Hydrogeochemical impact of water infiltration on water quality of Bastacolla area of Jharia Coalfield, Jharkhand, India

في أعماق ما تحت سطح الأرض، تعمل المياه كمسافر صامت، تتحرك عبر الشقوق والمسام في الصخور والتربة. وفي أجزاء كثيرة من العالم، تُعد هذه المياه مورداً حيوياً، ولكن في الأماكن التي تمزقت فيها الأرض بسبب التعدين، يمكن لرحلتها أن تصبح خطيرة. فعندما تسقط الأمطار أو تتسرب المياه السطحية إلى المناجم المهجورة أو النشطة، فإنها تصطدم بطبقات الفحم والصخور التي تحتضنها. هذا التلامس يحفز تفاعلاً كيميائياً، غالباً ما يؤدي إلى تحميل المياه بمعادن ذائبة ومعادن ثقيلة. وبينما ترتبط هذه العملية غالباً بتصريف المناجم الحمضي، فإن المياه في هذه المنطقة تحديداً ليست حمضية بشكل موحد؛ بل تظل في كثير من الأحيان متعادلة أو قلوية، رغم أنها تحمل أعباءً كيميائية كبيرة. هذا التلوث يمكن أن يحول جدولاً صافياً إلى تدفق خطر، مما يهدد صحة المجتمعات واستقرار النظام البيئي المحلي. إن فهم كيفية حدوث ذلك بدقة، وقياس مدى الضرر، أمر ضروري لحماية المياه التي يعتمد عليها الناس في الشرب والحياة اليومية.

في منطقة باست كولا (Bastacolla) التابعة لحقل جهاريا للفحم في شرق الهند، وضع الباحثون خطة لتتبع هذه الرحلة غير المرئية للتلوث. تعد هذه المنطقة مركزاً لاستخراج الفحم، حيث تعرضت الأرض للاضطراب لأكثر من قرن. ركز الفريق، بقيادة جيولوجيين من جامعة جهاركا المركزية، على كيفية تأثير تسرب المياه -أي تغلغل المياه السطحية في باطن الأرض- على جودة إمدادات المياه المحلية. قاموا بجمع عينات من المياه من مصادر متنوعة، بما في ذلك الآبار المفتوحة، والآبار الارتوازية، والمضخات التي تسحب الماء مباشرة من المناجم. ومن خلال اختبار هذه العينات في المختبر، هدفوا إلى رسم خريطة للتغيرات الكيميائية التي تحدث أثناء تحرك المياه عبر التضاريس المتصدعة لحقل الفحم. لم يكن هدفهم مجرد سرد الملوثات، بل فهم العمليات المحددة التي تؤدي إلى تدهور جودة المياه وتحديد ما إذا كانت تظل آمنة للاستخدام البشري.

كشف التحليل عن مشهد تغيرت فيه المياه بشكل كبير نتيجة تلامسها مع الأرض تحتها. وجد الباحثون أن المياه غنية بالمواد الصلبة الذائبة، حيث تراوحت مستويات إجمالي المواد الصلبة الذائبة بين 544 و969 ملليغرام لكل لتر، وقيم الموصلية الكهربائية بين 756 و1493 ميكروسيمنز لكل سنتيمتر. تشير هذه الأرقام المرتفعة إلى أن المياه تلتقط حملاً ثقيلاً من المعادن أثناء ترشحها عبر الصخور. إن التركيبة الكيميائية للمياه تهيمن عليها الكالسيوم، والمغنيسيوم، والكلوريد، والكبريتات، وهي بصمة تشير إلى أن المياه تعمل بنشاط على إذابة الصخور الكربوناتية والتفاعل مع معادن الكبريتيد المتبقية من عمليات التعدين. تشير هذه البصمة الكيميائية إلى مزيج معقد من أنواع المياه، مدفوعاً بالجيولوجيا المتصدعة في المنطقة والتفاعل المستمر بين الماء والأرض المضطربة.

ومع ذلك، فإن النتائج الأكثر إثارة للقلق تتعلق بوجود المعادن الثقيلة والسلامة العامة للمياه الصالحة للشرب. قام الباحثون بقياس عدة عناصر سامة، بما في ذلك الحديد، والمنغنيز، والرصاص، والكادميوم، والزنك. وأظهرت النتائج أن مستويات المنغنيز كانت مرتفعة بشكل خاص، حيث تراوحت بين 432 و697 ميكروغرام لكل لتر، وهو ما يتجاوز بشكل كبير الحد المقبول وفق المعايير الهندية (300 ميكروغرام/لتر). كما تجاوز الرصاص والحديد العتبات الآمنة في العديد من العينات. وعندما دمج الباحثون كل هذه العوامل في درجة واحدة لتقييم جودة المياه الإجمالية، المعروفة باسم مؤشر جودة المياه، كانت النتائج صارخة. لم تُعتبر أي من مصادر المياه التي تم اختبارها آمنة للشرب دون معالجة مكثفة. فقد صُنفت نصف مواقع أخذ العينات على أنها ذات جودة "ضعيفة"، بينما صُنفت أكثر من ثلثها على أنها "ضعيفة جداً". أحد المواقع المحددة، الواقع بالقرب من منتزه بيئي، سجل درجة عالية جداً على مقياس التلوث لدرجة اعتبرت معه المياه غير صالحة تماماً لأغراض الشرب.

لفهم شدة التلوث بالمعادن الثقيلة، قام الفريق بحساب مؤشر تلوث المعادن الثقيلة. أشارت متوسط الدرجات عبر جميع العينات إلى مستوى من التلوث يشكل خطراً جسيماً. وقد أظهر موقعان، على وجه الخصوص، درجات مرتفعة للغاية، مدفوعة بشكل أساسي بارتفاع مستويات الرصاص والكادميوم، وكلاهما شديد السمية حتى بكميات صغيرة. كما نظر الباحثون في مدى تجاوز كل ملوث للخط المرجعي الطبيعي أو الآمن. برز المنغنيز كأكثر الملوثات أهمية، حيث أظهر مستوى "كبيراً" من التلوث. وبينما أشار الحمل الملوث الإجمالي، الذي يمثل متوسط تأثير جميع المعادن معاً، إلى مستوى تراكمي متوسط، فإن الطفرة المحددة في المنغنيز ووجود المعادن الثقلة الأخرى يخلق خطراً محلياً وشديداً.

تخلص الدراسة إلى أن المياه في هذه المنطقة ليست مجرد مياه متسخة قليلاً؛ بل هي متحولة كيميائياً بفعل المشهد التعديني. إن تسرب المياه السطية إلى أعمال المناجم يسرع من إطلاق المعادن ويحرك المعادن الثقيلة من الصخور المحيطة. تخلق هذه العملية دورة تتدهور فيها جودة المياه أثناء تحركها عبر الأرض، حتى لو ظل الرقم الهيدروجيني (pH) متعادلاً أو قلوياً إلى حد كبير. يقترح الباحثون أن مجرد انتظار تنقية المياه لنفسها ليس خياراً متاحاً. بدلاً من ذلك، يوصون بالتدخل النشط، مثل إنشاء الأراضي الرطبة التي يمكنها تصفية المعادن طبيعياً أو استخدام مصارف الحجر الجيري لمعادلة الحموضة. كما يؤكدون على ضرية المراقبة المستمرة لتتبع كيفية تغير جودة المياه بمرور الوقت. وبدون هذه التدابير، ستظل المياه في منطقة باست كولا تهديداً للصحة العامة، لا سيال الأطفال وكبار السن الذين هم الأكثر عرضة للأمراض المنقولة بالمياه. وتعد هذه النتائج بمثابة تحذير واضح بأنه في مناطق التعدين، ترتبط صحة المياه ارتباطاً وثيقاً بإدارة الأرض التي تعلوها.