Τι κρύβεται από κάτω; Πρόβλεψη της ποιότητας των υπόγειων υδάτων για χρήστες πηγαδιών

Τα υπόγεια ύδατα είναι η πιο εξορυσσόμενη πρώτη ύλη στον κόσμο, με ποσοστά απόσυρσης επί του παρόντος στην εκτιμώμενη περιοχή των 982 km3/έτος και παρέχουν σχεδόν το ήμισυ του συνόλου του πόσιμου νερού παγκοσμίως. Σε όλο τον κόσμο, τα υπόγεια ύδατα εξορύσσονται για οικιακή χρήση μέσω γεώτρησης ή σκαμμένων φρεατίων νερού που εισχωρούν στο νερό που βρίσκεται από κάτω.

Αυτά τα υπόγεια ύδατα έχουν κάποια πλεονεκτήματα σε σχέση με το πόσιμο νερό που προέρχεται από επιφανειακά ύδατα, καθώς θεωρείται σε μεγάλο βαθμό ότι έχει υψηλότερη ποιότητα νερού, περιέχει φυσικά πολλά μεταλλικά στοιχεία που απαιτούνται για την ανθρώπινη υγεία και γενικά προστατεύεται καλύτερα από τη ρύπανση και την εξάτμιση. Ωστόσο, η ποιότητα των υπόγειων υδάτων είναι εξαιρετικά μεταβλητή και εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τοπικούς περιβαλλοντικούς, γεωργικούς και ανθρώπινους παράγοντες.

Στην Ευρώπη, η ποιότητα του πόσιμου νερού διέπεται από την Οδηγία της ΕΕ για το πόσιμο νερό, και ως εκ τούτου, όλο το νερό ανθρώπινης κατανάλωσης πρέπει να πληροί ένα συγκεκριμένο πρότυπο, με βασική παράμετρο την απουσία βακτηρίων κοπράνων. Ωστόσο, υπάρχει ένα κενό στη νομοθεσία:μικρές προμήθειες που εξυπηρετούν λιγότερα από 50 άτομα δεν περιλαμβάνονται στην οδηγία και, ως εκ τούτου, δεν καλύπτονται ιδιωτικά πηγάδια υπόγειων υδάτων και η ποιότητα και η αποκατάσταση αυτών των αποθεμάτων νερού είναι αποκλειστική ευθύνη της ο ιδιοκτήτης του πηγαδιού.

Σε χώρες όπως η Ιρλανδία, αυτό σημαίνει ότι πάνω από 750.000 άνθρωποι πίνουν νερό από παράνομες προμήθειες, και αυτό μπορεί να αποτελέσει αιτία ανησυχίας για τη δημόσια υγεία. Για παράδειγμα, η Ιρλανδία έχει το υψηλότερο ποσοστό εμφάνισης Verotoxigenic E. coli, ένα παθογόνο βακτήριο, το οποίο έχει αποδειχθεί ότι σχετίζεται με ιδιωτικά πηγάδια υπόγειων υδάτων (βλ. OhAiseadha et al, 2017).

Η μικροβιακή ποιότητα των υπόγειων υδάτων μπορεί να επηρεαστεί από πολλούς περιβαλλοντικούς και ειδικούς παράγοντες κινδύνου για την πηγή, όπως ο σχεδιασμός, η τοποθεσία και η συντήρηση του φρέατος, η θέση του σηπτικού συστήματος (επεξεργασία λυμάτων), η τοπική υδρογεωλογική ρύθμιση και σημαντικά κλιματικά γεγονότα (π.χ. πλημμύρες, λιώσιμο χιονιού κ.λπ.). Επιπλέον, τα παθογόνα των υπόγειων υδάτων μπορεί να προέρχονται από πολλαπλές πηγές ανθρώπινων ή ζωικών κοπράνων, όπως συστήματα σηπτικών δεξαμενών, βόσκηση ζώων, διασπορά κοπριάς και/ή αγροκτήματα. Πρόσφατες εργασίες έχουν δείξει ότι έως και το 70% της μόλυνσης των φρεατίων συμβαίνει μέσω «τοπικών» οδών, σε αντίθεση με τη «γενικευμένη» μόλυνση, με τον κίνδυνο μόλυνσης των υπόγειων υδάτων συνήθως αυξάνεται σε περιοχές που χαρακτηρίζονται από «υψηλούς» κινδύνους (δηλαδή πηγή κοπράνων) με τη διαμεσολάβηση αυτής της σχέσης. από τοπικά υδρογεωλογικά χαρακτηριστικά π.χ. υδραυλική αγωγιμότητα, παραγωγικότητα υδροφορέων κ.λπ.

Εν ολίγοις, τα υπόγεια ύδατα είναι περίπλοκα και λόγω του τεράστιου αριθμού ιδιωτικών πηγαδιών (> 170.000 μόνο στην Ιρλανδία), είναι εξαιρετικά δύσκολο να διαχειρίζονται. για παράδειγμα, είναι ακόμη δυνατό να υποκινηθεί ένα εθνικό ή ακόμη και τοπικό καθεστώς επαναλαμβανόμενης δειγματοληψίας; Μάλλον όχι, ή τουλάχιστον όχι χωρίς υπερβολικό χρόνο, πόρους και χρήματα. Αλλά — εδώ μπορεί να βοηθήσει η επιστήμη — συνδυάζοντας τις γνώσεις μας για το φυσικό περιβάλλον και ειδικότερα το υπόγειο περιβάλλον, με στοχευμένα καθεστώτα δειγματοληψίας και στατιστικά μοντέλα, μπορούμε να «προβλέψουμε» περιοχές που διατρέχουν μεγαλύτερο κίνδυνο μόλυνσης και, επομένως, , μπορεί να βοηθήσει στη διευκόλυνση των στρατηγικών αποκατάστασης στόχων και διαχείρισης των υπόγειων υδάτων. Και αυτό ακριβώς κάναμε.

Σε μια πρόσφατη μελέτη, η χωρική και χρονική (χρονική) κατανομή των υπόγειων υδάτων E. coli (ένας οργανισμός δείκτης) η παρουσία στη μεσοδυτική περιοχή της Ιρλανδίας έχει εξεταστεί μέσω μιας προσέγγισης μικτών μεθόδων που περιλάμβανε ένα πρόγραμμα δειγματοληψίας πεδίου διάρκειας 13 μηνών, μια επίσημη έρευνα ιδιοκτητών πηγής και στατιστική ανάλυση. Προσδιορίσαμε μεταβλητές παραγόντων κινδύνου με βάση τρεις «κατηγορίες», και συγκεκριμένα:Εγγενείς (περιβαλλοντικοί παράγοντες), Ειδικά (τοπικά (περιοχή δειγματοληψίας) χαρακτηριστικά) και Υποδομές (χαρακτηριστικά συστήματος επεξεργασίας υπογείων υδάτων και οικιακών λυμάτων). Χρησιμοποιώντας τόσο τα αποτελέσματα της δειγματοληψίας όσο και τους παράγοντες κινδύνου, δημιουργήσαμε ένα προγνωστικό μοντέλο μόλυνσης ιδιωτικών πηγαδιών.

Συνολικά, το μοντέλο (το οποίο επικυρώθηκε εξωτερικά) έχει ικανότητα πρόβλεψης περίπου 90%. Ανακαλύψαμε ότι παράγοντες όπως η διαπερατότητα του εδάφους (πόσο γρήγορα κινείται κάτι στο υπέδαφος), η γεωμορφολογία (φανταχτερή λέξη για τα φυσικά χαρακτηριστικά του βράχου), η βροχόπτωση και το βάθος και ο τύπος του πηγαδιού (τρυπημένο ή σκαμμένο) θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην πρόβλεψη της μόλυνσης. Όσον αφορά τις πηγές ρύπανσης, τόσο τα βοοειδή όσο και τα συστήματα επεξεργασίας οικιακών λυμάτων (σηπτικές δεξαμενές) βρέθηκαν να αποτελούν προγνωστικές πηγές μικροβιακής ρύπανσης.

Το μοντέλο που αναπτύχθηκε (που ονομάζεται μοντέλο ISI-LR) αντιπροσωπεύει ένα δυνητικά χρήσιμο και διεθνώς μεταβιβάσιμο εργαλείο για την πρόβλεψη της βακτηριακής μόλυνσης ιδιωτικών οικιακών φρεατίων νερού σε γεωλογικά διαφορετικές περιοχές. Όταν τα δούμε μέσα από το πρίσμα του χαρακτηριστικού γεωργικού, υποδομής και υδρογεωλογικού προφίλ της αγροτικής Ιρλανδίας και άλλων παρόμοιων περιοχών, τα ευρήματα χρησιμεύουν για να τονίσουν το μέγεθος των κινδύνων ιδιωτικής πηγής υπόγειων υδάτων.

Συμπερασματικά, το μοντέλο που αναπτύχθηκε αντιπροσωπεύει ένα ολοκληρωμένο εργαλείο αξιολόγησης και διαχείρισης κινδύνου που μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τις τοπικές αρχές, τους διαχειριστές νερού, ακόμη και από ιδιοκτήτες/χρήστες πηγαδιών για την ανάπτυξη αποτελεσματικών στρατηγικών διαχείρισης της ποιότητας του νερού για την ελαχιστοποίηση των κινδύνων έκθεσης σε παθογόνα στην Ιρλανδία και μακρύτερα. Στην πραγματικότητα, οι ερευνητές που συμμετέχουν σε αυτήν τη μελέτη αναπτύσσουν αυτήν τη στιγμή μια εφαρμογή που ονομάζεται GRAppLE, η οποία θα επιτρέπει στους χρήστες να εκτελούν «ζωντανές» αξιολογήσεις κινδύνου για να προστατεύσουν την παροχή πόσιμου νερού — οπότε παρακολουθήστε αυτό το διάστημα.

Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Ανάπτυξη ιεραρχικού μοντέλου για την πρόβλεψη της μικροβιολογικής μόλυνσης των ιδιωτικών αποθεμάτων υπόγειων υδάτων σε μια γεωλογικά ετερογενή περιοχή που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο περιοδικό Environmental Pollution . Αυτή η εργασία διεξήχθη από τον Jean O'Dwyer από το University College Cork και το Environmental Research Institute, τον Paul Hynds από το Environmental Sustainability and Health Institute και τους Kenneth Byrne, Michael Ryan και Catherine Adley από το Πανεπιστήμιο του Limerick.