Hărțile globale ale apelor subterane evidențiază riscul de mangan pentru 220 de milioane de oameni
Un nou studiu arată cum o modificare a ghidului OMS transformă manganul dintr-o problemă minoră într-o preocupare globală pentru apele subterane, cu fântâni necontrolate din Asia și alte zone cu risc ridicat care generează cele mai mari amenințări.
Un studiu recent publicat în revista Nature Water a utilizat o abordare bazată pe învățarea automată pentru a evalua nivelurile ridicate de mangan din apele subterane necontrolate. Pe fundalul deciziei Organizației Mondiale a Sănătății (OMS) de a reduce ghidul de la 400 la 80 micrograme pe litru (µg/L) pentru a proteja sănătatea neurologică a sugarilor, studiul a relevat că aproximativ 180 până la 220 milioane de oameni din întreaga lume ar putea fi expuși consumului de mangan peste noul ghid al OMS, o creștere de patru până la cinci ori față de estimările anterioare.
Această cercetare subliniază necesitatea urgentă de a include manganul în cadrele globale de monitorizare a apei, alături de contaminanți geogeni mai bine cunoscuți, cum ar fi arsenicul și fluorura.
De-a lungul timpului, apele subterane au susținut aproximativ jumătate din populația globală și au servit ca un tampon critic împotriva impacturilor schimbărilor climatice. În timp ce campaniile de sănătate publică se concentrează intens pe contaminanți de profil înalt, cum ar fi arsenicul și fluorura, manganul a evitat de obicei o atenție serioasă.
Specialiștii din domeniu atribuie această neatenție managementului apei, care consideră manganul mai mult ca un inconvenient estetic, cauzând gusturi neplăcute sau pete și blocând infrastructura de plumbing, decât ca o amenințare semnificativă pentru bunăstarea umană. Recent, unele studii toxilogice au contestat această viziune, stabilind că, deși manganul din alimentație este esențial, concentrațiile ridicate dizolvate în apa potabilă pot contribui la efecte neurologice.
Mai multe studii epidemiologice au corelat expunerea cronică la mangan cu deficiențe cognitive și tulburări comportamentale, în special la copii și sugari, considerați cea mai sensibilă populație. Având în vedere aceste dovezi emergente, OMS a redus în 2021 ghidul provizoriu pentru apa potabilă de la 400 µg/L la 80 µg/L. Ca urmare, multe fântâni care erau sub precedentul ghid OMS ar putea acum să depășească noul standard provizoriu, necesitând o reevaluare globală a siguranței apei.
Studiul a avut ca scop abordarea acestei nevoi presante prin proiectarea unui proiect global de cartografiere spațială care folosește algoritmi de învățare automată pentru a evalua starea apelor subterane din întreaga lume, în special conținutul său de mangan. Baza de date a studiului a inclus un număr fără precedent de 295.475 de măsurători unice ale manganului în apă subterană.
Pentru a se concentra pe acviferele mai susceptibile să fie utilizate de fântâni domestice, cercetătorii au exclus probele din adâncimi raportate mai mari de 100 de metri, păstrând măsurătorile fără adâncime raportată, ajungând la un set final de date de modelare de 224.804 puncte de date. Algoritmul de învățare automată utilizat a fost un model forestier aleatoriu antrenat să coreleze aceste măsurători cu straturi de mediu globale continue.
Parametrii studiului s-au concentrat pe climat, inclusiv ariditatea și modelele de precipitații; topografie, incluzând altitudinea și rugozitatea terenului; trăsături ale solului, precum densitatea de carbon organic și procentul de nămol; și hidrogeologie, inclusiv tipurile de rocă și sedimente regionale luate în considerare în analize. Precizia predictivă a modelului a fost ridicată, obținând o validare încrucișată standard stratificată cu o arie sub caracteristica receptorului (AUC) de 0.84-0.85. Estimările de precizie a validării spațiale au furnizat un test mai conservator al transferabilității geografice, cu AUC-uri variind de la 0.72 la 0.75, susținând astfel utilitatea modelului la scară globală, păstrând în același timp incertitudinea în regiunile cu date puține.
Hărțile de risc ale studiului relevă puncte fierbinți de mangan răspândite în toate continentele locuite. Prin suprapunerea acestor hărți cu densitatea populației globale și ratele de dependență de apă subterană necontrolată, studiul a estimat că între 180 și 220 milioane de oameni ar putea consuma apă subterană necontrolată care depășește noul prag de 80 µg/L, o creștere de cinci ori față de estimarea anterioară de 45 milioane la precedentul ghid de 400 µg/L.
Mai mult, studiul subliniază că adoptarea ghidului mai strict al Uniunii Europene de 50 µg/L ar extinde această cifră la aproximativ 358 milioane. Estimările de risc geografic au arătat că peste 90% din persoanele expuse trăiesc în Asia, în special în Delta Ganges-Brahmaputra din Bangladesh și India, regiunea Punjab din Pakistan, deltele Mekong și Red River din Vietnam, estul Sumatra și zonele de-a lungul râului Yangtze inferior din China.
Alte puncte fierbinți globale majore din afara acestei regiuni includ estul Statelor Unite, nordul Europei și Africa de Vest. Studiul a dezvăluit, de asemenea, un model geochimic important: zonele cu mangan ridicat și arsenic ridicat se suprapun doar într-o măsură limitată, de aproximativ 4.2%. Autorii au atribuit acest lucru tendinței manganului de a se dizolva în condiții de reducere considerabil mai blânde decât arsenicul. Ca urmare, fântânile considerate sigure pentru arsenic pot conține în continuare concentrații ridicate, și în unele cazuri foarte ridicate, de mangan.
Concluziile studiului sugerează că, în ciuda expunerii globale la mangan comparabilă cu estimările pentru contaminarea cu arsenic și fluorură, acest contaminant al apei subterane primește mult mai puțină atenție critică din partea programelor internaționale de monitorizare a apei subterane și autorităților. Încurajator, autorii subliniază că manganul este printre cei mai puțin costisitori contaminanți ai apei subterane de tratat, în timp ce tratarea arsenicului este estimată a costa de două până la cinci ori mai mult și adesea îndepărtează manganul în același timp.
Tehnici de tratament de bază, cum ar fi aerarea și filtrarea rapidă cu nisip, pot fi eficiente atât pentru uzinele municipale, cât și pentru fântânile private. Studiul se încheie cu recomandarea ca organismele internaționale să includă manganul în campaniile de monitorizare rutinară a apelor subterane și prezintă rezultatele algoritmului de învățare automată ca un instrument spațial pentru identificarea acviferelor cu risc ridicat și protejarea sănătății publice. Autorii subliniază că hărțile indică unde concentrațiile care depășesc ghidurile sunt mai mult sau mai puțin probabile, iar nivelurile reale de mangan pot fi confirmate doar prin testarea apelor subterane.
