Mahanadi Sotto Stress: Viaggio nelle Acque Inquinate del Gigante dell’Odisha

Ciao a tutti! Oggi voglio portarvi con me in un viaggio virtuale lungo le rive di un fiume maestoso, il Mahanadi, nello stato indiano dell’Odisha. È un fiume che è vita: fornisce acqua per le case, per l’agricoltura, per le industrie, è l’habitat per tante creature acquatiche e una fonte di energia. Ma, come spesso accade ai nostri preziosi corsi d’acqua, il Mahanadi è sotto una pressione enorme. Immaginate una popolazione in crescita costante, industrie che scaricano i loro reflui, un’agricoltura intensiva e i cambiamenti climatici che rimescolano le carte… tutto questo mette a dura prova la salute del fiume.

Proprio per capire come sta davvero il Mahanadi, ci siamo imbarcati in uno studio approfondito, durato dal 2020 al 2024. Abbiamo raccolto campioni d’acqua in 16 punti diversi lungo il suo corso, soprattutto durante la stagione dei monsoni, e li abbiamo analizzati per ben 20 parametri diversi. Volevamo avere un quadro completo, una sorta di “check-up” dettagliato della sua qualità.

Un Fiume Sotto Pressione: Perché il Mahanadi?

Il Mahanadi non è un fiume qualunque. Con un bacino che copre oltre 141.000 km², è uno dei principali fiumi peninsulari dell’India, attraversando Chhattisgarh e Odisha. Pensate che circa 40 lakh (4 milioni) di persone dipendono direttamente da lui per vivere! L’agricoltura, in particolare la coltivazione del riso, della canna da zucchero e delle oleaginose, assorbe quasi l’87% dell’acqua utilizzata nel bacino. È facile capire quanto sia vitale mantenerlo in salute.

Però, proprio questa sua importanza lo espone a rischi enormi. L’urbanizzazione crescente, le pratiche agricole intense che fanno largo uso di fertilizzanti, e soprattutto gli scarichi di acque reflue domestiche e industriali, spesso non trattate adeguatamente, stanno lasciando un segno pesante. Città e aree industriali sorgono lungo le sue rive, e i loro “rifiuti liquidi” finiscono direttamente nel fiume. Aggiungeteci processi naturali come l’erosione delle rocce e capirete che il cocktail di sostanze che finisce nell’acqua è complesso e potenzialmente dannoso.

Come Abbiamo Indagato: Metodi e Misteri Svelati

Capire la qualità dell’acqua di un fiume così grande e complesso non è semplice. Non basta misurare un paio di valori. Per questo, abbiamo adottato un approccio multi-sfaccettato. Abbiamo analizzato parametri chiave come:

• Indicatori fisici: pH, Conducibilità Elettrica (EC), Solidi Totali Disciolti (TDS), Solidi Totali Sospesi (TSS).
• Indicatori chimici: Ossigeno Disciolto (DO), Domanda Biochimica di Ossigeno (BOD), Domanda Chimica di Ossigeno (COD), Alcalinità (A), Durezza (H), Cloruri (Cl⁻), Solfati (SO₄²⁻), Nitrati (NO₃⁻), Fluoruri (F⁻), Boro (B), Ferro (Fe²⁺), Azoto Ammoniacale (NH₃-N), Azoto Kjeldahl Totale (TKN), Ammoniaca Libera (Free-NH₃), Rapporto di Assorbimento del Sodio (SAR).
• Indicatori batteriologici: Coliformi Totali (TC).

Ma i numeri da soli possono essere difficili da interpretare. Per dare un senso a questa mole di dati, abbiamo utilizzato ben undici diversi Indici di Qualità dell’Acqua (WQI). Pensateli come delle “pagelle” che combinano diversi parametri per dare un voto complessivo alla salute dell’acqua. Abbiamo usato metodi noti come il WA-WQI, il CCME-WQI, l’SPI, l’NPI, l’OIP, il CPI, il Ni-PI (specifico per i nitrati), il TSI e l’EI (per valutare l’eutrofizzazione, cioè l’eccesso di nutrienti), l’OPI (per l’inquinamento organico) e persino l’SMI, per capire se ci fosse un’intrusione di acqua marina.

Non ci siamo fermati qui! Per scavare più a fondo e capire le relazioni nascoste tra i vari inquinanti e identificare le loro possibili origini, abbiamo sfoderato l’artiglieria pesante della statistica multivariata: Analisi di Correlazione (CT), Analisi dei Cluster (CA), Analisi delle Componenti Principali (PCA) e Regressione ai Minimi Quadrati Parziali (PLSR). Infine, abbiamo usato tecniche decisionali multi-criterio (MCDM) come l’Integrated Weighted WQI (I-WQI) e il Compromise Programming (CP) per pesare l’importanza dei diversi fattori e stilare una classifica dei siti più critici. Un lavoro da veri detective dell’acqua!

I Risultati Parlano Chiaro: Cosa Dicono gli Indici?

Allora, cosa abbiamo scoperto? Il quadro è, come ci aspettavamo, complesso e a tratti preoccupante. Molti degli indici ci dicono che, in generale, una buona parte del fiume (spesso intorno all’80% dei siti) ha una qualità dell’acqua “buona” o “accettabile” per il consumo, ma con delle eccezioni significative e allarmanti.

Ad esempio, secondo il WA-WQI, quasi l’81% dei siti ha acqua buona, ma il resto è di qualità scarsa. Il CCME-WQI è un po’ più severo, classificando solo il 31% come buono e il resto come mediocre o scarso. Altri indici come SPI, NPI, OIP e CPI confermano che una larga maggioranza dei siti (circa 81-87%) ha acqua buona, ma evidenziano comunque delle zone critiche.

Due parametri in particolare sono risultati in condizioni “terribili” (dreadful, dice lo studio originale): l’Azoto Kjeldahl Totale (TKN) e i Coliformi Totali (TC). Il TKN è un indicatore della presenza di materiale organico azotato (spesso da scarichi fognari o agricoli), mentre i Coliformi Totali indicano contaminazione fecale. Trovarli in concentrazioni elevate è un campanello d’allarme serissimo per la salute pubblica.

Un altro dato interessante viene dall’indice SMI (Sea water Mixing Index): circa il 19% dei campioni mostrava segni di “impronta di acqua marina”, suggerendo problemi di intrusione salina o contaminazione da specifici tipi di effluenti industriali (come quelli delle concerie) in alcune aree.

Gli indici legati all’eutrofizzazione (TSI e EI) mostrano che, sebbene la maggior parte dei siti non sia eutrofizzata (EI < 0 per l'81% dei siti), ci sono zone (circa il 19%) a rischio, con livelli variabili da mesotrofici a addirittura ipereutrofici secondo il TSI. Questo significa eccessiva crescita di alghe e piante acquatiche a causa dei nutrienti, che può soffocare la vita nel fiume. Insomma, tanti indici diversi, ma un messaggio comune: il Mahanadi ha delle aree in buona salute, ma soffre di gravi problemi di inquinamento organico, batteriologico e da nutrienti in punti specifici, rendendo l'acqua non sicura.

Dietro le Quinte: Statistica Multivariata e Fonti d’Inquinamento

Qui la faccenda si fa ancora più interessante. Usare tanti indici è utile, ma volevamo capire da dove arrivasse l’inquinamento. Ed è qui che entrano in gioco gli strumenti statistici avanzati.

L’Analisi di Correlazione (CT) ci ha mostrato che molti parametri sono fortemente legati tra loro. Ad esempio, la torbidità (TSS) è correlata con la conducibilità (EC), i solidi disciolti (TDS), il TKN, la durezza (TH), i cloruri (Cl⁻), il boro (B), i solfati (SO₄²⁻) e il ferro (Fe²⁺). Questo suggerisce fonti comuni o processi collegati. L’ossigeno disciolto (DO), fondamentale per la vita acquatica, è risultato negativamente correlato ai coliformi (TC), indicando che dove c’è più contaminazione fecale, l’ossigeno scarseggia.

L’Analisi dei Cluster (CA) ha raggruppato i 16 siti di campionamento in tre gruppi principali in base alla somiglianza della qualità dell’acqua:

• Cluster I (7 siti, 44%): Acqua di qualità relativamente buona, zona a basso inquinamento.
• Cluster II (2 siti, 12.5%): Qualità media, zona a inquinamento moderato (influenzata da discariche e agricoltura).
• Cluster III (7 siti, 44%): Acqua di qualità scarsa, zona ad alto inquinamento. Questi siti sono risultati i più impattati da attività industriali, agricole, trasporti e scarichi urbani non trattati.

Questa analisi è fondamentale perché ci permette di ottimizzare il monitoraggio futuro, concentrando gli sforzi (e le risorse!) sulle aree più critiche.

L’Analisi delle Componenti Principali (PCA) è stata potentissima. Ha “distillato” i 20 parametri iniziali in 5 componenti principali che, insieme, spiegano quasi il 94% della variabilità totale dei dati! Questo ci ha permesso di identificare le principali “forze” che modellano la qualità dell’acqua del Mahanadi:

1. PC-1 (48% varianza): Legata a nutrienti e sali (SAR, Cl⁻, TDS, SO₄²⁻, EC, TH, B, TSS, Fe²⁺, TKN). Punta il dito verso gli scarichi urbani e, in misura minore, l’agricoltura.
2. PC-2 (20% varianza): Dominata da NH₄-N, Free NH₃, COD e TC. Suggerisce l’impatto di attività industriali (es. galvanica) e l’uso di fertilizzanti.
3. PC-3 (11% varianza): Influenzata da COD, TC, DO e BOD. Indica una combinazione di inquinamento organico (da scarichi industriali e domestici) e fattori naturali.
4. PC-4 e PC-5 (9% + 6% varianza): Legate a nitrati, alcalinità e pH. Indicano l’influenza del dilavamento agricolo (runoff) e processi geologici naturali (weathering delle rocce).

Infine, la Regressione PLSR ha confermato l’affidabilità dei nostri modelli, mostrando che i parametri chimici scelti riescono a predire molto bene (con R² tra 0.78 e 0.99) i valori dei diversi WQI. Questo significa che possiamo fidarci delle nostre analisi!

La Classifica Finale: I Punti Più Critici e l’Indice Integrato

Dopo aver sviscerato i dati con tutti questi metodi, abbiamo voluto dare un giudizio finale, integrando le informazioni. Abbiamo calcolato un Integrated Weighted WQI (I-WQI), che assegna pesi diversi ai parametri in base alla loro importanza (DO e TC sono risultati tra i più pesanti). Il risultato? Abbastanza sconfortante:

• Solo il 18.75% dei siti (3) ha acqua eccellente.
• Il 25% (4 siti) ha acqua buona.
• Ben il 56.25% dei siti (9) ha acqua classificata come scarsa, molto scarsa o addirittura non idonea al consumo (I-WQI > 100).

Questi nove siti problematici sono sparsi lungo il fiume (SN-2, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 16), indicando che l’inquinamento non è confinato a una sola zona, ma è un problema diffuso, legato probabilmente alle attività antropiche e all’uso del suolo nelle vicinanze.

Per avere una classifica definitiva dei “punti neri”, abbiamo usato il Compromise Programming (CP), una tecnica che aiuta a prendere decisioni quando ci sono molti fattori contrastanti. La classifica dei siti più inquinati è risultata:

1. 1° Posto (il peggiore): SN-9 (Score CP: 1.56)
2. 2° Posto: SN-8 (Score CP: 1.23)
3. 3° Posto: SN-16 (Score CP: 1.20)
4. 4° Posto: SN-2 (Score CP: 1.195)

Il sito SN-9, il più inquinato, mostrava livelli particolarmente alti di TC, TKN, EC, SO₄²⁻, Cl⁻ e TDS, superando i limiti consigliati. Questo suggerisce una forte pressione antropica, forse legata anche al turismo, e potenziali problemi di intrusione salina. Anche SN-8 e SN-16 mostrano valori elevati di contaminanti, confermando la loro criticità. È interessante notare come la qualità dell’acqua tenda a peggiorare scendendo verso valle, dopo aver attraversato aree urbanizzate e industriali.

Cosa Significa Tutto Questo? Un Appello all’Azione

Il nostro viaggio nelle acque del Mahanadi ci lascia con un quadro chiaro, anche se complesso. Questo fiume vitale è seriamente minacciato dall’inquinamento derivante da una moltitudine di fonti: scarichi domestici non trattati, effluenti industriali, pratiche agricole intensive, dilavamento dei terreni, e forse anche intrusione salina.

La scoperta che ben nove siti su sedici presentano acqua di qualità da scarsa a non idonea al consumo è un dato che non può essere ignorato. L’elevata presenza di contaminanti organici e batteriologici (TKN e TC) rappresenta un rischio concreto per la salute delle milioni di persone che dipendono da questo fiume.

Cosa fare? Lo studio sottolinea l’urgenza di adottare politiche di gestione dell’acqua più stringenti e pratiche di monitoraggio efficaci. Non basta analizzare l’acqua, bisogna agire sulle fonti di inquinamento. Servono investimenti in impianti di trattamento delle acque reflue (sia urbane che industriali), promozione di pratiche agricole più sostenibili che riducano l’uso di fertilizzanti e pesticidi, controllo degli scarichi illegali e una migliore gestione dei rifiuti solidi per evitare che finiscano nel fiume.

Potrebbero essere utili anche interventi di “ingegneria naturale” come la creazione di zone umide tampone, il ripristino della vegetazione ripariale, la costruzione di piccole dighe per controllare i flussi e favorire la ricarica delle falde, e tecniche per mitigare la salinità dove necessario.

Il Mahanadi è un patrimonio prezioso. Proteggerlo non è solo una questione ambientale, ma anche sociale ed economica. Spero che questo nostro “viaggio” scientifico possa contribuire a sensibilizzare sull’importanza di agire ora, prima che sia troppo tardi per questo gigante dell’Odisha.

Fonte: Springer