インド中部マハラシュトラ州ゴダヴァリ流域における地下水の地球化学的評価・適合性・健康リスク評価

Hydrogeochemical evaluation, suitability, and health risk assessment of groundwater in the watershed of Godavari basin, Maharashtra, Central India.

• Deepali Marghade
• Deepak B Malpe
• Karunanidhi Duraisamy
• Pravin D Patil
• Peiyue Li

抄録

本研究では、インド中部マハラシュトラ州ゴダバリ流域の半乾燥地域において、モンスーン前の季節に採取された合計31の地下水サンプルの地球化学的進行状況をエントロピーウェイト水質指標に基づいて分類し、公衆衛生上のリスク評価を行った。図に示すように、主な地下水の種類は、Ca-HCO,Ca-Mg-Cl混合水,Ca-Na-HCO混合水であった。また、[Mg/Na]と[Ca/Na]のプロット及び[HCO/Na]と[Ca/Na]のプロットから、炭酸塩及び珪酸塩の風化が地下水の化学的性質を支配する主要な地球化学的プロセスであることが明らかになった。逆イオン交換プロセスの存在は、(Ca+Mg)対(HCO+SO)及びNa+K-Cl対(Ca+Mg)-(HCO+SO)プロットにより確認された。カルサイトとドロマイトの飽和指数は、これらの鉱物が溶解状態にあることを示していた。石膏,ドロマイト,無水石の溶解は地下水中のCa負荷を増加させ、カルサイトの析出を促進した。また、地下水31試料中64.5%の試料でNOが45mg/L以上の高毒性を示したが、12.9%の試料ではFが閾値を超えていた。また、エントロピーウェイト水質指標の値から、70%のサンプルは飲用に適した中程度の水質であることが明らかになった。また、健康リスク評価の結果、経口経路を介したフッ化物と硝酸塩によるトータルハザードは、経皮経路を介したハザードよりもはるかに高いことが明らかになった。子どもはNOとFの汚染水を摂取することでリスクが高いことがわかった。灌漑用水の水質指標（IWQI）を算出したところ、7.4～89.2 の範囲で発散しており、灌漑用水としては優れた水質から良好な水質であることがわかった。灌漑用水の水質指標に基づき、90.3％のサンプルが灌漑用水として優れた水質であり、6.4％のサンプルが灌漑用水として良好な水質であることがわかった。著者らは、地下水の過剰な取水を避けるために、継続的な水質モニタリングプログラムと効果的な管理方法を開発することを推奨している。

In this investigation, the geochemical progression of a total of 31 groundwater samples of pre-monsoon season was assessed with categorization based on entropy weight water quality index and risk assessment on public health in the semi-arid area of Godavari basin, Maharashtra, Central India. Graphically, the major groundwater types identified were Ca-HCO, mixed Ca-Mg-Cl, and mixed Ca-Na-HCO. Based on [Mg/Na] with [Ca/Na] and [HCO/Na] with [Ca/Na] plots, carbonate and silicate weathering were identified as a major geochemical process governing groundwater chemistry. The presence of reverse ion exchange process was authenticated by (Ca + Mg) vs. (HCO + SO) and Na + K-Cl vs. (Ca + Mg)-(HCO + SO) plots. The saturation index values for calcite and dolomite showed that these minerals were in dissolution state. The dissolution of gypsum, dolomite, and anhydrite increased Ca load in groundwater which accelerated the precipitation of calcite. The high toxic level of NO (> 45 mg/L) was identified in 64.5% of the 31 groundwater samples, whereas F concentration exceeded the threshold value in 12.9% of samples. Based on the entropy weight water quality index values, 70% of the samples were found to have moderate quality for drinking. In addition, health risk evaluation showed that the total hazard, due to fluoride and nitrate through oral pathways, was much higher than that through the dermal pathway. Children were found to be at high risk due to the consumption of NO and F contaminated water. The calculated irrigation water quality index (IWQI) diverge from 7.4-89.2, expressing excellent to good quality for irrigation. Based on the irrigation water quality index, 90.3% of samples were found excellent for irrigation and 6.4% of good quality for irrigation. Authors recommend that continuous water quality monitoring programs along with effective management practices should be developed to avoid excessive extraction of groundwater.