Spatial and temporal study of nitrate concentration in groundwater by means of coregionalization

 Spatial and temporal behavior of hydrochemical parameters in groundwater can be studied using tools provided by geostatistics. The cross-variogram can be used to measure the spatial increments between observations at two given times as a function of distance (spatial structure). Taking into account the existence of such a spatial structure, two different data sets (sampled at two different times), representing concentrations of the same hydrochemical parameter, can be analyzed by cokriging in order to reduce the uncertainty of the estimation. In particular, if one of the two data sets is a subset of the other (that is, an undersampled set), cokriging allows us to study the spatial distribution of the hydrochemical parameter at that time, while also considering the statistical characteristics of the full data set established at a different time. This paper presents an application of cokriging by using temporal subsets to study the spatial distribution of nitrate concentration in the aquifer of the Lucca Plain, central Italy. Three data sets of nitrate concentration in groundwater were collected during three different periods in 1991. The first set was from 47 wells, but the second and the third are undersampled and represent 28 and 27 wells, respectively. Comparing the result of cokriging with ordinary kriging showed an improvement of the uncertainty in terms of reducing the estimation variance. The application of cokriging to the undersampled data sets reduced the uncertainty in estimating nitrate concentration and at the same time decreased the cost of the field sampling and laboratory analysis. Received: 23 July 1997 · Accepted: 31 March 1998     

Simulation of chloride migration rates in Paleo Pennar Delta Region, Coastal Andhra Pradesh, India

 Quaternary alluvial aquifers in the paleo Pennar delta region of Andhra Pradesh (Long. 80°0′ and 80°12′; Lat. 14°40′ and 14°20′) constitute an important coastal strip, with potential fresh groundwater resources and several well fields in operation. The lineament patterns and traces of paleo channels provide basic information on the configuration and boundaries of paleo delta and the possible neotectonic movements in the region. The paleo delta region is essentially characterized by freshwater aquifer systems at the near-surface depths, (up to 50 m from ground level) with transmissivity values in the system ranging from 1200 to 2500 m²/day. This groundwater system has been subjected to heavy draft situation over the last two decades, parlicularly near the outer rim of the delta where an unlined brackish-water canal runs parallel to the coast imparting chloride contamination to the adjoining fresh aquifers. A two-dimensional solute transport model solution was applied to assess chloride migration rates inland under different hydraulic stresses, combining finite difference solution of flow equation and the method of characteristic solution of solute transport equation. Groundwater flow and chloride migration patterns/rates were obtained for different simulated stress events in the delta system, and measures required to protect the freshwater resources ara outlined. Received: 2 January 1997 · Accepted: 4 November 1997     

Aquifers and hyporheic zones: Towards an ecological understanding of groundwater

Ecological constraints in subsurface environments relate directly to groundwater flow, hydraulic conductivity, interstitial biogeochemistry, pore size, and hydrological linkages to adjacent aquifers and surface ecosystems. Groundwater ecology has evolved from a science describing the unique subterranean biota to its current form emphasising multidisciplinary studies that integrate hydrogeology and ecology. This multidisciplinary approach seeks to elucidate the function of groundwater ecosystems and their roles in maintaining subterranean and surface water quality. In aquifer-surface water ecotones, geochemical gradients and microbial biofilms mediate transformations of water chemistry. Subsurface fauna (stygofauna) graze biofilms, alter interstitial pore size through their movement, and physically transport material through the groundwater environment. Further, changes in their populations provide signals of declining water quality. Better integrating groundwater ecology, biogeochemistry, and hydrogeology will significantly advance our understanding of subterranean ecosystems, especially in terms of bioremediation of contaminated groundwaters, maintenance or improvement of surface water quality in groundwater-dependent ecosystems, and improved protection of groundwater habitats during the extraction of natural resources. Overall, this will lead to a better understanding of the implications of groundwater hydrology and aquifer geology to distributions of subsurface fauna and microbiota, ecological processes such as carbon cycling, and sustainable groundwater management.

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Resumen Los entornos ecológicos en ambientes subsuperficiales están relacionados directamente con el flujo de agua subterránea, la conductividad hidráulica, biogeoquímica intersticial, tamaño de los poros, y vínculos hidrológicos con acuíferos adyacentes y ecosistemas superficiales. La ecología del agua subterránea ha evolucionado a partir de una ciencia que describe la biota subterránea única hasta alcanzar la forma actual que enfatiza estudios multidisciplinarios que integran hidrogeología y ecología. Este enfoque multidisciplinario busca clarificar la función de los ecosistemas de agua subterránea y sus roles en el mantenimiento de la calidad de agua superficial y subterránea. En ecotonos de agua superficial y de acuíferos, los gradientes geoquímicos y biopelículas microbiales median transformaciones de calidad de agua. La fauna subsuperficial (estigofauna) se alimenta de biopeliculas, altera el tamaño de los poros intersticiales mediante su movimiento, y transporta físicamente material a través del ambiente de aguas subterráneas. Además, los cambios en sus poblaciones aportan señales de decadencia de calidad de agua. La mejor integración de ecología de aguas subterráneas, biogeoquímica, e hidrogeología incrementará significativamente nuestro entendimiento de ecosistemas subterráneos, especialmente en términos de bioremediación de aguas subterráneas contaminadas, mantenimiento o mejoramiento de calidad de agua superficial en ecosistemas dependientes de agua subterránea, y protección mejorada de habitats de agua subterránea durante la extracción de recursos naturales. Sobretodo, esto conducirá a un mejor entendimiento de las implicaciones de la hidrología de aguas subterráneas y geología del acuífero, de las distribuciones de fauna subsuperficial y microbiota, procesos ecológicos tal como ciclado de carbono, y gestión sostenible de aguas subterráneas.

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Résumé Les contraintes écologiques dans les environnements de subsurface sont en relation directe avec les écoulements des eaux souterraines, la conductivité hydraulique, la biogéochimie des milieux interstitiels, la taille des pores, et les liens hydrologiques avec les aquifères et les écosystèmes adjacents. Lécologie des eaux souterraines a évolué dune science décrivant uniquement les biotopes souterrains à des études multidisciplinaires qui intègrent lécologie et lhydrogéologie. Lapproche multidisciplinaire cherche à élucider le fonctionnement des écosystèmes souterrains et leur rôle consistant à maintenir la qualité des eaux souterraines et de surface. Dans les écotones des eaux de la surfaces des aquifères, les gradients géochimiques et les biofilms microbiologiques contrôlent les transformations de la qualité de leau. La faune de subsurface (stygofauna) construisent les biofilms, altèrent la taille des pores interstitiels à travers leur mouvement, et transportent physiquement des matériaux à travers lenvironnement des eaux souterraines. Par ailleurs, les changements de leur population signalent un déclin de la qualité de leau.Une meilleure intégration de lécologie des eaux souterraines, de la biogeochimie, et de lhydrogéologie pourra faire avancer de manière efficace de notre compréhension des écosystèmes souterrains, et spécialement en terme de bioremédiation des eaux souterraines contaminées, de maintenance et damélioration de la qualité des eaux de surface dépendant des écosystèmes souterrains, et lamélioration de la protection des habitats des eaux souterraines durant lextraction des ressources naturelles. En général, cela conduira à une meilleure compréhension de limplication de lhydrogéologie et de la géologie des aquifères à la distribution de la faune de subsurface et aux microbiota, aux processus écologiques tels que les cycles du carbone, et la gestion durable des eaux souterraines.

     

The conceptualization model problem—surprise

The foundation of model analysis is the conceptual model. Surprise is defined as new data that renders the prevailing conceptual model invalid; as defined here it represents a paradigm shift. Limited empirical data indicate that surprises occur in 20–30% of model analyses. These data suggest that groundwater analysts have difficulty selecting the appropriate conceptual model. There is no ready remedy to the conceptual model problem other than (1) to collect as much data as is feasible, using all applicable methods—a complementary data collection methodology can lead to new information that changes the prevailing conceptual model, and (2) for the analyst to remain open to the fact that the conceptual model can change dramatically as more information is collected. In the final analysis, the hydrogeologist makes a subjective decision on the appropriate conceptual model. The conceptualization problem does not render models unusable. The problem introduces an uncertainty that often is not widely recognized. Conceptual model uncertainty is exacerbated in making long-term predictions of system performance.

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Resumen La base para hacer un análisis de un modelo es el modelo conceptual. Se define aquí la sorpresa como los datos nuevos que convierten en incoherente al modelo conceptual previamente aceptado; tal como se define aquí esto representa un cambio de paradigma. Los datos empíricos limitados indican que estas sorpresas suceden entre un 20 a un 30% de los análisis de modelos. Esto sugiere que los analistas de modelos de agua subterránea tienen dificultades al seleccionar el modelo conceptual apropiado. No hay otra solución disponible a este problema del modelo conceptual diferente de: (1) Recolectar tanta información como sea posible, mediante la utilización de todos los métodos aplicables, lo cual puede resultar en que esta nueva información ayude a cambiar el modelo conceptual vigente, y (2) Que el analista de modelos se mantenga siempre abierto al hecho de que un modelo conceptual puede cambiar de manera total, en la medida en que se colecte mas información. En el análisis final el hidrogeólogo toma una decisión subjetiva en cuanto al modelo conceptual apropiado. El problema de la conceptualización no produce modelos inútiles. El problema presenta una incertidumbre, la cual a menudo no es tenida en cuenta de manera adecuada. Esta incertidumbre en los modelos conceptuales se aumenta, cuando se hacen predicciones a largo plazo del comportamiento de un sistema dado.

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Résumé Cest le modèle conceptuel qui se trouve à base dune analyse sur un modèle. On considère comme une surprise lorsque le modèle est invalidé par des données nouvelles; dans les termes définis ici la surprise est équivalente à un change de paradigme. Des données empiriques limitées indiquent que les surprises apparaissent dans 20 à 30% des analyses effectuées sur les modèles. Ces données suggèrent que lanalyse des eaux souterraines présente des difficultés lorsquil sagit de choisir le modèle conceptuel approprié. Il nexiste pas un autre remède au problème du modèle conceptuel que: (1) rassembler autant des données que possible en utilisant toutes les méthodes applicables—la méthode des données complémentaires peut conduire aux nouvelles informations qui vont changer le modèle conceptuel, et (2) lanalyste doit rester ouvert au fait que le modèle conceptuel peut bien changer lorsque des nouvelles informations apparaissent. Dans lanalyse finale le hydrogéologue prend une décision subjective sur le modèle conceptuel approprié. Le problème du le modèle conceptuel ne doit pas rendre le modèle inutilisable. Ce problème introduit une incertitude qui nest pas toujours reconnue. Les incertitudes du modèle conceptuel deviennent plus importantes dans les cases de prévisions à long terme dans lanalyse de performance.

     

Analysis of base flow trends in urban streams, northeastern Illinois, USA

Statistical analysis shows that mean annual base flows in three unregulated urban streams in northeastern Illinois do not display significant trends during periods of substantial watershed urbanization. However, statistically-significant upward trends in median annual base flow (probably emblematic of overall changes in the time-distribution of the base flow), characterized by increases in lower base flow rates, affected the flows in all three streams. The analysis reveals no trends in annual and monthly precipitation during these periods. These results are in contrast to results from studies of other urban streams that have shown decreases in base flow, but these results may be partially explained by the low permeability of the near-surface materials in the watersheds investigated. This study employs formal hypothesis-testing of Kendall tau-a trend statistics computed for monthly and annual base flow and precipitation rates to assess the impact of urban development on base flow rates.

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Resumen El análisis estadístico muestra que el flujo base anual medio en tres arroyos urbanos no regulados en el noreste de Illinois no ostenta tendencias significativas durante los periodos de urbanización sustancial de la cuenca. Sin embargo, el flujo en los tres arroyos fue afectado por tendencias al incremento en el flujo base annual medio. Esto es probablemente emblemático en cambios globales en el tiempo-distribución del flujo base caracterizado por incrementos en las tasas de flujo base bajo y afecta a los tres arroyos. El análisis no revela ninguna tendencia en la precipitación annual y mensual durante estos periodos. Estos resultados contrastan con los resultados de estudios de otros arroyos urbanos que muestran un decrecimiento en el fujo base. Sin embargo, estos resultados pueden explicarse parcialmente por la baja permeabilidad de los materiales cercanos a la superficie en las cuencas investigadas. Este estudio emplea las estadísticas de tendencia tau-a de la hipótesis de prueba formal de Kendall - calculadas según los flujos base mensuales y anuales y las tasas de precipitación. El objetivo es evaluar los impactos del desarrollo urbano sobre las tasas de flujo base.

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Résumé Une analyse statistique démontre que la moyenne annuelle de lécoulement de base dans trois rivières urbaines non réglementées du nord est de lIllinois ne montre pas de tendance significative lors de périodes durbanisation massive du bassin versant. Par contre, une tendance statistiquement significative à la hausse de lécoulement de base médian, probablement représentatif de lensemble des changements dans la distribution temporelle de lécoulement de base caractérisé par une augmentation des faibles taux découlement de base, affecte lécoulement dans les trois rivières. Lanalyse ne révèle pas de tendance dans les précipitations annuelles et mensuelles lors de ces périodes. Ces résultats contrastent avec les résultats dautres études de rivières en milieu urbain qui ont montré une diminution de lécoulement de base. Les résultats obtenus lors de cette étude peuvent partiellement être expliqués par la faible perméabilité des dépôts de surface dans le bassin versant étudié. Cette étude utilise le test dhypothèse tau de Kandall, une tendance statistique calculée pour lécoulement de base annuel et mensuel et des taux de précipitation dans le but de déterminer limpact du développement urbain sur les taux découlement de base.

     

Karst groundwater vulnerability mapping: application of a new method in the Swabian Alb, Germany

Groundwater from karst aquifers is an important drinking water resource, which is, however, particularly vulnerable to contamination. Karst aquifers consequently need special protection. This paper discusses the concept of groundwater vulnerability mapping and the special characteristics of karst aquifers that are relevant in this context. On this basis, a new method of groundwater vulnerability mapping is proposed—the PI method. It can be applied for all types of aquifers, but provides special tools for karst. Vulnerability is assessed as the product of two factors: protective cover (P) and infiltration conditions (I). The method was first applied and compared with two other methods (EPIK and the German method) in a test site in the Swabian Alb, Germany. The results obtained with the different methods are discussed and an outlook on the role of vulnerability maps within an overall groundwater protections scheme is given.

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Resumen Las aguas subterráneas en medios kársticos suponen un recurso importante para uso de boca, pero es particularmente vulnerable a la contaminación, por lo que los acuíferos kársticos requieren una protección especial. Este artículo discute el concepto de cartografía de vulnerabilidad de las aguas subterráneas y las características propias de los acuíferos kársticos que son relevantes en este contexto. Con esta base, se propone un nuevo método para cartografiar la vulnerabilidad de las aguas subterráneas, denominado "PI". Puede ser aplicado a todo tipo de acuíferos, pero proporciona herramientas especiales en medios kársticos. Se establece la vulnerabilidad como resultado de dos factores: la cubierta protectora y las condiciones de infiltración. El método ha sido aplicado por vez primera y comparado con otros dos enfoques (EPIK y el método alemán) en un emplazamiento ubicado en Swabian Alb (Alemania). Se discute los resultados obtenidos con estos métodos y se incide en cuál es el papel que desempeñan los mapas de vulnerabilidad en el contexto de los esquemas generales de protección de las aguas subterráneas.

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Résumé L'eau souterraine des karsts est une importante ressource d'eau potable, cependant particulièrement vulnérable à la pollution. C'est pourquoi les aquifères karstiques nécessitent une protection particulière. Ce papier discute le concept de cartographie de la vulnérabilité de l'eau souterraine et les caractéristiques particulières des aquifères karstiques qui sont concernés dans ce contexte. Sur cette base, une nouvelle méthode de cartographie de la vulnérabilité de l'eau souterraine est proposée: la méthode PI. Elle peut être appliquée à tous les types d'aquifères, mais fournit des outils spécifiques au karst. La vulnérabilité est évaluée comme étant le produit de deux facteurs: les conditions de couverture protectrice (P) et d'infiltration (I). La méthode a été mise en oeuvre pour la première fois et comparée à deux autres méthodes (EPIK et la méthode allemande) sur un site test du Jura souabe (Allemagne). Les résultats obtenus avec les différentes méthodes sont discutés et le rôle des cartes de vulnérabilité dans un schéma général de protection des eaux souterraines est passé en revue.

     

A new technique to estimate net groundwater use across large irrigated areas by combining remote sensing and water balance approaches, Rechna Doab, Pakistan

Over-exploitation of groundwater resources threatens the future of irrigated agriculture, especially in the arid and semi-arid regions of the world. In order to reverse this trend, and to ensure future food security, the achievement of sustainable groundwater use is ranking high on the agenda of water policy makers. Spatio-temporally distributed information on net groundwater use—i.e. the difference between tubewell withdrawals for irrigation and net recharge—is often unknown at the river basin scale. Conventionally, groundwater use is estimated from tubewell inventories or phreatic surface fluctuations. There are shortcomings related to the application of these approaches. An alternative methodology for computing the various water balance components of the unsaturated zone by using geo-information techniques is provided in this paper. With this approach, groundwater recharge will not be quantified explicitly, but is part of net groundwater use, and the spatial variation can be quantitatively described. Records of routine climatic data, canal discharges at major offtakes, phreatic surface depth fluctuations, and simplified information on soil textural properties are required as input data into this new Geographic Information System and Remote Sensing tool. The Rechna Doab region (approximately 2.97 million ha), located in the Indus basin irrigation system of Pakistan, has been used as a case study. On an annual basis, an areal average net groundwater use of 82 mm year^–1 was estimated. The current result deviates 65% from the specific yield method. The deviation from estimates using tubewell withdrawal related data is even higher.

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Resumen La sobre-explotación de recursos de agua subterránea amenaza el futuro de la agricultura de riego, especialmente en las regiones áridas y semi-áridas del mundo. Para revertir esta tendencia, y para garantizar seguridad alimentaria futura, la meta del uso sostenible del agua subterránea se encuentra alto en la agenda de los políticos. Información espacial y temporal en cuanto al uso neto de agua subterránea- i.e. la diferencia entre las extracciones de agua de pozos entubados para riego y recarga neta- se desconoce frecuentemente a la escala de cuenca hidrográfica. Generalmente, el uso de agua subterránea se estima a partir de inventarios de pozos o fluctuaciones de superficies freáticas. Existen deficiencias en relación con las aplicaciones de estos enfoques. En este artículo se aporta una metodología alternativa para calcular los diferentes componentes del balance hídrico de la zona no saturada utilizando técnicas geoinformativas. Aunque con este enfoque no se cuantifica de manera explícita la recarga de agua subterránea, la cual es parte del uso neto de agua subterránea, puede describirse cuantitativamente la variación espacial. Para esta nueva herramienta de Sistemas de Información Geográfica y Sensores Remotos se requieren datos de entrada como registros rutinarios de datos climáticos, descargas de canales en salidas principales, fluctuaciones de profundidades de superficies freáticas, e información simplificada de las propiedades texturales de los suelos. Se ha utilizado como estudio de caso la región Rechna Doab (aproximadamente 2.97 millones ha), localizada en el sistema de riego de la cuenca Indus de Pakistán. Se ha estimado un uso promedio areal anual de agua subterránea de 82 mm año^–1. El resultado obtenido difiere en un 65% del método de productividad específica. La diferencia en relación a estimados provenientes de extracciones en pozos entubados es aún mucho más alta.

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Résumé La surexploitation des ressources en eau souterraine menace le futur de lagriculture irrigué, spécialement dans les zones arides et semi-arides du monde. De manière à renverser la tendance, et dassurer la sécurité alimentaire, lutilisation durable des eaux souterraines est devenue une priorité dans lagenda des politiques de leau. La distribution spatio-temporelle de lusage net de leau souterraine (la différence entre l ‹eau pompée et la recharge nette) est rarement connue à léchelle dun bassin versant. Conventionnellement, lutilisation des eaux souterraines est estimée à partir des données de rabattement ou les données de fluctuation du niveau de la nappe phréatique. Il y a des défauts dans ces approches. Une méthodologie alternative pour calculer les différents composants de la balance hydrologique est présentée dans cet article. Avec cette approche, la recharge des eaux souterraines ne sera pas quantifiée de manière explicite, mais sera considérée comme une part de lutilisation nette en eau souterraine, et la variation spatiale peut être décrite quantitativement. Les chroniques des données climatiques, les débits du réseau hydrographique majeur, les fluctuations de la surface de la nappe phréatique, et des données basiques sur la texture du sol sont nécessaires et sont rentrées dans un nouveau Système dInformation Géographique et outil de télédétection. La région de Rechna Doab au Pakistan, environ 2.97 millions dhectare, localisée dans le bassin irrigué de lIndus, a été utilisé comme cas détude. Sur base annuelle, lutilisation nette de leau souterraine est estimée à 82 mm. en moyenne. Le résultat obtenu diffère de 65% du résultat de la méthode du débit spécifique. La différence avec le résultat obtenu en observant le rabattement des puits est encore plus élevée.

     

Geochemical evolution of groundwater in the Maneadero coastal aquifer during a dry year in Baja California, Mexico

Water pumped from 25 shallow wells (<31 m) in the Maneadero unconfined coastal aquifer was studied geochemically in order to determine the short-term compositional variability of the aquifer due to seawater intrusion during a drier than normal year (Fall 2001 to Fall 2002). The groundwater was commonly found to be mixed with seawater, with TDS concentrations in November 2002 ranging from 0.99 to 9.46 g l^–1, having an intermediate Na⁺Cl^– to Ca²⁺Cl^– water-type. Rapid recharge events of short duration, after low and short rainfall events during the study period, are suggested from short-term fluctuations in water quality. Seawater intrusion is progressing faster in the central and southern coastal sections of the aquifer and has recently affected the quality of the sites pumping water to the nearby city of Ensenada. Only one of the wells used for the Ensenada water supply had a TDS concentration lower than the 1.0 g l^–1 official limit. Low flow rates and high residence times of water are inferred to be the cause for high alkalinity in the east-central section of the aquifer. High NO₃ in the east-central aquifer indicates that any NO₃ infiltration due to fertilizer use was only slightly dispersed. After a short rainfall season during winter 2001, a significant decrease was seen for the previously most enriched site. However, concentrations above the 10 mg l^–1 official limit persisted in 2002, affecting one well for urban supply (15.9 mg l^–1). The water from this well is nevertheless mixed with better-quality water from other wells before being distributed through the citys piping system.

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Resumen Se estudió la geoquímica de aguas bombeadas por medio de 25 pozos no muy profundos (<31 m) en el acuifero costero no confinado de Maneadero con el objetivo de determinar la variación de la composición en el corto plazo en el acuifero por la intrusión de agua de mar durante un año más seco de lo normal (otoño 2001 a otoño 2002). Se observó que comúnmente las aguas subterráneas estaban mezcladas con agua de mar, con concentraciones de sólidos totales disveltos (STD) de entre 0.99--9.46 g l^–1 y un tipo de agua intermedia Na⁺Cl^– to Ca²⁺Cl^–. A partir de las fluctuaciones en la calidad del agua en el corto plazo se puede inferir que se dan eventos de recarga rápida de poca duración después de eventos de poca lluvia de poca duración y poco volumen durante el periodo de estudio. La intrusión de agua de mar está progresando más rápido en el centro y sur del acuifero costero y ha afectado recientemente la calidad de los sitios de bombeo de agua para la ciudad de Ensenada. Solamente uno de los pozos usados para el abastamiento de Ensenada tiene un STD por debajo del límite oficial de 1.0 g l^–1. Se presume que las razones lentas de flujo y los tiempos de residencia largos del agua son la causa de la alta alcalinidad en el centro-este del acuifero. Una concentración alta de NO₃ en el este-centro del acuifero indica que cualquier infiltración de NO₃ por aplicación de fertilizantes ha sido poco dispersad. Después de poca lluvia en el invierno de 2001, se observó una disminución importante en la zona previamente más enriquecida. Sin embargo, concentraciones sobre el límite oficial de 10 mg l^–1 continuaron en 2002, afectando a un pozo para suministro de agua urbana (15.9 mg l^–1). El agua extraída de este pozo es mezclada con agua de mejor calidad y se distribuye por el sistema urbano de suministro de agua.

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Résumé Leau de pompage de 25 puits peu profonds (<31 m) situés dans laquifère côtier non-confiné de Maneadero a été étudiée dans le but de déterminer la variation géochimique à court terme qui résulte de lintrusion deau de mer lors dune année plus sèche quà lhabitude (automne 2001 à automne 2002). Leau souterraine est souvent retrouvée mélangée avec de leau de mer, avec des concentrations en résidus solides dissous (RSD) qui sétalent entre 0.99 et 9.46 g l^–1 pour novembre 2002, avec un type intermédiaire en Na⁺Cl^– jusquà Ca²⁺Cl^–. Les processus suggérés pour les fluctuations rapides de la qualité de leau sont des événements de recharge de courte duré suite à de faibles et brèves périodes de précipitations. Lintrusion deau de mer progresse plus rapidement dans les parties centrales et sud de laquifère côtier où la qualité de leau pompée vers la ville de Ensenada a récemment été affectée. Un seul des puits utilisés par la ville de Ensenada pour lapprovisionnement en eau potable a une concentration en RSD sous la limite officielle permise de 1.0 g l^–1. Le temps de résidence élevé et le faible taux découlement de leau souterraine sont présumés être la cause de lalcalinité élevée dans la partie centrale-est de laquifère. La concentration élevée en NO₃ dans cette partie de laquifère indique que la totalité de linfiltration de NO₃ dû à lutilisation de fertilisants ne sest que très peu dispersée. Suite à une courte saison des pluies à lhiver 2001, une diminution substantielle a été notée au site qui était le plus enrichi avant la saison des pluies. Malgré tout, des concentrations dépassant la limite officielle permise de 10 mg l^–1 ont persisté, affectant un puits utilisé pour lapprovisionnement urbain (15.9 mg l^–1). Leau provenant de ce puits est toutefois mélangée avec de leau de meilleure qualité provenant dautres puits avant dêtre distribuée par laqueduc municipal.

     

Development and applications of groundwater remediation technologies in the USA

The future of the development and application of groundwater remediation technologies will unfold in an atmosphere of heightened public concern and attention. Cleanup policy will undergo incremental change towards more comprehensive efforts which account for the impact of remediation on nearby resources. Newly discovered contaminants will cause the re-examination of mature technologies since they may be persistent, mobile and difficult to treat in-situ. Evaluations of the effectiveness of remedial technologies will eventually include by-product formation, geochemical consequences and sustainability. Long-term field trials of remedial technologies alone can provide the data necessary to support claims of effectiveness.

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Resumen El futuro del desarrollo y de la aplicación de las tecnologías para la recuperación del agua subterránea, se revelará en una atmósfera de gran atención e interés público elevado. La política de limpieza sufrirá un cambio adicional hacia esfuerzos más tangibles, los cuales incluyan el impacto de la recuperación en los recursos circundantes. Los contaminantes recientemente descubiertos causarán la revisión de las tecnologías maduras, pues aquellos pueden ser persistentes, móviles y difíciles para tratar in situ. Las evaluaciones de la efectividad de las tecnologías de recuperación, incluirán eventualmente la formación de subproductos, consecuencias geoquímicas y la sostenibilidad. Las experiencias de campo de largo plazo, que se han hecho aplicando tecnologías de recuperación, pueden por si solas suministrar los datos necesarios para soportar las afirmaciones sobre su efectividad.

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Résumé Dans le futur, le développement et les applications des technologies de traitement des eaux souterraines seront déroulés en tenant compte de linquiétude et lattention croissante de lopinion publique. La politique de nettoyage va subir un changement vers des efforts plus compréhensifs qui prendront en compte limpact du traitement sur les ressources voisines. Les nouveaux contaminants seront persistants, mobiles et difficile de traiter in situ; par conséquence ils vont provoquer la reexamination des technologies consacrées. Lévaluation de lefficacité des technologies de traitement doit considérer lapparition des produits secondaires ainsi que les conséquences géochimiques et le développement durable. Seulement les essais in situ, pendant des longues périodes sur les technologies peuvent fournir les éléments nécessaires pour démontrer leur efficacité.

     

Hydrogeochemistry of the Goulburn Valley region of the Murray Basin, Australia: implications for flow paths and resource vulnerability

Groundwater in the Goulburn region of the Murray Basin (Australia) contains solutes derived mainly from evapotranspiration of rainfall-derived marine aerosols, silicate dissolution, and ion exchange. ¹⁴C data indicate that groundwater in the Shepparton Formation recharges vertically across the region, whereas groundwater in the Calivil–Renmark Formation shows a greater component of lateral flow. The overall pattern of geochemical and stable isotope variations implies that long-term vertical groundwater flow into the Calivil–Renmark Formation has occurred over thousands of years. Elevated C, N, and F concentrations, together with variable Cl/Br ratios and ¹⁸O values, suggest that short-term (years to decades) flow of surface water into the Calivil–Renmark Formation also occurs locally. The high degree of vertical flow implies that the high-quality groundwater resources of the Calivil–Renmark Formation are vulnerable to surface contamination. Groundwater in both the Shepparton and Calivil–Renmark Formations yields ¹⁴C ages of up to 20 ka that imply that, overall, recharge rates are low and that, consequently, the groundwater resource in both formations could be impacted by over abstraction.

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Resumen Las aguas subterráneas de la región de Goulburn, en la cuenca del río Murray (Australia), contienen solutos procedentes principalmente de la evaporación de agua de lluvia, disolución de silicatos e intercambio iónico. Aunque la variabilidad espacial de la hidrogeoquímica es reducida, el contenido total de sales disueltas en las aguas subterráneas de la formación no confinada de Shepparton es generalmente mayor que el del acuífero inferior confinado de la Formación Calivil–Renmark. Los datos de ¹⁴C, ³H y geoquímica sugieren que la recarga del acuífero de la Formación Shepparton es por infiltración (vertical) en toda la región, mientras que la Formación Calivil–Renmark tiene una mayor proporción de aportes laterales. Sin embargo, a escala local se produce recarga vertical en la Formación Calivil–Renmark, hecho que indica que este recurso es vulnerable a la contaminación. Las aguas subterráneas de ambas formaciones tienen edades de hasta 20.000 años, según datos de ¹⁴C, lo que implica que las tasas de recarga son bajas y, en consecuencia, que podría haber impactos asociados a la sobreexplotación del recurso. Las aguas subterráneas recientes de la región se caracterizan por relaciones molares muy variables de Cl/Br (de 50 a 1.200), reflejando la química de una precipitación semiárida que se ve modificada posteriormente por disolución de halita, asociada con terrenos secos y riego con aguas salinas. Las aguas subterráneas más profundas presentan relaciones más uniformes de Cl/Br (entre 500 y 800), y probablemente reflejan que la recarga se produjo en condiciones climáticas más húmedas que las actuales.

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Résumé Les eaux souterraines de la région de Goulburn dans le bassin de Murray (Australie) contiennent des solutés provenant essentiellement de lévaporation des pluies, de la dissolution de silicates et déchanges dions. Alors quil y a peu de variations spatiales du chimisme des eaux souterraines, les concentrations en sels dissous totaux des eaux souterraines de laquifère libre de la formation de Shepparton sont en général plus élevées que celles des eaux souterraines de laquifère captif sous-jacent de la formation de Calivil-Renmark. Des données de carbone-14, de tritium et de géochimie indiquent que laquifère de la formation de Shepparton est rechargé verticalement dans toute la région, tandis que laquifère de la formation de Calivil-Renmark présente une plus forte composante découlement latéral. Toutefois, localement, il se produit une recharge verticale de laquifère de la formation de Calivil-Renmark, ce qui indique que cette ressource est vulnérable à la contamination. Les eaux souterraines des formations de Shepparton et de Calivil-Renmark présentent toutes deux des âges carbone-14 de plus de 20 ka, ce qui implique des taux de recharge très faibles et, par conséquent, que leur ressource peut être affectée par des prélèvements excessifs. Les eaux souterraines récentes dans cette région sont caractérisées par un rapport molaire Cl/Br très variable (de 50 à 1200), qui reflète le chimisme de pluies en région semi-aride modifié en conséquence par la dissolution de la halite associée à la salinité due aux terres sèches et à lirrigation. Les eaux souterraines plus profondes possèdent des rapports Cl/Br plus uniformes (de lordre de 500 à 800) et reflètent probablement des eaux de recharge sous des conditions climatiques plus humides que les conditions actuelles.