斯里兰卡贾夫纳半岛两大含水层系统改善饮用水质量的家庭补救方法效果评估

摘要

Chunnakam和Vadamaradchi是斯里兰卡贾夫纳半岛的两个主要含水层系统。本研究的目的是比较这些含水层中生活水井的水质，并评估生活水处理对污染水的效果。采集各含水层重复井水样品，测定pH、溶解氧(DO)、电导率、总溶解固体(TDS)、盐度、温度、总固体(TS)、总硬度(TH)、化学需氧量(COD)、油脂(OG)、硝态氮(N)和总磷酸盐(TP)。从生活水井中抽取的水经商用矿物过滤器过滤辣木属鉴定叶粉，100℃煮沸10 min，测定TH、OG、N、TP。春纳康的OG和N显著高于Vadamaradchi, DO显著低于Vadamaradchi。部分井TH、N、OG超过斯里兰卡标准协会制定的饮用水质量标准。辣木属鉴定叶粉过滤显着减少N显着减少，并通过商业矿物过滤器过滤显着减少OG，TH和N。在100℃下沸腾可以显着移除，但可能导致N的显着增加，这可能导致健康影响。

1.介绍

位于斯里兰卡北部地区的Jaffna半岛包含四个主要的含水层系统，即Chunnakam（Valikamam地区），Thenmaradchi，Vadamaradchi和Kayts [1］.该地区的地质主要由中新世石灰石组成，被认为是适宜开发含水层的地质物质[2］.这个国家的这一地区由于地势平坦，又缺乏降雨，没有常年流淌的河流。由于这一地区地势平坦，不可能修建水库。因此，所有的生活用水以及工业和农业用水在很大程度上依赖于地下水来源。这些地下水的补给是在非常短的雨季进行的[3.］.半岛有超过100,000个挖井井，其中大约20％是农场井，其余的井用于满足城乡中国内和饮酒目的的要求[4.］.

半岛的地下水资源仍然是恒定的，而随着人口和发展活动的增加，水需求继续增加。此外，由于时间和空间的降雨分布不均，水资源正在下降。地下水资源管理尚未伴随着系统研究，以评估现有地下水资源的潜力[5.］.继续过度开采超过安全产量，可能导致地下水位逐渐下降[6.］.

贾夫纳半岛的地下水含水层也容易出现地下水质量问题，因为资源有限，其质量随着时间的推移而恶化。盐水侵入由于过度表达，由于浸泡坑，水的硬度，硝酸盐污染，由于过度使用的硝酸盐而导致的污水，以及由于原油的污染成为影响可用地下水质量的主要问题[7.-9.］.jaffna半岛地下水的原油污染是自2008年以来的一个问题。当水被原油污染时，由于油性气味和潜在的有毒烃类产品和原油中的重金属的存在，它会变得无法垂下的可能导致严重的健康影响还是[9.那10.］.尽管存在高硝酸盐，油脂和油脂水平，但这些地区的家庭仅依靠地下水进行国内和饮酒。因此，必须在使用之前，为家庭井收集的水进行更便宜，可行和高效的家庭水处理，以便在使用这些井中进行国内和饮酒需求。

世界各地都在广泛研究如何使污染水处于可饮用状态的补救措施。为了改善世界各地污染水的水质，研究了多种自然修复和综合修复方法。使用天然材料在许多研究团体中越来越受欢迎，因为这些方法提供了更经济、更环保的水净化方法。木瓜种子和泥土，辣木属鉴定种子和辣木属鉴定研究了叶提取物对污染物的去除效率[11.-14.］.铜的吸附水溶液用木瓜种子作为一种低成本吸附剂研究发现,木瓜种子具有较高潜力被用作一种有效的吸附剂去除铜离子,将有助于对重金属去除废水处理厂的设计(15.］.

这辣木属鉴定叶提取物在生活污水处理中显示出成功的结果，以降低硬度和总溶解固体，改善水质。人们还发现树叶辣木属鉴定具有减少水中硫酸盐和硝酸盐浓度的能力[16.］.然而，这些简单而有效的治疗方法在斯里兰卡并没有得到广泛的研究。

本研究主要集中在Jaffna半岛的春塔姆和Vadamaradchi含水层的水质评估。Vadamaradchi Aquifer被认为是Jaffna半岛最不受污染的含水层，Chunnakam Aquifer是Jaffna半岛最大的和主石灰含水层，由于过度使用肥料，它被认为受到硝酸盐的高度污染。此外，由于用原油污染，人们抱怨水变得不适合国内和农业目的。Chunnakam地区的人们在Vadamaradchi地区提供来自Vadamaradchi地区的非含有含水层的饮用水作为临时解决方案。但是，没有适当的研究，以比较Chunnakam Aquifer的水质参数与Jaffna半岛的未受污染含水层的水。除此之外，没有建议净化污染水的补救措施，以提高水质。

因此，本研究旨在比较油脂、硝酸盐氮、总固体含量、总硬度、从位于Chunnakam和Vadamaradchi含水层的家庭水井中收集的水的总磷酸盐和其他基本水质参数，并确定小规模家庭补救措施处理污染水的有效性。

2.方法论

2.1。研究区

这个抽样网站位于贾夫纳半岛的Vadamaradchi和Chunnakam部门秘书处分区。Vadamaradchi地区由Vadamaradchi Aquifer喂养，春卡汉含水层喂养Chunnakam地区。

从每个含水层中随机抽取10口国内井，每口井采集5个重复水样，并按照APHA, 1998 [17.］.采样的国内井的位置在图中给出1．

2．2.水质分析

使用预先校准的多参数水质检测仪(HACH模型:H940)原位测量每个水样的温度、盐度、pH、电导率、溶解氧浓度和总溶解固体。水质样本已按照1998年《水质监测条例》的规定保存[17.]，然后被运送到斯里兰卡克拉尼亚大学动物与环境管理系的实验室。在实验室中，化学需氧量(COD)、硝酸盐浓度、总磷浓度、总硬度、总固体含量和油脂浓度是按照1998年APHA中描述的方法测量的。为了评估水质参数的空间变化，在每口井取样(图1）按5月至2016年8月按月间隔完成。

2.3。水处理化验

从生活水井中取样的水(图1）通过商业矿物过滤器进行过滤，过滤通过辣木属鉴定叶粉(玻璃过滤柱中原水1 g/L)， 100℃煮沸10分钟，这些水样中的总硬度、油脂浓度、硝态氮浓度和总磷浓度按照1998年APHA中描述的方法进行测量[17.］.

辣木属鉴定叶粉的制备由Saduzaman等人，2013年描述。这辣木属鉴定叶子被收获辣木用蒸馏水冲洗。然后阴干，阴干后的叶子用粉碎机(Bright Elegant-240V6A)磨成粉末。得到的粉末储存在阴凉干燥处的干燥器中，直到用于过滤实验。

２.４.统计分析

在使用Anderson darling检验确认正态性后，使用Student’s进行数据分析T.-检验，确定Vadamaradchi和Chunnakam地区生活井水质参数空间变化的显著性。配对T.-检验分析处理前后水质参数差异的显著性。采用MINITAB 14统计软件包进行统计分析。

2.5。与饮用水质量标准的比较

将处理前后国产井的物理化学参数与斯里兰卡标准协会(SLSI)制定的饮用水水质标准进行比较。

3.结果与讨论

3．1.水质分析

平均值±标准偏差的空间变化（SD）以及Vadamaradchi地区的国内井采样的水质参数的最小值和最大值，以及斯里兰卡标准机构建立的饮用水标准[18.那19.]在表格中给出了超出SLSI饮用水标准的采样孔的百分比1．

Chunnakam地区的pH值、电导率、总溶解固体、盐度、温度、总固体、总硬度、化学需氧量和总磷浓度与Vadamaradchi地区没有显著差异(见表2)1)．在春塔克姆地区的国内井中收集的水中的油和润滑脂浓度和硝酸盐浓度明显升高，与Vadamaradchi区域相比，溶解的氧浓度显着降低（表1)．石油和油脂污染的来源尚不清楚，纯南地区地下水中硝酸盐含量的增加可能是该地区农业活动期间大量使用氮肥的原因。此外，好氧细菌降解高浓度硝酸盐和油脂可能导致Chunnakam地区与Vadamaradchi地区相比溶解氧浓度显著降低。

研究期间记录的pH值、总溶解固体、电导率和总磷值均在安全饮用水的SLSI标准范围内。研究期间在Chunnakam和Vadamaradchi地区记录的生活井水总硬度值范围的上限超过了SLSI制定的安全饮用水总硬度标准。根据CaCO可识别四类水硬度_3.硬度[20.]：Caco._3.硬度在60mg /L以下:软;60-120 mg/L:中等硬度;120 - 180 mg / L:很难;大于180mg / L:非常硬的水。平均CaCO_3.Chunnakam和Vadamaradchi地区的国产井记录的硬度值分别为225 mg/L和254.4 mg/L1)．这些结果表明，这两个地区的饮用水可作为非常硬的水分类。但是，Caco的范围_3.从Chunnakam和Vadamaradchi地区的国内油井中记录的硬度值(见表2)1)表明该地区饮用水的硬度从中等到非常硬度不等。由于钙、镁、氯和硫酸盐离子的存在，贾夫纳半岛井水的总硬度相对较高[6.］.钙是Jaffna半岛地下水中高硬度水平的主要原因[6.］.钙和镁主要存在于地下水中，这是由于石灰石的溶解作用和岩石风化作用的重大贡献，这取决于其他因素的相互作用，如pH和碱度[2］.虽然Jaffna半岛的居民在几十年中消耗了高水平的溶解固体和硬度的水，但由于硬水可能导致膀胱结石的磷酸盐浓度较高，因此不能建议使用超过饮用水标准的水。脱离采样的井，20％的孔显示出高于饮用水标准的总硬度值（表1)．

贾夫纳半岛的地下水硝酸盐含量在斯里兰卡是最高的。春纳康含水层硝态氮浓度范围为0 ~ 35 mg/L [8.］.在本研究期间，春纳康地区硝态氮含量为3.11 ~ 40.01 mg/L。井中硝酸盐浓度高的最可能的原因可能是过量的肥料浸出到浅层地下水中。钙质土壤具有高渗透性，有利于硝态氮的淋溶[21.］.添加丰富的含氮废物和合成和动物肥料被认为是硝酸盐污染的主要原因。厕所的附近和浸泡坑和井的差的设计也可能有助于井中的高氮水平[8.］.

在本研究中，30％的取样孔高于SLSI建立的标准硝酸盐的限制[18.那19.)(表1)，全部都位于春纳庵。这些井位于人口稠密的耕地附近。氮含量超过饮用水标准的水，不经处理就不能推荐饮用，因为它有可能造成严重的健康影响，因为在贾夫纳，大量胃癌和恶性肿瘤与硝酸盐含量升高有关[22.那23.］.

Chunnakam面积比Vadamaradchi地区的油和润滑脂浓度明显高（表1)．7个井显示出油脂浓度高于饮用水的SLSI标准，所有这些井都位于Chunnakam地区。从Vadamaradchi采样的家庭井中的油和油脂浓度小于饮用水的SLSI标准。这些结果表明Chunnakam在春塔姆中具有油脂和油脂源的可能性。然而，春塔姆地区油和油脂浓度升高的确切原因未知。

3．2．水处理化验

表中给出了各处理后水的总硬度、硝态氮浓度、总磷酸盐浓度、油脂浓度的均值±SD变化情况2．水样的总硬度经商用矿物滤器过滤和100℃煮沸10分钟后显著降低，滤过后显著提高辣木属鉴定叶粉(表2)．然而，在过滤后可以观察到硝酸盐N浓度的显着降低辣木属鉴定叶粉。通过商用矿物过滤器过滤后，硝态氮浓度也显著降低。而在100℃煮沸10分钟后，硝酸盐N浓度显著增加。通过商用矿物过滤器和100°C沸水过滤10分钟后，可以观察到油脂浓度显著降低。然而,通过过滤辣木属鉴定叶粉没有降低油脂浓度(表)2)．

这辣木属鉴定叶粉状滤料由于叶片中带正电荷的蛋白质而导致硝酸盐的显著减少辣木属鉴定叶子为吸附带负电荷的硝酸盐提供表面[16.］.因此，有可能使用凝结剂能力辣木属鉴定叶粉在小范围内以降低硝酸盐离子浓度为目的辣木属鉴定在包括斯里兰卡在内的热带国家广泛种植。水在100℃煮沸10分钟后，硝态氮浓度显著升高，可能是水在沸点蒸发后离子浓度升高所致。

通过商业矿物过滤器过滤显着降低油，润滑脂浓度显着，可能从油和油脂吸附到过滤器的矿物表面上[16.］.然而，通过过滤辣木属鉴定叶粉未显示出油脂浓度的显着差异（表2)．在100°C煮沸10分钟后，油脂含量明显下降。这可能是由于原油中挥发性化合物的挥发或石油和润滑脂的降解。

4.结论

从斯里兰卡贾夫纳半岛Chunnakam的家庭水井中取样的水不能用于饮用和其他家庭用途，除非它们经过适当处理，以确保水质在可接受的标准水平内。商用矿物过滤器适用于降低水中总磷、油脂、总硬度和硝态氮浓度。在100°C煮沸10分钟可以去除饮用水中大量的总硬度，但这可能导致硝酸盐浓度的显著增加，从而可能导致严重的健康影响。因此，对于硝酸盐氮浓度较高的春纳康地区的井水，不宜煮沸。辣木属鉴定叶粉可用作含有氮酸盐N浓度升高的水的家庭补救方法，并且它将提供更便宜和有效的选择，以硝酸盐去除。但是，随着过滤的辣木属鉴定叶粉显著提高了水的硬度，建议与降硬度处理相结合，以提高处理的可用性。

的利益冲突

作者声明本文的发表不存在利益冲突。

致谢

作者希望感谢斯里兰卡Kelaniya大学动物与环境管理系为进行这项研究提供了实验室设施。

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