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

In veel delen van de wereld, vooral in tropische regio's waar rivieren kunnen opdrogen of vervuild kunnen raken, vertrouwen mensen op water dat diep onder de grond verborgen ligt. Dit water leeft in de barsten en poriën van de gesteenten onder de bodem. In plaatsen zoals het zuidwesten van Nigeria bestaat de grond uit eeuwenoud, hard kristallijn gesteente dat bekend staat als het basement complex. Omdat dit gesteente solide en compact is, kan water alleen bestaan waar het is verweerd tot een zachte, zanderige laag nabij het oppervlak of waar diepe barsten het mogelijk maken om te stromen. Het verkrijgen van water uit deze verborgen bronnen is essentieel voor het dagelijks leven, maar de kwaliteit van dat water hangt af van een complexe conversatie tussen de regen, de bodem en de gesteenten waar het doorheen stroomt. Wetenschappers bestuderen deze interactie om te begrijpen welke mineralen oplossen in het water en of menselijke activiteiten er iets schadelijks aan hebben toegevoegd. Het doel is simpel: bepalen of het water uit een put veilig is om te drinken of dat het een behandeling nodig heeft om de mensen die er afhankelijk van zijn te beschermen.

Een team van onderzoekers richtte onlangs hun aandacht op de campus van de Osun State University in Osogbo, Nigeria, om het grondwater te onderzoeken dat de instelling van water voorziet. Ze wilden precies weten wat er in het water zat, waar het vandaan kwam en of het veilig was voor studenten en personeel om te gebruiken. Hiervoor verzamelden ze water uit tien verschillende boorgaten verspreid over de universiteitsterreinen, variërend van administratieve gebouwen tot onderzoekslaboratoria. Ze behandelden het water als een puzzel en maten alles, van de zuurgraad en temperatuur tot de specifieke mineralen en bacteriën die het bevatte. Door deze monsters te analyseren, konden de wetenschappers de geschiedenis van het water traceren, waarbij ze zagen hoe het had geïnteracteerd met het omringende gesteente en of het was besmet door menselijke activiteit.

Het onderzoek onthulde een duidelijk verhaal over de natuurlijke chemie van het water. Bijna elk monster deelde hetzelfde basiskarakter: het was licht zuur tot neutraal en werd gedomineerd door calcium, magnesium en bicarbonaat. Deze specifieke mix vertelde de onderzoekers dat de primaire reis van het water een traag chemisch verweringproces was geweest. Terwijl regenwater door de bodem sijpelde, nam het koolstofdioxide op en werd het licht zuur, waardoor het de silicaatmineralen in het onderliggende amfiboliet-schist gesteente voorzichtig kon oplossen. Dit natuurlijke proces bracht calcium en magnesium vrij in het water, wat een consistente chemische handtekening over de hele campus creëerde. De gegevens toonden aan dat het water niet zwaar werd beïnvloed door verdamping of door zouten uit de atmosfeer, maar in plaats daarvan bijna volledig werd gevormd door het contact met het moedergesteente. Dit bevestigde dat het water vers was en recentelijk door regenval was aangevuld, in plaats van dat het lange tijd stilstaand aanwezig was.

Hoewel de natuurlijke chemie consistent was, presenteerde de waterkwaliteit aanzienlijke uitdagingen voor het drinken. Het meest directe probleem was niet de mineralen, maar de aanwezigheid van bacteriën. Elk getest monster was positief voor totale colibacteriën, een groep organismen die aangeeft dat het water is gecontamineerd door oppervlakkige bronnen. In sommige gevallen waren de niveaus extreem hoog en overschreden ze de veiligheidslimieten ruimschoots. Deze bevinding suggereert dat het ondiepe grondwater kwetsbaar is voor vervuiling vanaf het oppervlak, waarschijnlijk door septische tanks, afstromend water of slecht afgedichte putkoppen. Vanwege deze universele bacteriële contaminatie is het water niet veilig om direct te drinken, ongeacht hoe helder het eruit ziet of hoe laag de chemische vervuiling is.

Naast de bacteriën ontdekten de onderzoekers dat het water vaak troebel was en rijk aan ijzer. In negen van de tien monsters was de ijzerconcentratie hoger dan de aanbevolen limiet voor drinkwater. Dit ijzer komt natuurlijk voort uit de afbraak van ijzerrijke mineralen in het gesteente, maar wanneer het water naar de oppervlakte wordt gepompt en wordt blootgesteld aan lucht, verandert het ijzer in een roodbruine vaste stof die het water modderig maakt en een metaalachtige smaak geeft. De troebelheid, of turbiditeit, was ook te hoog in elk monster, waarbij sommige niveaus vijftig keer de acceptabele limiet bereikten. Deze troebelheid wordt veroorzaakt door minuscule deeltjes klei en ijzer die in het water blijven zweven. Hoewel deze problemen onprettig zijn en visuele aspecten betreffen zoals vlekken op kleding of sanitair, zijn ze primair esthetisch en gerelateerd aan smaak en uiterlijk, in plaats van tekenen van toxische industriële vervuiling.

De studie keek ook naar gevaarlijke zware metalen zoals arsenicum, lood en kwik, die vaak geassocieerd worden met industrieel afval. Gelukkig vonden de onderzoekers geen van deze giftige stoffen in de monsters. Dit is een positief teken, wat aangeeft dat het grondwater van de universiteit niet is aangetast door gevaarlijke chemische lekken of het dumpen van industrieel afval. De enige uitzondering op het algemene patroon was één boorgat gelegen bij het multidisciplinaire onderzoekslaboratorium. Dit specifieke monster vertoonde ongewoon hoge niveaus van opgeloste vaste stoffen en elektrische geleidbaarheid, wat suggereert dat chemicaliën van laboratoriumactiviteiten in die specifieke put gelekt kunnen zijn. De onderzoekers merkten dit op als een lokaal probleem dat verder onderzoek vereist, maar het vertegenwoordigde niet de kwaliteit van het water over de rest van de campus.

Om de resultaten te duiden, berekende het team een Waterkwaliteitsindex, één enkel getal dat samenvat hoe geschikt het water is voor consumptie. De scores varieerden over de campus, waarbij sommige locaties als "goed" werden beoordeeld en andere als "slecht" of "zeer slecht". De lagere scores werden voornamelijk gedreven door de hoge niveaus van bacteriën, ijzer en troebelheid. Zelfs de monsters die "goed" scoorden op chemisch gebied, waren nog steeds onveilig om te drinken vanwege de bacteriën. De onderzoekers concludeerden dat het water een behandeling nodig heeft voordat het gebruikt kan worden. Eenvoudige stappen zoals het filteren van het ijzer en het desinfecteren van het water om de bacteriën te doden, zouden het water veilig maken. Ze adviseerden ook om beschermde zones rond de putten in te stellen om oppervlakkige vervuiling weg te houden en om een routineplanning op te stellen voor het regelmatig testen van het water.

Uiteindelijk geeft deze studie een duidelijk beeld van de watersituatie aan de universiteit. Het water is van nature vers en vrij van toxische industriële giffen, maar is van nature rijk aan ijzer en helaas gecontamineerd door bacteriën van het oppervlak. De oplossing is niet om een nieuwe bron te vinden, maar om het bestaande water te behandelen om het ijzer te verwijderen en de bacteriën te doden. Door precies te begrijpen wat er in het water zit en waar het vandaan komt, kan de universiteit specifieke, effectieve stappen ondernemen om ervoor te zorgen dat de watervoorziening een veilige en betrouwbare bron blijft voor haar gemeenschap.