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

In veel delen van de wereld fungeert de grond onder onze voeten als een enorme, verborgen reservoir, waarin water wordt opgeslagen dat langzaam door lagen gesteente en zand is gefilterd. Dit grondwater is vaak de enige bron van drinkwater voor gemeenschappen die leven in droge, aride regio's waar regen schaars is en rivieren droogvallen. Dit ondergrondse hulpbron is echter niet immuun voor de activiteiten van de menselijke industrie. Wanneer olie wordt gewonnen, getransporteerd of verwerkt, kan het in de bodem lekken en naar beneden sijpelen in deze aquifers, waarbij het een complexe mengeling van schadelijke stoffen met zich meevoert. Deze verontreinigingen omvatten zware metalen, die toxische elementen zijn die niet afbreken, en organische chemicaliën die decennia lang in het milieu kunnen blijven hangen. Het begrijpen van hoe deze verontreinigende stoffen bewegen, hoe ze mengen met de natuurlijke mineralen die al in het water aanwezig zijn, en wat ze betekenen voor de menselijke gezondheid, is een cruciale taak voor wetenschappers die werken aan het beschermen van de publieke veiligheid.

In de stad Azzan, gelegen in het Gouvernement Shabwah in Jemen, hebben onderzoekers onlangs een gedetailleerd onderzoek uitgevoerd naar precies een dergelijk scenario. Dit gebied is arid en ligt nabij een belangrijke corridor voor ruwe oliepipelines, waardoor het lokale grondwater een potentieel doelwit is voor contaminatie door de petroleumindustrie. Een team van wetenschappers van universiteiten in Jemen en Tunesië trok uit om de kwaliteit van het water in zeven putten gelegen langs deze pijpleidingroute in kaart te brengen. Hun doel was niet alleen om te meten hoe zout of vuil het water was, maar om een uitgebreide controle uit te voeren die de studie van waterchemie, toxische metalen en specifieke organische verontreinigingen zoals polycyclische aromatische koolwaterstoffen en polychloorbifenylen combineerde. Door naar al deze factoren samen te kijken, wilden zij onderscheid maken tussen vervuiling veroorzaakt door natuurlijke geologische processen en vervuiling veroorzaakt door menselijke activiteit, om uiteindelijk te bepalen welk risico dit water vormt voor de mensen die er de vrucht van plukken.

De onderzoekers begonnen met het verzamelen van watermonsters uit de zeven putten in december 2024. Ze analyseerden de fysische eigenschappen van het water, zoals de temperatuur en de elektrische geleidbaarheid, wat dient als een maatstaf voor hoeveel opgeloste zouten en mineralen aanwezig zijn. Ze ontdekten dat het water aanzienlijk varieerde van de ene put naar de andere. Sommige monsters waren relatief vers, terwijl andere sterk gemineraliseerd waren, met opgeloste vaste stoffen variërend van 406 tot 3078 milligram per liter. De chemische samenstelling van het water werd gedomineerd door calcium, magnesium en sulfaat, een patroon dat suggereert dat het water natuurlijk interageert met de gesteenten waar het doorheen stroomt, waarbij het mineralen zoals gips en kalksteen oplost. Dit natuurlijke proces creëert een basisniveau van saliniteit, maar de onderzoekers merkten op dat in bepaalde putten de niveaus van deze mineralen ongebruikelijk hoog waren, wat hintte op aanvullende invloeden.

Naast de natuurlijke mineralen keken het team naar toxische sporenmetalen die vaak gepaard gaan met petroleumactiviteiten. Ze vonden dat het water in verschillende putten gevaarlijke concentraties lood, arsenicum en cadmium bevatte. Op sommige locaties lag de concentratie lood ver boven de veiligheidslimieten die zijn vastgesteld voor drinkwater, en de arsenicumniveaus waren even alarmerend. De putten genaamd Mahdi en Atash bleken het zwaarst getroffen te zijn, met de hoogste concentraties van deze toxische metalen. De wetenschappers berekenden diverse vervuilingsindices om de ernst van het probleem te kwantificeren, en de resultaten waren schrijnend: het water in deze gebieden werd als ongeschikt beschouwd voor consumptie vanwege de cumulatieve belasting van zware metalen. Deze contaminatie was niet uniform; het was geconcentreerd in specifieke hotspots, wat suggereerde dat de vervuiling niet alleen het resultaat was van de lokale geologie, maar werd gedreven door gelokaliseerde lekken of morsingen van de nabijgelegen olie-infrastructuur.

Het onderzoek richtte zich ook op organische verontreinigingen, specificiel polycyclische aromatische koolwaterstoffen, of PAK's, en polychloorbifenylen, of PCB's. Dit zijn complexe chemische verbindingen die vaak in ruwe olie en industrieel afval worden aangetroffen. De onderzoekers detecteerden beide soorten chemicaliën in elk monster dat ze testten. De gevonden PAK's in het water waren primair laagmoleculaire verbindingen, waarbij naftaleen bijna 90 procent van het totaal uitmaakte. Deze specifieke chemische signatuur is een sterke indicator dat de bron van de vervuiling petroleum zelf is, in plaats van bijvoorbeeld het verbranden van hout of steenkool. Evenzo werden de gedetecteerde PCB's gedomineerd door tetrachloorgestructuren, die bekend staan om hun langdurige aanwezigheid in het milieu. De aanwezigheid van deze chemicaliën in alle putten bevestigde dat het grondwatersysteem gecontamineerd is met persistente organische verontreinigende stoffen die niet gemakkelijk afbreken.

Om te begrijpen hoe deze verschillende verontreinigende stoffen met elkaar verband houden, gebruikten de wetenschappers statistische instrumenten om naar patronen in hun gegevens te zoeken. Ze ontdekten een zeer sterke connectie tussen de saliniteit van het water en de hoeveelheid PAK's die aanwezig waren; naarmate het zoutgehalte toenam, nam ook de concentratie van deze organische verontreinigende stoffen toe. Dit suggereert dat dezelfde processen die de zouten door de aquifer bewegen, ook de olie-gerelateerde chemicaliën transporteren. De analyse scheidde de putten ook in afzonderlijke groepen op basis van hun contaminatieniveaus. De putten in Mahdi en Atash vormden een groep met de hoogste vervuiling, terwijl andere, zoals Al-Mashroa, lagere niveaus vertoonden. Deze groepering bevestigde dat de contaminatie geen algemeen probleem is in de gehele regio, maar geconcentreerd is in specifieke gebieden waar de impact van de pijpleidingcorridor het grootst is.

Misschien wel het meest kritieke deel van de studie was de beoordeling van wat deze contaminatie betekent voor de menselijke gezondheid. De onderzoekers berekenden de potentiële risico's voor mensen die dit water gedurende een lange periode zouden drinken. Ze vonden dat het risico op niet-kankergerelateerde gezondheidsproblemen, zoals orgaanschade, extreem hoog was, met een gevarenindex die meer dan zestien keer de veilige limiet bedroeg. Dit gevaar wordt primair gedreven door blootstelling aan arsenicum en lood. Bovendien werd ook het risico op het ontwikkelen van kanker door het drinken van dit water aanzienlijk hoger bevonden dan wat als acceptabel wordt beschouwd. De aanwezigheid van zowel toxische metalen als carcinogene organische verbindingen creëert een dubbele dreiging, wat betekent dat het water een ernstig, langetermijngevaar vormt voor de gezondheid van de gemeenschap.

De studie concludeert dat het grondwater in de stad Azzan gevangen zit in een complexe situatie waarbij natuurlijke geologische processen een basisniveau van mineraalrijk water hebben gecreëerd, dat vervolgens ernstig wordt aangetast door menselijke activiteit. Het bewijs wijst duidelijk op petroleumgerelateerde activiteiten als de drijfveer achter de pieken in toxische metalen en organische verontreinigende stoffen in de meest getroffen putten. De onderzoekers benadrukken dat dit geen probleem is dat genegeerd of opgelost kan worden door eenvoudige verdunning, aangezien het aride klimaat de natuurlijke capaciteit van het milieu om deze verontreinigende stoffen weg te spoelen beperkt. Zij pleiten voor continue monitoring van het water, strengere controles op de olie-infrastructuur en gerichte inspanningen om de meest kwetsbare putten te beschermen. Zonder onmiddellijke en aanhoudende interventie staat de watervoorraad in deze regio voor een toekomst van progressieve degradatie, waardoor de lokale bevolking minder veilige opties heeft voor hun meest basale behoefte.