Integrated Groundwater Quality Assessment using Hydrogeochemical Characterization and Water Quality Index: A Case Study of Osun State University Campus, Southwestern Nigeria

In vielen Teilen der Welt, insbesondere in tropischen Regionen, in denen Flüsse austrocknen oder verschmutzt werden können, verlassen sich Menschen auf Wasser, das tief unter der Erde verborgen liegt. Dieses Wasser lebt in den Rissen und Poren der Gesteine unter dem Boden. An Orten wie dem Südwesten Nigerias besteht der Boden aus altem, hartem kristallinem Gestein, das als Grundgebirgs-Komplex bekannt ist. Da dieses Gestein solide und dicht ist, kann Wasser nur dort existieren, wo es zu einer weichen, sandigen Schicht nahe der Oberfläche verwittert ist oder wo tiefe Risse es fließen lassen. Das Wasser aus diesen verborgenen Quellen zu gewinnen, ist für das tägliche Leben lebensnotwendig, aber die Qualität dieses Wassers hängt von einem komplexen Gespräch zwischen dem Regen, dem Boden und den Gesteinen ab, durch die es fließt. Wissenschaftler untersuchen diese Wechselwirkung, um zu verstehen, welche Mineralien sich im Wasser lösen und ob menschliche Aktivitäten etwas Schädliches hinzugefügt haben. Das Ziel ist einfach: festzustellen, ob das Wasser aus einem Brunnen trinkbar ist oder ob es behandelt werden muss, um die Menschen zu schützen, die davon abhängig sind.

Ein Forscherteam wandte seine Aufmerksamkeit kürzlich dem Campus der Osun State University in Osogbo, Nigeria, zu, um das Grundwasser zu untersuchen, das die Institution versorgt. Sie wollten genau wissen, was im Wasser enthalten war, woher es kam und ob es sicher für Studenten und Mitarbeiter zu verwenden sei. Zu diesem Zweck sammelten sie Wasser aus zehn verschiedenen Bohrlöchern, die über das Gelände der Universität verteilt waren, von Verwaltungsgebäuden bis hin zu Forschungslaboratorien. Sie behandelten das Wasser wie ein Puzzle und maßen alles, von seinem Säuregehalt und seiner Temperatur bis hin zu den spezifischen Mineralien und Bakterien, die es enthielt. Durch die Analyse dieser Proben konnten die Wissenschaftler die Geschichte des Wassers zurückverfolgen und sehen, wie es mit dem umliegenden Gestein interagiert hatte und ob es durch menschliche Aktivitäten verunreinigt worden war.

Die Untersuchung offenbarte eine klare Geschichte über die natürliche Chemie des Wassers. Fast jede Probe teilte denselben grundlegenden Charakter: Sie war leicht sauer bis neutral und wurde von Calcium, Magnesium und Bicarbonat dominiert. Diese spezifische Mischung sagte den Forschern, dass die primäre Reise des Wassers ein langsamer chemischer Verwitterungsprozess gewesen war. Als Regenwasser durch den Boden sickerte, nahm es Kohlendioxid auf und wurde leicht sauer, was es ermöglichte, die Silikatmineralien im darunter liegenden Amphibolit-Schiefergestein sanft aufzulösen. Dieser natürliche Prozess setzte Calcium und Magnesium in das Wasser frei und schuf eine konsistente chemische Signatur über den gesamten Campus hinweg. Die Daten zeigten, dass das Wasser nicht stark durch Verdunstung oder durch Salze aus der Atmosphäre beeinflusst wurde, sondern statlich fast ausschließlich durch seinen Kontakt mit dem anstehenden Gestein geformt wurde. Dies bestätigte, dass das Wasser frisch war und vor kurzem durch Regen regeneriert worden war, anstatt über lange Zeiträume stagniert zu sein.

Obwohl die natürliche Chemie konsistent war, stellte die Wasserqualität erhebliche Herausforderungen für das Trinken dar. Das unmittelbarste Problem war nicht die Mineralien, sondern das Vorhandensein von Bakterien. Jede einzelne Probe testete positiv auf Gesamtcoliformen, eine Gruppe von Organismen, die darauf hindeutet, dass das Wasser durch Oberflächenquellen kontaminiert wurde. In einigen Fällen waren die Werte extrem hoch und lagen weit über den Sicherheitsgrenzwerten. Dieser Befund deutet darauf hin, dass das flache Grundwasser anfällig für Verschmutzungen von der Oberfläche ist, wahrscheinlich aufgrund von Klärgruben, Abflüssen oder schlecht versiegelten Brunnenköpfen. Aufgrund dieser universellen bakteriellen Kontamination ist das Wasser nicht sicher zu trinken, ungeachtet dessen, wie klar es aussieht oder wie gering seine chemische Belastung sein mag.

Neben den Bakterien fanden die Forscher heraus, dass das Wasser oft trüb und reich an Eisen war. In neun von zehn Proben lag die Eisenkonzentration höher als der empfohlene Grenzwert für Trinkwasser. Dieses Eisen stammt natürlich aus dem Zerfall eisenreicher Mineralien im Gestein, aber wenn das Wasser an die Oberfläche gepumpt wird und dem Kontakt mit der Luft ausgesetzt ist, verwandelt sich das Eisen in einen rötlich-braunen Feststoff, der das Wasser trübe erscheinen lässt und ihm einen metallischen Geschmack verleiht. Auch die Trübung (Turbidität) war in jeder Probe zu hoch, wobei einige Werte das Fünfzigfache des akzeptablen Limits erreichten. Diese Trübung wird durch winzige Partikel von Ton und Eisen verursacht, die im Wasser suspendiert bleiben. Während diese Probleme zwar unangenehm sind und Kleidung oder Armaturen verfärben können, handelt es sich primlich um ästhetische und gesundheitliche Bedenken in Bezug auf Geschmack und Aussehen, nicht um Anzeichen für toxische industrielle Verschmutzung.

Die Studie untersuchte auch gefährliche Schwermetalle wie Arsen, Blei und Quecksilber, die oft mit Industrieabfällen in Verbindung gebracht werden. Erfreulicherweise fanden die Forscher in keiner der Proben solche toxischen Substanzen. Dies ist ein positives Zeichen, das darauf hindeutet, dass das Grundwasser der Universität nicht durch gefährliche chemische Unfälle oder industrielle Entsorgung beeinträchtigt wurde. Die einzige Ausnahme von diesem allgemeinen Muster war ein Bohrloch, das sich beim multidisziplinären Forschungslabor befand. Diese spezifische Probe zeigte ungewöhnlich hohe Werte an gelösten Feststoffen und elektrischer Leitfähigkeit, was darauf hindeutet, dass Chemikalien aus Laboraktivitäten in diesen speziellen Brunnen durchgesickert sein könnten. Die Forscher merkten an, dass dies ein lokales Problem ist, das weitere Untersuchungen erfordert, aber es stellte nicht die Qualität des Wassers über den Rest des Campus hinweg dar.

Um all diese Ergebnisse einzuordnen, berechnete das Team einen Wasserqualitätsindex, eine einzige Zahl, die zusammenfasst, wie geeignet das Wasser zum Trinken ist. Die Werte variierten über den Campus, wobei einige Standorte als „gut“ und andere als „schlecht“ oder „sehr schlecht“ eingestuft wurden. Die niedrigen Werte wurden hauptsächlich durch die hohen Mengen an Bakterien, Eisen und Trübung getrieben. Selbst die Proben, die auf der chemischen Seite „gut“ abschnitten, waren aufgrund der Bakterien immer noch nicht sicher zu trinken. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass das Wasser vor der Verwendung behandelt werden muss. Einfache Schritte wie das Filtern des Eisens und die Desinfektion des Wassers, um die Bakterien abzutöten, würden es sicher machen. Sie empfahlen auch die Einrichtung von Schutzzonen um die Brunnen, um Oberflächenverschmutzungen fernzuhalten, sowie die Etablierung eines regelmäßigen Zeitplans zur Überprüfung des Wassers.

Letztendlich liefert diese Studie ein klares Bild der Wassersituation an der Universität. Das Wasser ist natürlich frisch und frei von toxischen industriellen Giften, aber es ist natürlich reich an Eisen und leider durch Bakterien von der Oberfläche kontaminiert. Die Lösung besteht nicht darin, eine neue Quelle zu finden, sondern das vorhandene Wasser zu behandeln, um das Eisen zu entfernen und die Keime abzutöten. Durch das Verständnis dessen, was genau im Wasser enthalten ist und woher es kommt, kann die Universität gezielte, effektive Schritte unternehmen, um sicherzustellen, dass die Wasserversorgung eine sichere und zuverlässige Ressource für ihre Gemeinschaft bleibt.