Published June 1, 2022 | Version v1
Publication Metadata-only

Groundwater arsenic content in quaternary aquifers of the Red River delta, Vietnam, controlled by the hydrogeological processes

Creators

  • 1. Geological Survey of Denmark and Greenland
  • 2. VNU University of Science
  • 3. Hanoi University of Mining and Geology

Description

The relation between arsenic groundwater concentrations and hydrogeological processes was investigated in the proximal part of the Red River delta, Vietnam, west of the depression cone formed by the exploitation of groundwater in Hanoi. Flow paths in the Quaternary aquifers were modeled based on previously interpreted geological structure and hydrogeological data gathered during field work in 2014-2017. Sedimentary structures and simulated flow patterns were compared with the spatial distribution of the groundwater arsenic concentration. The regression of the sea in the area started 4 ka BP in the Holocene. The low tectonic subsidence rate of the Red River delta led to intensive erosion and replacement of fine grained sediments of the sea level high stand by sandy channel belts, resulting in hydraulic connections between the Pleistocene and Holocene aquifers. The Pleistocene aquifer is recharged by both regional flow paths and naturally occurring vertical recharge through Holocene sand and clay layers. Young groundwater (<40 a) in the shallow Holocene aquifer generally discharges to surface water bodies. The shallow flow system is also seasonally recharged with surface water, as indicated by δ18O enrichment of groundwater and oscillating groundwater ages in wells in the vicinity of water channels. The deeper flow system discharges into the Red River and Day River or flows parallel to the rivers, toward the sea. The overall pattern of arsenic groundwater concentrations (decreasing with increasing sediment age) is modified by groundwater flow. The arsenic contamination of the Pleistocene aquifer of the Red River delta is not only caused by the intensive groundwater abstraction in Hanoi, as reported previously, but also by the natural flow of high arsenic groundwater from Holocene to Pleistocene aquifers in areas located outside of the depression cone. Groundwater with < 50 µg L-1 arsenic is found in the Pleistocene aquifer close to the recharge zone in the mountains bordering the Red River delta and in the Holocene and Pleistocene aquifers where clay deposits were eroded. Close to the recent Red River channel, recharge of older Holocene and Pleistocene sediments occurs partially by arsenic-contaminated groundwater from the youngest Holocene aquifers, and here arsenic concentrations exceed 50 µg L-1. A high arsenic concentration is also present in the early Holocene-Pleistocene aquifer, beneath thick clay layers, indicating a limited extent of flushing and the inflow of fresh organic matter.

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

Translated Description (Arabic)

تم التحقيق في العلاقة بين تركيزات المياه الجوفية للزرنيخ والعمليات الهيدروجيولوجية في الجزء القريب من دلتا النهر الأحمر، فيتنام، غرب مخروط المنخفض الذي شكله استغلال المياه الجوفية في هانوي. تم نمذجة مسارات التدفق في طبقات المياه الجوفية الرباعية بناءً على البنية الجيولوجية المفسرة سابقًا والبيانات الهيدروجيولوجية التي تم جمعها أثناء العمل الميداني في 2014-2017. تمت مقارنة الهياكل الرسوبية وأنماط التدفق المحاكاة بالتوزيع المكاني لتركيز الزرنيخ في المياه الجوفية. بدأ انحدار البحر في المنطقة 4 ka BP في الهولوسين. أدى انخفاض معدل الهبوط التكتوني في دلتا النهر الأحمر إلى تآكل مكثف واستبدال الرواسب الحبيبية الدقيقة في مستوى سطح البحر بأحزمة قنوات رملية، مما أدى إلى اتصالات هيدروليكية بين مستودعات المياه الجوفية في العصر الجليدي والهولوسين. يتم إعادة تغذية طبقة المياه الجوفية في العصر الجليدي من خلال كل من مسارات التدفق الإقليمية وإعادة التغذية الرأسية التي تحدث بشكل طبيعي من خلال طبقات الرمل والطين في العصر الهولوسيني. تصب المياه الجوفية الصغيرة (<40 أ) في طبقة المياه الجوفية الضحلة من الهولوسين بشكل عام في المسطحات المائية السطحية. كما يتم إعادة شحن نظام التدفق الضحل موسميًا بالمياه السطحية، كما يتضح من δ 18 O إثراء المياه الجوفية وأعمار المياه الجوفية المتذبذبة في الآبار القريبة من قنوات المياه. يصرف نظام التدفق الأعمق في النهر الأحمر ونهر داي أو يتدفق بالتوازي مع الأنهار، نحو البحر. يتم تعديل النمط العام لتركيزات المياه الجوفية للزرنيخ (تتناقص مع زيادة عمر الرواسب) عن طريق تدفق المياه الجوفية. إن التلوث بالزرنيخ في طبقة المياه الجوفية في العصر الجليدي في دلتا النهر الأحمر لا ينجم فقط عن الاستخراج المكثف للمياه الجوفية في هانوي، كما ورد سابقًا، ولكن أيضًا عن التدفق الطبيعي للمياه الجوفية عالية الزرنيخ من الهولوسين إلى طبقات المياه الجوفية في العصر الجليدي في المناطق الواقعة خارج مخروط المنخفض. توجد المياه الجوفية التي تحتوي على < 50 ميكروغرام من الزرنيخ L -1 في طبقة المياه الجوفية لعصر البليستوسين بالقرب من منطقة التغذية في الجبال المتاخمة لدلتا النهر الأحمر وفي طبقات المياه الجوفية لعصر الهولوسين وعصر البليستوسين حيث تآكلت رواسب الطين. بالقرب من قناة النهر الأحمر الأخيرة، تحدث إعادة تغذية رواسب الهولوسين والبليستوسين القديمة جزئيًا عن طريق المياه الجوفية الملوثة بالزرنيخ من أصغر طبقات المياه الجوفية في الهولوسين، وهنا تتجاوز تركيزات الزرنيخ 50 ميكروغرام L -1. كما يوجد تركيز عالٍ من الزرنيخ في طبقة المياه الجوفية المبكرة من الهولوسين والبليستوسين، تحت طبقات الطين السميكة، مما يشير إلى مدى محدود من التنظيف وتدفق المواد العضوية الطازجة.

Translated Description (French)

La relation entre les concentrations d'arsenic dans les eaux souterraines et les processus hydrogéologiques a été étudiée dans la partie proximale du delta du fleuve Rouge, au Vietnam, à l'ouest du cône de dépression formé par l'exploitation des eaux souterraines à Hanoi. Les voies d'écoulement dans les aquifères quaternaires ont été modélisées sur la base de données géologiques et hydrogéologiques précédemment interprétées recueillies lors de travaux sur le terrain en 2014-2017. Les structures sédimentaires et les modèles d'écoulement simulés ont été comparés à la distribution spatiale de la concentration d'arsenic dans les eaux souterraines. La régression de la mer dans la région a commencé à 4 ka BP à l'Holocène. Le faible taux d'affaissement tectonique du delta du fleuve Rouge a entraîné une érosion intensive et le remplacement des sédiments à grains fins de la zone haute du niveau de la mer par des ceintures de canaux sablonneux, ce qui a entraîné des connexions hydrauliques entre les aquifères du Pléistocène et de l'Holocène. L'aquifère du Pléistocène est rechargé à la fois par des voies d'écoulement régionales et par une recharge verticale naturelle à travers les couches de sable et d'argile de l'Holocène. Les jeunes eaux souterraines (<40 a) de l'aquifère peu profond de l'Holocène se déversent généralement dans les masses d'eau de surface. Le système d'écoulement peu profond est également rechargé de manière saisonnière avec des eaux de surface, comme indiqué par l'enrichissement δ18O des eaux souterraines et les âges oscillants des eaux souterraines dans les puits à proximité des canaux d'eau. Le système d'écoulement plus profond se déverse dans la rivière Rouge et la rivière Day ou s'écoule parallèlement aux rivières, vers la mer. Le schéma global des concentrations d'arsenic dans les eaux souterraines (diminuant avec l'augmentation de l'âge des sédiments) est modifié par le débit des eaux souterraines. La contamination à l'arsenic de l'aquifère du Pléistocène du delta du fleuve Rouge n'est pas seulement causée par le captage intensif des eaux souterraines à Hanoi, comme indiqué précédemment, mais aussi par le flux naturel d'eaux souterraines riches en arsenic de l'Holocène aux aquifères du Pléistocène dans les zones situées à l'extérieur du cône de dépression. Les eaux souterraines contenant < 50 µg L-1 d'arsenic se trouvent dans l'aquifère du Pléistocène près de la zone de recharge dans les montagnes bordant le delta du fleuve Rouge et dans les aquifères de l'Holocène et du Pléistocène où les dépôts d'argile ont été érodés. Près du récent chenal de la rivière Rouge, la recharge des sédiments plus anciens de l'Holocène et du Pléistocène se fait en partie par les eaux souterraines contaminées par l'arsenic provenant des aquifères les plus jeunes de l'Holocène, et ici les concentrations d'arsenic dépassent 50 µg L-1. Une forte concentration d'arsenic est également présente dans l'aquifère du début de l'Holocène-Pléistocène, sous des couches d'argile épaisses, indiquant une quantité limitée de rinçage et l'afflux de matière organique fraîche.

Translated Description (Spanish)

Se investigó la relación entre las concentraciones de arsénico en las aguas subterráneas y los procesos hidrogeológicos en la parte proximal del delta del río Rojo, Vietnam, al oeste del cono de la depresión formada por la explotación de las aguas subterráneas en Hanoi. Las trayectorias de flujo en los acuíferos del Cuaternario se modelaron en función de la estructura geológica previamente interpretada y los datos hidrogeológicos recopilados durante el trabajo de campo en 2014-2017. Las estructuras sedimentarias y los patrones de flujo simulados se compararon con la distribución espacial de la concentración de arsénico en las aguas subterráneas. La regresión del mar en la zona comenzó 4 ka BP en el Holoceno. La baja tasa de hundimiento tectónico del delta del río Rojo condujo a una erosión intensiva y al reemplazo de sedimentos de grano fino del soporte alto del nivel del mar por cinturones de canales arenosos, lo que resultó en conexiones hidráulicas entre los acuíferos del Pleistoceno y el Holoceno. El acuífero del Pleistoceno se recarga tanto por las vías de flujo regionales como por la recarga vertical natural a través de las capas de arena y arcilla del Holoceno. Las aguas subterráneas jóvenes (<40 a) en el acuífero poco profundo del Holoceno generalmente descargan a los cuerpos de agua superficial. El sistema de flujo poco profundo también se recarga estacionalmente con aguas superficiales, como lo indica el enriquecimiento de δ18O de las aguas subterráneas y las edades oscilantes de las aguas subterráneas en los pozos cercanos a los canales de agua. El sistema de flujo más profundo desemboca en el río Rojo y el río Day o fluye paralelo a los ríos, hacia el mar. El patrón general de las concentraciones de arsénico en las aguas subterráneas (que disminuye con el aumento de la edad de los sedimentos) se modifica por el flujo de agua subterránea. La contaminación por arsénico del acuífero del Pleistoceno del delta del río Rojo no solo es causada por la extracción intensiva de agua subterránea en Hanoi, como se informó anteriormente, sino también por el flujo natural de agua subterránea con alto contenido de arsénico desde los acuíferos del Holoceno hasta el Pleistoceno en áreas ubicadas fuera del cono de la depresión. El agua subterránea con < 50 µg L-1 de arsénico se encuentra en el acuífero del Pleistoceno cercano a la zona de recarga en las montañas que bordean el delta del río Rojo y en los acuíferos del Holoceno y Pleistoceno donde se erosionaron los depósitos de arcilla. Cerca del reciente canal del Río Rojo, la recarga de sedimentos más antiguos del Holoceno y el Pleistoceno se produce parcialmente por el agua subterránea contaminada con arsénico de los acuíferos más jóvenes del Holoceno, y aquí las concentraciones de arsénico superan los 50 µg L-1. Una alta concentración de arsénico también está presente en el acuífero del Holoceno-Pleistoceno temprano, debajo de gruesas capas de arcilla, lo que indica un grado limitado de lavado y la entrada de materia orgánica fresca.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
محتوى الزرنيخ في المياه الجوفية في طبقات المياه الجوفية الرباعية في دلتا النهر الأحمر، فيتنام، التي تسيطر عليها العمليات الهيدروجيولوجية
Translated title (French)
Teneur en arsenic des eaux souterraines dans les aquifères quaternaires du delta du fleuve Rouge, au Vietnam, contrôlée par les processus hydrogéologiques
Translated title (Spanish)
Contenido de arsénico en aguas subterráneas en acuíferos cuaternarios del delta del río Rojo, Vietnam, controlado por los procesos hidrogeológicos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4220826726
DOI
10.1016/j.jhydrol.2022.127778

Is supplement to
https://openalex.org/W4390811347 (Other)
https://openalex.org/W4293723942 (Other)
https://openalex.org/W4253175838 (Other)
https://openalex.org/W3113082540 (Other)
https://openalex.org/W2980051738 (Other)
https://openalex.org/W2888047720 (Other)
https://openalex.org/W2735216352 (Other)
https://openalex.org/W2317311863 (Other)
https://openalex.org/W2017684391 (Other)
https://openalex.org/W1606796565 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Vietnam

References

  • https://openalex.org/W1513924348
  • https://openalex.org/W1550630079
  • https://openalex.org/W1631350960
  • https://openalex.org/W1898875569
  • https://openalex.org/W1930756573
  • https://openalex.org/W1975245159
  • https://openalex.org/W1984321962
  • https://openalex.org/W1997333129
  • https://openalex.org/W2004514573
  • https://openalex.org/W2015086629
  • https://openalex.org/W2019666583
  • https://openalex.org/W2020277176
  • https://openalex.org/W2042950592
  • https://openalex.org/W2047511390
  • https://openalex.org/W2048821380
  • https://openalex.org/W2071994244
  • https://openalex.org/W2101069069
  • https://openalex.org/W2115054266
  • https://openalex.org/W2123673345
  • https://openalex.org/W2142169267
  • https://openalex.org/W2164331787
  • https://openalex.org/W2167437752
  • https://openalex.org/W2227808125
  • https://openalex.org/W2267651107
  • https://openalex.org/W2497209552
  • https://openalex.org/W2521493102
  • https://openalex.org/W2530483940
  • https://openalex.org/W2601331994
  • https://openalex.org/W2787899115
  • https://openalex.org/W2903356793
  • https://openalex.org/W3003327339
  • https://openalex.org/W3004944303
  • https://openalex.org/W4200246950