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

Sotto la superficie terrestre, l'acqua agisce come un viaggiatore silenzioso, muovendosi attraverso crepe e pori nelle rocce e nel suolo. In molte parti del mondo, quest'acqua è una risorsa vitale, ma nei luoghi in cui il terreno è stato squarciato dall'attività mineraria, il suo viaggio può diventare pericoloso. Quando la pioggia cade o l'acqua superficiale filtra nel terreno, essa incontra i filoni di carbone e le rocce che li contengono. Questo contatto innesca una reazione chimica che spesso carica l'acqua di minerali disciolti e metalli pesanti. Sebbene questo processo sia frequentemente associato al drenaggio acido delle miniere, l'acqua in questa specifica regione non è uniformemente acida; al contrario, spesso rimane da neutra ad alcalina pur trasportando carichi chimici significativi. Questa contaminazione può trasformare un ruscello limpido in un flusso pericoloso, minacciando la salute delle comunità e la stabilità dell'ecosistema locale. Comprendere esattamente come ciò accada e misurare l'entità del danno è essenziale per proteggere l'acqua di cui le persone si affidano per bere e per la vita quotidiana.

Nell'area di Bastacolla, nel bacino carbonifero di Jharia nell'India orientale, i ricercatori si sono dati il compito di tracciare questo invisibile viaggio della contaminazione. Questa regione è un fulcro dell'estrazione del carbone, dove il terreno è stato disturbato per oltre un secolo. Il team, guidato da geologi della Central University of Jharkhand, si è concentrato su come l'infiltrazione dell'acqua — ovvero il filtraggio dell'acqua superficiale nel sottosuolo — alteri la qualità dell'approvvigionamento idrico locale. Hanno raccolto acqua da varie fonti, tra cui pozzi aperti, pozzi artesiani e pompe che prelevano l'acqua direttamente dalle miniere. Testando questi campioni in laboratorio, miravano a mappare i cambiamenti chimici che avvengono mentre l'acqua si muove attraverso il paesaggio fratturato del bacino carbonifero. Il loro obiettivo non era solo elencare gli inquinanti, ma comprendere i processi specifici che degradano l'acqua e determinare se essa rimanga sicura per l'uso umano.

L'analisi ha rivelato un paesaggio in cui l'acqua è stata significativamente alterata dal contatto con la terra sottostante. I ricercatori hanno scoperto che l'acqua è ricca di solidi disciolti, con livelli di solidi totali disciolti compresi tra 544 e 969 milligrammi per litro, e valori di conducibilità elettrica tra 756 e 1493 microsiemens per centimetro. Questi numeri elevati indicano che l'acqua sta raccogliendo un pesante carico di minerali mentre filtra attraverso la roccia. La composizione chimica dell'acqua è dominata da calcio, magnesio, cloruro e solfato, una firma che suggerisce che l'acqua stia attivamente sciogliendo rocce carbonatiche e reagendo con i minerali solfurei lasciati dalle attività minerarie. Questa impronta chimica indica una complessa miscelazione di tipi d'acqua, guidata dalla geologia fratturata dell'area e dall'interazione continua tra l'acqua e la terra disturbata.

I risultati più preoccupanti, tuttavia, riguardano la presenza di metalli pesanti e la sicurezza complessiva dell'acqua per il consumo umano. Lo studio ha misurato diversi elementi tossici, tra cui ferro, manganese, piombo, cadmio e zinco. I risultati hanno mostrato che i livelli di manganese erano particolarmente alti, variando da 432 a 697 microgrammi per litro, un valore significativamente superiore al limite accettabile stabilito dagli standard indiani (300 µg/L). Anche il piombo e il ferro hanno superato le soglie di sicurezza in molti campioni. Quando i ricercatori hanno combinato tutti questi fattori in un unico punteggio per valutare la qualità complessiva dell'acqua, noto come Indice di Qualità dell'Acqua, i risultati sono stati drastici. Nessuna delle fonti d'acqua testate era considerata sicura per bere senza un trattamento esteso. Metà dei siti di campionamento è stata classificata con una qualità "scarsa", mentre più di un terzo è stata classificata come "molto scarsa". Un sito specifico, situato vicino a un parco ecologico, ha ottenuto un punteggio così alto sulla scala dell'inquinamento da essere considerato completamente inadatto allo scopo del consumo umano.

Per comprendere la gravità della contaminazione da metalli, il team ha calcolato un Indice di Inquinamento da Metalli Pesanti. Il punteggio medio di tutti i campioni ha indicato un livello di contaminazione che pone un rischio serio. Due località, in particolare, hanno mostrato punteggi estremamente alti, spinti in gran parte dagli elevati livelli di piombo e cadmio, entrambi altamente tossici anche in piccole quantità. I ricercatori hanno anche osservato quanto ogni inquinante superasse la linea di base naturale o sicura. Il manganese si è distinto come il contaminante più significativo, mostrando un livello di inquinamento "considerevole". Sebbene il carico di inquinamento complessivo, che media l'impatto di tutti i metalli insieme, suggerisse un livello di inquinamento cumulativo moderato, lo specifico picco di manganese e la presenza di altri metalli pesanti creano un pericolo localizzato ma severo.

Lo studio conclude che l'acqua in quest'area non è semplicemente leggermente sporca; è chimicamente trasformata dal paesaggio minerario. L'infiltrazione dell'acqua superficiale nei cunicoli minerari accelera il rilascio di minerali e mobilita i metalli pesanti dalla roccia circostante. Questo processo crea un ciclo in cui la qualità dell'acqua peggiora mentre si muove attraverso il terreno, anche se il pH rimane ampiamente neutro o alcalino. I ricercatori suggeriscono che non è possibile limitarsi ad aspettare che l'acqua si depuri da sola. Al contrario, raccomandano interventi attivi, come la costruzione di zone umide che possano filtrare naturalmente i metalli o l'uso di drenaggi in calcare per neutralizzare l'acidità. Enfatizzano inoltre la necessità di un monitoraggio continuo per tracciare come la qualità dell'acqua cambi nel tempo. Senza queste misure, l'acqua nell'area di Bastacolla rimarrà una minaccia per la salute pubblica, in particolare per i bambini e gli anziani, che sono i più vulnerabili alle malattie legate all'acqua. I risultati fungono da chiaro avvertimento: nelle regioni minerarie, la salute dell'acqua è intrinsecamente legata alla gestione della terra sovrastante.