Attingendo alla sua esperienza in materia di qualità dell'acqua, L'Appalachian Watershed Research Group (AWRG) dell'Università dell'Ohio sta valutando i dati raccolti dalle operazioni minerarie regionali in uno studio unico nel suo genere, per prevedere meglio come i livelli delle acque sotterranee risponderanno all'estrazione mineraria.

Il gruppo di ricerca, un team multidisciplinare di studenti universitari e laureati, personale, e docenti di tutto il campus di Atene, hanno riunito un team di Scienze Geologiche e il programma di studi ambientali della Voinovich School of Leadership e Public Affairs per il completamento di questo progetto. L'obiettivo è creare uno strumento geospaziale per modellare gli impatti ambientali potenzialmente negativi derivanti dalle operazioni minerarie in futuro.

Con il finanziamento dell'Ufficio federale delle miniere di superficie, il team dell'Università dell'Ohio sta scavando in vasti set di dati, compilazione, analizzare e modellare le informazioni geologiche e idrogeologiche raccolte da società minerarie e agenzie di regolamentazione con sede in Ohio negli ultimi 40 anni.

Cosa c'è in superficie:una storia di mine

Lo Stato dell'Ohio ha una lunga eredità di estrazione di risorse – e la terra lo mostra.

Mappe dei sistemi di informazione geografica (GIS) create da database di agenzie statali, comprese le divisioni della gestione delle risorse minerarie e delle risorse idriche del Dipartimento delle risorse naturali dell'Ohio (ODNR), così come l'Ohio Geological Survey, rivelano la parte più a destra dello stato piena di pozzi e pozzi, oltre a una serie di miniere a superficie e altre attività dell'industria petrolifera e del gas.

La ricca eredità mineraria dell'Ohio ha avuto effetti di lunga data sull'ambiente circostante, più visibilmente come fiumi rosso-arancio attraverso una reazione chimica chiamata drenaggio della miniera acida. È un problema che affligge l'Ohio sudorientale da più di 100 anni.

Trovato in tutta Appalachia, il drenaggio della miniera acida si verifica quando la pirite, un minerale nel carbone, è esposto sia all'acqua che all'ossigeno. La reazione ha spesso origine in pozze sotterranee che si formano nelle miniere di carbone, che possono quindi allagarsi e scaricarsi nell'ambiente esterno. Questo scarico può influenzare negativamente la biologia o la chimica - o entrambi - dei corsi d'acqua circostanti, incidendo così sulle acque superficiali della regione.

Le autorità di regolamentazione e le società minerarie non dispongono attualmente di un accurato, meccanismo basato sulla tecnologia per valutare la probabilità di formazione di queste pozze minerarie. La bonifica e la bonifica degli effetti del drenaggio delle miniere acide possono costare ai governi federali e statali milioni di dollari ogni anno.

"Miriamo a migliorare le previsioni dei livelli dell'acqua post-estrazione per prevenire in primo luogo gli scarichi inquinanti, " La professoressa associata della Voinovich School, la dott.ssa Natalie Kruse, uno dei leader del team di progetto, disse.

Una coorte multidisciplinare esplora il drenaggio delle miniere acide nella regione

Rebecca Steinberg, uno studente tecnico GIS sul progetto miniera, ha terminato il suo primo ciclo di studi all'Università dell'Ohio con una laurea in geologia e un certificato GIS.

"Ero il ragazzo con la raccolta casuale di rocce, " disse Steinberg. Un nativo di Atene, ha deciso di perseguire la geologia in laurea a causa della sua base come la struttura del resto dell'ambiente.

Ora candidato al primo anno di Master of Environmental Studies (MSES) presso la Voinovich School dell'Ohio University, L'educazione multidisciplinare di Steinberg è esemplare delle diverse esperienze del team della miniera in materia di drenaggio delle miniere acide.

"Sono dalla parte GIS del progetto, ma conosco la geologia, "Ha detto Steinberg.

Lei e il suo collega di MSES Zachary Matthews lavorano specificamente sulla gestione delle grandi quantità di dati raccolti per l'eventuale strumento basato su mappe del team. Matthews ha studiato archeologia durante la laurea, anche all'Università dell'Ohio, dove ha esplorato la regione circostante nella Archaeology Field School dell'OHIO.

"Mi piaceva davvero stare fuori:ogni giorno era piuttosto eccitante, non sapendo cosa avresti trovato, " Matthews ha detto della sua passione per il lavoro sul campo all'aperto.

Dopo un anno e mezzo di viaggio nel paese per lavoro a contratto, Matthews ha deciso di tornare alla sua alma mater e perseguire un certificato GIS. Si è iscritto come candidato MSES e si è unito al progetto mine-pool nell'autunno del 2017.

Dal punto di vista dell'analisi della creazione dello strumento da miniera ci sono Lindsey Shafer e Frederick Twumasi, due dottorandi in Scienze Geologiche sotto la direzione della Dott.ssa Dina Lopez.

La comprensione di Schafer del drenaggio delle miniere acide è iniziata durante i suoi corsi universitari come specializzazione in chimica presso l'Università dell'Ohio. Ha iniziato a lavorare con il dottor Lopez, un membro di facoltà dell'Appalachian Watershed Research Group, durante il suo completamento di un minore di geologia. Dopo aver conseguito la laurea triennale nella primavera del 2016, Schafer si è iscritto al corso di Scienze Geologiche in autunno.

"Con il mio background di chimica, Mi sono emozionato perché ho capito le reazioni chimiche in corso nel drenaggio delle miniere acide, " ha detto Schafer. "Quando ho iniziato a lavorare con Dina come studente laureato, Le ho detto che volevo lavorare su un progetto AMD".

Il collega di scienze geologiche di Schafer nel progetto di miniera di superficie, Federico Twumasi, è arrivato all'Università dell'Ohio dopo aver conseguito due lauree all'Università del Ghana:una laurea in geologia e un master in esplorazione mineraria. Il lavoro di ricerca di Twumasi nelle miniere d'oro lo ha portato ad esplorare altre questioni ambientali, compreso il drenaggio delle miniere acide, nelle attività di estrazione più in generale.

"Amo la chimica, Amo la geologia:la combinazione dei due mi rende quello che sono, "Twumasi ha detto. "Così mi sono chiesto, "Come posso metterlo in relazione con l'ambiente?" io davvero, Volevo davvero fare la geochimica ambientale perché ritengo che l'ambiente sia tutto ciò che abbiamo e la sua protezione e gestione dovrebbe essere l'obiettivo di tutti".

Insieme, Steinberg e Matthews stanno organizzando un'enorme quantità di dati, esaminando centinaia di migliaia di pagine di permessi minerari e rapporti raccolti da ODNR, e inserendoli in un database online. Qui, il duo MSES è alla ricerca di punti dati "utilizzabili" - coordinate di pozzo e pozzo, livelli statici dell'acqua, e profondità totale dei pozzi – per gli aspetti successivi di analisi e modellazione della creazione dello strumento di monitoraggio del progetto.

Oltre all'inserimento e al trattamento dei dati, Steinberg è stata anche la persona principale per la proiezione dei dati in file per GIS ArcMap, in definitiva il modo in cui lo strumento di monitoraggio delle miniere basato su GIS sarà costruito come prodotto finale del team.

Anche l'assicurazione della qualità è un compito importante per il completamento del progetto. Il team di gestione dei dati confronta diligentemente i dati inseriti con i permessi ODNR originali, verificando i modelli di errore e correggendo di conseguenza i fogli di calcolo.

"Questo processo ha lo scopo di garantire la coerenza e la correttezza di tutti i nostri dati inseriti, " ha detto Matteo.

Il team di Scienze Geologiche è il prossimo nella catena di comando, con Schafer che conduce analisi statistiche multivariabili sui dati morfologici e geologici estratti da questi set di dati estremamente lunghi.

Una delle sfide con la decompressione di questi dati, Schafer ha detto, sta determinando l'esatta elevazione e gli strati rocciosi acquiferi identificati nella regione circostante, con informazioni geografiche minime sui pozzi basate su permessi vecchi di anni.

"Nell'Ohio, a volte sono molto difficili da identificare perché gli strati sono molto sottili, quindi è difficile determinare dove si trovano questi strati differenzianti, " ha detto Schafer.

Capire dove i pozzi d'acqua si intersecano con diversi strati di roccia tra diverse falde acquifere può aiutare a prevenire la contaminazione dell'acqua potabile dovuta al drenaggio delle miniere acide.

Potenziale di impatto:un vecchio problema, una nuova soluzione

L'obiettivo finale del progetto, con la guida dell'esperienza tecnologica senior dell'Appalachian Watershed Research Group, è creare uno strumento di previsione basato su GIS per prevenire future interruzioni ambientali - e costi economici - dagli impatti del drenaggio delle miniere acide.

"Il drenaggio delle miniere acide è un problema di bonifica molto costoso in Ohio. Invece di spendere tutti questi soldi per ripararlo dopo che la miniera è già stata sfruttata, sarebbe più vantaggioso cercare di ridurre l'impatto ambientale delle miniere prima che entrino e inizino a scavare, " ha detto Schafer.

All'inizio di dicembre 2017, il team del gruppo di ricerca ha presentato in anteprima i risultati della ricerca preliminare ai rappresentanti delle agenzie dell'Ohio e delle industrie minerarie i cui dati il ​​gruppo di progetto ha utilizzato negli ultimi 6 mesi.

"Era più interattivo, "Twumasi ha detto, riflettendo sull'incontro. "Abbiamo detto loro quello che abbiamo trovato, ci hanno anche detto cosa si aspettano veramente da noi, e alla fine della giornata erano così felici dei progressi che abbiamo fatto".

Mentre il team si prepara ad avanzare nel lato della creazione di strumenti del progetto, i quattro studenti sono motivati ​​dall'opportunità di incidere su un tema ambientale di rilevanza regionale.

"Ho sempre lottato con l'idea di 'Perché la ricerca è importante?'", ha detto Steinberg. "Quando ti occupi di studi ambientali, ci sono tanti altri aspetti in esso; c'è un vero motivo per cui stiamo studiando le cose che facciamo."