Viaggio nel Cuore dell’Etiopia: Svelando i Segreti dell’Acqua Sotterranea del Fiume Demie
Ciao a tutti! Oggi voglio portarvi con me in un viaggio affascinante, non in un luogo esotico pieno di turisti, ma nel sottosuolo di una regione remota e vitale: il bacino del fiume Demie, nel sud dell’Etiopia. Perché proprio lì? Perché l’acqua, soprattutto quella nascosta sotto i nostri piedi, è vita. E in molte parti del mondo, come in Etiopia, l’acqua sotterranea non è solo una risorsa, è la risorsa fondamentale per bere, per coltivare, per vivere.
Pensateci: a livello globale, circa il 65% dell’acqua sotterranea disseta le persone, il 20% nutre campi e bestiame, e il 15% alimenta industrie e miniere. In Etiopia, questa dipendenza è ancora più marcata. Purtroppo, però, l’accesso all’acqua pulita è una sfida enorme. Molte comunità si affidano a pozzi scavati a mano, sorgenti non protette, fiumi e stagni stagionali, spesso contaminati. Questo, purtroppo, apre le porte a malattie legate all’acqua. Con una popolazione in crescita e uno sviluppo che avanza, la sete di acqua pulita diventa sempre più pressante.
Ecco perché ho deciso, insieme ad altri ricercatori, di “tuffarmi” – metaforicamente, s’intende! – nelle profondità del bacino del fiume Demie. Quest’area, caratterizzata da paesaggi vulcanici mozzafiato modellati da antiche eruzioni e movimenti tettonici, dipende quasi esclusivamente dalle sue riserve idriche sotterranee. Mancano grandi fiumi perenni, e la gente usa pozzi e sorgenti per ogni necessità. Eppure, incredibilmente, nessuno aveva mai condotto uno studio idrogeochimico completo qui! Era come avere un tesoro nascosto senza conoscerne il reale valore o la sua composizione.
Un’Indagine Approfondita: Come Abbiamo Fatto?
Il nostro obiettivo era chiaro: capire la qualità di quest’acqua sotterranea, scoprire da dove provengono i suoi sali minerali e valutare se è sicura per bere e adatta all’irrigazione. Non è stato un lavoro da poco! Abbiamo raccolto ben 40 campioni d’acqua durante la stagione secca, prelevandoli da diverse fonti:
- 10 sorgenti fredde
- 2 pozzi scavati a mano
- 23 pozzi poco profondi
- 5 pozzi profondi (boreholes)
Abbiamo scelto i punti di campionamento strategicamente, coprendo diverse zone (altopiani, scarpate, pianure), differenti tipi di roccia e aree con diversa densità di popolazione e uso del suolo. Volevamo una fotografia il più possibile completa e rappresentativa della situazione.
Per ogni campione, abbiamo misurato sul posto parametri come pH, temperatura, conducibilità elettrica (EC) e solidi totali dissolti (TDS) usando strumenti portatili. Poi, in laboratorio (presso l’Arba Minch University Water Technology Institute), abbiamo analizzato la concentrazione di 17 diversi parametri fisico-chimici: i principali cationi (Sodio – Na+, Potassio – K+, Calcio – Ca2+, Magnesio – Mg2+), anioni (Bicarbonato – HCO3-, Cloruro – Cl-, Solfato – SO42-, Nitrato – NO3-, Fluoruro – F-) e anche il Ferro (Fe2+). Abbiamo usato tecniche statistiche avanzate, come l’analisi dei cluster gerarchici (HCA), e software specifici come Aquachem e PHREEQC per visualizzare i dati (avete presente quei grafici colorati come il diagramma di Piper?) e calcolare indici specifici, come l’Indice di Qualità dell’Acqua (WQI) per l’uso potabile e vari indici per l’irrigazione (SAR, RSC, MAR, PI, KI…).
I Risultati: Cosa Abbiamo Scoperto?
Ebbene, i risultati sono stati in gran parte incoraggianti, ma con qualche sfumatura interessante.
Per l’uso potabile: Abbiamo calcolato l’Indice di Qualità dell’Acqua (WQI) per ogni campione, confrontando i valori con gli standard dell’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS). La notizia è ottima: l’87.5% dei campioni è risultato di qualità “eccellente” e il restante 12.5% di qualità “buona”. Nessun campione è rientrato nelle categorie “scadente” o “molto scadente”. Questo significa che, in generale, l’acqua sotterranea del bacino del Demie è sicura da bere. Un sospiro di sollievo per le comunità locali! Certo, abbiamo notato che circa il 20% dei campioni aveva una torbidità superiore ai limiti raccomandati e il 17.5% superava i limiti per il ferro (Fe2+), soprattutto nei pozzi più profondi, probabilmente a causa del dilavamento di minerali ricchi di ferro presenti nelle rocce vulcaniche come basalti e pirosseni.
Per l’irrigazione: L’agricoltura è fondamentale in questa regione. Abbiamo quindi analizzato l’acqua usando diversi indici specifici (come SAR – Sodium Adsorption Ratio, Na% – Percentuale di Sodio, RSC – Residual Sodium Carbonate, MAR – Magnesium Adsorption Ratio, PI – Permeability Index, KI – Kelly’s Index). Anche qui, buone notizie! La maggior parte dei campioni si è rivelata adatta all’uso agricolo, con bassi rischi di salinità (l’accumulo di sali nel terreno) e sodicità (l’eccesso di sodio che danneggia la struttura del suolo). L’acqua è prevalentemente “dolce” (TDS < 1000 mg/l) e la conducibilità elettrica (EC), pur variando, rientra per lo più in categorie a rischio basso o medio. Solo pochi campioni, specialmente quelli provenienti da pozzi più profondi o in specifiche aree, mostravano valori leggermente più alti che potrebbero richiedere qualche attenzione in più nella gestione irrigua a lungo termine.
Svelare i Segreti Nascosti: La Geochimica dell’Acqua
Ma da dove arriva questa composizione chimica? Qui entra in gioco l’idrogeochimica. Analizzando gli ioni disciolti, abbiamo scoperto che i cationi dominanti seguono quest’ordine: Na+ > Ca2+ > Mg2+ > K+, mentre per gli anioni è: HCO3- > Cl- > SO42- > NO3- > F-. Il sodio (Na+) e il bicarbonato (HCO3-) sono i protagonisti principali.
Abbiamo identificato tre tipi principali di acqua utilizzando il diagramma di Piper:
- Ca-HCO3: Tipica delle sorgenti e dei pozzi superficiali nelle aree di ricarica (zone più elevate, a sud). Quest’acqua è meno mineralizzata, indicando un’interazione limitata con le rocce e un percorso sotterraneo breve. È l’acqua “più giovane”.
- Ca-Na-HCO3: Una fase intermedia, dove l’acqua ha iniziato a interagire di più con le rocce.
- Na-HCO3: Trovata soprattutto nei pozzi più profondi e nelle aree di scarico (zone più basse, a nord). Quest’acqua è più mineralizzata, risultato di un’interazione prolungata con le rocce e processi come lo scambio ionico. È l’acqua “più matura”.
Questa evoluzione, da Ca-HCO3 a Na-HCO3, segue il percorso naturale dell’acqua sotterranea mentre si muove nel sottosuolo. I processi chiave che modellano la chimica dell’acqua qui sono principalmente:
- Alterazione dei silicati (Silicate Weathering): Le rocce vulcaniche della zona (basalti, ignimbriti, tufi, ceneri, rioliti – parte delle formazioni Jima e Nazret) si “sciolgono” lentamente a contatto con l’acqua, rilasciando ioni come calcio, magnesio, sodio, potassio e bicarbonato.
- Scambio Cationico: Immaginate le argille presenti nel sottosuolo come delle “spugne” che possono scambiare ioni. Spesso, catturano il calcio (Ca2+) e il magnesio (Mg2+) dall’acqua e rilasciano sodio (Na+) e potassio (K+). Questo spiega perché il sodio diventa dominante lungo il percorso dell’acqua. Abbiamo confermato questo processo calcolando gli Indici Cloro-Alcalini (CAI), risultati quasi sempre negativi, segno di questo scambio “in avanti”.
- Interazione Acqua-Roccia: Più a lungo l’acqua rimane a contatto con le rocce (maggior tempo di residenza), più minerali riesce a sciogliere. Questo spiega perché l’acqua nei pozzi profondi è generalmente più mineralizzata (TDS e EC più alti).
Il diagramma di Gibbs, un altro strumento grafico, ha confermato che l’interazione acqua-roccia è il meccanismo dominante che controlla la chimica dell’acqua, piuttosto che l’evaporazione o la composizione delle piogge.
Cluster e Correlazioni: La Statistica ci Aiuta
L’analisi statistica ci ha dato ulteriori indizi. La forte correlazione positiva tra EC, TDS e gli ioni principali (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, HCO3–, Cl−) conferma che sono loro a determinare la salinità totale dell’acqua e provengono in gran parte dagli stessi processi geologici. L’analisi dei cluster gerarchici (HCA) ha raggruppato i 40 campioni in tre cluster principali:
- Cluster 3: Principalmente sorgenti e pozzi superficiali, con acqua meno mineralizzata (TDS e EC bassi), tipica delle zone di ricarica.
- Cluster 1 e 2: Pozzi più profondi o situati più a valle, con acqua progressivamente più mineralizzata, mostrando l’effetto dell’interazione acqua-roccia e dello scambio ionico. Il Cluster 2 aveva le concentrazioni più alte di EC, TDS, Na+, K+ e HCO3-.
Interessante notare che l’HCA ha anche raggruppato nitrati (NO3-) e solfati (SO42-) separatamente. Sebbene le loro concentrazioni fossero generalmente basse e entro i limiti, questo suggerisce che la loro origine potrebbe essere parzialmente diversa, forse legata ad attività antropogeniche come l’agricoltura (fertilizzanti) o scarichi, anche se in modo limitato al momento.
Guardando al Futuro: Gestione Sostenibile e Monitoraggio
Questo studio è stato il primo passo fondamentale. Abbiamo stabilito una base di conoscenza solida sulla qualità dell’acqua sotterranea nel bacino del Demie. Sappiamo che, ad oggi, la risorsa è generalmente buona sia per bere che per irrigare. Tuttavia, non possiamo abbassare la guardia.
La regione sta crescendo, l’agricoltura si intensifica e i cambiamenti climatici potrebbero influenzare le piogge e la ricarica delle falde. È cruciale implementare un monitoraggio a lungo termine della qualità dell’acqua. Dobbiamo tenere d’occhio parametri come nitrati, fluoruri (anche se attualmente bassi), ferro e torbidità, soprattutto nelle aree più vulnerabili o dove l’attività umana è maggiore.
Comprendere come l’acqua si muove e si evolve chimicamente nel sottosuolo ci permette di pianificare meglio lo sfruttamento di questa risorsa preziosa in modo sostenibile, proteggendola per le generazioni future. È necessario anche studiare l’impatto potenziale di specifiche attività umane e sviluppare, se necessario, soluzioni semplici e a basso costo per trattare l’acqua localmente (ad esempio, per ridurre ferro o torbidità).
In conclusione, il nostro viaggio idrogeochimico nel bacino del fiume Demie ci ha rivelato un’acqua sotterranea di buona qualità, un vero tesoro liquido modellato dalle rocce vulcaniche e dai processi naturali. È una risorsa vitale che merita attenzione, protezione e una gestione oculata per garantire un futuro idrico sicuro a questa affascinante regione dell’Etiopia.
Fonte: Springer
