Aprovechando su experiencia en calidad del agua, El Grupo de Investigación de la Cuenca de los Apalaches de la Universidad de Ohio (AWRG) está evaluando los datos recopilados de las operaciones mineras regionales en un estudio único en su tipo, para predecir mejor cómo responderán los niveles de agua subterránea a la minería.

El grupo de investigación, un equipo multidisciplinario de estudiantes de pregrado y posgrado, personal, y profesores de todo el campus de Atenas, reunieron un equipo de Ciencias Geológicas y el programa de Estudios Ambientales de la Escuela de Liderazgo y Asuntos Públicos de Voinovich para la finalización de este proyecto. El objetivo es crear una herramienta geoespacial para modelar los impactos ambientales potencialmente negativos de las operaciones mineras en el futuro.

Con fondos de la Oficina Federal de Minería a Superficie, el equipo de la Universidad de Ohio está investigando extensos conjuntos de datos, compilando, analizar y modelar la información geológica e hidrogeológica recopilada por las empresas mineras y las agencias reguladoras con sede en Ohio durante los últimos 40 años.

Qué hay en la superficie:una historia de minas

El estado de Ohio tiene un largo legado de extracción de recursos, y la tierra lo demuestra.

Mapas de Sistemas de Información Geográfica (GIS) creados a partir de bases de datos de agencias estatales, incluidas las Divisiones de Gestión de Recursos Minerales y Recursos Hídricos del Departamento de Recursos Naturales de Ohio (ODNR), así como el Servicio Geológico de Ohio, revelan la parte más a la derecha del estado plagada de pozos y perforaciones, además de una franja de minas a cielo abierto y otras actividades de la industria del petróleo y el gas.

El rico legado minero de Ohio ha tenido efectos duraderos en el medio ambiente circundante, más visiblemente como ríos de color rojo anaranjado a través de una reacción química llamada drenaje ácido de mina. Es un problema que ha afectado al sureste de Ohio durante más de 100 años.

Encontrado en todo Appalachia, El drenaje ácido de la mina se produce cuando la pirita, un mineral en el carbón, está expuesto tanto al agua como al oxígeno. La reacción a menudo se origina en piscinas subterráneas que se forman en las minas de carbón, que luego puede inundar y descargar al medio ambiente externo. Esta descarga puede afectar negativamente la biología o la química, o ambas, de las vías fluviales circundantes, impactando así las aguas superficiales de la región.

Los reguladores y las empresas mineras actualmente no tienen una Mecanismo basado en tecnología para evaluar la probabilidad de formación de estos depósitos de minas. La recuperación y reparación de los impactos del drenaje ácido de las minas puede costar a los gobiernos federal y estatal millones de dólares cada año.

"Nuestro objetivo es mejorar las predicciones de los niveles de agua posteriores a la extracción para evitar descargas contaminantes en primer lugar, "Profesora adjunta de la escuela Voinovich, Dra. Natalie Kruse, uno de los líderes del equipo del proyecto, dijo.

Cohorte multidisciplinaria explora el drenaje ácido de una mina en la región

Rebecca Steinberg, un estudiante de Técnico GIS en el proyecto de la piscina de minas, terminó su primera ronda de educación en la Universidad de Ohio con una especialización en geología y un certificado GIS.

"Yo era el niño con la colección aleatoria de rocas, ", Dijo Steinberg. Originario de Atenas, decidió seguir la carrera de geología en la licenciatura por su base como estructura del resto del medio ambiente.

Ahora, un candidato de primer año de maestría en estudios ambientales (MSES) en la Escuela Voinovich de la Universidad de Ohio, La educación multidisciplinaria de Steinberg es un ejemplo de las diversas experiencias del equipo de piscinas de minas en temas de drenaje ácido de minas.

"Estoy en el lado del GIS del proyecto, pero conozco la geología, "Dijo Steinberg.

Ella y su colega de MSES, Zachary Matthews, trabajan específicamente en la gestión de grandes cantidades de datos recopilados para la eventual herramienta basada en mapas del equipo. Matthews estudió arqueología en la licenciatura, también en la Universidad de Ohio, donde exploró la región circundante en la Escuela de Campo de Arqueología de OHIO.

"Me gustó mucho estar al aire libre, todos los días eran muy emocionantes, sin saber lo que te ibas a encontrar, Matthews dijo sobre su pasión por el trabajo de campo al aire libre.

Después de un año y medio de viajar por el país por trabajo por contrato, Matthews decidió regresar a su alma mater y obtener un certificado GIS. Se inscribió como candidato de la MSES y se unió al proyecto del grupo de minas en el otoño de 2017.

En el lado del análisis de la creación de la herramienta de mina están Lindsey Shafer y Frederick Twumasi, dos estudiantes de posgrado en Ciencias Geológicas bajo la dirección de la Dra. Dina López.

La comprensión de Schafer del drenaje ácido de minas comenzó durante sus cursos de pregrado como estudiante de química en la Universidad de Ohio. Comenzó a trabajar con el Dr. López, miembro de la facultad del Grupo de Investigación de la Cuenca de los Apalaches, durante su finalización de una especialización en geología. Después de graduarse con su licenciatura en la primavera de 2016, Schafer se inscribió en el programa de Ciencias Geológicas en el otoño.

"Con mi experiencia en química, Me emocioné porque entendí las reacciones químicas que ocurren en el drenaje ácido de la mina, ", Dijo Schafer." Cuando comencé a trabajar con Dina como estudiante de posgrado, Le dije que quería trabajar en un proyecto de AMD ".

Colega de Ciencias Geológicas de Schafer en el proyecto de piscina de mina de superficie, Frederick Twumasi, llegó a la Universidad de Ohio después de obtener dos títulos en la Universidad de Ghana:una licenciatura en geología y una maestría en exploración mineral. El trabajo de investigación de Twumasi en minas de oro lo llevó a explorar otros problemas ambientales, incluido el drenaje ácido de minas, en actividades basadas en la extracción de manera más amplia.

"Amo la química, Amo la geología:la combinación de los dos me hace quien soy, "Twumasi dijo." Así que me pregunté, '¿Cómo puedo relacionar eso con el medio ambiente?' Yo realmente, Tenía muchas ganas de hacer geoquímica ambiental porque creo que el medio ambiente es todo lo que tenemos y su protección y gestión debe ser el objetivo de todos ".

Juntos, Steinberg y Matthews están organizando una enorme cantidad de datos, revisando cientos de miles de páginas de permisos de minería e informes recopilados por ODNR, e ingresándolos en una base de datos en línea. Aquí, el dúo MSES está buscando puntos de datos 'utilizables':coordenadas de pozo y de pozo, niveles de agua estáticos, y profundidad total de los pozos - para el análisis posterior y los aspectos de modelado de la creación de la herramienta de monitoreo del proyecto.

Además de la entrada y el procesamiento de datos, Steinberg también ha sido la persona principal para proyectar datos en archivos para GIS ArcMap, en última instancia, la forma en que la herramienta de monitoreo de piscinas de minas basada en GIS se construirá como el producto final del equipo.

La garantía de calidad también es una tarea importante para la finalización del proyecto. El equipo de administración de datos compara diligentemente los datos ingresados ​​con los permisos originales de ODNR, verificar patrones de error y corregir sus hojas de cálculo en consecuencia.

"Este proceso está destinado a garantizar la coherencia y la corrección de todos nuestros datos ingresados, "Dijo Matthews.

El equipo de Ciencias Geológicas es el siguiente en la cadena de mando, con Schafer realizando un análisis estadístico multivariable sobre los datos morfológicos y geológicos extraídos de estos conjuntos de datos extremadamente extensos.

Uno de los desafíos de desempaquetar estos datos, Schafer dijo:está determinando la elevación exacta y las capas de roca del acuífero identificadas en la región circundante, con información geográfica mínima sobre los pozos basada en permisos de años.

"En Ohio, a veces son muy difíciles de identificar porque las capas son muy delgadas, por lo que es difícil determinar dónde están esas capas diferenciadoras, "Dijo Schafer.

Comprender dónde se cruzan los pozos de agua con las diferentes capas de roca entre los diferentes acuíferos puede ayudar a prevenir la contaminación del agua potable por el tipo del drenaje ácido de las minas.

Potencial de impacto:un viejo problema, una nueva solucion

El objetivo final del proyecto, con la orientación de la experiencia tecnológica senior del Grupo de Investigación de la Cuenca de los Apalaches, es crear una herramienta de predicción basada en SIG para prevenir futuras perturbaciones ambientales - y costos económicos - de los impactos del drenaje ácido de las minas.

"El drenaje ácido de la mina es un problema de recuperación muy costoso en Ohio. En lugar de gastar todo este dinero para arreglarlo después de que la mina ya ha sido explotada, Sería más beneficioso tratar de reducir el impacto ambiental de las minas antes de que entren y comiencen a minar. "Dijo Schafer.

A principios de diciembre de 2017, el equipo del Grupo de Investigación presentó una vista previa de los hallazgos preliminares de la investigación a representantes de las agencias de Ohio y las industrias mineras cuyos datos el grupo del proyecto ha estado utilizando durante los últimos 6 meses.

"Fue más interactivo, "Twumasi dijo, reflexionando sobre la reunión. "Les dijimos lo que encontramos, también nos dijeron lo que realmente esperan de nosotros, y al final del día estaban muy contentos con el progreso que hemos logrado ".

Mientras el equipo se prepara para avanzar hacia el lado de la creación de herramientas del proyecto, los cuatro estudiantes están motivados por la oportunidad de incidir en un tema ambiental de importancia regional.

"Siempre tuve problemas con la idea de '¿Por qué es importante la investigación?'", Dijo Steinberg. "Cuando te adentras en estudios medioambientales, tiene muchos otros aspectos; hay una razón real por la que estamos estudiando las cosas que hacemos ".