斯里兰卡CKDu病区地下水化学特性及水稳定性评价研究
Chemical characteristics and water stability evaluation of groundwater in the CKDu Zone of Sri Lanka
Dazhou Hu*, Suresh Indika, Madhubhashini Makehelwala, COORAY Titus, Liying Zhu, Zhonghe Pang, Hui Zhong, Sujithra K. Weragoda, K.B.S.N. Jinadasa, Rohan Weerasooriya, Yuansong Wei*
https://doi.org/10.1016/j.jes.2023.05.034
摘要
在斯里兰卡北中省CKDu病区，地下水是当地居民主要的饮用水来源。本研究在雨季时采集了全省两种含水层内（311挖井水、21管井水和2个泉水）共计334处地下水水样进行分析测定，结合Arc GIS空间分析、Piper三线图、离子比例分析和PCA等分析方法，揭示了不同地下水水化学特征、主要离子来源以及水化学形成过程，预测地下水的腐蚀结垢行为潜势，引入不同的水质评价方法对北中省地下水进行综合评价。结果表明：（1）研究区地下水主要为高矿化度，高硬度的偏碱性水，地下水组分中阳离子以Na+和Ca2+为主，阴离子以HCO3-为主；（2）研究区挖井地下水水化学类型主要为HCO3-Ca、HCO3-Na·Ca和HCO3·Cl-Ca·Na型，管井地下水化学类型主要为HCO3-Ca型和HCO3-Na·Ca型，两种地下水中主要的HCO3-、Na+和Ca2+等离子来源于硅酸盐和蒸发岩盐溶解，并受到阳离子交替吸附的影响，而NO3-的存在主要是人为因素的影响；（3）岩石化和蒸发结晶作用促使两种地下水中水化学离子富集，而吸附能力较弱的盐类部分析出，导致Na+的升高，最终形成Na-HCO3和Ca-HCO3型地下水；（4）水稳定性指数，即兰格利尔饱和度指数（LSI）、雷兹纳稳定性指数（RSI）、普克利斯结垢指数（PSI）和拉森-斯考德指数（LS）指数等水稳定性指数结果表明，大多数地下水均呈现腐蚀趋势，并具有不同程度的金属管道腐蚀行为潜势；（5）三种水质评价方法结果表明，北中省Polonnaruwa地区水质整体均是优于Anuradhapura地区，而当地下水水质低于“良好”标准，必须经过适当的处理后方可作为饮用水。
亮点
1. 挖井和管井中的阴离子和阳离子分别以HCO3-、Na+和Ca2+为主。
2. 两种地下水水化学类型均以Ca∙Mg-HCO3和Ca∙Na-HCO3为主。
3. 水稳定性指标表明，NCP中的大部分地下水具有腐蚀潜力。
4. Polonnaruwa的地下水质量优于Anuradhapura。
Abstract
Groundwater is the main source of drinking water for the rural population in the chronic kidney disease of unknown etiology (CKDu) zone of the North Central Province (NCP) in Sri Lanka. In this study, a total of 334 groundwater samples (311 dug wells, 21 tube wells and 2 springs) during the wet season from two aquifers in the NCP were collected, and investigated their chemical characteristics and evaluate their water quality, including groundwater chemistry, main ion sources, the corrosion and scaling potential of groundwater. The results showed that the two hydrochemical types of groundwater in the NCP were mainly of the Ca-HCO3, Na·Ca-HCO3 types, with the main HCO3-, Na+ and Ca2+ ions in both types of groundwater originating from silicate and evaporite salt dissolution and influenced by alternating cation adsorption, while the presence of NO3− was mainly anthropogenic. Evaluation of water stability using namely Langelier saturation index (LSI), Ryznar stability index (RSI), Puckorius scaling index (PSI) and Larson-Skold index (LS), indicated that most groundwater presents corrosion potential and has corrosion behavior tendency of metals to some degrees. The water quality of Polonnaruwa was better than that of Anuradhapura in the NCP, and when the groundwater was worse than the “good” grade, which must be properly treated before it is used as drinking water.
作者简介
胡大洲博士于2024年在中国科学院大学（中国科学院生态环境研究中心）获得工学博士学位，博士期间主要从事膜技术应用于饮用水处理方面的研究。在ACS ES&T Water、JEM、Sci. Total Environ.和JES等国际期刊发表文章5篇，中文核心2篇。
魏源送研究员于2000年在中科院生态环境研究中心获得理学博士学位，2001年至2002年在荷兰应用科学研究院环境能源和过程创新研究所环境生物技术研究室开展博士后学习。现任中国科学院大学二级研究员，第十四届全国政协委员（环境资源界）、人口资源环境委员会委员，第十四届农工民主党北京市委员会委员，农工民主党北京市生态环境工作委员会主任等职务。主要研究方向为区域流域水污染控制，主要包括污水处理与再生利用、污水生物脱氮、膜技术研究与应用、河流生态治理与修复、有机固体废弃物处理与资源化、污泥减量与资源化、环境中抗生素抗性污染及其控制等领域。在ES&T、Water Res.、J. Membrane Sci.、CEJ、J Hazard. Mat.和JEM等国际期刊上发表各类论文180多篇，授权发明专利38项，授权实用新型专利13项，计算机软件著作4项。
原文链接
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1001074223002334
引用格式
Dazhou Hu, Suresh Indika, Madhubhashini Makehelwala, COORAY Titus, Liying Zhu, Zhonghe Pang, Hui Zhong, Sujithra K. Weragoda, K.B.S.N. Jinadasa, Rohan Weerasooriya, Yuansong Wei, 2024. Chemical characteristics and water stability evaluation of groundwater in the CKDu Zone of Sri Lanka. J. Environ. Sci. 146, 67-80.
