Hydrogeology and hydrochemistry of a shallow alluvial aquifer,western Saudi Arabia

A hydrogeological and hydrochemical study was conducted on a shallow alluvial aquifer, Wadi Wajj, in western Saudi Arabia to assess the influence of protection measures on groundwater quality. The hydrochemistry was assessed up-gradient and down-gradient from potential contamination sources in the main city in dry and wet seasons prior to and after the installation of major drainage and wastewater facilities. Wadi Wajj is an unconfined aquifer where water is stored and transmitted through fractured and weathered bedrock and the overlying alluvial sediments. Natural recharge to the aquifer is about 5% of rainfall-runoff. Hydrochemistry of the aquifer shows temporal and seasonal changes as influenced by protection measures and rainfall runoff. Both groundwater and runoff showed similar chemical signature, which is mostly of chloride-sulfate-bicarbonate and sodium-calcium type. Groundwater downstream of the city, though of poorer quality than upstream, showed significant improvement after the installation of a concrete runoff tunnel and a wastewater treatment plant. Concentrations of many of the groundwater quality indicators (e.g., TDS, coliform bacteria, and nitrate) exceed US Environmental Protection Agency drinking-water standards. Heavy metal content is, however, within allowable limits by local and international standards. The chemical analyses also suggest the strong influence of stream runoff and sewage water on the groundwater quality.

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Résumé Une étude hydrogéologique et géochimique a été menée sur l’aquifère phréatique alluviale Wadi Wajj dans l’Ouest de l’Arabie Saoudite afin d’évaluer l’influence de mesures de protection sur la qualité de l’eau souterraine. L’hydrogéochimie de l’eau a été étudiée en amont et en aval de sources potentielles de contamination dans la ville principale, pendant les saisons sèches et humides, avant et après l’installation de réseaux majeurs de drainage et d’eaux usées. L’aquifère Wadi Wajj est libre, l’eau est stockée et s’écoule dans les sédiments alluviaux et dans le socle fracturé et altéré sous-jacent. La recharge naturelle de l’aquifère représente 5% des eaux de pluie et de ruissellement. L’hydrogéochimie de l’eau de l’aquifère montre que les changements saisonniers et temporaires sont influencés par les mesures de protection et par le ruissellement des eaux pluviales. L’eau souterraine et l’eau de ruissellement ont présenté le même faciès chimique, de type bicarbonatée-sulfatée-chlorée et calco-sodique. En aval de la ville, l’eau souterraine, bien que de moins bonne qualité qu’en amont, a présenté une nette amélioration après l’installation d’un système de récupération et d’une station de traitement des eaux usées. Les concentrations de plusieurs paramètres indicateurs de la qualité de l’eau (tels que la charge totale dissoute, les coliformes, et les nitrates) dépassent les normes de potabilité de l’eau de consommation de l’agence américaine de la protection de l’environnement. Les teneurs en métaux lourds en revanche n’excèdent pas les normes locales et internationales. Les analyses chimiques indiquent aussi l’influence importante de l’écoulement par ruissellement et des eaux usées sur la qualité de l’eau souterraine.

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Resumen Un estudio hidrogeológico e hidroquímico fue hecho en un acuífero somero de Wadi Wajj, en Arabia Saudi oeste para evaluar la influecia de medidas de protección en la calidad del agua subterránea. La hidroquímica fue evaluada gradiente-arriba y gradiente-abajo de las fuentes potenciales de contaminación de la ciudad principal durante las estaciones seca y lluviosa, antes y después de la instalación de sistemas principales de drenaje y aguas servidas. Wadi Wajj es un acuífero no-confinado donde el agua es almacenada y transmitida a través de roca fracturada y meteorizada, y los sedimentos aluviales que le sobreyacen. La recarga natural del acuífero es de cerca del 5% de la precipitación-escorrentía. La hidroquímica del acuífero muestra cambios temporales y estacionales influenciados por las medidas de protección y la escorrentía de precipitación. Ambas, agua subterránea y escorrentía mostraron composición química similar, siendo mayoritariamente de tipos cloruro-sulfato-bicarbonato y sodio-calcio. El agua subterránea aguas arriba de la ciudad, aunque de calidad más pobre que aguas abajo, mostró significante mejoría después de la instalación de un tunel de concreto para escorrentía y una planta de tratamiento de aguas servidas. Las concentraciones de muchos de los indicadores de calidad de agua subterránea (e.g., STD, coliformes, y nitrato) exceden los estándares de la Agencia de Protección Ambiental USA para agua potable. El contenido de metales pesados está, sin embargo, dentro de los límites permisibles de los estándares locales e internacionales. Los análisis químicos también sugieren la fuerte influencia de la escorrentía y aguas residuales en la calidad del agua subterránea.

     

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浅谈太湖流域饮用水安全与地下水保护

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Biomass burning in the tropical savannas of Ivory Coast: An overview of the field experiment Fire of Savannas (FOS/DECAFE 91)

FOS/DECAFE 91 (Fire of Savannas/Dynamique et Chimie Atmosphérique en Forêt Equatoriale) was the first multidisciplinary experiment organized in Africa to determine gas and aerosol emissions by prescribed savanna fires. The humid savanna of Lamto in Ivory Coast was chosen for its ecological characteristics representative of savannas with a high biomass density (900 g m^–2 dry matter). Moreover the vegetation and the climate of Lamto have been studied for more than twenty years. The emission ratios (X/CO₂) of the carbon compounds (CO₂, CO, NMHC, CH₄, PAH, organic acids and aerosols), nitrogen compounds (NO_x, N₂O, NH₃ and soluble aerosols) and sulfur compounds (SO₂, COS and aerosols) were experimentally determined by ground and aircraft measurements. To perform this experiment, 4 small plots (100×100 m) and 2 large areas (10×10 km) were prepared and burnt in January 1991 during the period of maximum occurrence of fires in this type of savanna. The detailed ecological study shows that the carbon content of the vegetation is constant within 1% (42 g C for 100 g of vegetal dry matter), the nitrogen content (0.29 g N for 100 g of dry matter) may vary by 10% and the sulfur content (0.05 g S/100 d.m.) by 20%. These variations of the biomass chemical content do not constitute an important factor in the variation of the gas and particle emission levels. With the emission ratios characteristic of humid savanna and flaming conditions (CO/CO₂ of 6.1% at the ground and 8% for airborne measurements), we propose a set of new emission factors, taking into account the burning efficiency which is about 80%: 74.4% of the carbon content of the savanna biomass is released to the atmosphere in the form of CO₂, 4.6% as CO, 0.2% as CH₄, 0.5% as NMHC and 0.7% as aerosols. 17.2% of the nitrogen content of the biomass is released as NO_x, 3.5% as N₂O, 0.6% as NH₃ and 0.5% as soluble aerosols.     

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