Nemerow Pollution Index and Inter-Variable Relationships in Esuk Oro River, Southern Nigeria

Rivieren zijn levende systemen die in elke druppel water een complex verhaal dragen, een verhaal dat geschreven is in de taal van de chemie. Om te begrijpen of een rivier gezond is of worstelt, kijken wetenschappers vaak naar specifieke ingrediënten die erin opgelost of gesuspendeerd zijn, zoals voedingsstoffen, zouten en zuurstof. Echter, een rivier bevat zoveel verschillende metingen dat het moeilijk is om in één oogopslag het grote plaatje te zien. Om dit op te lossen, gebruiken onderzoekers een hulpmiddel dat een vervuilingsindex wordt genoemd, wat fungeert als een vertaler. Het neemt al die verschillende getallen en condenseert ze tot één enkele score die aangeeft of het water veilig is of dat het vervuild is. De uitdaging ligt in het correct uitvoeren van de wiskunde; als de regels voor het vergelijken van de metingen met de veiligheidslimieten op de verkeerde manier worden toegepast, kan de uiteindelijke score een volkomen vals verhaal vertellen, waardoor schoon water vuil lijkt of vuil water schoon lijkt.

In de Esuk Oro Rivier in Zuid-Nigeria heeft een team onderzoekers van de Akwa Ibom State University onlangs nauwkeuriger naar de waterkwaliteit gekeken om ervoor te zorgen dat het verhaal dat verteld wordt accuraat is. Ze richtten zich op drie specifieke locaties langs de rivier: het stroomopwaartse gedeelte nabij de bron, het middelste gedeelte en het stroomafwaartse gedeelte dichter bij waar de rivier uitstroomt. Gedurende een periode van vijf maanden, van eind 2022 tot begin 2023, verzamelden zij watermonsters en maten zij negen verschillende indicatoren, variërend van hoe zout het water was tot hoeveel zuurstof het bevatte. Hun doel was om de vervuilingsscores voor deze locaties opnieuw te berekenen, omdat zij vermoedden dat een eerdere beoordeling een fundamentele fout had gemaakt in de manier waarop de gegevens werden verwerkt.

De onderzoekers ontdekten dat de eerdere beoordeling een essentieel ingrediënt, opgeloste zuurstof, onjuist had behandeld. In een gezonde rivier is zuurstof iets wat het water in hoge hoeveelheden moet hebben om leven te ondersteunen. Als het zuurstofgehalte te laag wordt, is dat een teken van vervuiling. Echter, de vorige berekening had hoge zuurstofgehaltes behandeld als een probleem, alsof te veel van het goede slecht was. Door deze logica te corrigeren, onthulde de nieuwe studie een heel ander beeld. Het water in de Esuk Oro Rivier leed niet aan een gebrek aan zuurstof; in feite waren de zuurstofgehaltes verrassend hoog, variërend van 20,50 tot 29,91 milligram per liter, hoewel de onderzoekers opmerkten dat deze getallen ongebruikelijk hoog waren voor warm rivierwater en dat ze gecontroleerd zouden moeten worden tegen de originele veldnotities.

Zodout de zuurstofberekening werd gecorrigeerd, werd de werkelijke bron van de vervuiling van de rivier duidelijk. De studie identificeerde fosfaat, een voedingsstof die vaak in meststoffen en detergenten wordt gevonden, als de hoofdschuldige. Op elk station langs de rivier was de hoeveelheid fosfaat in het water veel hoger dan de veilige screeningslimiet. De onderzoekers berekenden een vervuilingsscore voor elke locatie door de gemeten hoeveelheid fosfaat te vergelijken met de veiligheidsnorm. De scores voor fosfaat lagen tussen 4,172 en 4,438, wat betekent dat de rivier meer dan vier keer de acceptabele hoeveelheid van deze voedingsstof bevatte. Dit hoge niveau van fosfaat was de primaire drijfveer achter de algemene vervuilingsscore voor de gehele rivier.

Toen de onderzoekers de scores voor alle negen indicatoren combineerden in één enkel samengesteld getal, toonden de resultaten een rivier die onder druk staat door nutriëntenverrijking. De algemene vervuilingsscore begon bij 3,015 bij het stroomopwaartse station en steeg licht naar 3,200 bij het stroomafwaartse station. Hoewel fosfaat het overweldigende probleem was, vond de studie ook dat alkaliniteit, een maatstaf voor het vermogen van het water om zuur te neutraliseren, op alle drie de locaties iets boven de limiet lag. Daarnaast had het stroomopwaartse gedeelte een kleine hoeveelheid zwevende stoffen, of minuscule deeltjes die in het water zweven, die de veiligheidsdrempel net overschreden. In contrast hiermee waren andere veelvoorkomende verontreinigingen zoals nitraten en zouten ruim binnen de veilige limieten, en was het water niet zo vervuild als het eerdere, gebrekkige rapport had gesuggereerd.

Buiten het louter meten van vervuiling, keken het team ook naar hoe deze verschillende chemische ingrediënten gedurende de vijf maanden van observatie samen bewogen. Zij ontdekten sterke verbanden tussen bepaalde variabelen. Zo, wanneer de niveaus van alkaliniteit omhoog gingen, hadden de niveaus van nitraat en chloride ook de neiging om omhoog te gaan. Daarentegen, wanneer de totale hoeveelheid opgeloste stoffen in het water toenam, hadden de niveaus van nitraat en chloride de neiging om te dalen. Deze patronen suggereren dat de verschillende chemicaliën in de rivier reageren op dezelfde seizoensgebonden veranderingen of inputs, zoals regenval of afspoeling van nabijgelegen land. Echter, omdat de studie slechts naar vijf maanden aan gegevens keek, zijn de onderzoekers voorzichtig om te zeggen dat dit aanwijzingen zijn in plaats van bewijs voor een specifieke oorzaak. Zij kunnen nog niet precies zeggen waar het fosfaat vandaan komt, of het nu van riolering, landbouwafspoeling of huishoudelijke detergenten komt.

De studie concludeert dat de Esuk Oro Rivier momenteel een aanzienlijke uitdaging ervaart door fosfaatvervuiling, wat het meest urgente probleem is voor waterbeheerders om aan te pakken. De onderzoekers benadrukken dat hun werk dient als een screeningsinstrument om problemen te signaleren, en niet als een definitief oordeel over de vraag of het water veilig is om te drinken. Zij bevelen lokale autoriteiten aan om de ruwe gegevens voor fosfaat en zuurstof te verifiëren om de nauwkeurigheid te waarborgen. Verder suggereren zij het in kaart brengen van het lokale gebied om de bronnen van het fosfaat te vinden, zoals riooluitlaten of landbouwvelden, en het instellen van een volledige jaarlijkse monitoring om te zien hoe de rivier verandert met de seizoenen. Door de wiskundige fouten uit het verleden te corrigeren, biedt deze studie een duidelijker, eerlijker fundament voor het beschermen van de gezondheid van de Esuk Oro Rivier.