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

Dans de nombreuses parties du monde, en particulier dans les régions tropicales où les rivières peuvent s'assécher ou devenir polluées, les gens dépendent de l'eau cachée profondément sous la terre. Cette eau vit dans les fissures et les pores des roches sous le sol. Dans des endroits comme le sud-ouest du Nigeria, le sol est composé d'une roche cristalline ancienne et dure connue sous le nom de complexe de socle. Comme cette roche est solide et compacte, l'eau ne peut exister que là où elle a été altérée en une couche sableuse et douce près de la surface ou là où de profondes fissures permettent son écoulement. Obtenir de l'eau de ces sources cachées est vital pour la vie quotidienne, mais la qualité de cette eau dépend d'une conversation complexe entre la pluie, le sol et les roches qu'elle traverse. Les scientifiques étudient cette interaction pour comprendre quels minéraux se dissolvent dans l'eau et si les activités humaines y ont ajouté quelque chose de nocif. L'objectif est simple : déterminer si l'eau provenant d'un puits est potable ou si elle nécessite un traitement pour protéger les populations qui en dépendent.

Une équipe de chercheurs a récemment porté son attention sur le campus de l'Université de l'État d'Osun à Osogbo, au Nigeria, pour étudier les eaux souterraines qui alimentent l'institution. Ils voulaient savoir exactement ce que contenait l'eau, d'où elle provenait et si elle était sûre pour l'usage des étudiants et du personnel. Pour ce faire, ils ont collecté de l'eau de dix différents forages dispersés sur le campus de l'université, allant des bâtiments administratifs aux laboratoires de recherche. Ils ont traité l'eau comme un puzzle, mesurant tout, de son acidité et de sa température aux minéraux spécifiques et aux bactéries qu'elle contenait. En analysant ces échantillons, les scientifiques pouvaient retracer l'histoire de l'eau, en voyant comment elle avait interagi avec la roche environnante et si elle avait été souillée par l'activité humaine.

L'enquête a révélé une histoire claire sur la chimie naturelle de l'eau. Presque tous les échantillons partageaient le même caractère de base : l'eau était légèrement acide à neutre et dominée par le calcium, le magnésium et le bicarbonate. Ce mélange spécifique indiquait aux chercheurs que le voyage primaire de l'eau avait été un processus lent d'altération chimique. À mesure que l'eau de pluie s'infiltrait dans le sol, elle récupérait du dioxyde de carbone et devenait légèrement acide, ce qui lui permettait de dissoudre doucement les minéraux silicatés de la roche d'amphibolite schisteuse sous-jacente. Ce processus naturel libérait du calcium et du magnésium dans l'eau, créant une signature chimique cohérente sur l'ensemble du campus. Les données ont montré que l'eau n'était pas fortement influencée par l'évaporation ou par les sels de l'atmosphère, mais était au contraire façonnée presque entièrement par son contact avec le socle rocheux. Cela a confirmé que l'eau était fraîche et avait été rechargée récemment par la pluie, plutôt que d'être restée stagnante pendant de longues périodes.

Cependant, bien que la chimie naturelle soit constante, la qualité de l'eau présentait des défis importants pour la consommation. Le problème le plus immédiat n'était pas les minéraux, mais la présence de bactéries. Chaque échantillon testé était positif aux bactéries coliformes totales, un groupe d'organismes qui indique que l'eau a été contaminée par des sources de surface. Dans certains cas, les niveaux étaient extrêmement élevés, dépassant de loin les limites de sécurité. Cette découverte suggère que l'eau souterraine peu profonde est vulnérable à la pollution de surface, probablement due aux fosses septiques, au ruissellement ou à des têtes de puits mal scellées. En raison de cette contamination bactérienne universelle, l'eau n'est pas sûre à boire directement, peu importe sa clarté apparente ou sa faible pollution chimique.

Au-delà des bactéries, les chercheurs ont constaté que l'eau était souvent trouble et riche en fer. Dans neuf des dix échantillons, la concentration en fer était supérieure à la limite recommandée pour l'eau de boisson. Ce fer provient naturellement de la décomposition de minéraux riches en fer dans la roche, mais lorsque l'eau est pompée à la surface et exposée à l'air, le fer se transforme en un solide brun rougeâtre qui donne à l'eau un aspect boueux et un goût métallique. La turbidité, ou trouble, était également trop élevée dans chaque échantillon, certains atteignant cinquante fois la limite acceptable. Ce trouble est causé par de minuscules particules d'argile et de fer qui restent en suspension dans l'eau. Bien que ces problèmes soient désagréables et puissent tacher les vêtements ou les installations, ils sont principalement esthétiques et concernent le goût et l'apparence, plutôt que des signes de pollution industrielle toxique.

L'étude a également recherché des métaux lourds dangereux comme l'arsenic, le plomb et le mercure, qui sont souvent associés aux déchets industriels. Heureusement, les chercheurs n'ont trouvé aucune de ces substances toxiques dans les échantillons. C'est un signe positif, indiquant que les eaux souterraines de l'université n'ont pas été compromises par des déversements chimiques dangereux ou des décharges industrielles. La seule exception à la règle générale était un forage situé au laboratoire de recherche multidisciplinaire. Cet échantillon spécifique présentait des niveaux inhabituellement élevés de solides dissous et de conductivité électrique, suggérant que des produits chimiques issus des activités de laboratoire auraient pu fuir dans ce puits particulier. Les chercheurs ont noté qu'il s'agissait d'un problème localisé nécessitant des investigations supplémentaires, mais qu'il ne représentait pas la qualité de l'eau sur le reste du campus.

Pour donner du sens à toutes ces découvertes, l'équipe a calculé un Indice de Qualité de l'Eau, un chiffre unique qui résume l'aptitude de l'eau à la consommation. Les scores variaient à travers le campus, certains emplacements étant classés comme « bons » et d'autres comme « médiocres » ou « très médiocres ». Les scores les plus bas étaient principalement tirés par les niveaux élevés de bactéries, de fer et de turbidité. Même les échantillons qui obtenaient un score « bon » sur le plan chimique étaient toujours non sûrs à boire à cause des bactéries. Les chercheurs ont conclu que l'eau doit être traitée avant de pouvoir être utilisée. Des étapes simples comme filtrer le fer et désinfecter l'eau pour tuer les bactéries la rendraient sûre. Ils ont également recommandé la mise en place de zones protégées autour des puits pour éloigner la pollution de surface et l'établissement d'un calendrier régulier pour tester l'eau de manière systématique.

En fin de compte, cette étude fournit une image claire de la situation de l'eau à l'université. L'eau est naturellement fraîche et exempte de poisons industriels toxiques, mais elle est naturellement riche en fer et, malheureusement, contaminée par des bactéries provenant de la surface. La solution n'est pas de trouver une nouvelle source, mais de traiter l'eau existante pour éliminer le fer et tuer les germes. En comprenant exactement ce qui se trouve dans l'eau et d'où elle vient, l'université peut prendre des mesures spécifiques et efficaces pour garantir que l'approvisionnement en eau reste une ressource sûre et fiable pour sa communauté.