Aproveitando sua experiência em qualidade de água, O Appalachian Watershed Research Group (AWRG) da Universidade de Ohio está avaliando dados coletados de operações de mineração regionais em um estudo inédito, para prever melhor como os níveis de água subterrânea responderão à mineração.

O grupo de pesquisa, uma equipe multidisciplinar de alunos de graduação e pós-graduação, pessoal, e professores de todo o campus de Atenas, reuniram uma equipe de Ciências Geológicas e do programa de Estudos Ambientais da Escola de Liderança e Relações Públicas Voinovich para a conclusão deste projeto. O objetivo é criar uma ferramenta geoespacial para modelar impactos ambientais potencialmente negativos de operações de mineração no futuro.

Com financiamento do Escritório Federal de Mineração de Superfície, a equipe da Universidade de Ohio está vasculhando extensos conjuntos de dados, compilando, análise e modelagem de informações geológicas e hidrogeológicas coletadas por empresas de mineração sediadas em Ohio e agências regulatórias ao longo dos últimos 40 anos.

O que está na superfície:uma história das minas

O estado de Ohio tem um longo legado de extração de recursos - e a terra mostra isso.

Mapas de Sistemas de Informações Geográficas (GIS) criados a partir de bancos de dados de agências estaduais, incluindo as Divisões de Gestão de Recursos Minerais e Recursos Hídricos do Departamento de Recursos Naturais de Ohio (ODNR), bem como o Ohio Geological Survey, revelar a porção mais à direita do estado crivada de poços e furos, além de uma faixa de minas de superfície e outras atividades da indústria de petróleo e gás.

O rico legado de mineração de Ohio teve efeitos de longa data no ambiente circundante, mais visivelmente como rios laranja-avermelhados por meio de uma reação química chamada drenagem ácida de mina. É um problema que atormenta o sudeste de Ohio há mais de 100 anos.

Encontrado em todos os Apalaches, a drenagem ácida de mina ocorre quando a pirita, um mineral no carvão, é exposto à água e ao oxigênio. A reação geralmente se origina em piscinas subterrâneas que se formam em minas de carvão, que pode então inundar e descarregar no ambiente externo. Esta descarga pode afetar adversamente a biologia ou química - ou ambos - dos cursos d'água circundantes, impactando assim as águas superficiais da região.

Reguladores e empresas de mineração não têm, atualmente, um relatório preciso, mecanismo baseado em tecnologia para avaliar a probabilidade de formação desses pools de minas. A recuperação e a remediação dos impactos da drenagem ácida de minas podem custar aos governos federal e estadual milhões de dólares a cada ano.

"Nosso objetivo é melhorar as previsões dos níveis de água pós-mineração para evitar descargas poluentes em primeiro lugar, "Professora Associada da Escola Voinovich Dra. Natalie Kruse, um dos líderes da equipe do projeto, disse.

Coorte multidisciplinar explora drenagem ácida de minas na região

Rebecca Steinberg, um estudante Técnico de SIG no projeto de piscina de mina, terminou sua primeira fase de educação na Universidade de Ohio com especialização em geologia e um certificado GIS.

"Eu era o garoto com a coleção aleatória de pedras, "Disse Steinberg. Um nativo de Atenas, ela decidiu seguir geologia na graduação por causa de sua base como a estrutura do resto do ambiente.

Agora é um candidato a mestre em estudos ambientais (MSES) na Escola Voinovich da Universidade de Ohio, A educação multidisciplinar de Steinberg é exemplar das diversas experiências da equipe do reservatório de minas em questões de drenagem ácida de minas.

"Estou do lado GIS do projeto, mas eu conheço a geologia, "Steinberg disse.

Ela e seu colega do MSES, Zachary Matthews, trabalham especificamente no gerenciamento de grandes quantidades de dados coletados para a eventual ferramenta baseada em mapas da equipe. Matthews estudou arqueologia na graduação, também na Ohio University, onde explorou a região circundante na Escola de Arqueologia de Campo do OHIO.

"Eu realmente gostava de estar ao ar livre - todos os dias eram muito empolgantes, sem saber o que você iria encontrar, "Matthews falou sobre sua paixão pelo trabalho de campo ao ar livre.

Depois de um ano e meio viajando pelo país para trabalho por contrato, Matthews decidiu retornar à sua alma mater e buscar um certificado GIS. Ele se inscreveu como candidato a MSES e se juntou ao projeto de reservatório de minas no outono de 2017.

No lado da análise da criação da ferramenta de mina estão Lindsey Shafer e Frederick Twumasi, dois alunos de graduação em Ciências Geológicas sob a direção da Dra. Dina Lopez.

A compreensão de Schafer sobre a drenagem ácida de minas começou durante seus cursos de graduação em química na Universidade de Ohio. Ela começou a trabalhar com o Dr. Lopez, um membro do corpo docente do Appalachian Watershed Research Group, durante sua conclusão de um curso de geologia. Depois de se formar com seu bacharelado na primavera de 2016, Schafer se inscreveu no programa de Ciências Geológicas no outono.

"Com a minha formação em química, Fiquei animado porque entendi as reações químicas que acontecem na drenagem ácida de minas, "Schafer disse." Quando comecei a trabalhar com Dina como estudante de pós-graduação, Eu disse a ela que queria trabalhar em um projeto AMD. "

Colega de Ciências Geológicas de Schafer no projeto de reservatório de minas de superfície, Frederick Twumasi, veio para a Universidade de Ohio depois de obter dois diplomas na Universidade de Gana:um bacharelado em geologia e um mestrado em exploração mineral. O trabalho de pesquisa de Twumasi em minas de ouro o levou a explorar outras questões ambientais, incluindo drenagem ácida de minas, nas atividades extrativistas de forma mais ampla.

"Eu amo química, Eu amo geologia - a combinação das duas me torna quem eu sou, "Twumasi disse." Então eu me perguntei, 'Como posso relacionar isso ao meio ambiente?' Eu realmente, realmente queria fazer geoquímica ambiental porque sinto que o meio ambiente é tudo o que temos e sua proteção e gestão devem ser o objetivo de todos. "

Juntos, Steinberg e Matthews estão organizando uma enorme quantidade de dados - vasculhando centenas de milhares de páginas de licenças de mineração e relatórios coletados pelo ODNR - e inserindo-os em um banco de dados online. Aqui, a dupla MSES está procurando por pontos de dados 'utilizáveis' - coordenadas de poço e poço, níveis de água estáticos, e profundidade total dos poços - para a análise posterior e aspectos de modelagem da criação da ferramenta de monitoramento do projeto.

Além de entrada e processamento de dados, Steinberg também foi a principal pessoa para projetar dados em arquivos para GIS ArcMap - basicamente a forma como a ferramenta de monitoramento de reservatórios de minas baseada em GIS será construída como o produto final da equipe.

A garantia de qualidade também é uma tarefa importante para a conclusão do projeto. A equipe de gerenciamento de dados compara diligentemente os dados inseridos com as licenças ODNR originais, verificar padrões de erro e corrigir suas planilhas de acordo.

"Este processo visa garantir a consistência e correção de todos os nossos dados inseridos, "Disse Matthews.

A equipe de Ciências Geológicas é a próxima na cadeia de comando, com Schafer conduzindo análises estatísticas multivariadas nos dados morfológicos e geológicos extraídos desses conjuntos de dados extremamente longos.

Um dos desafios de descompactar esses dados, Schafer disse, está determinando a elevação exata e as camadas rochosas do aquífero identificadas na região circundante, com informações geográficas mínimas sobre os poços com base em licenças de anos.

"Em Ohio, às vezes são muito difíceis de identificar porque as camadas são muito finas, então é difícil determinar onde essas camadas de diferenciação estão, "Schafer disse.

Entender onde os poços de água se cruzam com diferentes camadas de rocha entre diferentes aquíferos pode ajudar a prevenir a contaminação da água potável de drenagem ácida de minas.

Potencial de impacto:um problema antigo, uma nova solução

O objetivo final do projeto, com orientação da expertise tecnológica sênior do Appalachian Watershed Research Group, é criar uma ferramenta de previsão baseada em GIS para prevenir futuras perturbações ambientais - e custos econômicos - de impactos de drenagem ácida de mina.

"A drenagem de ácido da mina é um problema de recuperação muito caro em Ohio. Em vez de gastar todo esse dinheiro para consertá-lo depois que a mina já foi explorada, seria mais benéfico tentar reduzir o impacto ambiental das minas antes que elas entrem e comecem a minerar, "Schafer disse.

No início de dezembro de 2017, a equipe do Grupo de Pesquisa fez uma prévia das descobertas preliminares da pesquisa para representantes das agências de Ohio e das indústrias de mineração, cujos dados o grupo do projeto tem utilizado nos últimos 6 meses.

"Era mais interativo, "Twumasi disse, refletindo sobre a reunião. "Dissemos a eles o que encontramos, eles também nos disseram o que realmente esperam de nós, e no final do dia eles ficaram muito felizes com o progresso que fizemos. "

Enquanto a equipe se prepara para avançar para o lado da criação de ferramentas do projeto, os quatro alunos são motivados pela oportunidade de causar um impacto sobre uma questão ambiental de importância regional.

"Eu sempre lutei com a ideia de 'Por que a pesquisa é importante?'", Disse Steinberg. “Quando você entra nos estudos ambientais, há tantos outros aspectos nisso; há um motivo real pelo qual estamos estudando as coisas que fazemos. "