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

In molte parti del mondo, specialmente nelle regioni tropicali dove i fiumi possono prosciugarsi o inquinarsi, le persone si affidano all'acqua nascosta nel profondo del sottosuolo. Quest'acqua vive nelle crepe e nei pori delle rocce sotto il suolo. In luoghi come il sud-ovest della Nigeria, il terreno è composto da un'antica e dura roccia cristallina nota come complesso di basamento. Poiché questa roccia è solida e compatta, l'acqua può esistere solo dove è stata degradata in uno strato sabbioso e morbido vicino alla superficie o dove profonde crepe permettono il suo scorrimento. Estrarre acqua da queste fonti nascoste è vitale per la vita quotidiana, ma la qualità di quest'acqua dipende da una complessa conversazione tra la pioggia, il suolo e le rocce attraverso cui essa passa. Gli scienziati studiano questa interazione per capire quali minerali si sciolgono nell'acqua e se l'attività umana abbia aggiunto qualcosa di dannoso. L'obiettivo è semplice: determinare se l'acqua che proviene da un pozzo sia sicura da bere o se necessiti di un trattamento per proteggere le persone che ne dipendono.

Un team di ricercatori ha recentemente rivolto la propria attenzione al campus dell'Università dello Stato di Osun, a Osogbo, in Nigeria, per investigare sulle acque sotterranee che riforniscono l'istituto. Volevano sapere esattamente cosa ci fosse nell'acqua, da dove provenisse e se fosse sicura per studenti e personale. Per farlo, hanno raccolto acqua da dieci diversi pozzi artesiani sparsi per il campus universitario, che vanno dagli edifici amministrativi ai laboratori di ricerca. Hanno trattato l'acqua come un puzzle, misurando tutto, dalla sua acidità e temperatura ai minerali specifici e ai batteri che conteneva. Analizzando questi campioni, gli scienziati potevano tracciare la storia dell'acqua, vedendo come avesse interagito con la roccia circostante e se fosse stata contaminata dall'attività umana.

L'indagine ha rivelato una chiara storia sulla chimica naturale dell'acqua. Quasi tutti i campioni condividevano lo stesso carattere fondamentale: era leggermente acida o neutra e dominata da calcio, magnesio e bicarbonato. Questo mix specifico diceva ai ricercatori che il viaggio primario dell'acqua era stato un lento processo di degradazione chimica. Mentre la pioggia filtrava attraverso il suolo, raccoglieva anidride carbonica e diventava leggermente acida, il che le permetteva di sciogliere delicatamente i minerali silicati nella sottostante roccia di scisto anfibolitico. Questo processo naturale ha rilasciato calcio e magnesio nell'acqua, creando una firma chimica coerente in tutto il campus. I dati hanno dimostrato che l'acqua non era pesantemente influenzata dall'evaporazione o dai sali provenienti dall'atmosfera, ma era invece modellata quasi interamente dal suo contatto con la roccia madre. Ciò ha confermato che l'acqua era fresca e che era stata ricaricata di recente dalla pioggia, piuttosto che essere rimasta stagnante per lunghi periodi.

Tuttavia, mentre la chimica naturale era coerente, la qualità dell'acqua presentava sfide significative per il consumo. Il problema più immediato non erano i minerali, ma la presenza di batteri. Ogni singolo campione è risultato positivo ai batteri coliformi totali, un gruppo di organismi che indica che l'acqua è stata contaminata da fonti superficiali. In alcuni casi, i livelli erano estremamente alti, superando di gran lunga i limiti di sicurezza. Questo risultato suggerisce che l'acqua sotterranea superficiale è vulnerabile all'inquinamento proveniente dalla superficie, probabilmente a causa di fosse settiche, deflussi o teste di pozzo mal sigillate. A causa di questa contaminazione batterica universale, l'acqua non è sicura da bere direttamente, indipendentemente da quanto appaia limpida o da quanto sia bassa la sua inquinamento chimico.

Oltre ai batteri, i ricercatori hanno scoperto che l'acqua è spesso torbida e ricca di ferro. In nove dei dieci campioni, la concentrazione di ferro era superiore al limite raccomandato per l'acqua potabile. Questo ferro proviene naturalmente dalla decomposizione di minerali ricchi di ferro nella roccia, ma quando l'acqua viene pompata in superficie ed esposta all'aria, il ferro si trasforma in un solido marrone-rossastro che rende l'acqua simile al fango e conferisce un sapore metallico. Anche la torbidità, ovvero la nuvolosità, era troppo alta in ogni campione, con alcuni che raggiungevano livelli cinquanta volte il limite accettabile. Questa torbidità è causata da minuscole particelle di argilla e ferro che rimangono sospese nell'acqua. Sebbene questi problemi siano spiacevoli e possano macchiare vestiti o apparecchiature, sono principalmente preoccupazioni estetiche e di salute legate al gusto e all'aspetto, piuttosto che segni di inquinamento industriale tossico.

Lo studio ha anche cercato metalli pesanti pericolosi come arsenico, piombo e mercurio, che sono spesso associati ai rifiuti industriali. Fortunatamente, i ricercatori non hanno trovato nessuna di queste sostanze tossiche in nessuno dei campioni. Questa è una notizia positiva, che indica che le acque sotterranee dell'università non sono state compromesse da sversamenti chimici pericolosi o scarichi industriali. L'unica eccezione al modello generale è stata un pozzo situato presso il laboratorio di ricerca multidisciplinare. Questo campione specifico mostrava livelli insolitamente alti di solidi disciolti e conducibilità elettrica, suggerendo che le sostanze chimiche derivanti dalle attività di laboratorio potrebbero essere penetrate in quel particolare pozzo. I ricercatori hanno annotato questo come un problema localizzato che richiede ulteriori indagini, ma non rappresentava la qualità dell'acqua nel resto del campus.

Per dare un senso a tutti questi risultati, il team ha calcolato un Indice di Qualità dell'Acqua, un numero singolo che riassume quanto l'acqua sia idonea al consumo. I punteggi variavano in tutto il campus, con alcune località classificate come "buone" e altre come "scarse" o "molto scarse". I punteggi bassi erano dovuti principalmente agli alti livelli di batteri, ferro e torbidità. Anche i campioni che avevano ottenuto punteggi "buoni" sul piano chimico erano comunque non sicuri da bere a causa dei batteri. I ricercatori hanno concluso che l'acqua deve essere trattata prima di poter essere utilizzata. Passaggi semplici come filtrare il ferro e disinfettare l'acqua per uccidere i batteri la renderebbero sicura. Hanno inoltre raccomandato di istituire zone protette attorno ai pozzi per tenere lontana l'inquinamento superficiale e di stabilire un programma regolare per testare regolarmente l'acqua.

In definitiva, questo studio fornisce un quadro chiaro della situazione idrica dell'università. L'acqua è naturalmente fresca e priva di veleni industriali tossici, ma è naturalmente alta di ferro e purtroppo contaminata da batteri provenienti dalla superficie. La soluzione non è trovare una nuova fonte, ma trattare l'acqua esistente per rimuovere il ferro e uccidere i germi. Comprendendo esattamente cosa c'è nell'acqua e da dove proviene, l'università può intraprendere passi specifici ed efficaci per garantire che la risorsa idrica rimanga una risorsa sicura e affidabile per la sua comunità.