Integrated Groundwater Quality Assessment using Hydrogeochemical Characterization and Water Quality Index: A Case Study of Osun State University Campus, Southwestern Nigeria
تقيم هذه الدراسة جودة المياه الجوفية في جامعة ولاية أوشون بنيجيريا، وتكشف أنه على الرغم من كون المياه مناسبة كيميائياً للشرب مع حد أدنى من التلوث بالمعادن الثقيلة، إلا أنها غير صالحة للاستهلاك المباشر بسبب التلوث الميكروبيولوجي (القولونيات) وتلوث الحديد المنتشر، إلى جانب التلوث الموضعي الناتج عن الأنشطة المختبرية.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
في أجزاء كثيرة من العالم، لا سيما في المناطق الاستوائية حيث قد تجف الأنهار أو تتلوث، يعتمد الناس على المياه المختبئة في أعماق الأرض. تعيش هذه المياه في شقوق ومسام الصخور تحت التربة. وفي أماكن مثل جنوب غرب نيجيريا، تتكون الأرض من صخور بلورية قديمة وصلبة تُعرف باسم "مجمع القاعدة" (basement complex). ولأن هذه الصخرة صلبة ومتماسكة، فإن الماء لا يوجد إلا في الأماكن التي تآكلت فيها لتصبح طبقة رملية ناعمة بالقرب من السطح، أو حيث تسمح الشقوق العميقة بتدفقه. الحصول على الماء من هذه المصادر الخفية أمر حيوي للحياة اليومية، لكن جودة هذا الماء تعتمد على حوار معقد بين المطر والتربة والصخور التي يمر من خلالها. يدرس العلماء هذا التفاعل لفهم المعادن التي تذوب في الماء وما إذا كانت الأنشطة البشرية قد أضافت أي شيء ضار إليه. والهدف بسيط: تحديد ما إذا كان الماء القادم من بئر صالح للشرب أم أنه يحتاج إلى معالجة لحماية الناس الذين يعتمدون عليه.
لقد وجه فريق من الباحثين اهتمامهم مؤخراً إلى حرم جامعة ولاية أوسون في أوسوغبو، نيجيريا، للتحقيق في المياه الجوفية التي تمد المؤسسة. أرادوا معرفة ما يوجد في الماء بالضبط، ومن أين يأتي، وما إذا كان آمناً لاستخدام الطلاب والموظفين. وللقيام بذلك، جمعوا المياه من عشر حفر آبار مختلفة منتشرة في أنحاء حرم الجامعة، تتراوح من المباني الإدارية إلى مختبرات الأبحاث. لقد عاملوا الماء كأنه لغز، حيث قاموا بقياس كل شيء من حموضته ودرجة حرارته إلى المعادن والبكتيريا المحددة التي يحتوي عليها. ومن خلال تحليل هذه العينات، استطاع العلماء تتبع تاريخ الماء، ورؤية كيف تفاعل مع الصخور المحيطة وما إذا كان قد تلوث بالنشاط البشري.
كشف التحقيق عن قصة واضحة حول الكيمياء الطبيعية للماء. اشتركت جميع العينات تقريباً في نفس الطابع الأساسي: كانت حمضية قليلاً إلى متعادلة، ويهيمن عليها الكالسيوم والمغنيسيوم والبيكربونات. هذا المزيج المحدد أخبر الباحثين أن الرحلة الأساسية للماء كانت عملية تجوية كيميائية بطيئة. فبينما كانت مياه الأمطار تتسرب عبر التربة، التقطت ثاني أكسيد الكربون وأصبحت حمضية قليلاً، مما سمح لها بإذابة معادن السيليكات في صخر "الأمفيبوليت شيست" (amphibolite schist) الموجود في الأسفل بلطف. هذه العملية الطبيعية أطلقت الكالسيوم والمغنيسيوم في الماء، مما خلق بصمة كيميائية متسقة في جميع أنحاء الحرم الجامعي. وأظهرت البيانات أن الماء لم يتأثر بشدة بالتبخر أو بالأملاح من الغلاف الجوي، بل تشكل بالكامل تقريباً من خلال اتصاله بالصخور الأساسية. وقد أكد هذا أن الماء كان عذباً وتم تجديده حديثاً بفعل الأمطار، بدلاً من أن يكون راكداً لفترات طويلة.
ومع ذلك، بينما كانت الكيمياء الطبيعية متسقة، إلا أن جودة المياه قدمت تحديات كبيرة للشرب. لم تكن المشكلة المباشرة هي المعادن، بل وجود البكتيريا. فقد أظهرت كل عينة تم اختبارها وجود بكتيريا القولون الكلية (total coliform bacteria)، وهي مجموعة من الكائنات الدقيقة التي تشير إلى تلوث الماء بمصادر سطحية. وفي بعض الحالات، كانت المستويات مرتفعة للغاية، وتتجاوز حدود السلامة بكثير. يشير هذا الاكتشاف إلى أن المياه الجوفية الضحلة معرضة للتلوث من السطح، ويرجع ذلك على الأرجح إلى خزانات الصرف الصحي، أو الجريان السطحي، أو رؤوس الآبار سيئة الإغلاق. وبسبب هذا التلوث البكتيري الشامل، فإن الماء ليس آمناً للشرب مباشرة، بغض النظر عن مدى صفائه أو انخفاض تلوثه الكيميائي.
بعيداً عن البكتيريا، وجد الباحثون أن الماء غالباً ما يكون عكراً وغنياً بالحديد. ففي تسع من أصل عشر عينات، كان تركيز الحديد أعلى من الحد الموصى به لمياه الشرب. يأتي هذا الحديد بشكل طبيعي من تحلل المعادن الغنية بالحديد في الصخور، ولكن عندما يتم ضخ الماء إلى السطح وتعريضه للهواء، يتحول الحديد إلى مادة صلبة بنية محمرة تجعل الماء يبدو طينياً وتمنحه طعماً معدنياً. كما كان العكر، أو العكارة (turbidity)، مرتفعاً أيضاً في كل عينة، حيث وصل في بعضها إلى خمسين ضعف الحد المسموح به. ينتج هذا العكر عن جزيئات دقيقة من الطين والحديد تظل عالقة في الماء. وبينما تعتبر هذه المشكلات غير مستساغة ويمكن أن تلطخ الملابس أو الأدوات، إلا أنها تتعلق أساساً بالجماليات والصحة فيما يخص الطعم والمظهر، وليس علامات على تلوث صناعي سام.
كما بحثت الدراسة عن المعادن الثقيلة الخطيرة مثل الزرنيخ والرصاص والزئبق، والتي غالباً ما ترتبط بالنفايات الصناعية. ولحسن الحظ، لم يجد الباحثون أي من هذه المواد السامة في أي من العينات. وهذه علامة إيجابية، تشير إلى أن المياه الجوفية للجامعة لم تتأثر بالتسربات الكيميائية الخطرة أو الإلقاءات الصناعية. الاستثناء الوحيد للنمط العام كان في بئر واحدة تقع عند مختبر الأبحاث متعدد التخصصات. أظهرت هذه العينة تحديداً مستويات عالية بشكل غير عادي من المواد الصلبة الذائبة والموصلية الكهربائية، مما يشير إلى أن الكيماويات الناتجة عن الأنشطة المختبرية قد تسربت إلى ذلك البئر تحديداً. وقد لاحظ الباحثون أن هذه مسألة محلية تتطلب مزيداً من التحقيق، لكنها لم تمثل جودة المياه في بقية الحرم الجامعي.
ولفهم كل هذه النتائج، قام الفريق بحساب "مؤشر جودة المياه" (Water Quality Index)، وهو رقم واحد يلخص مدى ملاءمة الماء للشرب. تباينت الدرجات عبر الحرم الجامعي، حيث تم تصنيف بعض المواقع على أنها "جيدة" وأخرى على أنها "سيئة" أو "سيئة جداً". وكانت الدرجات المنخفضة مدفوعة بشكل أساسي بالمستويات العالية من البكتيريا والحديد والعكارة. وحتى العينات التي سجلت درجات "جيدة" من الناحية الكيميائية كانت لا تزال غير صالحة للشرب بسبب البكتيريا. وخلص الباحثون إلى أن الماء يحتاج إلى معالجة قبل استخدامه. فالخطوات البسيطة مثل تصفية الحديد وتطهير الماء لقتل البكتيريا ستجعله آمناً. كما أوصوا بإنشاء مناطق محمية حول الآبار لإبعاد التلوث السطحي وتحديد جدول زمني منتظم لاختبار المياه.
في نهاية المطاف، تقدم هذه الدراسة صورة واضحة لوضع المياه في الجامعة. إن الماء عذب طبيعياً وخالٍ من السموم الصناعية السامة، ولكنه مرتفع طبيعياً بالحديد وللأسف ملوث بالبكتيريا من السطح. الحل ليس في البحث عن مصدر جديد، بل في معالجة الماء الحالي لإزالة الحديد وقتل الجراثيم. ومن خلال فهم ما يحتويه الماء ومن أين يأتي بالضبط، يمكن للجامعة اتخاذ خطوات محددة وفعالة لضمان بقاء مصدر المياه مورداً آمناً وموثوقاً لمجتمعها.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.