POTENTIAL SOURCES AND DISTRIBUTION OF NITRATE IN THE GROUNDWATER OF THE WASIA AQUIFER, AL-KHARJ AREA, CENTRAL SAUDI ARABIA

POTENTIAL SOURCES AND DISTRIBUTION OF NITRATE IN THE GROUNDWATER OF THE WASIA AQUIFER, AL-KHARJ AREA, CENTRAL SAUDI ARABIA. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF (Abid's MSc thesis)
Abid's MSc Thesis.pdf - Submitted Version
Restricted to Repository staff only until 23 December 2020.

Download (7MB)

Arabic Abstract

تعتبر منطقة الخرج من المن اطق المھمة من ناحیة الزراعة وتربیة المواشي في المملكة العربیة السعودیة . مجموعة صخور الوسیع تحتوي على خزان المیاه الجوفي الذي یغذي ھذه المنطقة بالمیاه. أظھرت الدراسات السابقة التي أجریت على جیوكیمیاء المیاه الجوفیة لخزان الوسیع زیادة نسب النترات عن الحد الطبیع ي من غیر تحدید مصادر ھذا التلوث. وجود النترات بكمیات كبیرة في المیاه الجوفیة عادة ما یعزى الى استخدام ا لاسمدة الصناعی ة. مع ذلك، یمكن ان تكون ھذه النترات طبیعیة المنشاة خاصھ إذا كانت الآ با ر بعیدة من المناطق المأھولة بالسكان. لھذا، تھدف ھذه الدراسة للتحقیق في مصادر ھذه النترات وتقیم جودة (δ15N–NO3 and δ18O–NO میاه خزان الوسیع في منطقة الخرج. اعتماد ا على ان نظائر النترات ( 3 تظھر خصائص ثابتھ في مختلف المصادر، تم استخدامھا في ھذه الدراسة للبحث عن المصادر المحتملة 3) لتقدیر زمن اخر تغذیة لخزان المیاه الجوفیة في المنطقة. تم استخدام H) للنترات. تم استخدام الترتیوم لتقیم ھذه المیاه للشرب. تقیم ھذه المیاه لعملیات الري تم بناءة على عدة ( WQI) مؤشر جودة المیاه معاملات. توزیع و نس ب نظائر النترات كشفت ان ترسب الغلاف الجوي والأسمدة الصناعیة تمثل المصاد ر المحتملة للنترات في القسمین الشمالي والشرقي من منطقة الدراسة. في حین أن مخلفات الحیوانات ومیاه الصرف الصحي ھما المساھمان الرئیسیان للنترات في القسم الغرب ي. عی نتان فقط أظھرتا نسب ترتیوم 0.8 ). ھذا یدل على ان میاه خزان الوسیع في ھذه المنطق ة TU) اعلى من حد كشف الطریقة المستخدمة تمثل خلیط من میاه تم تغذیتھا حدیثا ومیاه احفوریة. تتراوح عینات المیاه التي درست من سیئة الى غیر xv نسبة ،(SAR) مناسبة للشرب بناءا على مؤشر جودة المیاه. بناء ا على نسبة امتصاص الصودی وم المغنیزیوم ونسبة كیل ي، تعتبر كل عینات المیاه التي درست جیدة لري المحاصیل. اما بناءا على نسب ة تعتبر ھذه المی اه ذات قابلیة عالیة لتآكل خطوط نقل المیاه. من ھذ ه ،(TH) والصلابة الكلیة (CR) التآكل الدراسة یبدو ان المصادر الطبیعیة كترسب الغلاف الجوي والمصادر البشریة المنشأ مثل السماد الصناعي وم یاه الصرف الصح ي تزید من محتوى النترات في خزان الوسیع الجوف ي.

English Abstract

Al-Kharj area is one of the major agricultural and dairy farms areas in the kingdom. Wasia Group contains the main aquifer that supplies drinking and irrigation water to this area. Previous studies on the geochemistry of the groundwater of the Wasia aquifer have reported elevated nitrate concentrations in Al-Kharj area but without evidentially identifying the exact sources of this nitrate contamination. The presence of nitrate concentrations in groundwater is usually attributed to the use of fertilizers. However, other sources like natural sources may exist especially when some wells are away from direct human interaction. Therefore, this study aims to investigate the possible sources of nitrate and its distribution as well as to assess the groundwater quality of the Wasia aquifer in Al-Kharj area, central Saudi Arabia. Based on the stability of the characteristics of nitrate isotopes (δ15N–NO3 and δ18O–NO3) from different sources, it has been used for identifying the potential sources of nitrate in this area. Tritium (3H) is used to estimate the recent recharge date. Water quality index (WQI) is used to assess the suitability of this groundwater for drinking purposes. The suitability of the Wasia aquifer for agricultural uses is evaluated based on several assessment indices. Samples were collected from thirty-four (34) wells (4 samples each) distributed in the study area. The isotopic signatures and distribution of the δ15N–NO3 and δ18O–NO3 revealed that atmospheric deposition and fertilizers are the potential sources of nitrate in the xiii north and eastern sections of the study area, while manure and wastewater are the main nitrate contributors in the western section. Only two samples show tritium rates above the detection limit of the used method (0.8 TU). This may not necessarily be an indication of the absence of recent recharge. Instead, this groundwater could be a mixture of recent and connate waters. Wasia groundwater quality in the study area generally ranges from poor to unsuitable for drinking according to WQI. According to Sodium Adsorption Ratio (SAR), Magnesium Ratio (MR) and Kelly’s Ratio (KR), all groundwater samples are considered appropriate for irrigation. Moreover, as per Corrosivity Ratio (CR) and Total Hardness (TH), the studied groundwater is basically corrosive and needs attention when choosing transportation pipes. It can be concluded that in the Wasia aquifer both, natural sources such as atmospheric deposition, and anthropogenic sources like manure and fertilizers appear to increase the Wasia aquifer nitrogen content. Proper treatment is required before drinking from Wasia aquifer. Monitoring and regular checking for water quality is required in the study area.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Environmental
Earth Sciences
Research
Research > Environment
Divisions: College Of Sciences > Earth Sciences Dept
Committee Advisor: Al-Shaibani, Abdulaziz
Committee Members: Makkawi, Mohammad and Tawabini, Bassam and González, Luis and Keller, Martin
Depositing User: ABID AHMED (g201605760)
Date Deposited: 23 Dec 2019 14:15
Last Modified: 23 Dec 2019 14:15
URI: http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141363