A Review of the Assessment of Spatial and Temporal Variations of Groundwater in South Africa

Diep onder het oppervlak van de aarde, verborgen in scheuren in gesteente en ruimtes tussen zandkorrels, ligt een enorme voorraad zoet water. Dit is grondwater, een hulpbron die niet in een zichtbaar meer of rivier ligt, maar is opgeslagen in de geologische lagen van de planeet. In veel delen van de wereld is dit onzichtbare water de enige betrouwbare bron van leven, vooral wanneer de regen uitblijft en oppervlakterivieren opdrogen. In Zuid-Afrika, een land waar droogtes frequenter en heviger worden, is dit verborgen water cruciaal. Het levert 60% van het water voor rurale huishoudens en een aanzienlijk deel voor boerderijen. Omdat het echter ondergronds begraven ligt, is het moeilijk te zien, te meten en te begrijpen. De waterstanden kunnen stijgen en dalen, en de kwaliteit kan veranderen, afhankelijk van het type gesteente waarin het water zich bevindt, het weer daarboven, en hoeveel water mensen eruit pompen.

Jarenlang hebben wetenschappers deze verborgen wateren in Zuid-Afrika bestudeerd, maar hun bevindingen waren verspreid over honderden afzonderlijke rapporten, die elk naar een klein stukje van de puzzel keken. Sommige studies richtten zich op de droge Karoo-regio, andere op de natte kustgebieden, en velen keken naar specifieke problemen zoals vervuiling door boerderijen of mijnen. Niemand had al deze stukjes samengebracht om het volledige beeld te zien van hoe het water over het hele land verandert. Zonder een compleet overzicht is het voor leiders moeilijk om de juiste beslissingen te nemen over hoe ze deze vitale hulpbron voor de toekomst kunnen beschermen.

Om dit op te lossen, besloot een onderzoeker onder leiding van Emmanuel Oisakede van de Durban University of Technology om elke relevante studie die tussen 2020 en 2025 is gepubliceerd, te verzamelen. Zij traden op als bibliothecarissen van de wetenschap, waarbij zij door duizenden records zochten om 95 kwalitatief hoogwaardige artikelen te vinden die echte metingen bevatten van grondwaterstanden en waterkwaliteit. Ze controleerden elk artikel zorgvuldig om te verzekeren dat de gegevens betrouwbaar waren, en combineerden vervolgens de resultaten om patronen te zoeken die een enkele studie op zichzelf niet zou kunnen onthullen. Hun doel was om in kaart te brengen waar het water zich bevindt, hoe snel het verdwijnt en hoe de kwaliteit ervan verandert, terwijl ze tegelijkertijd de krachten begrepen die deze veranderingen aansturen.

De onderzoeker vond dat de grond in Zuid-Afrika verre van uniform is. De diepte van de grondwaterstand — de afstand van het oppervlak naar beneden tot het water — varieert enorm afhankelijk van de lokale geologie. In de zanderige rivierbeddingen van de onderste Orange River ligt het water relatief dicht bij het oppervlak, op slechts ongeveer 6 meter diepte. In contrast hiermee, in de gebarsten gesteenteformaties van de Karoo, ligt het water veel dieper, vaak op dieptes van meer dan 44 meter. Dit verschil is van groot belang voor mensen die waterputten moeten boren; het vinden van water in het diepe, gebarsten gesteente vereist veel duurdere apparatuur en inspanning dan het tappen van water uit de ondiepe rivierzanden. Bovendien toonde de studie aan dat de diepte van het water niet noodzakelijkerwijs de kwaliteit voorspelt. Hoewel men zou verwachten dat diep water schoner of mineralrijker is, vond de onderzoeker geen duidelijk verband tussen de diepte van het water en hoe zout of vervuild het is. In sommige plaatsen bevatten de diepste putten water dat te zout is om te drinken, terwijl in andere gevallen ondiepe putten vervuild waren door menselijke activiteiten.

In de afgelopen jaren is de situatie steeds dringender geworden. De analyse toonde aan dat de grondwaterstanden in het hele land dalen. Gemiddeld daalt het waterniveau in putten met tussen de 0,2st 0,28 en 0,51 meter per jaar. Deze daling vindt niet overal in hetzelfde tempo plaats, maar is wijdverspreid. In de gebarsten gesteente-aquiferen van de Karoo is de daling het meest ernstig, waarbij bijna drie kwart van de putten een significante neerwaartse trend vertoont. In de dolomitische gesteentegebieden van Gauteng, waar het water snel door grote ondergrondse kanalen beweegt, is de daling iets langzamer maar nog steeds zorgwekkend. De alluviale aquiferen, die de zandafzettingen langs rivieren zijn, verliezen ook water, hoewel ze een beetje meer vermogen tonen tot herstel wanneer zware regenval optreedt. De belangrijkste drijfveren van deze daling zijn een combinatie van minder regen door klimaatverandering en toegenomen oppompen voor landbouw en industrie. De onderzoeker merkte op dat de waterstanden tijdens hevige droogtes drastisch kunnen dalen, en zelfs wanneer de regen terugkeert, herstellen de niveaus vaak niet naar waar ze voorheen waren.

Terwijl de hoeveelheid water krimpt, verslechtert de kwaliteit ook. De studie volgde verschillende chemische stoffen en vond dat het water meer vervuild raakt. Nitraatniveaus, die vaak afkomstig zijn van meststoffen gebruikt op boerderijen en van riolering, zijn scherp gestegen. In de agrarische hartlanden is de hoeveelheid nitraat in het water met bijna 12 procent per jaar toegenomen. Dit is een ernstig gezondheidsrisico, met name voor zuigelingen, aangezien hoge nitraatniveaus kunnen voorkomen dat bloed zuurstof effectief transporteert. Ook de zoutgehaltes stijgen, vooral in kustgebieden waar zeewater landinwaarts wordt gedrukt en in droge binnenlandse gebieden waar verdamping zouten concentreert. Het water wordt ook iets zuurder, een verandering die gekoppeld is aan mijnbouwactiviteiten en de verbranding van steenkool. Deze veranderingen zijn niet alleen cijfers op een pagina; ze betekenen dat water dat ooit veilig was om te drinken, onveilig wordt, en putten die vroeger genoeg water voor een gezin boden, nu droog komen te staan.

De onderzoeker keek ook naar hoe verschillende soorten gesteente op deze druk reageren. Zij vonden dat de gebarsten gesteente-aquiferen van de Karoo het meest kwetsbaar zijn voor het verlies van watervolume, terwijl de kustaquiferen het meest kwetsbaar zijn voor verzilting. De dolomitische aquiferen, die veel water vasthouden, zijn bijzonder gevoelig voor nitraatvervuiling omdat het water zo snel door hen beweegt dat het contaminanten van het oppervlak rechtstreeks naar beneden voert naar de watervoorraad. De studie benadrukte dat de huidige manier van waterbeheer niet kan meekomen met deze veranderingen. Veel gebieden worden overmatig gebruikt, en de monitoringsystemen die waterstanden bijhouden zijn te schaars om een accuraat beeld te geven van wat er aan de hand is. In veel delen van het land worden simpelweg niet genoeg putten gemeten om te weten of het water veilig is of dat het opraakt.

Om deze uitdagingen aan te pakken, stelt de auteur een nieuwe benadering voor voor het beheer van grondwater. Zij raden aan om het netwerk van monitoringsputten uit te breiden, vooral in de provincies Northern Cape en Northwest, die momenteel onderbelicht zijn. Zij suggereren het gebruik van moderne technologie, zoals satellieten en automatische sensoren, om een duidelijker en frequenter beeld te krijgen van de waterstanden en de kwaliteit. De studie roept ook op tot strengere regels voor hoeveel water er opgepompt mag worden, met name in gebieden waar het water al laag staat, en voor een betere bescherming van het land boven de waterbronnen om vervuiling te voorkomen. Tot slot benadrukken zij de noodzaak om lokale gemeenschappen te betrekken bij de monitoring, aangezien boeren en bewoners vaak de eersten zijn die veranderingen in hun lokale putten opmerken.

Het beeld dat uit dit overzicht naar voren komt, is dat van een hulpbron die onder aanzienlijke druk staat. Het grondwater van Zuid-Afrika is een levenslijn voor miljoenen, maar het wordt sneller uitgeput dan het kan worden aangevuld, en de kwaliteit neemt af. De studie beweert niet dat de situatie hopeloos is, maar maakt duidelijk dat het huidige pad onhoudbaar is. Zonder een systematische inspanning om het water nauwer te monitoren, het oppompen zorgvuldiger te beheren en het land boven de aquiferen te beschermen, loopt het land het risico een cruciaal deel van zijn waterzekerheid te verliezen. De bevindingen dienen als een oproep tot actie, die beleidsmakers en wetenschappers aanspoort om samen te werken om ervoor te zorgen dat deze verborgen hulpbron beschikbaar blijft voor toekomstige generaties.