Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

First Presentation Bangui GW

404 views

Published on

Conjugated use of chemistry and isotope data

  • Be the first to like this

First Presentation Bangui GW

  1. 1. Presentation by Prof. Dr. Mohamed Fahmy Hussein The 4 th Conference on Recent Technologies in Agriculture Challenges of Agricultural Modernization Faculty of Agriculture, Cairo University Tuesday, 3 November, 2009
  2. 2. Mohamed Fahmy Hussein * , Ali Islam ** , Sawsan Gamal ** , Moloto Caetan *** and Chantal Djebebe *** Isotope Hydrogeochemistry of Urban-Zone Groundwater , Central Africa هيدروج يوكيمياء ال نظائ ر بالمياه ال جوف ية لمنطقة عمرانية بوسط أفريقيا * Cairo Univ., Fac. of Agric., Soil & Water Dept., Egypt, and Bangui Univ., Fac. of Sci, Geo. Dept., RCA ** Atomic Energy Authority, Nuclear -Safety Center, Cairo, Egypt *** Bangui Univ. , Fac. of Sci, Geo. Dept., RCA
  3. 3. Bangui, Location Map, Border of RCA and Congo (RDC)
  4. 4. Location Map, Well-field and Sampling Sites
  5. 5. Hydrochemical and Isotope Data
  6. 6. Prelude – page-1 <ul><li>The isotope hydrogeochemical approach is a modern technique used for studying GW. </li></ul><ul><li>Coupling the hydrochemical and isotope data (e.g.  18 O and  2 H ) provides an interesting insight into GW origin and composition needed for the management of the available water resources. </li></ul><ul><li>Many GW aquifers are isotopically and chemically unknown, in particular in Africa south of the Sahara . </li></ul><ul><li>The studied aquifer is heavily used by the local population despite the nearby river flow and urban pollution. </li></ul>
  7. 7. Prelude – page-2 <ul><li>Despite the nearby river and abundant precipitation (~1500mm yr -1 , subdivided into 7 months wet-season and 5 months dry-season) a major part of the urban-zone population depends on groundwater and is exposed to health hazard related to groundwater contamination. </li></ul><ul><li>The objective is to conjugate the geochemical and isotope data to understand the major processes governing GW composition and exploring aquifer conditions such as mineralogy, water-balance, flow and porosity. </li></ul>
  8. 8. Local Precipitation Rate
  9. 9. pH versus HCO 3 and Total Ions, in meq.l -1 , and PCO 2
  10. 10. Piper, GW and Rainwater
  11. 11. Bar, GW and Rainwater
  12. 12. Schoeler Diagram s
  13. 13. D’Amore Diagrams
  14. 14. Solutes, GW & Rainwater
  15. 15.  18 O – EC Relationship
  16. 16. NO 3 - , in mg.l -1 , Bangui GW
  17. 17.  18 O &  2 H versus Solutes
  18. 18. Saturation Indices, Calc, Hal Dolo Gyp
  19. 19. Predominance Diagram
  20. 20.  18 O –  2 H , Bangui & Cameron
  21. 21.  18 O –  2 H , Bangui  2 H% o = 8.00  18 O% o + 10.0 (Craig line) (or MWL)  2 H% o = 8.17  18 O% o + 11.3 (Rosanky line)
  22. 22.  18 O &  2 H – EC, Cameron
  23. 23.  18 O – T a ° C mean air temperature  18 O% o = (0.7* Ta) - 13.75  2 H% o = (5.6* Ta) - 100
  24. 24. Synopsis 1 <ul><li>Africa , south of the Great Sahara , has abundant water resources . However its huge aquifers are seldom studied and/or inadequately managed. </li></ul><ul><li>This work presents the first geochemistry-isotope hydrology study on the aquifer of Bangui city (the capital of the Central African Republic, RCA , at the northern border of Congo, RDC with RCA. ) </li></ul>
  25. 25. Synopsis 2 <ul><li>The obtained hydrochemical data demonstrated the role of biogenic CO 2 gas, weathering, solid-phase dissolution, and cation exchange in defining the composition of the studied groundwater. </li></ul><ul><li>The conjunctive use of the major dissolved constituents and the isotope contents (  18 O and  2 H ) showed that the alteration of primary-silicates and the dissolution of solid-phase carbonates are the predominant processes that locally define the zones of dilute and relatively-charged groundwater, respectively. </li></ul>
  26. 26. Synopsis 3 <ul><li>The isotope data illustrated that evaporation does not significantly contribute to water-loss from the aquifer, while transpiration (that goes on without isotope fractionation) is prevailing , with a part of the transpired vapor recycled. </li></ul><ul><li>Annual aquifer-recharge is mediocre due to poor infiltration through the Oxisols that induces precipitation to runoff. Recharge during the dry and the humid seasons may be equal. </li></ul><ul><li>The isotopic “inverse” continental-effect (from Cameron to RCA) is explained by differences in air-temperatures, amount and altitude of precipitation, rather by inverse movement of humid air-masses westward in Central Africa. </li></ul>
  27. 27. Synopsis 4 <ul><li>The results helped to distinguish between the dynamic GW-flow sections (deep fractured aquifer to the north of the urban-zone) from the less-active parts (the upper porous aquifer to the south of the city.) </li></ul><ul><li>The data showed that the aquifer is void of evaporites, while its carbonate rocks are mostly made-up of Calcite or Mg-Calcite, not dolomite. </li></ul><ul><li>Groundwater pollution, by NO 3 - , is a serious growing-up problem in city center, and would spread allover the urban agglomeration. </li></ul>
  28. 28. ملخص <ul><ul><li>تتمتع أفريقيا جنوب الصحراء بوفرة أحواضها المائية، لكن العديد من خزاناتها الجوفية لم يخضع للدراسة وقد يستغل بطريقة غير مناسبة . يقدم هذا العمل أول تطبيق للجيوكيمياء وهيدرولوجيا النظائر البيئية على خزان مدينة بانجى ( عاصمة ج . أفريقيا الوسطى ) الواقعة على نهر &quot; أ وبانجى &quot; ( الرافد الشمالى لنهر الكونجو، وهذا الرافد يشكل جزءاً من الحدود الجنوبية لأفريقيا الوسطى مع الكونجو ) حبث يعتمد معظم سكان المدينة على نزح المياه ( من الخزان المسامى الضحل حر - السطح ) وضخها ( من الخزان المتشقق العميق شبه - المحصور ) ، بالرغم من سريان النهر ووفرة الأمطار . </li></ul></ul><ul><ul><li>أظهرت المكونات الذائبة دور الأطوار الصلبة والتبادل الكاتيونى وغاز ثاني أكسيد الكربون حيوى - النشأة ( بالنطاقين غيرالمشبع ثم المشبع ) في تعيين الملامح الهيدروكيميائية لتلك المياه . أوضح الاستخدام المتضافر للبيانات الكيميائية والنظائرية أن تجوية السيليكات فى البداية، ثم ذوبان صخور الكربونات ( المتشققة و / أوالمسامية تحت نظام مفتوح أو مغلق ) لاحقاً، هما العمليتان السائدتان في ترسيم تواجد المياه المخففة وتلك غنية التركيز نسبياً بمختلف أجزاء المدينة . </li></ul></ul><ul><ul><li>أشارت البيانات النظائرية أن البخر لا يُسهم بأى قدر ملموس في فقد مياه من الخزان ( وإن كان الفاقد بالبخر ملموساً بالموازنة المائية لحوض الصرف السطحى ) ، على حين أن النتح ( بدون تجزئ نظائرى ) سائد، ويعاد تدوير جزء من بخاره، فيساهم مجدداً فى نوبات الهطول المتتابعة . فسرنا &quot; التأثير القارى المعكوس للتركيب النظائرى بالهطول &quot; بوسط أفريقيا على أساس فوارق درجات الحرارة، وتفاوت شدة الأمطار، ومدى الارتفاع عن سطح البحر ( بدلاً من تفسير سابق، على خزان بالكاميرون، كان أساسه حركة معكوسة – غيرمؤكدة – لكتل هوائية رطبة تسرى غرباً نحو المحيط الأطلنطى ). أوضحت البيانات النظائرية أن شَحن الخزان الجوفى خلال موسم الأمطار قد لا يتجاوز شَحنهُ خلال موسم القحط ( بسبب ضعف مسامية تربة الأوكسيزول الذى يُفضى إلى تفوق الجريان السطحى خلال موسم الأمطار ) ، مما يعنى أن الشحن السنوى عموماً ضعيف . </li></ul></ul><ul><ul><li>ساعدتنا البيانات التحليلية في تمييز جهات تواجد الطبقات العميقة المتشققة ( الصمًان Karst ) ذات الدينامية المائية الملحوظة بخزان شمال المدينة عن تكوينات النظام المسامى ( ذو السريان المائى الضعيف ) بخزان جنوب المدينة، كما بينت النتائج أن الأطوار الصلبة تخلو من الأملاح التبخرية، وأن صخورالكربونات العميقة عبارة عن كالسيت وليست دولوميت، كما ظهر تلوث ملحوظ بالنترات بالمياه الجوفية، بوسط العاصمة لكنه سوف ينتشر بكل المنطقة العمرانية . </li></ul></ul>
  29. 29. شكراً Thank You

×