Published January 1, 2023 | Version v1
Publication Open

Imaging the distribution of bitumen contaminants in shallow coastal plain sands in southwestern Nigeria using electrical resistivity

Creators

  • 1. Pan-Atlantic University
  • 2. University of Ibadan
  • 3. University of Toledo

Description

Abstract Naturally occurring bitumen seeps migrating within the shallow subsurface contaminates soil and groundwater in communities within the eastern segment of the Dahomey Basin in southwestern Nigeria. Managing these contaminations require an understanding of the distribution of the bitumen seeps to isolate contaminated regions to avoid farming activities or drilling shallow drinking water wells within them. Several studies have assessed the shallow occurrence of bitumen in the region, focusing on their economic potentials but ignores the challenges with soil and groundwater contamination in these communities. This study focuses on using electrical resistivity imaging techniques with limited soil cores to delineate the distribution of bitumen seeps within the shallow subsurface in Imakun-Omi community in southwestern Nigeria. We used both 1D and 2D numerical and field approaches in this study. 13 vertical electrical soundings using a Schlumberger electrode array were first acquired to obtain the bulk resistivities and layer thicknesses. The 1D resistivity alongside well lithologic data served as prior data for a forward modelling study to assess the capability of resolving the bitumen seeps within electrically resistive coastal sands. Results of the forward modelling studies guided the acquisition of five 2D electrical resistivity profiles used to image the distribution of bitumen seeps using a Wenner electrode array with a unit electrode spacing of 2 m. Results of this study show that bitumen seeps with resistivities greater than 3000 Ohm-m are distributed within the top 4 m in the area and extends down to 10 m in some locations. Our numerical studies show that despite difficulties in imaging bitumen seeps within sediments overlain by higher electrical resistivity layers, reliable results can be derived, thus proving the versatility of electrical resistivity in delineating areas contaminated by bitumen seeps within shallow coastal sands.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تتسرب القار التي تحدث بشكل طبيعي داخل السطح الضحل وتلوث التربة والمياه الجوفية في المجتمعات داخل الجزء الشرقي من حوض داهومي في جنوب غرب نيجيريا. تتطلب إدارة هذه الملوثات فهمًا لتوزيع تسرب البيتومين لعزل المناطق الملوثة لتجنب الأنشطة الزراعية أو حفر آبار مياه الشرب الضحلة داخلها. قامت العديد من الدراسات بتقييم التواجد الضحل للقار في المنطقة، مع التركيز على إمكاناتها الاقتصادية ولكنها تتجاهل التحديات المتعلقة بتلوث التربة والمياه الجوفية في هذه المجتمعات. تركز هذه الدراسة على استخدام تقنيات التصوير بالمقاومة الكهربائية مع نوى التربة المحدودة لتحديد توزيع تسرب البيتومين داخل السطح السفلي الضحل في مجتمع إيماكون- أومي في جنوب غرب نيجيريا. استخدمنا كلا النهجين العددي والميداني أحادي وثنائي الأبعاد في هذه الدراسة. تم الحصول على 13 سبرًا كهربائيًا رأسيًا باستخدام مصفوفة أقطاب شلمبرجير لأول مرة للحصول على المقاومة السائبة وسمك الطبقة. كانت المقاومة أحادية البعد جنبًا إلى جنب مع البيانات الحجرية للبئر بمثابة بيانات سابقة لدراسة نمذجة مستقبلية لتقييم القدرة على حل تسرب البيتومين داخل الرمال الساحلية المقاومة للكهرباء. وجهت نتائج دراسات النمذجة الأمامية الحصول على خمسة قطاعات مقاومة كهربائية ثنائية الأبعاد تستخدم لتصوير توزيع تسرب البيتومين باستخدام مصفوفة إلكترود وينر بمسافة إلكترود وحدة تبلغ 2 متر. تظهر نتائج هذه الدراسة أن القار يتسرب بمقاومات أكبر من 3000 أوم- متر موزع داخل أعلى 4 أمتار في المنطقة ويمتد إلى 10 أمتار في بعض المواقع. تظهر دراساتنا العددية أنه على الرغم من الصعوبات في تصوير تسرب البيتومين داخل الرواسب التي تتداخل مع طبقات المقاومة الكهربائية العالية، يمكن استخلاص نتائج موثوقة، مما يثبت تنوع المقاومة الكهربائية في تحديد المناطق الملوثة بتسرب البيتومين داخل الرمال الساحلية الضحلة.

Translated Description (French)

Résumé Les suintements de bitume naturels qui migrent dans le sous-sol peu profond contaminent le sol et les eaux souterraines dans les communautés du segment est du bassin du Dahomey, dans le sud-ouest du Nigéria. La gestion de ces contaminations nécessite une compréhension de la distribution des suintements de bitume pour isoler les régions contaminées afin d'éviter les activités agricoles ou le forage de puits d'eau potable peu profonds en leur sein. Plusieurs études ont évalué la présence peu profonde de bitume dans la région, en se concentrant sur leurs potentiels économiques, mais en ignorant les défis liés à la contamination des sols et des eaux souterraines dans ces communautés. Cette étude se concentre sur l'utilisation de techniques d'imagerie par résistivité électrique avec des carottes de sol limitées pour délimiter la distribution des suintements de bitume dans le sous-sol peu profond de la communauté Imakun-Omi dans le sud-ouest du Nigeria. Nous avons utilisé des approches numériques et de terrain 1D et 2D dans cette étude. 13 sondages électriques verticaux utilisant un réseau d'électrodes Schlumberger ont d'abord été acquis pour obtenir les résistivités en vrac et les épaisseurs de couche. La résistivité 1D ainsi que les données lithologiques des puits ont servi de données préalables à une étude de modélisation prospective pour évaluer la capacité de résolution des suintements de bitume dans les sables côtiers électriquement résistifs. Les résultats des études de modélisation directe ont guidé l'acquisition de cinq profils de résistivité électrique 2D utilisés pour imager la distribution des suintements de bitume à l'aide d'un réseau d'électrodes Wenner avec un espacement d'électrodes unitaire de 2 m. Les résultats de cette étude montrent que les suintements de bitume avec des résistivités supérieures à 3000 Ohm-m sont répartis dans les 4 premiers mètres de la zone et s'étendent jusqu'à 10 m à certains endroits. Nos études numériques montrent que malgré les difficultés d'imagerie des suintements de bitume dans les sédiments recouverts de couches de résistivité électrique plus élevées, des résultats fiables peuvent être obtenus, prouvant ainsi la polyvalence de la résistivité électrique dans la délimitation des zones contaminées par des suintements de bitume dans les sables côtiers peu profonds.

Translated Description (Spanish)

Resumen Las filtraciones de betún de origen natural que migran dentro del subsuelo poco profundo contaminan el suelo y las aguas subterráneas en las comunidades dentro del segmento oriental de la cuenca de Dahomey en el suroeste de Nigeria. La gestión de estas contaminaciones requiere una comprensión de la distribución de las filtraciones de betún para aislar las regiones contaminadas y evitar las actividades agrícolas o la perforación de pozos de agua potable poco profundos dentro de ellas. Varios estudios han evaluado la presencia superficial de betún en la región, centrándose en sus potenciales económicos, pero ignorando los desafíos con la contaminación del suelo y las aguas subterráneas en estas comunidades. Este estudio se centra en el uso de técnicas de imágenes de resistividad eléctrica con núcleos de suelo limitados para delinear la distribución de filtraciones de betún dentro del subsuelo poco profundo en la comunidad de Imakun-Omi en el suroeste de Nigeria. Utilizamos enfoques numéricos y de campo 1D y 2D en este estudio. Primero se adquirieron 13 sondeos eléctricos verticales utilizando una matriz de electrodos de Schlumberger para obtener las resistividades volumétricas y los espesores de capa. La resistividad 1D junto con los datos litológicos del pozo sirvieron como datos previos para un estudio de modelado hacia adelante para evaluar la capacidad de resolver las filtraciones de betún dentro de las arenas costeras eléctricamente resistivas. Los resultados de los estudios de modelado directo guiaron la adquisición de cinco perfiles de resistividad eléctrica 2D utilizados para obtener imágenes de la distribución de las filtraciones de betún utilizando una matriz de electrodos Wenner con una separación entre electrodos unitarios de 2 m. Los resultados de este estudio muestran que las filtraciones de betún con resistividades superiores a 3000 Ohm-m se distribuyen dentro de los 4 m superiores en el área y se extienden hasta 10 m en algunos lugares. Nuestros estudios numéricos muestran que a pesar de las dificultades para obtener imágenes de las filtraciones de betún dentro de los sedimentos recubiertos por capas de mayor resistividad eléctrica, se pueden obtener resultados confiables, lo que demuestra la versatilidad de la resistividad eléctrica en la delimitación de áreas contaminadas por filtraciones de betún dentro de arenas costeras poco profundas.

Files

s12665-022-10718-w.pdf.pdf

Files (7.8 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:7c0001ff3c8acafc642983a4c314d2a2
7.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تصوير توزيع ملوثات البيتومين في رمال السهول الساحلية الضحلة في جنوب غرب نيجيريا باستخدام المقاومة الكهربائية
Translated title (French)
Imagerie de la distribution des contaminants bitumineux dans les sables plats côtiers peu profonds du sud-ouest du Nigeria à l'aide de la résistivité électrique
Translated title (Spanish)
Imágenes de la distribución de contaminantes bituminosos en arenas llanas costeras poco profundas en el suroeste de Nigeria utilizando resistividad eléctrica

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4315648218
DOI
10.1007/s12665-022-10718-w

Is supplement to
https://openalex.org/W4388463170 (Other)
https://openalex.org/W3021852618 (Other)
https://openalex.org/W2388470518 (Other)
https://openalex.org/W2386899590 (Other)
https://openalex.org/W2386857624 (Other)
https://openalex.org/W2382164616 (Other)
https://openalex.org/W2375236835 (Other)
https://openalex.org/W2369588381 (Other)
https://openalex.org/W2365529261 (Other)
https://openalex.org/W1998121271 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Nigeria

References

  • https://openalex.org/W100491715
  • https://openalex.org/W1515543311
  • https://openalex.org/W1628620403
  • https://openalex.org/W1971340432
  • https://openalex.org/W1976265294
  • https://openalex.org/W1989422427
  • https://openalex.org/W1991203109
  • https://openalex.org/W1991744084
  • https://openalex.org/W2034789769
  • https://openalex.org/W2042806696
  • https://openalex.org/W2045620809
  • https://openalex.org/W2063045014
  • https://openalex.org/W2063455368
  • https://openalex.org/W2074361903
  • https://openalex.org/W2081952538
  • https://openalex.org/W2086031201
  • https://openalex.org/W2086678911
  • https://openalex.org/W2110407092
  • https://openalex.org/W2130797028
  • https://openalex.org/W2169975148
  • https://openalex.org/W2225338521
  • https://openalex.org/W2347000099
  • https://openalex.org/W2514794377
  • https://openalex.org/W2766360344
  • https://openalex.org/W2809114454
  • https://openalex.org/W2948162234
  • https://openalex.org/W2952491043
  • https://openalex.org/W2981092061
  • https://openalex.org/W2999423863
  • https://openalex.org/W3004437996
  • https://openalex.org/W3125388955
  • https://openalex.org/W3161955906
  • https://openalex.org/W3167134879
  • https://openalex.org/W352228264
  • https://openalex.org/W4251406047
  • https://openalex.org/W4286473036
  • https://openalex.org/W561953853