Petroleum-driven groundwater contamination in Azzan city, Yemen: Integrated assessment using hydrochemistry, trace metals, PAHs, and PCBs

In molte parti del mondo, il terreno sotto i nostri piedi agisce come un vasto e nascosto serbatoio, conservando l'acqua che è filtrata lentamente attraverso strati di roccia e sabbia. Questa acqua sotterranea è spesso l'unica fonte di acqua potabile per le comunità che vivono in regioni aride e secche, dove la pioggia è scarsa e i fiumi si seccano. Tuttavia, questa risorsa sotterranea non è immune alle attività dell'industria umana. Quando il petrolio viene estratto, trasportato o lavorato, può filtrare nel suolo e penetrare nelle falde acquifere, trascinando con sé una complessa miscela di sostanze nocive. Questi contaminanti includono metalli pesanti, elementi tossici che non si degradano, e composti organici che possono persistere nell'ambiente per decenni. Comprendere come questi inquinanti si muovano, come si mescolino con i minerali naturali già presenti nell'acqua e cosa significhino per la salute umana è un compito critico per gli scienziati che lavorano per proteggere la sicurezza pubblica.

Nella città di Azzan, situata nel Governatorato di Shabwah, in Yemen, dei ricercatori hanno recentemente condotto un'indagine dettagliata proprio su uno scenario del genere. Quest'area è arida e si trova vicino a un importante corridoio per oleodotti di greggio, rendendo l'acqua sotterranea locale un potenziale bersaglio della contaminazione da parte dell'industria petrolifera. Un team di scienziati provenienti da università dello Yemen e della Tunisia si è posto l'obiettivo di mappare la qualità dell'acqua in sette pozzi situati lungo questo percorso di oleodotto. Il loro obiettivo non era solo misurare quanto l'acqua fosse salata o sporca, ma eseguire un controllo completo che combinasse lo studio della chimica dell'acqua, dei metalli tossici e di specifici inquinanti organici noti come idrocarburi policiclici aromatici e policlorobifenili. Guardando a tutti questi fattori insieme, miravano a distinguere tra l'inquinamento causato da processi geologici naturali e quello causato dall'attività umana, determinando in ultima analisi il rischio che quest'acqua pone per le persone che si affidano ad essa.

I ricercatori hanno iniziato raccogliendo campioni d'acqua dai sette pozzi nel dicembre 2024. Hanno analizzato le proprietà fisiche dell'acqua, come la temperatura e la capacità di condurre elettricità, che serve come misura di quanti sali e minerali siano disciolti. Hanno scoperto che l'acqua variava significativamente da un pozzo all'altro. Alcuni campioni erano relativamente freschi, mentre altri erano altamente mineralizzati, contenendo solidi disciolti che variavano da 406 a 3078 milligrammi per litro. La composizione chimica dell'acqua era dominata da calcio, magnesio e solfato, un modello che suggerisce che l'acqua stia interagendo naturalmente con le rocce attraverso le quali scorre, sciogliendo minerali come il gesso e il calcare. Questo processo naturale crea un livello base di salinità, ma i ricercatori hanno notato che in certi pozzi i livelli di questi minerali erano insolitamente alti, suggerendo influenze aggiuntive.

Oltre ai minerali naturali, il team ha cercato metalli traccia tossici che spesso accompagnano le attività petrolifere. Hanno scoperto che l'acqua in diversi pozzi conteneva livelli pericolosi di piombo, arsenico e cadmio. In alcune località, la concentrazione di piombo era molto superiore ai limiti di sicurezza stabiliti per l'acqua potabile, e anche i livelli di arsenico erano altrettanto allarmanti. I pozzi denominati Mahdi e Atash sono emersi come i più gravemente colpiti, mostrando le concentrazioni più elevate di questi metalli tossici. Gli scienziati hanno calcolato vari indici di inquinamento per quantificare la gravità del problema, e i risultati sono stati netti: l'acqua in queste aree è stata giudicata inadatta al consumo umano a causa del carico cumulativo di metalli pesanti. Questa contaminazione non era uniforme; era concentrata in specifici punti critici, suggerendo che l'inquinamento non fosse solo il risultato della geologia locale, ma fosse guidato da perdite o sversamenti localizzati dalle vicine infrastrutture petrolifere.

L'indagine si è poi rivolta agli inquinanti organici, specificamente agli idrocarburi policiclici aromatici, o PAH, e ai policlorobifenili, o PCB. Si tratta di composti chimici complessi spesso presenti nel greggio e nei rifiuti industriali. I ricercatori hanno rilevato entrambi i tipi di sostanze chimiche in ogni singolo campione testato. I PAH trovati nell'acqua erano principalmente composti a basso peso molecolare, con il naftalene che costituiva quasi il 90 percento del totale. Questa specifica firma chimica è un forte indicatore del fatto che la fonte dell'inquinamento è il petrolio stesso, piuttosto che qualcosa come la combustione di legno o carbone. Allo stesso modo, i PCB rilevati erano dominati da composti tetraclorurati, noti per persistere nell'ambiente per lunghi periodi. La presenza di queste sostanze chimiche in tutti i pozzi ha confermato che il sistema delle acque sotterranee è contaminato da inquinanti organici persistenti che non si degradano facilmente.

Per capire come questi diversi inquinanti si relazionano tra loro, gli scienziati hanno utilizzato strumenti statistici per cercare modelli nei loro dati. Hanno scoperto una connessione molto forte tra la salinità dell'acqua e la quantità di PAH presenti; all'aumentare del contenuto di sale, aumentava anche la concentrazione di questi inquinanti organici. Ciò suggerisce che gli stessi processi che spostano i sali attraverso l'acquifero trasportano anche le sostanze chimiche legate al petrolio. L'analisi ha inoltre separato i pozzi in distinti gruppi in base ai loro livelli di contaminazione. I pozzi di Mahdi e Atash formavano un gruppo con l'inquinamento più elevato, mentre altri come Al-Mashroa mostravano livelli inferiori. Questo raggruppamento ha confermato che la contaminazione non è un problema generalizzato in tutta la regione, ma è concentrata in aree specifiche dove l'impatto del corridoio dell'oleodotto è più severo.

Forse la parte più critica dello studio è stata la valutazione di cosa questa contaminazione significhi per la salute umana. I ricercatori hanno calcolato i potenziali rischi per le persone che potrebbero bere quest'acqua per un lungo periodo. Hanno scoperto che il rischio di problemi di salute non legati al cancro, come i danni agli organi, era estremamente alto, con un indice di pericolo superiore a sedici volte il limite di sicurezza. Questo pericolo è guidato principalmente dall'esposizione ad arsenico e piombo. Inoltre, il rischio di sviluppare il cancro bevendo quest'acqua è risultato significativamente superiore a quanto considerato accettabile. La presenza sia di metalli tossici che di composti organici cancerogeni crea una doppia minaccia, il che significa che l'acqua rappresenta un serio pericolo a lungo termine per la salute della comunità.

Lo studio conclude che le acque sotterranee di Azzan City si trovano in una situazione complessa in cui i processi geologici naturali hanno creato un'acqua ricca di minerali di base, che viene poi gravemente compromessa dall'attività umana. Le prove indicano chiaramente che le attività legate al petrolio sono il motore dei picchi di metalli tossici e inquinanti organici osservati nei pozzi più colpiti. I ricercatori sottolineano che questo non è un problema che può essere ignorato o risolto con la semplice diluizione, poiché il clima arido limita la capacità naturale dell'ambiente di lavare via questi contaminanti. Chiedono un monitoraggio continuo dell'acqua, controlli più severi sulle infrastrutture petrolifere e sforzi mirati per proteggere i pozzi più vulnerabili. Senza un intervento immediato e sostenuto, le risorse idriche in questa regione affrontano un futuro di progressivo degrado, lasciando la popolazione locale con meno opzioni sicure per il suo bisogno più fondamentale.