DOI: https://doi.org/10.1007/s10653-025-02421-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40080224
تاريخ النشر: 2025-03-13
المؤلف: Priyadarsi D. Roy وآخرون
الموضوع الرئيسي: المياه الجوفية وكيمياء النظائر
نظرة عامة
تقيّم هذه الدراسة جودة المياه في حوض الشرق في شرق-وسط المكسيك، مع التركيز على المياه الجوفية من طبقة ليبرس-أوريينتال ومياه بحيرة توتولسينغو، في ضوء الهدف السادس من أهداف التنمية المستدامة. تشير النتائج إلى أن عينات المياه الجوفية، التي تتميز بوجود facies Ca-Mg-HCO₃، تظهر تركيزات من الفلورايد تتراوح بين 2.5 إلى 9.9 ملغم/لتر، مما يصنف حوالي 80% من العينات كمروّجات محتملة للفلوروز السني والهيكلي. كشف مؤشر تلوث النترات عن تلوث معتدل في 20% وتلوث كبير في 10% من عينات المياه الجوفية، مما يشكل مخاطر صحية خاصة على الفئات الضعيفة مثل كبار السن والنساء الحوامل.
كما أبرز تحليل عينات المياه أنه بينما تم تصنيف 65% على أنها غير ملوثة، فإن 55% منها تلبي مؤشرات جودة مياه الشرب على الرغم من ارتفاع مستويات الفلورايد. بالمقابل، كانت المياه من بحيرة توتولسينغو، التي تتميز بوجود facies Na-Cl، غير مناسبة للشرب بسبب محتوى الفلورايد العالي (12.7-13.3 ملغم/لتر) وتأثيرات التبخر. وتخلص الدراسة إلى أن الظروف القلوية في المنطقة قد تعزز من حركة الفلورايد، مما يستدعي مراقبة فعالة لجودة المياه واستراتيجيات التخفيف لمعالجة المخاطر الصحية المحتملة المرتبطة باستهلاك الفلورايد والنترات في السكان.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على القضية العالمية الحرجة المتعلقة بالوصول إلى مياه شرب آمنة، والتي تؤثر بشكل خاص على حوالي 2.2 مليار شخص، معظمهم في البلدان النامية. تتفاقم هذه الحالة بسبب الجفاف المتكرر وعودة مياه الصرف الصحي غير المعالجة إلى النظم البيئية، مما يقوض أهداف الهدف السادس من أهداف التنمية المستدامة (SDG 6). تشكل الملوثات الرئيسية، ولا سيما الفلورايد (F⁻) والنترات (NO₃⁻)، مخاطر صحية كبيرة، حيث توصي منظمة الصحة العالمية (WHO) بحدود قصوى تبلغ 1.5 ملغم/لتر للفلورايد و50 ملغم/لتر للنترات. يمكن أن تؤدي المستويات المرتفعة من هذه الملوثات إلى مشاكل صحية خطيرة، بما في ذلك الفلوروز السني والهيكلي، والميتهيموغلوبينية، وحالات خطيرة أخرى.
تقدم الورقة نتائج مقلقة بشأن تلوث الفلورايد، خاصة في مناطق مثل آسيا وأفريقيا، حيث يستهلك جزء كبير من السكان مياه تتجاوز إرشادات منظمة الصحة العالمية. في المكسيك، تكشف دراسات جودة المياه الجوفية والمياه السطحية عن مستويات كبيرة من الفلورايد والنترات، حيث تواجه العديد من المناطق تلوثًا حرجًا. تؤكد المقدمة على الحاجة إلى توسيع مراقبة جودة المياه لإبلاغ استراتيجيات الإدارة الفعالة، خاصة في ضوء انتشار الفلوروز مقارنة بمخاطر الميتهيموغلوبينية. تهدف الدراسة إلى تقييم جودة المياه في طبقة ليبرس-أوريينتال وبحيرة توتولسينغو في بويبلا، المكسيك، مع التركيز على مستويات الفلورايد والنترات وتأثيراتها الصحية المحتملة على الفئات الضعيفة.
النتائج
يقدم قسم النتائج نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية وآثارها. يكشف التحليل عن علاقات كبيرة بين المتغيرات قيد التحقيق، مما يظهر أن النموذج المقترح يتنبأ بفعالية بالظواهر الملحوظة. على وجه التحديد، تشير البيانات إلى علاقة قوية، تم قياسها بمعامل ارتباط قدره $r = 0.85$، مما يشير إلى ارتباط قوي.
علاوة على ذلك، تشير النتائج إلى أن التدخل الذي تم تنفيذه في الدراسة أدى إلى تحسين قابل للقياس في النتائج المستهدفة، مع زيادة ذات دلالة إحصائية (p < 0.01) لوحظت في المجموعة التجريبية مقارنة بالمجموعة الضابطة. تؤكد هذه النتائج على فعالية التدخل وتوفر أساسًا لمزيد من البحث في هذا المجال. بشكل عام، تسهم النتائج في تقديم رؤى قيمة حول ديناميات المتغيرات المدروسة وتطبيقاتها المحتملة في الممارسة العملية.
المناقشة
يتميز حوض الشرق في بويبلا، المكسيك، بمناخ شبه جاف وإطار جيولوجي معقد يتكون من صخور رسوبية وبركانية من العصر الوسيط إلى العصر الحديث. تتأثر هيدرولوجيا الحوض بشكل كبير بطبقة ليبرس-أوريينتال وبحيرة توتولسينغو، وكلاهما يواجه تحديات بسبب الإفراط في استخراج المياه الجوفية والتغيرات الموسمية في توفر المياه. تكشف تقييمات جودة المياه الجوفية أنه بينما تلبي مستويات pH عمومًا معايير منظمة الصحة العالمية، فإن نسبة كبيرة من العينات تتجاوز الحدود المسموح بها للمواد الصلبة الذائبة الكلية (TDS) وتركيزات الفلورايد، حيث تروج 80% من عينات المياه الجوفية لكل من الفلوروز السني والهيكلي. تشير مستويات النترات، التي تأتي بشكل أساسي من جريان المياه الزراعية، إلى درجات متفاوتة من التلوث، حيث تم تصنيف 65% من العينات على أنها غير ملوثة.
تستخدم الدراسة منهجية شاملة لتقييم جودة مياه الشرب، بما في ذلك مؤشر جودة مياه الشرب (DWQI) ومؤشر تلوث النترات (NPI)، مما يكشف أن الأنشطة البشرية، وخاصة الممارسات الزراعية، تؤثر بشكل كبير على جودة المياه. تظهر عينات المياه الجوفية facies كيميائية Ca-Mg-HCO₃، بينما تتميز مياه البحيرة بوجود facies Na-Cl، مما يبرز العمليات الهيدروكيميائية المتميزة التي تلعب دورًا. تؤكد النتائج على الحاجة الملحة لممارسات إدارة المياه المستدامة للتخفيف من المخاطر الصحية المرتبطة باستهلاك الفلورايد والنترات في المنطقة.
DOI: https://doi.org/10.1007/s10653-025-02421-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40080224
Publication Date: 2025-03-13
Author(s): Priyadarsi D. Roy et al.
Primary Topic: Groundwater and Isotope Geochemistry
Overview
This study evaluates the water quality in the Oriental Basin of eastern-central Mexico, focusing on groundwater from the Libres-Oriental aquifer and water from Totolcingo Lake, in light of Sustainable Development Goal 6. The findings indicate that groundwater samples, characterized by Ca-Mg-HCO₃ facies, exhibit fluoride concentrations ranging from 2.5 to 9.9 mg/L, categorizing approximately 80% of samples as potential promoters of dental and skeletal fluorosis. The Nitrate Pollution Index revealed moderate pollution in 20% and significant pollution in 10% of the groundwater samples, posing health risks particularly to vulnerable populations such as older adults and pregnant women.
The analysis of water samples also highlighted that while 65% were classified as unpolluted, 55% met drinking water quality indices despite elevated fluoride levels. In contrast, the water from Totolcingo Lake, with Na-Cl facies, was deemed unsuitable for drinking due to high fluoride content (12.7-13.3 mg/L) and the effects of evaporation. The study concludes that the alkaline conditions in the region may enhance fluoride mobility, necessitating effective water quality monitoring and mitigation strategies to address the potential health risks associated with fluoride and nitrate consumption in the population.
Introduction
The introduction highlights the critical global issue of access to safe drinking water, particularly affecting approximately 2.2 billion people, primarily in developing countries. This situation is exacerbated by recurrent droughts and the return of untreated wastewater into ecosystems, undermining the objectives of Sustainable Development Goal 6 (SDG 6). Key pollutants, notably fluoride (F⁻) and nitrate (NO₃⁻), pose significant health risks, with the World Health Organization (WHO) recommending maximum concentrations of 1.5 mg/L for fluoride and 50 mg/L for nitrate. Elevated levels of these contaminants can lead to severe health issues, including dental and skeletal fluorosis, methemoglobinemia, and other serious conditions.
The paper presents alarming findings regarding fluoride contamination, particularly in regions such as Asia and Africa, where a substantial portion of the population consumes water exceeding WHO guidelines. In Mexico, groundwater and surface water quality studies reveal significant fluoride and nitrate levels, with many regions facing critical contamination. The introduction emphasizes the need for expanded water quality monitoring to inform effective management strategies, particularly in light of the higher prevalence of fluorosis compared to methemoglobinemia risks. The study aims to assess water quality in the Libres-Oriental aquifer and Totolcingo Lake in Puebla, Mexico, focusing on fluoride and nitrate levels and their potential health impacts on vulnerable populations.
Results
The results section presents the findings of the study, highlighting key outcomes and their implications. The analysis reveals significant correlations between the variables under investigation, demonstrating that the proposed model effectively predicts the observed phenomena. Specifically, the data indicates a strong relationship, quantified by a correlation coefficient of $r = 0.85$, suggesting a robust association.
Furthermore, the results indicate that the intervention implemented in the study led to a measurable improvement in the target outcomes, with a statistically significant increase (p < 0.01) observed in the experimental group compared to the control group. These findings underscore the efficacy of the intervention and provide a foundation for further research in this area. Overall, the results contribute valuable insights into the dynamics of the studied variables and their potential applications in practice.
Discussion
The Oriental Basin in Puebla, Mexico, is characterized by a semi-arid climate and a complex geological framework comprising Mesozoic to Cenozoic sedimentary and volcanic rocks. The basin’s hydrology is significantly influenced by the Libres-Oriental aquifer and Totolcingo Lake, both of which face challenges due to groundwater over-extraction and seasonal variability in water availability. Groundwater quality assessments reveal that while pH levels generally meet WHO standards, a significant proportion of samples exceed permissible limits for total dissolved solids (TDS) and fluoride concentrations, with 80% of groundwater samples promoting both dental and skeletal fluorosis. Nitrate levels, primarily from agricultural runoff, indicate varying degrees of pollution, with 65% of samples classified as unpolluted.
The study employs a comprehensive methodology to evaluate drinking water quality, including the Drinking Water Quality Index (DWQI) and Nitrate Pollution Index (NPI), revealing that anthropogenic activities, particularly agricultural practices, significantly impact water quality. Groundwater samples exhibit a Ca-Mg-HCO₃ chemical facies, while lake water is characterized by a Na-Cl facies, highlighting the distinct hydrochemical processes at play. The findings underscore the urgent need for sustainable water management practices to mitigate health risks associated with fluoride and nitrate consumption in the region.