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

Sous la surface de la terre, l'eau agit comme un voyageur silencieux, se déplaçant à travers les fissures et les pores des roches et du sol. Dans de nombreuses parties du monde, cette eau est une ressource vitale, mais dans les endroits où le sol a été déchiré par l'exploitation minière, son voyage peut devenir dangereux. Lorsque la pluie tombe ou que les eaux de surface s'infiltrent dans des mines abandonnées ou actives, l'eau rencontre des veines de charbon et les roches qui les contiennent. Ce contact déclenche une réaction chimique, chargeant souvent l'eau de minéraux dissous et de métaux lourds. Bien que ce processus soit fréquemment associé au drainage minier acide, l'eau dans cette région spécifique n'est pas uniformément acide ; au contraire, elle reste souvent neutre ou alcaline tout en portant des charges chimiques importantes. Cette contamination peut transformer un ruisseau clair en un flux dangereux, menaçant la santé des communautés et la stabilité de l'écosystème local. Comprendre exactement comment cela se produit, et mesurer l'étendue des dommages, est essentiel pour protéger l'eau dont les gens dépendent pour boire et pour leur vie quotidienne.

Dans la zone de Bastacolla, dans le bassin houiller de Jharia en Inde orientale, des chercheurs se sont donné pour mission de retracer ce voyage invisible de la contamination. Cette région est un centre d'extraction de charbon, où le sol est perturbé depuis plus d'un siècle. L'équipe, dirigée par des géologues de l'Université Centrale du Jharkhand, s'est concentrée sur la manière dont l'infiltration de l'eau — l'infiltration des eaux de surface dans le sol — altère la qualité de l'approvisionnement local en eau. Ils ont collecté de l'eau de diverses sources, notamment des puits ouverts, des forages et des pompes qui puisent l'eau directement dans les mines. En testant ces échantillons en laboratoire, ils visaient à cartographier les changements chimiques se produisant à mesure que l'eau circule à travers le paysage fracturé du bassin houiller. Leur objectif n'était pas seulement de lister les polluants, mais de comprendre les processus spécifiques qui dégradent l'eau et de déterminer si elle reste sûre pour l'usage humain.

L'analyse a révélé un paysage où l'eau a été considérablement altérée par son contact avec la terre située en dessous d'elle. Les chercheurs ont constaté que l'eau est riche en solides dissous, avec des niveaux de solides totaux dissous allant de 544 à 969 milligrammes par litre, et des valeurs de conductivité électrique comprises entre 756 et 1493 microsiemens par centimètre. Ces chiffres élevés indiquent que l'eau recueille une lourde charge de minéraux en filtrant à travers la roche. La composition chimique de l'eau est dominée par le calcium, le magnésium, le chlorure et le sulfate, une signature qui suggère que l'eau dissout activement les roches carbonatées et réagit avec les minéraux sulfurés laissés par l'exploitation minière. Cette empreinte chimique indique un mélange complexe de types d'eau, piloté par la géologie fracturée de la zone et l'interaction continue entre l'eau et la terre perturbée.

Les découvertes les plus préoccupantes concernent toutefois la présence de métaux lourds et la sécurité globale de l'eau pour la consommation. L'étude a mesuré plusieurs éléments toxiques, notamment le fer, le manganèse, le plomb, le cadmium et le zinc. Les résultats ont montré que les niveaux de manganèse étaient particulièrement élevés, allant de 432 à 697 microgrammes par litre, ce qui est nettement supérieur à la limite acceptable fixée par les normes indiennes (300 µg/L). Le plomb et le fer dépassaient également les seuils de sécurité dans de nombreux échantillons. Lorsque les chercheurs ont combiné tous ces facteurs en un score unique pour évaluer la qualité globale de l'eau, connu sous le nom d'Indice de Qualité de l'Eau, les résultats ont été frappants. Aucune des sources d'eau testées n'était considérée comme sûre pour la consommation sans un traitement approfondi. La moitié des sites d'échantillonnage ont été jugés de qualité « médiocre », tandis que plus d'un tiers ont été classés comme « très médiocres ». Un site spécifique, situé près d'un parc écologique, présentait un score si élevé sur l'échelle de la pollution qu'il a été jugé totalement impropre à la consommation.

Pour comprendre la gravité de la contamination par les métaux lourds, l'équipe a calculé un Indice de Pollution par Métaux Lourds. Le score moyen de tous les échantillons a indiqué un niveau de contamination qui pose un risque sérieux. Deux sites, en particulier, ont présenté des scores extrêmement élevés, principalement en raison de niveaux élevés de plomb et de cadmium, tous deux hautement toxiques même en petites quantités. Les chercheurs ont également examiné dans quelle mesure chaque polluant dépassait la ligne de base naturelle ou sûre. Le manganèse s'est distingué comme le contaminant le plus significatif, présentant un niveau de pollution « considérable ». Bien que la charge de pollution globale, qui fait la moyenne de l'impact de tous les métaux ensemble, suggère un niveau de pollution cumulative modéré, le pic spécifique de manganèse et la présence d'autres métaux lourds créent un danger localisé mais sévère.

L'étude conclut que l'eau dans cette zone n'est pas simplement légèrement sale ; elle est chimiquement transformée par le paysage minier. L'infiltration de l'eau de surface dans les ouvrages miniers accélère la libération des minéraux et mobilise les métaux lourds de la roche environnante. Ce processus crée un cycle où la qualité de l'eau se détériore à mesure qu'elle circule dans le sol, même si le pH reste largement neutre ou alcalin. Les chercheurs suggèrent que attendre simplement que l'eau se nettoie d'elle-même n'est pas une option. Au lieu de cela, ils recommandent une intervention active, telle que la construction de zones humides qui peuvent filtrer naturellement les métaux ou l'utilisation de drains de calcaire pour neutraliser l'acidité. Ils soulignent également la nécessité d'une surveillance continue pour suivre l'évolution de la qualité de l'eau au fil du temps. Sans ces mesures, l'eau de la zone de Bastacolla restera une menace pour la santé publique, en particulier pour les enfants et les personnes âgées qui sont les plus vulnérables aux maladies liées à l'eau. Les conclusions constituent un avertissement clair : dans les régions minières, la santé de l'eau est inextricablement liée à la gestion de la terre qui la surplombe.