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An Innovative Nitrate Pollution Index and Multivariate Statistical Investigations of Groundwater Chemical Quality of Umm Rijam Aquifer (B4), North Yarmouk River Basin, Jordan
Impact of a domestic wastewater treatment plant on groundwater pollution, north Jordan
An assessment of groundwater pollution in the area surrounding a domestic wastewater treatment
plant in northern Jordan has been carried out. Groundwater in the study area is classified as alkaline
earth water with increased portions of alkalis and prevailing chloride, tending to shift to alkaline water
with the dominance of chloride. This trend indicates mixing between the two end members of fresh
Ca2+-HCO3
- water and saline Na+-Cl - water. Spatially, the highest concentrations of the hydrochemical
parameters were found in close proximity of the Al Ramtha Wastewater Treatment Plant (RWWTP). Nitrate,
which is the most common human-introduced pollutant into groundwater resources, was used to evaluate
pollution of phreatic groundwater in the study area. Its concentration (as NO3
�) ranges between 1 mg/L
and 366 mg/L, with an average of 79 mg/L. A total of 71% of the samples present nitrate concentrations
exceeding the threshold value for anthropogenic sources (20 mg/L), and more than 50% in excess of
World Health Organization (WHO) standards for drinking water (50 mg/L). The most important factors
affecting the magnitude of groundwater pollution are depth to groundwater table, aquifer transmissivity
(hydraulic conductivity), lineaments density, and distance from treatment plant with calculated correlation
coefficients of -0.51, 0.65, 0.70, and -0.75 to nitrate concentration, respectively.Se llevó a cabo una evaluación de la contaminación del acuífero en el área que rodea una planta de
tratamiento de aguas residuales domésticas en el norte de Jordania. El agua de este acuífero se clasifica
como alcalina-térrea con proporciones de álcalis que se incrementan, prevaleciendo los cloruros, y con
tendencia a cambiar a agua alcalina con predominio de cloruros. Esta tendencia indica una mezcla entre
dos miembros de agua Ca2+-HCO3
- y agua salina de Na+-Cl -. Espacialmente, las concentraciones más
altas de los parámetros hidroquímicos se encontraron en las cercanías de la planta de tratamiento de
aguas residuales Al Ramtha (RWWTP, por sus siglas en inglés). El nitrato, que es el contaminante más
común introducido por el hombre en los recursos acuíferos, fue usado para evaluar la contaminación
del acuífero en el área de estudio. Su concentración (como NO3
�) varía entre 1 mg/L y 366 mg/L, con un
promedio de 79 mg/L. Setenta y un porciento de las muestras presenta concentraciones que exceden el
valor de umbral para fuentes antropogénicas (20 mg/L), y más del 50% excede los estándares para agua potable (50 mg/L) según la Organización Mundial de la Salud (OMS). Los factores más importantes
que afectan la magnitud de la contaminación de los acuíferos son la profundidad del nivel freático, la
transmisividad del acuífero (conductividad hidráulica), densidad de alineamientos y distancia de la
planta de tratamiento, con coeficientes calculados de correlación con la concentración de nitratos de
-0.51, 0.65, 0.70 y -0.75, respectivament
Assessment of nitrate contamination of karst springs, Bani Kanana, northern Jordan
Contamination of groundwater from point and non-point sources is one of the major problems of
water resources in Jordan. Altogether one hundred and six groundwater samples were collected from
twenty six karst springs emerging from Umm Rijam aquifer and three wells tapping Amman-Wadi As Sir
aquifer, and investigated for NO3
- concentrations. Results showed that NO3
- concentration in spring water
ranged from 8 to 192 mg/L with an average of 33 mg/L. Seventy seven percent of the samples collected
from the springs had nitrate concentrations exceeding the threshold value of 20 mg/L of anthropogenic
source, and eight percent of the samples collected had nitrate concentrations higher than 50 mg/L, the
maximum acceptable nitrate concentration for drinking water. About eighty percent of the sampled
springs had nitrate concentrations higher than 20 mg/L. The K-means cluster analysis performed on
the collected samples revealed the presence of three major clusters. The data were processed for the
possible presence of discordant outliers using the unpublished computer program UDASYS by Verma and
Díaz-González. There is a wide spatial variation in the nitrate concentration in spring water. Monitoring
the water quality of these springs showed that the lowest concentrations of nitrate were found in the
wet season (January, February, and December), while the highest concentrations were found in the dry
season (August, September). Nitrate concentration in Amman-Wadi As Sir aquifer ranges from <1 mg/L
to 19.2 mg/L, with an average of 9.8 mg/L. Untreated domestic wastewater is most probably the major
source of the nitrate in the spring water, as the study area is not served with sewer system, and domestic
wastewater is collected in cesspools dug in the kartsed Umm Rijam Formation. Moreover, in the area
under consideration there are no major industries or intensive agricultural activities. The results of this
study are useful to highlight one of the most important environmental problems, namely the degradation of
the water quality, and may serve to alert and encourage local and national authorities to take substantial
steps and actions to protect and manage water quality.La contaminación del agua subterránea por fuentes puntuales y no puntuales es uno de los mayores
problemas para los recursos de agua en Jordania. Se colectaron 106 muestras de agua subterránea de
26 manantiales cársticos que emanan del acuífero Umm Rijam y de tres pozos que drenan el acuífero Amman-Wadi As Sir, y se investigaron sus concentraciones de NO3
-. Los resultados mostraron que la
concentración de NO3
- en agua de manantiales está en el rango de 8 mg/L a 192 mg/L, con un promedio
de 33 mg/L. Setenta y siete porciento de las muestras colectadas en manantiales tuvieron concentraciones
de nitrato que exceden el valor límite de 20 mg/L de fuentes antropogénicas, y ocho porciento de las
muestras colectadas tuvieron concentraciones de nitrato mayores que 50 mg/L, la concentración máxima
de nitrato permisible para agua potable. Aproximadamente el 8% de los manantiales muestreados
tuvieron concentraciones de nitrato mayores que 20 mg/L. El análisis de conglomerados por el método
de los centroides (�K-means cluster analysis�) reveló la presencia de tres conglomerados mayores. Los
datos fueron analizados por la posible presencia de valores discordantes empleando el programa de
cómputo no publicado UDASYS de Verma y Díaz-González. Existe una amplia variación espacial en la
concentración de nitrato en agua de manantial. El monitoreo de la calidad del agua de esos manantiales
mostró que las concentraciones más bajas de nitrato se encontraron en la estación de lluvias (enero,
febrero y diciembre), mientras que las concentraciones más altas se encontraron en la estación seca
(agosto y septiembre). La concentración de nitrato en el acuífero Amman-Wadi As Sir varía entre <1 mg/L
y 19.2 mg/L, con un promedio de 9.8 mg/L. La fuente más probable de nitrato en los manantiales son
las aguas residuales domésticas no tratadas, ya que el área de estudio no cuenta con sistema de drenaje
y las aguas residuales domésticas son colectadas en cisternas cavadas en la Formación Umm Rijam
afectada por procesos cársticos. Además, en el área no hay industrias grandes o actividades agrícolas
intensivas. Los resultados de este estudio son útiles para resaltar uno de los problemas ambientales
más importantes como es la degradación de la calidad del agua, y pueden servir como una alerta a las
autoridades locales y nacionales para que sean tomados pasos substanciales y acciones para proteger
y manejar la calidad del agua
Assessment of nitrate contamination of karst springs, Bani Kanana, northern Jordan
ABSTRACT Contamination of groundwater from point and non-point sources is one of the major problems of water resources i