Tracing recharge to aquifers beneath an Asian megacity with Cl/Br and stable isotopes: the example of Dhaka, Bangladesh

Abstract

Dhaka, the capital of Bangladesh, is home to a population of 15 million people, whose water supply is 85% drawn from groundwater in aquifers that underlie the city. Values of Cl/Br >500 are common in groundwater beneath western Dhaka in areas <3 km from the river, and in rivers and sewers around and within the city. The study shows that groundwater beneath western Dhaka is strongly influenced by infiltration of effluent from leaking sewers and unsewered sanitation, and by river-bank infiltration from the Turag-Buriganga river system which bounds the western limit of the city. River-bank infiltration from other rivers around Dhaka is minor. Values of Cl/Br and Cl concentrations reveal that 23 % of wells sampled in Dhaka are influenced by saline connate water in amounts up to 1%. This residual natural salinity compromises the use of electrical conductivity of groundwater as a method for defining pathways of recharge by contaminated surface waters. Concentrations of As, B, Ba, Cd, Cu, F, Ni, NO₃, Pb, Sb, Se and U in groundwater samples are less than WHO health-based guideline values for drinking water.

Résumé

Dacca, la capitale du Bengladesh, héberge 15 millions d’habitants, dont l’eau potable provient à 85% d’aquifères situés sous la ville. Des valeurs du rapport ionique Cl/Br >500 sont fréquentes dans l’eau souterraine, sous l’ouest de Dacca, dans des secteurs à moins de 3 km de la rivière, et dans les cours d’eau et égouts de la cité. L’étude montre que l’eau souterraine sous l’ouest de Dacca est fortement influencée par l’infiltration des effluents (fuites des égouts et rejets non collectés) et par des infiltrations à travers les berges de la rivière Turag-Buriganga qui borde la limite ouest de la cité. Les infiltrations à travers les berges des autres rivières autour de Dacca sont moins importantes. Les valeurs du rapport Cl/Br et les concentrations en Cl révèlent que 23% des puits échantillonnés à Dacca sont influencés par de l’eau salée connée dans des proportions jusqu’à 1%. Cette salinité résiduelle naturelle compromet l’usage de la conductivité de l’eau souterraine comme méthode de traçage de la recharge par les eaux contaminées de la surface. Les concentrations en As, B, Ba, Cd, Cu, F, Ni, NO₃, Pb, Sb, Se, et U dans les échantillons d’eau souterraine sont inférieures aux directives de l’OMS pour l’eau potable.

Resumen

Dhaka, la capital de Bangladesh, alberga a una población de 15 millones de habitantes, cuyo abastecimiento de agua es en un 85% extraído del agua subterránea de acuíferos que subyacen la ciudad. Los valores de Cl/Br >500 son comunes en el agua subterránea por debajo de Dhaka occidental en áreas distantes a <3 km desde el río, y en los ríos y alcantarillados alrededor y en el interior de la ciudad. El estudio muestra que el agua subterránea por debajo de Dhaka occidental está fuertemente influenciada por la infiltración de efluentes proveniente de pérdidas de alcantarillado y de saneamientos sin alcantarillados, y por infiltración en las márgenes del río del sistema del río Turag-Buriganga que bordea el límite occidental de la ciudad. La infiltración de las márgenes de otros ríos alrededor de Dhaka es menor. Los valores de Cl/Br y concentraciones de cloruro revelan que el 23% de los pozos muestreados en Dhaka está influenciado por agua connata salina en cantidades de hasta 1%. Esta salinidad natural residual compromete el uso de la conductividad eléctrica del agua subterránea como un método para definir trayectorias de recarga por aguas superficiales contaminadas. Las concentraciones de As, B, Ba, Cd, Cu, F, Ni, NO₃, Pb, Sb, Se, y U en las muestras de agua subterráneas son menores que los valores guías de WHO de la salud para el agua potable.

সারসংক্ষেপ

দেড় কোটি মানুষের বসতি বাংলাদেশের রাজধানী ঢাকা শহরের পানির চাহিদার শতকরা ৮৫ ভাগই মেটানো হয় ভূগর্ভস্থ পানি হতে- যা তোলা হয় শহরের তলদেশে অবস্থিত একুইফারগুলো থেকে। নদী থেকে ৩ কিলোমিটার দূরত্বসীমার মধ্যে থাকা পশ্চিম ঢাকা’র ভূগর্ভস্থ পানির এবং শহরের ভেতরের ও চারপাশের নর্দমা ও নদীর পানির ক্লোরাইড/ব্রোমাইড অনুপাত সাধারণত ৫০০’র-ও বেশী। এই গবেষণা থেকে এটাই প্রতীয়মান যে, নর্দমা ও অপরিশোধিত পয়ঃনিষ্কাশন ব্যবস্থা থেকে নির্গত বর্জ্যের পরিস্রাবণ, এবং তুরাগ-বুড়িগঙ্গা নদী- যা ঢাকা শহরের পশ্চিম সীমানা চিহ্নিত করে, তার কূল থেকে যে পরিস্রাবণ ঘটে, উভয়ই পশ্চিম ঢাকার নিচের ভূগর্ভস্থ পানিকে প্রবলভাবে প্রভাবিত করে। ঢাকার চারপাশের অন্যান্য নদীর কূলবর্তী পরিস্রাবণের প্রভাব গৌণ। ক্লোরাইড/ব্রোমাইড অনুপাত ও ক্লোরাইডের মাত্রা থেকে বোঝা যায় যে, ঢাকা থেকে যে সমস্ত নলকূপের উপাত্ত সংগ্রহ করা হয়েছে, তার শতকরা ২৩ ভাগ নলকূপে সহজাত-লবণাক্ত পানির প্রভাব বিদ্যমান যা শতকরা প্রায় ১ ভাগ পর্যন্ত। এই প্রাকৃতিক লবণাক্ততার অবশেষ ভূগর্ভস্থ পানির বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা প্রয়োগ করে ভূ-পৃষ্ঠের দূষিত পানির দ্বারা ভূগর্ভস্থ পানির রিচার্জ হওয়ার পথ নিরুপণ করার পদ্ধতিকে প্রশ্নবিদ্ধ করে। ভূগর্ভস্থ পানির নমুনা সমূহে প্রাপ্ত আর্সেনিক, বোরন, বেরিয়াম, ক্যাডমিয়াম, কপার, ফ্লোরাইড, নিকেল, নাইট্রেট, সীসা, অ্যান্টিমনি, সেলেনিয়াম ও ইউরেনিয়ামের মাত্রা বিশ্ব স্বাস্থ্য সংস্থা কর্তৃক নির্দেশিত সহনীয় মাত্রার চেয়ে কম।

摘要

达卡是孟加拉的首都,人口1500万,85%的供水抽自城市之下含水层中的地下水。在达卡西部距离河流不到3公里的区域内地下水中及城市周围和城市内的河流和排水渠中,Cl/Br 值大于500很常见。研究显示,达卡西部之下的地下水受到排水渠和无沟渠下水道泄漏出的污水入渗及作为城市西部边界的Turag-Buriganga河流系统河岸入渗的严重影响。达卡周围其他河流的河岸入渗量很小。Cl/Br 和 Cl含量值显示,达卡采样井的23%受到含盐量达1%的原生咸水的影响。这个残留的天然含盐量使地下水电导性作为确定污染地表水补给通道的方法无法使用。水样中As、 B、 Ba、 Cd、 Cu、 F、 Ni、 NO₃、 Pb、 Sb、 Se和 U的含量比世界卫生组织饮用水指南中规定的数值要小。

Resumo

Dhaka, a capital do Bangladesh, tem uma população de 15 milhões, que têm 85% da água de abastecimento baseada em aquíferos que se encontram sob a cidade. São comuns valores de Cl/Br >500 nas águas subterrâneas sob a parte ocidental de Dhaka em áreas a <3 km do rio, e em rios e coletores de esgoto em redor e dentro da cidade. O estudo mostra que a água subterrânea sob a parte ocidental de Dhaka é fortemente influenciada pela infiltração de efluentes provenientes de perdas a partir de sistemas de esgotos e de estruturas de saneamento não controladas, e pela infiltração de água nos sedimentos de margem do sistema do rio Turag-Buriganga, que constitui a fronteira ocidental da cidade. As infiltrações de margem a partir de outros rios em redor de Dakha são reduzidas. Valores de concentração de Cl/Br e Cl revelam que 23% dos poços amostrados em Dakha são influenciados por águas salobras conatas em quantidades até 1%. A salinidade natural residual compromete o uso da condutividade elétrica da água subterrânea como um método para definir os percursos de recarga por águas superficiais contaminadas. As concentrações de As, B, Ba, Cd, Cu, F, Ni, NO₃, Pb, Sb, Se e U em amostras de águas subterrâneas são inferiores aos valores das normas da OMS para água de abastecimento.