Groundwater contamination in the basement-complex area of Ile-Ife, southwestern Nigeria: A case study using the electrical-resistivity geophysical method

Abstract.

Hydrogeoenvironmental studies were carried out at the sewage-disposal site of Obafemi Awolowo University campus, Ile-Ife, Nigeria. The objective of the survey was to determine the reliability of the electrical-resistivity method in mapping pollution plumes in a bedrock environment. Fifty stations were occupied with the ABEM SAS 300C Terrameter using the Wenner array. The electrical-resistivity data were interpreted by a computer-iteration technique. Water samples were collected at a depth of 5.0 m in 20 test pits and analyzed for quality. The concentrations of Cr, Cd, Pb, Zn, and Cu are moderately above the World Health Organization recommended guidelines. Plumes of contaminated water issuing from the sewage ponds were delineated. The geoelectric sections reveal four subsurface layers, with increasing depth, lateritic clay, clayey sand/sand, and weathered/fractured bedrock, and fresh bedrock. The deepest layers, 3 and 4, constitute the main aquifer, which has a thickness of 3.1–67.1 m. The distribution of the elements in the sewage effluent confirms a hydrological communication between the disposal ponds and groundwater. The groundwater is contaminated, as shown by sampling and the geophysical results. Thus, the results demonstrate the reliability of the direct-current electrical-resistivity geophysical method in sensing and mapping pollution plumes in a crystalline bedrock environment.

Résumé.

Des études géo-environnementales ont été réalisées sur le site d'épandages du campus universitaire d'Obafemi Awolowo, à Ile-Ife (Nigeria). L'objectif de ce travail était de déterminer la fiabilité de la méthode des résistivités électriques pour cartographier les panaches de pollution dans un environnement de socle. Cinquante stations ont été soumises à mesures au moyen d'un ABEM SAS 300C Terrameter en utilisant le dispositif de Wenner. Les données de résistivité électrique ont été interprétées au moyen d'une technique de calcul itérative. Des échantillons d'eau ont été prélevés à une profondeur de 5,0 m dans 20 puits tests et analysés pour la qualité. Les concentrations en Cr, Cd, Pb, Zn et Cu sont légèrement au-dessus des valeurs recommandées par l'OMS. Des panaches d'eau contaminée provenant de bassins d'eaux usées ont été délimités. Les profils géoélectriques mettent en évidence quatre couches, qui sont successivement en profondeurs croissantes une argile latéritique, un sable ou un sable argileux, le substratum altéré, puis fissuré, et enfin le substratum non altéré. Les niveaux 3 et 4 les plus profonds constituent l'aquifère principal, de 3,1–67,1 m d'épaisseur. La distribution des éléments dans les effluents d'égouts confirme l'existence d'une communication hydrologique entre les bassins d'épandage et la nappe. Les eaux souterraines sont contaminées, comme le prouvent les résultats des prélèvements et de la géophysique. Par conséquent, les résultats démontrent la fiabilité de la méthode géophysique de résistivité électrique pour la détection et la cartographie de panaches de pollution dans un environnement de socle cristallin.

Resumen.

Se ha efectuado un estudio hidrogeológico ambiental en el punto de vertido de las aguas residuales del Campus Universitario de Obafemi Awolowo, en Ile-Ife (Nigeria). El objetivo era determinar la validez del método de la resistividad eléctrica para delimitar penachos de contaminación en un medio rocoso. Se utilizó 50 estaciones con un Terrameter ABEM SAS 300C, utilizando la matriz de Wenner. Se interpretó los resultados por medio de una técnica iterativa automática. Se recogieron muestras de agua a una profundidad de 5 m en 20 pozos de ensayo, las cuales fueron posteriormente analizadas en laboratorio. Las concentraciones de cromo, cadmio, plomo, cinc y cobre son ligeramente superiores a los valores guía de la Organización Mundial de la Salud. Se delineó el penacho de agua contaminada procedente de las balsas de aguas residuales. Las secciones geoeléctricas revelan la existencia de cuatro capas, que están formadas, de menor a mayor profundidad, por arcilla laterítica, arena arcillosa/arena, matriz rocosa meteorizada/fracturada, y roca sin alterar. Las dos capas más profundas constituyen el acuífero principal, que tiene un espesor comprendido entre 3,1–67,1 m. La caracterización química de las aguas residuales confirma que hay una conexión hidrológica entre las balsas de estabilización y las aguas subterráneas. Éstas muestran síntomas de contaminación, de acuerdo con el muestreo y la interpretación geofísica. Los datos evidencian la fiabilidad del método geofísico de la resistividad eléctrica por corriente directa para detectar y delimitar penachos contaminantes en un medio rocoso cristalino.