Mapping bar-sand coastal aquifer structure and saltwater intrusion mechanisms using Electrical Resistivity Tomography: a case study fromBinh Thuan coast, south-central Vietnam

Lungo il bordo di molti paesi tropicali, il terreno custodisce una risorsa preziosa e invisibile: una lente di acqua dolce che galleggia sopra l'acqua salata, più pesante. Questa separazione naturale è fragile. Quando le persone prelevano troppa acqua, o quando il livello del mare si alza, il sale spinge verso l'interno, rendendo l'approvvigionamento d'acqua imbevibile. Nelle aree costiere sabbiose, questo confine non è una linea netta ma una zona di miscelazione che si sposta con le maree e le stagioni. Capire esattamente dove si trova l'acqua salata e come si muove è fondamentale per le comunità che dipendono da queste riserve sotterranee per la loro sopravvivenza quotidiana. Gli scienziati sanno da tempo che l'acqua salata conduce l'elettricità molto meglio dell'acqua dolce, un semplice fatto fisico che permette ai ricercatori di "vedere" sottoterra senza scavare un singolo buco. Misurando la facilità con cui l'elettricità scorre attraverso il terreno, possono mappare gli strati nascosti di sabbia e acqua, distinguendo il dolce dal salato.

Nella costa centro-meridionale del Vietnam, un team di ricercatori si è messo in viaggio per mappare questi strati nascosti lungo un tratto di costa di 95 chilometri noto come costa di Binh Thuan. Questa regione è composta da antiche dune di sabbia e creste di spiaggia che poggiano su rocce vulcaniche più antiche. Sebbene la superficie appaia come una cintura continua di sabbia, la struttura sotterranea è complessa e la minaccia di contaminazione salina è alta. I ricercatori hanno camminato lungo la spiaggia e le dune con uno strumento specializzato che invia correnti elettriche nel terreno. Hanno utilizzato un metodo chiamato tomografia di resistività elettrica, che crea un'immagine trasversale della terra, simile a una scansione medica ma per il paesaggio. Hanno disposto otto lunghe linee di elettrodi, che si estendevano per un totale di quasi due chilometri, e hanno misurato la resistenza del suolo fino a profondità di 57 metri. I dati hanno rivelato un quadro chiaro del mondo sotterraneo: uno strato superiore di sabbia asciutta o dolce, una zona di transizione intermedia e uno strato profondo e conduttivo di acqua salata.

Le mappe prodotte da questo rilievo hanno raccontato la storia di quattro modi distinti in cui il sale invade l'acqua dolce. In alcuni luoghi, l'intrusione è naturale e prevedibile. All'estremo bordo dell'oceano e alle foci dei fiumi, l'acqua salata spinge verso l'interno con una forma a cuneo, salendo più in alto man mano che si muove più in profondità nel sottosuolo, seguendo un modello classico noto agli idrogeologi. Questo è il risultato diretto della differenza di densità tra l'acqua dolce e quella salata, dove l'acqua salata, più pesante, scivola sotto l'acqua dolce, più leggera. Tuttavia, lo studio ha scoperto che l'attività umana sta creando altri modelli di contaminazione più caotici. In un'area, i ricercatori hanno trovato una sacca di acqua altamente salata intrappolata in una depressione lasciata dalle vecchie operazioni minerarie. Decenni fa, i minatori avevano scavato nelle dune per estrarre il titanio, usando l'acqua di mare per lavare il minerale. Quell'acqua di mare, ora intrappolata nel terreno basso, è lentamente filtrata nella sabbia circostante, creando una scia di sale residua che persiste molto tempo dopo che l'attività mineraria è terminata.

In altre località, la fonte del sale è attiva e continua. Il rilievo ha identificato zone a bassa resistività direttamente sotto e vicino agli allevamenti di gamberi. Questi allevamenti, comuni lungo la costa, utilizzano l'acqua di mare per l'allevamento del bestiame. I ricercatori hanno osservato che l'acqua salata filtra fuori dai bacini degli allevamenti e fluisce nel terreno, o viene scaricata attraverso canali aperti che drenano direttamente nell'acquifero superficiale. In un caso specifico, una linea di misurazione correva parallelamente alla costa, con entrambe le estremità equidistanti dal mare. Un'estremità mostrava acqua dolce, mentre l'altra mostrava un'anomalia salina profonda. L'unica differenza era che l'estremità salata si trovava direttamente sopra il sistema di drenaggio di un allevamento di gamberi. Ciò ha dimostrato che la contaminazione non proveniva dall'oceano, ma dall'allevamento stesso, infiltrandosi nel terreno dall'alto.

Il quadro più complesso è emerso alla foce del fiume Song Phan. Qui, l'intera sezione sotterranea appariva altamente conduttiva, indicando una miscela di acqua salata e dolce. I ricercatori hanno determinato che ciò non era dovuto a una singola causa, ma a una combinazione di tre fattori che agiscono insieme. Primo, la portata del fiume è bassa durante la stagione secca, permettendo alla marea di spingere l'acqua salata molto più a monte. Secondo, il terreno in questo punto specifico è composto da argilla e limo piuttosto che da sabbia pulita, il che conduce naturalmente meglio l'elettricità e abbassa la lettura della resistenza indipendentemente dalla salinità dell'acqua. Terzo, gli allevamenti di gamberi attivi nelle vicinanze stanno scaricando acqua salina nella stessa area. Il risultato è un effetto combinato in cui le maree naturali, il drenaggio umano e il tipo di suolo si uniscono per creare una zona di grave contaminazione difficile da sbrogliare.

Lo studio ha anche confermato la forma della lente di acqua dolce stessa. Nelle aree in cui le dune di sabbia sono spesse e alte, l'acqua dolce si trova in profondità ed è stabile, protetta da un pesante cappello di sabbia asciutta. In questi punti, il cuneo di acqua salata è spinto verso il fondo dell'acquifero, mantenendo sicuri gli strati superiori per il consumo. I ricercatori hanno scoperto che lo spessore di questo strato di acqua dolce varia significativamente lungo la costa, a seconda dell'altezza delle dune e della distanza dalle foci dei fiumi. Confrontando le loro mappe elettriche con i campioni d'acqua prelevati da pozzi vicini, hanno verificato che il loro metodo era accurato. I campioni d'acqua mostravano che dove la resistenza del terreno era alta, l'acqua era dolce, e dove la resistenza era bassa, l'acqua era salata.

Questo lavoro fornisce un modo chiaro e non invasivo per vedere la battaglia invisibile tra l'acqua dolce e l'acqua salata. Dimostra che, mentre le leggi naturali della fisica dettano la forma generale del cuneo di acqua salata, le attività umane come l'estrazione mineraria e l'allevamento di gamberi stanno creando sacche locali di contaminazione che seguono regole diverse. I risultati suggeriscono che la gestione di queste risorse richiede più del semplice monitoraggio della marea; richiede la comprensione della storia specifica della terra, dalle vecchie fosse minerarie ai moderni canali di drenaggio. Le mappe elettriche servono come base, un'istantanea dello stato attuale dell'acquifero che può essere utilizzata per monitorare i cambiamenti nel tempo. Per le comunità che vivono su questa costa, sapere esattamente dove si trova il sale e come vi sia arrivato è il primo passo verso la protezione dell'acqua dolce di cui dipendono.