Urban groundwater quality in sub-Saharan Africa: current status and implications for water security and public health

Hydrogeol J. 2017;25(4):1093-1116. doi: 10.1007/s10040-016-1516-6. Epub 2017 Jan 18.

Abstract

Groundwater resources are important sources of drinking water in Africa, and they are hugely important in sustaining urban livelihoods and supporting a diverse range of commercial and agricultural activities. Groundwater has an important role in improving health in sub-Saharan Africa (SSA). An estimated 250 million people (40% of the total) live in urban centres across SSA. SSA has experienced a rapid expansion in urban populations since the 1950s, with increased population densities as well as expanding geographical coverage. Estimates suggest that the urban population in SSA will double between 2000 and 2030. The quality status of shallow urban groundwater resources is often very poor due to inadequate waste management and source protection, and poses a significant health risk to users, while deeper borehole sources often provide an important source of good quality drinking water. Given the growth in future demand from this finite resource, as well as potential changes in future climate in this region, a detailed understanding of both water quantity and quality is required to use this resource sustainably. This paper provides a comprehensive assessment of the water quality status, both microbial and chemical, of urban groundwater in SSA across a range of hydrogeological terrains and different groundwater point types. Lower storage basement terrains, which underlie a significant proportion of urban centres in SSA, are particularly vulnerable to contamination. The relationship between mean nitrate concentration and intrinsic aquifer pollution risk is assessed for urban centres across SSA. Current knowledge gaps are identified and future research needs highlighted.

Les ressources en eaux souterraines sont des sources importantes d’eau potable en Afrique, et elles sont d’une énorme importance pour les êtres vivants en milieu urbain et pour le soutien d’une gamme diversifiée d’activités commerciales et agricoles. Les eaux souterraines jouent un rôle important en améliorant la santé en Afrique sub-saharienne (ASS). 250 millions de personnes environ (40% du total) vivent dans des centres urbains à travers l’ASS. L’ASS a connu une expansion rapide de ses populations urbaines depuis les années 1950, avec une augmentation à la fois des densités de population et de leur extension géographique. Les estimations prévoient un doublement de la population urbaine de l’ASS entre 2000 et 2030. L’état qualitatif des ressources en eau souterraine urbaines peu profondes est souvent très pauvre du fait de l’insuffisance de la gestion des déchets et de la protection de la ressource, et pose un risque sanitaire significatif pour les utilisateurs, alors que des ressources plus profondes captées par forage fournissent souvent une source importante d’eau potable de bonne qualité. Etant donné la croissance de la demande future de cette ressource limitée, ainsi que le changement climatique potentiel dans cette région dans le futur, une compréhension détaillée de la quantité et la qualité de cette ressource est exigée pour son utilisation durable. Cet article fournit une évaluation complète de l’état qualitatif, à la fois microbien et chimique, des eaux souterraines urbaines en ASS à travers une gamme de contextes hydrogéologiques et de différents types de point d’eaux souterraines. Les terrains du sous-sol de faible emmagasinement, qui sont situés sous une proportion significative de centres urbains en ASS, sont particulièrement vulnérables à la contamination. Le rapport entre la concentration moyenne en nitrate et le risque intrinsèque de pollution des aquifères est évalué pour les centres urbains de l’ASS. Des lacunes actuelles en matière de connaissances sont identifiées et les besoins de recherches futurs sont mis en évidence.

Los recursos hídricos subterráneos son una fuente importante de agua potable en África y son sumamente importantes para mantener los medios de subsistencia urbanos y para apoyar una amplia gama de actividades comerciales y agrícolas. El agua subterránea tiene un papel importante en la mejora de la salud en el África Subsahariana (SSA). Se calcula que 250 millones de personas (40% del total) viven en centros urbanos en el África Subsahariana. El SSA ha experimentado una rápida expansión en las poblaciones urbanas desde la década de 1950, con el aumento de la densidad de población, así como la ampliación de la cobertura geográfica. Las estimaciones sugieren que la población urbana en África Subsahariana se duplicará entre 2000 y 2030. El estado de calidad del agua subterránea somera es a menudo muy pobre debido a la gestión inadecuada de los desechos y de la protección de las fuentes, representando un riesgo significativo para los usuarios, mientras que los pozos más profundos proporcionan una fuente importante de agua potable de buena calidad. Dado el crecimiento de la demanda futura de este recurso finito, así como los cambios potenciales en el clima futuro en esta región, una comprensión detallada de su cantidad y calidad es necesaria para utilizar este recurso de manera sostenible. Este artículo ofrece una evaluación integral del estado de la calidad del agua, tanto microbiana como química, del agua subterránea urbana en el SSA a lo largo de una serie de terrenos hidrogeológicos y diferentes tipos de puntos de agua subterránea. Los basamentos de bajo almacenamiento, que subyacen a una proporción significativa de los centros urbanos del África Subsahariana, son particularmente vulnerables a la contaminación. Se evalúa la relación entre la concentración media de nitratos y el riesgo intrínseco de contaminación acuífera para los centros urbanos a través de la SSA. Se identifican las deficiencias actuales de conocimientos y se destacan las necesidades de futuras investigaciones.

地下水资源是非洲重要的饮用水源,在维系城市生计和支撑各种商业和农业活动中至关重要。地下水在改善撒哈拉以南非洲民众健康方面发挥着重要作用。在撒哈拉以南非洲,预计有2.5亿人居住在城市地区(占总数的40 %)。自从上世纪50年代,本区域城市人口快速膨胀,密度不断增加,面积不断扩大。估测结果显示,撒哈拉以南非洲的城市人口在2000年至2030年间将翻一番。由于废物管理不当及水源污染,城市浅层地下水源水质常常非常差,对用水者产生很大的健康风险,而较深钻井水源常常提供重要的高质量饮水水源。考虑到此有限水源的基础上将来需求的增长以及本地区将来的气候潜在变化,需要详细了解水量和水质状况,以便可持续利用水源。本文从微生物和化学上综合评价了撒哈拉以南非洲各种水质状况地形及不同地下水水点类型的水质状况。在撒哈拉以南非洲,水存储量低的基岩地形在城市中心占有很大的比例,特别容易受到污染。对整个撒哈拉以南非洲的城市中心平均硝酸盐含量和固有的含水层污染风险之间的关系进行了评价。明确了目前的认识空白,并强调了将来的研究需求。.

As águas subterrâneas são fontes importantes de água para consumo na África, e são amplamente importantes para sustentar o modo de vida urbano e dar suporte a uma amplitude diversa de atividades comerciais e agrícolas. As águas subterrâneas têm um papel importante no desenvolvimento da saúde na África subsaariana (ASS). São estimadas 250 milhões de pessoas (40% do total) vivendo nos centros urbanos na ASS. ASS tem vivenciado uma rápida expansão na população urbana desde os anos 50, com aumento das densidades populacionais assim como expansão da cobertura geográfica. As estimativas sugerem que a população urbana na ASS dobrará entre 2000 e 2030. As condições de qualidade dos aquíferos livres em áreas urbanas estão frequentemente muito pobres por causa do gerenciamento de perdas e proteção das fontes inadequados, e apresenta um risco significativo à saúde dos usuários, enquanto poços mais profundos frequentemente fornecem fontes importantes de água potável de boa qualidade. Dado o crescimento na demanda futura desse recurso finito, assim como mudanças potenciais no clima futuro da região, um entendimento detalhado da sua quantidade e qualidade é necessário para o uso sustentável deste recurso. Esse estudo fornece uma avaliação compreensiva das condições de qualidade da água, tanto microbiológica quanto química, das águas subterrâneas urbanas na ASS por uma gama de terrenos hidrogeológicos e diferentes tipos pontuais de águas subterrâneas. Terrenos de menor armazenamento de base, que fundamentam uma porção significante dos centros urbanos da ASS, são particularmente vulneráveis a contaminação. A relação entre a concentração média de nitrato e o risco intrínseco de poluição do aquífero é avaliado para os centros urbanos na ASS. Lacunas do conhecimento atual foram identificadas e destaca-se a necessidade de pesquisas futuras.

Keywords: Groundwater quality; Health; Microbiological contamination; Nitrate; Sub-Saharan Africa; Urban groundwater.