Le fleuve Yukon coule vers l’ouest à travers l’Alaska en direction de la mer de Béring, érodant le pergélisol arctique le long de ses rives et transportant des sédiments en aval. Dans ces sédiments se cache un passager clandestin toxique : le mercure.
Alors que l’Arctique se réchauffe sous l’effet du changement climatique, jusqu’à quatre fois plus vite que la moyenne mondiale, le mercure séquestré dans le pergélisol depuis des millénaires est érodé par les rivières et libéré dans l’environnement.
Dans une étude publié dans Lettres de recherche environnementale Aujourd’hui, des chercheurs de l’USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences introduisent une méthode plus précise pour mesurer la quantité de mercure libérée par le pergélisol par la rivière et estimer le mercure total en attente de libération.
Ce métal toxique constitue une menace environnementale et sanitaire pour les 5 millions de personnes vivant dans la zone arctique, dont plus de 3 millions vivent dans des zones où le pergélisol devrait disparaître complètement d’ici 2050.
« Il pourrait y avoir une bombe géante au mercure dans l’Arctique, prête à exploser », explique Josh West, co-auteur de l’étude et professeur de sciences de la Terre et d’études environnementales à l’USC Dornsife. Le mercure se déplace de l’air vers le sol et vers l’eau
La circulation atmosphérique naturelle de la planète a tendance à déplacer les polluants vers les hautes latitudes, ce qui entraîne une accumulation de mercure dans l’Arctique, explique West. « En raison de la façon dont il se comporte chimiquement, une grande partie de la pollution au mercure finit dans l’Arctique. Le pergélisol a accumulé tellement de mercure qu’il pourrait éclipser la quantité de mercure présente dans les océans, les sols, l’atmosphère et la biosphère réunis », a-t-il déclaré.
Crédit : Université de Californie du Sud
Dans l’Arctique, les plantes absorbent le mercure, puis meurent et s’intègrent au sol, qui finit par geler et former le pergélisol. Au fil des milliers d’années, les concentrations de mercure s’accumulent dans le sol gelé jusqu’à ce qu’il dégèle, un phénomène de plus en plus fréquent en raison du changement climatique.
L’équipe de recherche, qui comprend des collaborateurs du Caltech, du Yukon River Inter-Tribal Watershed Council, du MIT et de l’Université de technologie de Delft aux Pays-Bas, a concentré son étude sur deux villages du nord du bassin du fleuve Yukon en Alaska : Beaver, situé à environ 160 km au nord de Fairbanks ; et Huslia, à 400 km à l’ouest de Beaver.
Les méthodes précédentes d’estimation des niveaux de mercure, qui utilisaient des échantillons de carottes prélevés sur les trois premiers mètres (environ 10 pieds) du pergélisol, variaient jusqu’à quatre fois et étaient confrontées à des limites en raison de la profondeur d’échantillonnage.
Pour obtenir une plus grande précision, l’équipe dirigée par l’USC Dornsife a analysé le mercure dans les sédiments des berges et des bancs de sable, en exploitant les couches de sol plus profondes. « La rivière peut rapidement mobiliser de grandes quantités de sédiments contenant du mercure », a déclaré Isabel Smith, doctorante à l’USC Dornsife et auteure correspondante de l’étude.
Les chercheurs ont constaté que les niveaux de mercure dans les sédiments correspondaient aux estimations les plus élevées des études précédentes, confirmant que les échantillons de sédiments fournissent une mesure fiable de la teneur en mercure et offrent un aperçu plus approfondi des dangers cachés du pergélisol.
De plus, l’équipe a utilisé des données de télédétection par satellite pour surveiller la vitesse à laquelle le cours du fleuve Yukon change, ce qui évolue naturellement au fil du temps. Ces changements dans le cours du fleuve sont importants, car ils influent sur la quantité de sédiments chargés de mercure qui s’érodent des berges et se déposent le long des bancs de sable. Il est essentiel de comprendre ces changements dynamiques, car ils aident les chercheurs à prédire le mouvement du mercure.
Il est intéressant de noter que les sédiments à grains plus fins contenaient plus de mercure que ceux à grains plus grossiers, ce qui suggère des types de sols spécifiques qui peuvent présenter des risques plus importants.
« La prise en compte de tous ces facteurs devrait nous donner une estimation plus précise de la quantité totale de mercure qui pourrait être libérée à mesure que le pergélisol continue de fondre au cours des prochaines décennies », a déclaré Smith.
Quels ravages le mercure pourrait-il causer ?
Même si le mercure rejeté dans l’environnement par la fonte du pergélisol ne constitue pas aujourd’hui une menace toxique aiguë, ses effets s’accentuent au fil du temps. L’exposition augmente à mesure que le métal s’accumule dans la chaîne alimentaire, en particulier par l’intermédiaire du poisson et du gibier consommés par les humains.
West note que le risque de contamination par l’eau potable est minime. « Nous ne sommes pas confrontés à une situation comme celle de Flint, dans le Michigan », dit-il. « La plupart des humains sont exposés au mercure par l’alimentation. »
Les chercheurs soulignent également que même si le fleuve érode les berges et mobilise des sédiments chargés de mercure, il redépose également ces sédiments sur les bancs de sable et sur les plages le long des berges.
« Il y a un autre niveau de complexité ici », explique West. « Les rivières ré-enfouissent une quantité considérable de mercure. Pour vraiment comprendre la menace que représente le mercure, nous devons comprendre à la fois les processus d’érosion et de ré-enfouissement. »
Toutefois, les effets à long terme pourraient être dévastateurs, en particulier pour les communautés de l’Arctique qui dépendent de la chasse et de la pêche.
« Des décennies d’exposition, en particulier avec des niveaux croissants à mesure que davantage de mercure est libéré, pourraient avoir un impact énorme sur l’environnement et la santé de ceux qui vivent dans ces zones », a déclaré Smith.
Les chercheurs espèrent que les outils qu’ils ont développés permettront une évaluation plus précise de la « bombe à mercure », dans l’espoir qu’elle puisse être désamorcée.
Plus d’informations :
M Isabel Smith et al., Stocks de mercure dans le pergélisol discontinu et leur mobilisation par la migration fluviale dans le bassin du fleuve Yukon, Lettres de recherche environnementale (2024). DOI: 10.1088/1748-9326/ad536e