.93 e-02 |
| 米 | -0.366 | -2.91 | 1．08 |
| O | 3.83 | 1.86 | 1.16 |
| N | 1.69 | -0.405 | -2.28 |
表4:主成分分析。环境数据。
讨论
诺雅尔河受到城市、工业和农业废物的影响，因此，与其他河流相比，水的物理化学特征表现出高度的变化。的程度水污染一般用pH、EC、溶解氧、BOD、COD、营养物、矿物质等参数来表示。chadiayal和Mangalam的水无色无味。其余采样点呈浅棕色，水有臭味。工业浪费来自蒂鲁普尔的水可能改变了阿纳库里-奥拉图帕拉亚姆河段河水的颜色和气味。由于工业污水，诺伊亚尔的TDS和各种盐类含量很高[9Geetha。［10]报告了从蒂鲁普尔地下水源收集的水样中pH值、碱度、氯化物、氮、硫酸盐、磷酸盐、总硬度、镁和钠的高值，并建议这些水源可能受到漂白和染色废物的污染，因为大部分的浪费蒂鲁普尔的水被排入诺雅尔河。水浑浊是由悬浮的无机物、分散的有机物、微生物等。低chadiayal坝浊度值为1.4 NTU, Orathupalayam坝浊度值为5.2 NTU。诺耶尔河下游地区的浊度远高于世卫组织允许的限度。其中Orathupalayam大坝水样TDS值较高，达3814 mg/L。河水中高含量的TDS可能具有通便或便秘作用[11]。BOD是水质的另一个重要参数，它指的是水中有机物生化分解的耗氧量。BOD用于确定污水和污水对氧气的相对需求量，是污染程度的指标。在整个研究期间，Anakuli和Orathupalayam大坝的BOD值处于较高水平，表明Tiruppur和Coimbatore市的工业和纺织厂的有机污染物导致水质差。Orathupalayam大坝的最大BOD值为23.2 mg/l， [12]。在本研究中，发现COD在1.0 mg/l(最小)到47 mg/l(最大)之间变化。在Orathupalayam, BOD和COD值在整个研究期间都很高(表1)，远远超出了世卫组织允许的限度。这些表明，诺雅尔河的水几乎在整个河流中都受到纺织工业化学品和城市污水的污染。
重金属被认为是自然水体污染的一个主要原因，由于其对生物体的固有毒性而受到相当大的关注。重金属到达水生环境，悬浮或部分溶解于水柱中，在生物体内积累。对诺雅尔河不同位置水样和沉积物中Zn、Cu、Cd、Pb、Cr、Hg等重金属进行了研究。诺雅尔河的水受到来自蒂鲁普尔和哥印拜陀城市的城市和工业废物以及农业废物的影响，这些可能是重金属含量增加的主要原因。蒂鲁普尔市未经处理的染料厂废水可能对水和沉积物的重金属污染贡献更大。Cr和Zn在水体和沉积物中的浓度高于其他重金属。重金属在水体中的相对优势顺序为:Cr>Zn>Cd>Cu>Pb>Hg。［13]报告说，金属，特别是重金属，在地表水的污染中具有特别重要的作用，其中一些浓度是有益的，而另一些则是有害和有毒的。一些金属，如钙和镁是必需的化学元素，而其他金属则对水的奇怪消费者产生负面影响。经证实，铅、汞、砷是强污染物，具有毒性。重金属的毒性取决于金属的种类、化合物、到达生物体的数量以及金属的延长作用。在这一金属族中有:Hg、Pb、Cd、Cr、Cu、Ni、As、Zn。
诺雅尔河各采样点的理化指标和重金属指标除恰迪瓦亚尔外均呈极高浓度。结果清楚地表明，诺雅尔河现在已经变成了一个巨大的排水沟，在其蜿蜒的路径上承载着工业废物和污水。水质恶化影响作物生长，最终影响农业用地的生产力。
结论
研究结果表明，诺雅尔河的水和沉积物可能受到工业废物的污染。研究结果还显示，在该河的五个采样地点，观察到大量的重金属，如镉、铬、锌、铜、汞、铅等，并分析了23个理化参数。水中的重金属增加了重金属在水生生物中积累的可能性，因为这些污染物通过几种途径进入鱼类和大型无脊椎动物。在消费过程中，重金属进入食物链，对人体产生有害影响。本研究结果反映了诺雅尔河重金属污染的严重程度，强调了采取修复措施的必要性。
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