Interrelationships of Land Use, Soil Conditions and Groundwater Contamination Near Lindsay, Ontario

Abstract

Surficial Quaternary sediments and weathered bedrock are an essential source of potable water for many rural communities throughout Canada. Due to their shallow disposition, they are highly susceptible to contamination by point and non-point sources. Point sources of contamination such as landfills and salt piles can cause severe degradation of water quality but generally these are of only local concern. Non-point contaminants such as nitrate fertilizer and chemical products of urban development can result in sudden and widespread pollution of groundwater following long-term accumulation and migration in the shallow subsurface. Most studies of polluted well waters tend to focus on individual wells or groups of wells and fail to reveal the nature and type of contaminant source.A regional hydrochemical study was conducted in a typical farming community near Lindsay, Ontario where some residents had expressed disquiet over excessive levels of chloride, nitrate and sodium in groundwaters from their shallow private wells. The study revealed that the shallow limestone bedrock interacts hydraulically with the shallow overburden to form a single integrated system which is contaminated primarily by pollutants from two non-point sources. Road de-icing chemicals were recognized as the major source of elevated chloride, the contamination being most significant on the down-flow side of major salted highways. Cation exchange has taken place in the contaminated waters. This confirms that the road salts are being transported by subsurface migration and that the contamination is not the result of overland flow and leakage into poorly sealed wells as is commonly supposed. By comparison, the nitrate contamination is widespread, its distribution being closely associated with well drained soils supporting fertilized agricultural land. Significantly, nitrate contamination is less severe in groundwaters underlying soils classified as imperfectly or poorly drained, even though in some areas these soils support similar categories of land use. The approach described clearly demonstrates how a relatively simple and inexpensive regional survey of groundwater chemistry can yield valuable information on the aquifer system and on the nature, distributions and origins of the groundwater contamination.

Plusieurs communautés rurales du Canada tirent leur eau potable au niveau des sédiments quaternaires et au niveau du socle rocheux desagrégé. À cause de leur faible profondeur, les puits peuvent facilement être pollués par des sources localisables ou diffuses. Les premières, parmi lesquelles on compte les remblais et les tas de sel, peuvent entraîner une grave dégradation de la qualité de l’eau, problème qui n’affecte toutefois que les environs immédiats. Les polluants diffus, par contre, tels les engrais nitratés et les produits chimiques d’origine urbaine qui s’accumulent dans le sous-sol peu profond pendant un certain temps avant de s’infiltrer, peuvent subitement polluer de grandes étendues d’eau souterraine. La plupart des études relatives à la pollution de l’eau potable se concentrent sur un puits ou un groupe de puits en particulier et négligent d’indiquer la nature de la source polluante.Les eaux souterraines alimentant les puits de faible profondeur d’une communauté agricole des environs de Lindsay, en Ontario, ont fait l’objet d’une étude hydrochimique, pour faire suite à l’inquiétude des habitants qui se plaignaient des taux excessifs de chlorure.de nitrate et de sodium qu’ils y avaient décelés. L’étude a révélé que le socle calcaire et le mort-terrain peu profond formaient un système intégré que venaient polluer deux sources diffuses. La première résulte de la quantité de chlorure contenu dans les produits chimiques qui servent à fondre la neige sur les routes, les fossés des autoroutes où l’on épand beaucoup de sel subissant les contrecoups les plus importants. Un échange de cations avait eu lieu dans les eaux contaminées. Ceci confirme que l’eau, en s’infiltrant dans le sol, transporte avec elle le sel d’épand age; la pollution ne provient donc pas du ruissellement ni de fuites dans les puits mal scellés comme on le suppose souvent. La pollution des eaux souterraines par le nitrate est par contre largement répandue puisqu’elle est étroitement reliée au drainage des terres agricoles fertilisées.Il est intéressant de constater qu’elle est moins importante lorsque le drainage est inadéquat ou insuffisant, même si les sols sont utilisés de façon similaire. La façon dont le problème a été abordé démontre clairement qu’une analyse chimique relativement simple et peu coûteuse des eaux souterraines d’une région peut fournir de précieux renseignements sur le réseau aquifère ainsi que sur la nature, la répartition et l’origine de la pollution des eaux.