In Tanzania, approximately 76% of the drinking water supplies is dependent on groundwater sources. However, the groundwater in north Tanzania is susceptible to contamination by arsenic and fluoride. This study examines the spatial analysis of arsenic and fluoride mobilization in groundwater around Mount Meru, located in northern Tanzania. The study area covers approximately 1,450 Km2 around Mount Meru in Arusha region, Tanzania. The statistical analysis was performed in IBM SPSS Statistics version 28.0.0.0 to interpret data and unveil the correlation and trends between chemical elements in 11 springs and in 17 wells. The geochemical modelling software, Visual MINTEQ ver.3.1. have been used to simulate chemical elements in springs and wells in the study area to predict the chemical species, saturation indices, and adsorption efficiency of arsenic to goethite and of fluoride to gibbsite. Moreover, the spatial analysis was done using ArcGIS Desktop 10.8.2 and Geoda 1.20.0.22 software to identify the hotspots areas and to connect spatial patterns of arsenic and fluoride distribution within the study area. The statistical analysis revealed a positive correlation between arsenic and pH in springs. The Na-Cl-HCO3 water type was found in springs, with increased F- concentration in groundwater. The results of geochemical modelling confirmed that more undersaturated values for F- minerals were observed in springs than in wells, which were likely influenced by the fluoride adsorption to gibbsite surface. It was observed that initial concentration and increase of adsorbent dose promoted adsorption efficiency of arsenic and fluoride on goethite and gibbsite, respectively, between pH 4 and pH 6. However, the increase in pH value hinders adsorption efficiency. Moreover, the highest adsorption efficiency was observed at adsorbent dose of 0.05 g/L of goethite for arsenic adsorption, and at adsorbent dose 6.6 g/L and 10 g/L of gibbsite for fluoride adsorption. The spatial analysis results showed that the concentration of fluoride was high in the northeast and eastern part of the study area, where the low elevation area is composed of Tertiary and Quaternary volcanic rocks and debris avalanche deposits. In contrast, the southwestern part of the study area had comparatively low fluoride concentrations, which could be attributed to the less permeable nature of the Tertiary and Quaternary unconsolidated soil. The geological map revealed that the study area is composed of pyroclastic rocks and basic igneous rocks, which predict the presence of fluoride rich minerals such as apatite and fluorapatite. The spatial distribution of arsenic and fluoride in springs and wells revealed that the hotspots groundwater sources such as S5, S6, S7and W3, W4, W5, W6 were in low elevated areas that accumulated from the mobilization of dissolved arsenic and fluoride species from high recharge altitude, groundwater interaction with arsenic and fluoride bearing minerals and agricultural areas. The findings of this study can be useful to the future researchers and local authorities to know about high risky sources of groundwater for better managing and mitigating the risks associated with arsenic and fluoride contamination in Mount Meru groundwater aquifers. / I Tanzania är cirka 76 % av dricksvatten försörjning beroende av grundvattenkällor. Grundvattnet i norra Tanzania är dock känsligt för kontaminering av arsenik och fluor. Denna studie undersöker den rumsliga analysen av arsenik- och fluoridmobilisering i grundvatten runt Mount Meru, beläget i norra Tanzania. Studieområdet omfattar cirka 1 450 km2 runt Mount Meru i Arusha-regionen, Tanzania. Den statistiska analysen utfördes i IBM SPSS Statistics version 28.0.0.0 för att tolka data och avslöja korrelationen och trenderna mellan kemiska grundämnen i 11 källor och i 17 brunnar. Programvaran för geokemisk modellering, Visual MINTEQ ver.3.1. har använts för att simulera kemiska element i källor och brunnar i studieområdet för att förutsäga de kemiska arterna, mättnadsindexen och adsorptionseffektiviteten för arsenik till goetit och av fluorid till gibbsit. Dessutom gjordes den rumsliga analysen med hjälp av mjukvaran ArcGIS Desktop 10.8.2 och Geoda 1.20.0.22 för att identifiera hotspot-områdena och för att koppla samman rumsliga mönster av arsenik- och fluoriddistribution inom studieområdet. Den statistiska analysen visade en positiv korrelation mellan arsenik och pH i fjädrar. Vattentypen Na-Cl-HCO3 hittades i källor, med ökad F- koncentration i grundvattnet. Resultaten av geokemiska modelleringar bekräftade att fler undermättade värden för F-mineraler observerades i källor än i brunnar, vilka troligen påverkades av fluoridadsorptionen till gibbsitytan. Det observerades att initial koncentration och ökning av adsorbentdos främjade adsorptionseffektiviteten av arsenik och fluorid på goetit respektive gibbsit mellan pH 4 och pH 6. Ökningen i pH-värde hindrar emellertid adsorptionseffektiviteten. Dessutom observerades den högsta adsorptionseffektiviteten vid adsorbentdosen på 0,05 g/L goetit för arsenikadsorption och vid adsorbentdosen 6,6 g/L och 10 g/L gibbsit för fluoridadsorption. De rumsliga analysresultaten visade att koncentrationen av fluorid var hög i den nordöstra och östra delen av studieområdet, där låghöjdsområdet är sammansatt av tertiära och kvartära vulkaniska bergarter och avfall av lavinavlagringar. Däremot hade den sydvästra delen av studieområdet jämförelsevis låga fluoridkoncentrationer, vilket kan tillskrivas den mindre permeabla naturen hos den tertiära och kvartära okonsoliderade marken. Den geologiska kartan avslöjade att studieområdet består av pyroklastiska bergarter och grundläggande magmatiska bergarter, som förutsäger närvaron av fluorrika mineraler som apatit och fluorapatit. Den rumsliga fördelningen av arsenik och fluor i källor och brunnar avslöjade att hotspots grundvattenkällor som S5, S6, S7 och W3, W4, W5, W6 låg i lågt upphöjda områden som ackumulerades från mobiliseringen av löst arsenik och fluorarter från hög uppladdning höjd över havet, grundvatteninteraktion med arsenik- och fluorhaltiga mineraler och jordbruksområden. Resultaten av denna studie kan vara användbara för framtida forskare och lokala myndigheter att veta om högriskfyllda grundvattenkällor för att bättre hantera och mildra riskerna förknippade med arsenik och fluoridkontamination i Mount Meru grundvattenakviferer.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-334190 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Nishimwe, Henriette |
| Publisher | KTH, Hållbar utveckling, miljövetenskap och teknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ABE-MBT ; 23234 |
Page generated in 0.0032 seconds