Hydrogeochemical characterization and groundwater quality assessment in a semi-arid carbonate aquifer system: Integration of GWQI and multivariate statistics (F'kirina region, Northeastern Algeria)

في العديد من المناطق الجافة وشبه الجافة حول العالم، تمثل الأرض المصدر الوحيد الموثوق للمياه العذبة. وخلافاً للأنهار أو البحيرات التي قد تجف مع تغير الفصول، فإن المياه المخزنة في أعماق الأرض ضمن طبقات صخرية مسامية، والمعروفة باسم الخزانات الجوفية، غالباً ما تظل مستقرة. ومع ذلك، فإن كون الماء مخفياً تحت الأرض لا يعني بالضرورة أنه آمن للشرب تلقائياً؛ فبينما تتحرك المياه عبر الصخور، فإنها تذيب المعادن، وتلتقط الأملاح والمواد الأخرى التي يمكن أن تغير طعمها وصفاءها وسلامتها. وفي الأماكن التي تعتمد فيها الشعوب بشكل كبير على هذا الإمداد الجوفي، يجب على العلماء أن يعملوا كـ "محاسبين دقيقين"، يتتبعون بدقة ماهية مكونات المياه ومن أين أتت. فهم يبحثون عن علامات ذوبان الصخور الطبيعي، وهو جزء طبيعي من رحلة الماء، لكنهم يراقبون أيضاً علامات النشاط البشري، مثل جريان الأسمدة أو تسرب الأنابيب، مما قد يجعل المياه خطيرة. إن فهم الفرق بين هذه التغيرات الطبيعية والتلوث الناجم عن الأنشطة البشرية أمر ضروري لحماية الصحة العامة وضمان امتلاك المجتمعات لمياه يمكنهم الوثوق بها.

في منطقة "فقيرة" بشمال شرق الجزائر، وضع فريق من الباحثين هدفاً أمامهم لإلقاء نظرة فاحصة على المياه الجوفية التي تمد البلدات المحلية. تقع هذه المنطقة في نطاق شبه جاف حيث ندرة الأمطار وعدم موثوقية المياه السطحية، مما يجعل الخزان الجوفي شريان الحياة لمياه الشرب. ركز العلماء اهتمامهم على خمس آبار عميقة، أو ثقوب حفر، تضخ المياه من نظام معقد من الصخور الجيرية والكربوناتية القديمة. ولفهم جودة هذه المياه، جمعوا بيانات تم جمعها على مدار عدة سنوات، حيث قاموا بقياس مجموعة واسعة من الخصائص الفيزيائية والكيميائية. لقد تحققوا من الأشياء الأساسية مثل مدى حموضة أو قلوية الماء، ومدى قدرته على نقل الكهرباء (وهي علامة على الأملاح الذائبة)، ومدى عتامته. كما قاموا بقياس معادن محددة مثل الكالسيوم والمغنيسيوم، التي تجعل الماء "عسراً"، بالإضافة إلى النترات والأمونيوم، والتي يمكن أن تشير إلى التلوث الناتج عن الزراعة أو مياه الصرف الصحي. ومن خلال الجمع بين هذه القياسات مع أداة تحول البيانات المعقدة إلى درجة واحدة، وأداة أخرى تصنف البيانات لإيجاد الأنماط الخفية، استطاع الفريق بناء صورة واضحة لحالة المياه.

كشفت نتائج هذا الاستقصاء عن قصة مختلطة. فبينما كانت المياه في بعض الآبار جيدة جداً، كانت المياه في آبار أخرى غير صالحة للشرب دون معالجة. قام الباحثون بحساب درجة محددة لكل بئر لتقييم جودتها الإجمالية. أحد الآبار، المعروف باسم O45، حصل على تقييم مرتفع، مما يعني أن المياه كانت جيدة؛ فهذا البئر عميق جداً، حيث يصل إلى 274 متراً، ويقع في منطقة ذات نشاط بشري أقل، مما ساعد على بقاء المياه نظيفة على الأرجح. ومع ذلك، حصلت الآبار الأربعة الأخرى على درجات منخفضة، مما صنفها على أنها "رديئة". ولم تكن الأسباب الرئيسية لهذا التقييم الرديء تتعلق بالضرورة بمواد كيميائية سامة، بل بمشكلتين محددتين: كانت المياه "عسرة" جداً و"عكرة" جداً. في أحد الآبار، كانت العتامة عالية جداً حيث وصلت إلى 12.9 وحدة، وهو ما يتجاوز بكثير الحد الآمن البالغ وحدة واحدة الموصى به لمياه الشرب. وبالمثل، كانت عسر المياه في عدة آبار مرتفعاً جداً، حيث وصل أحد الآبار إلى 56 وحدة، وهو أعلى بكثير من المعيار المحلي البالغ 30 وحدة. وتعني العسر العالي أن الماء يحتوي على الكثير من المعادن الذائبة مثل الكالسيوم والمغنيسيوم، مما قد يترك ترسبات في الأنابيب ويؤثر على الطعم، بينما تشير العتامة العالية إلى أن جزيئات صغيرة من الأتربة أو الرواسب تدخل إلى الماء، مما قد يحمل بكتيريا ضارة.

ولفهم سبب ظهور الماء بهذا الشكل، استخدم الباحثون طريقة إحصائية للفصل بين الأسباب الطبيعية وتلك الناتجة عن النشاط البشري. ووجدوا أن معظم التباين في كيمياء المياه جاء من مصدرين رئيسيين. المصدر الأول كان الجيولوجيا الطبيعية للمنطقة؛ فبينما كانت المياه تتدفق عبر صخور الحجر الجيري والجبس القديمة، قامت بإذابة المعادن طبيعياً، مما زاد من محتوى الأملاح والعسر. وهذه عملية طبيعية للمياه التي تتحرك عبر هذا النوع من الصخور. أما المصدر الثاني فكان متعلقاً بالآبار نفسها وبالسطح الذي فوقها. لاحظ الباحثون أن المياه الأكثر عتامة جاءت من الآبار التي يكون فيها منسوب المياه الجوفية ضحلاً أو حيث تكون البنية التحتية للبئر تالفة. وهذا يشير إلى أن مياه الأمطار، التي تحمل الأتربة من السطح، كانت تتسرب إلى الآبار، أو أن الأغطية الواقية للآبار لم تكن تعمل بشكل صحيح. كما وجدت الدراسة أنه بينما كانت مستويات النترات آمنة بشكل عام، إلا أنها كانت أعلى في الآبار القريبة من المناطق الزراعية، مما يشير إلى أن الأنشطة الزراعية بدأت تؤثر على جودة المياه.

خلص الفريق إلى أنه على الرغم من أن المياه الجوفية في هذه المنطقة هي مورد حيوي، إلا أنه لا يمكن شربها مباشرة من الصنبور في حالتها الراهنة لمعظم الآبار. فالمياه ليست مسمومة، لكنها شديدة العسر والعتامة للاستهلاك الفوري. وتشير الدراسة إلى أن الحل يكمن في إصلاح المشكلات الفيزيائية في الآبار؛ فبالنسبة للآبار العكرة، يمكن لتركيب المرشحات (الفلاتر) وخزانات الترسيب أن يصفّي المياه. وبالنسبة للمياه العسرة، يمكن لأنظمة المعالجة أن تزيل المعادن الزائدة. أما البئر الوحيد الذي ظل نظيفاً، O45، فيجب حمايته بعناية للحفاظ على نظافته. ومن خلال استخدام مزيج من التقييم البسيط وإحصاءات البحث عن الأنماط، تمكن الباحثون من التمييز بوضوح بين التكوين الطبيعي للمياه والمشكلات الناتجة عن تهالك البنية التحتية أو التلوث السطحي. يوفر هذا النهج دليلاً قوياً للسلطات المحلية لتحديد أولويات الآبار التي تحتاج إلى إصلاح ومعالجة، مما يضمن حصول سكان منطقة "فقيرة" على مياه آمنة ونظيفة في المستقبل.