Оценка загрязнения подземных вод прибрежного водоносного горизонта района Алаппужа (Керала, Индия) с использованием рамки OSPRC

Почему эта история о прибрежной воде важна

Для многих семей в районе Алаппужа штата Керала вода из колодца во дворе — главный источник воды для питья и приготовления пищи. В этом исследовании ставится простой, но важный вопрос: насколько безопасна эта подземная вода, когда на неё воздействуют туризм, сельское хозяйство, отходы и растущее давление изменения климата? Отслеживая крошечные количества металлов, таких как мышьяк, железо и алюминий, в неглубоких колодцах, исследование показывает, где появляются проблемы, почему они возникают и как структурированный риск‑фреймворк может помочь защитить здоровье населения в этой уязвимой прибрежной обстановке.

Прибрежный ландшафт под давлением

Алаппужа, часто называемая «Венецией Востока», расположена между Аравийским морем и озером Вембанад — обширной системой лагун и рамсарским водно-болотным угодьем. Несмотря на изобилие рек и каналов, многие жители зависят от неглубоких подземных вод на глубине всего одного–четырёх метров. Эти водоносные горизонты легко подвержены влиянию солёной морской воды, загрязнению от кокосовой и кирпичной промышленности, а также стоку с интенсивно обрабатываемых рисовых полей. Быстрый рост туризма, городской застройки и сельского хозяйства увеличил вероятность того, что вредные вещества, в том числе тяжёлые металлы, будут просачиваться в грунт и попадать в бытовые колодцы.

Как команда проверяла колодцы

Чтобы оценить масштаб проблемы, исследователи собрали 50 образцов подземных вод из открытых и артезианских колодцев по всему району в два сезона: до муссона (июнь 2021 г.) и после муссона (январь 2022 г.). Они протестировали каждый образец на 12 следовых металлов, включая мышьяк (As), свинец (Pb), кадмий (Cd), хром (Cr), никель (Ni), медь (Cu), железо (Fe), алюминий (Al), марганец (Mn), барий (Ba), стронций (Sr) и кобальт (Co), и сравнили результаты с руководящими нормами Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) по питьевой воде. С помощью геоинформационных систем (ГИС) были созданы карты, показывающие, где концентрации каждого металла выше или ниже, и применены несколько индексов загрязнения, чтобы суммировать серьёзность воздействия в разных районах.

Что нашли в воде

Хорошая новость в том, что большинство следовых металлов оставалось в пределах рекомендованных норм. Однако три металла выделялись как вызывающие озабоченность: мышьяк, алюминий и железо. Мышьяк превышал нормы ВОЗ примерно в 8–10% образцов, особенно рядом с прибрежными рисовыми полями и зонами интенсивного земледелия, что, вероятно, связано с применением некоторых пестицидов и с естественными химическими изменениями в осадках. Алюминий был повышен примерно в 8% образцов, в особенности в прибрежных полосах и урбанизированных зонах, получающих промышленные и бытовые стоки. Железо, в основном природного происхождения — из горных пород и почв — превышало норматив в 4–8% колодцев, чаще после муссона, когда сильные дожди усиливают выщелачивание из железосодержащих латеритных пород. При объединении всех металлов в Индекс загрязнения тяжёлыми металлами примерно треть колодцев в оба сезона попала в категорию «среднего до высокого» загрязнения, выделяя явные очаги вокруг Амбалапужа, города Алаппужа и близлежащих деревень.

Отслеживание пути загрязнителей

Чтобы выйти за рамки простых измерений, команда использовала рамку Origin–Source–Pathway–Receptor–Consequence (OSPRC). «Origin» (происхождение) различает, поступают ли металлы из природной геологии или в результате деятельности человека. «Source» (источник) указывает конкретных вкладчиков, таких как удобрения, сточные воды или промышленные выбросы. «Pathway» (путь) отслеживает, как металлы перемещаются — через сельскохозяйственный сток, протечки на свалках или течение грунтовых вод в песчаных водоносных слоях, залегающих близко к поверхности. «Receptors» (приёмники) — это люди, растения и экосистемы, которые в конечном счёте подвергаются загрязнению, тогда как «Consequences» (последствия) отражают последствия для здоровья и общества: от кожных заболеваний, вызванных мышьяком, до возможных неврологических эффектов при длительном воздействии алюминия. Применённая к Алаппуже, эта рамка показывает, как муссонные дожди, наводнения от лагун и мелкие уровни грунтовых вод действуют совместно, мобилизуя металлы в колодцы, используемые домохозяйствами, особенно в низменных прибрежных и туристических зонах.

Шаги к более безопасным колодцам

Главное для непрофессионального читателя — большинство колодцев в Аlapпuzha по‑прежнему пригодны для использования, но малочисленная, но тревожная доля колодцев содержит мышьяк, алюминий или железо на уровнях, которые нельзя игнорировать. Исследование предлагает практические меры: целевые методы очистки (например, фильтры на основе железа для удаления мышьяка или простая коагуляция-фильтрация для железа и алюминия), защита зон восполнения водоносного горизонта от сельскохозяйственных химикатов и сточных вод, ужесточение контроля за отходами из близлежащих городов и предприятий, а также долгосрочный мониторинг с учётом сезонных и климатических изменений. Сочетая точные измерения с риск‑фреймворком OSPRC, работа предлагает шаблон, который местные власти, органы здравоохранения и сообщества могут использовать для ранней идентификации проблемных участков и разработки доступных, устойчивых решений, сохраняющих безопасность колодезной воды в этом уязвимом прибрежном регионе.

Цитирование: Sekar, S., Nath, A.V., Kamaraj, J. et al. Evaluation of heavy metal contamination in coastal aquifer groundwater of Alappuzha district (Kerala, India) using OSPRC framework. Sci Rep 16, 6838 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37477-z

Ключевые слова: загрязнение подземных вод, тяжелые металлы, прибрежный водоносный горизонт, Керала Индия, мышьяк в питьевой воде