Radon as a natural radiotracer to investigate infiltration from surface water to nearby aquifers: a case study from the Barada riverbank, Syria

Abstract

espanolEl radon (222Rn) es un gas radiactivo inerte emanado constantemente de los suelos, rocas y aguas subterraneas, lo cual se debe a la desintegracion alfa del radio (226Ra). La radiactividad, la inercia y la naturaleza gaseosa del radon lo convierten en un indicador ambiental significativo para el analisis de algunos problemas hidrogeologicos que implican interacciones entre las aguas superficiales y subterraneas. El objetivo principal del presente estudio es investigar la posible infiltracion de las aguas superficiales del rio Barada, ubicado en la cuenca de Damasco, a un acuifero adyacente, que incluye algunos pozos que son explotados para contribuir a la red de agua potable de la ciudad de Damasco. La tecnica aplicada se basa en el principio de que, a medida que el agua del rio de radon bajo fluye a traves de la matriz del acuifero, absorbe continuamente el radon emanado de los sedimentos arcillosos del acuifero, alcanzandose el equilibrio entre la captacion de radon y la desintegracion radiactiva. La distribucion de la variacion espacial del radon en el agua subterranea se ha monitoreado en cuatro pozos preexistentes perforados en un sistema acuifero fluvial a lo largo del margen de la orilla del rio Barada. Los resultados revelaron un claro crecimiento de la concentracion de radon en tres o cuatro ordenes de magnitud, con lo cual se alcanzo un estado de equilibrio estable despues de aproximadamente cuatro vidas medias. Con base en la ley estandar de radiactividad, se estimo el tiempo de residencia del agua del rio infiltrado. Los datos hidroquimicos ademas de las investigaciones geologicas y las actividades de radon revelaron principalmente evidencias de infiltracion del agua del rio Barada al sistema de acuiferos cercano, el cual puede volverse vulnerable ante el riesgo de contaminacion ambiental. Finalmente, los resultados tambien mostraron que el aumento de radon en el agua subterranea se correlaciona positivamente con la concentracion de EC (R2 = 0.89) y, en menor medida, con los valores de TDS (R2 = 0.67). Esta asociacion evidente probablemente se deba a la presencia de algo de materia organica y minerales arcillosos en los sedimentos de la matriz del acuifero. EnglishRadon (222Rn) is an inert radioactive gas that is constantly emanated from soils, rocks and groundwater due to alpha decay of radium ( 226Ra). The radioactivity, inertness and gaseous nature of radon make it a significant environmental tracer for examining some hydrogeological issues that involve interactions between surface and ground waters. The main objective of the present study is to investigate possible infiltration from the surface water of the Barada River, located in the Damascus basin, to an adjacent aquifer, which includes some wells frequently exploited to support the drinking water network of Damascus city. The technique applied here is based on the principle that as low-radon river water flows through the aquifer matrix, it continuously absorbs radon emanated from clayey sediments present in the aquifer, with equilibrium between radon uptake and radioactive decay being reached. The distribution of spatial groundwater radon variation has been monitored in four pre-existing wells drilled in a fluvial aquifer system along the margin of the Barada riverbank. The results revealed clear ingrowth of radon concentration by three to four orders of magnitude, reaching a steady equilibrium state after about four halflives. Based on the standard law of radioactivity, the residence time of infiltrated river water was estimated. Hydrochemical data in addition to geological investigations and radon activities revealed primarily evidences of infiltration from the Barada river water to the nearby aquifers system, which may become vulnerable to a risk of environmental contamination. Finally, the results also showed that ingrowth of radon activity in groundwater is positively correlated with the concentration of EC (R2 = 0.89) and to a less extent with TDS values (R2 = 0.67). This evident association is most likely due to the presence of some organic matter and clayey minerals in the sediments of the aquifer matrix.