Évaluation des risques liés au fluorure dans les eaux souterraines du bassin de la rivière Mihe-Weihe, une région à forte teneur en fluor

En raison des caractéristiques de distribution et des causes peu claires du fluorure dans les eaux souterraines du bassin de la rivière Mihe-Weihe (Chine), il existe un risque plus élevé pour le développement et l’utilisation futurs des eaux souterraines. Sur la base de l’échantillonnage et de l’analyse systématiques, une équipe de chercheurs de l’Université des sciences et technologies du Shandong a étudié les caractéristiques de distribution et le mécanisme d’enrichissement du fluorure dans les eaux souterraines par la méthode graphique, la modélisation hydrogéochimique, le facteur de proportionnalité entre les ions conventionnels et l’analyse factorielle.

Leur analyse est publiée dans la revue Frontières des sciences et de l’ingénierie de l’environnement.

Le fluor est l’un des oligo-éléments essentiels pour l’être humain et a un effet positif sur le métabolisme, jouant un rôle dans la prévention des maladies. Cependant, le dépassement à long terme par le fluorure peut détruire les enzymes nécessaires au métabolisme des vitamines ; le fluorure peut non seulement endommager nos os, mais aussi entraîner la dégénérescence des tissus cérébraux, des reins et du système nerveux central, connue simplement sous le nom de « fluorose ».

Le fluor peut passer chez l’homme par l’eau potable, la nourriture et l’air, mais le taux d’absorption dans chaque milieu est différent. Le fluor contenu dans l’eau potable peut être digéré et absorbé par la majeure partie du corps humain, donc boire de l’eau riche en fluor est la principale cause de « fluorose ».

À l’heure actuelle, les ressources mondiales en eau sont confrontées à une pénurie extrême, ce qui a entraîné l’exploitation progressive des eaux souterraines peu profondes comme source d’eau potable dans de nombreux pays et régions, en particulier dans les régions arides et semi-arides du nord de la Chine. Actuellement, plus de 70 % de l’eau potable est fournie par des eaux souterraines peu profondes. Les eaux souterraines jouent un rôle vital en soutenant le développement bénin de l’écosystème et en maintenant la sécurité de vie de base des êtres humains.

Cependant, avec la croissance rapide de l’industrie et de l’agriculture, en particulier l’accélération continue de la construction urbaine et l’amélioration continue de l’industrialisation, la pollution des eaux souterraines peu profondes devient de plus en plus grave. En particulier, la teneur en fluor sur une grande surface dépasse la norme, ce qui menace gravement la santé humaine.

Par conséquent, la clarification des caractéristiques de distribution et du mécanisme d’enrichissement du fluor dans les eaux souterraines est la base pour résoudre les problèmes d’eau potable dans les zones sujettes à la fluorose et est également l’une des tâches importantes pour le traitement de la fluorose endémique.

Le bassin de la rivière Mihe-Weihe est une région à forte teneur en fluor dans les eaux souterraines de la péninsule du Shandong en Chine et fait partie de la zone de fluorose endémique en raison du dépassement à long terme par l’eau à haute teneur en fluor. Les habitants ont été gravement touchés par l’eau à haute teneur en fluor pendant longtemps, c’est donc un domaine clé pour la prévention et le contrôle de la fluorose endémique dans la province du Shandong.

La norme (GB17018-1997) pour la classification de la fluorose endémique est que la teneur en fluor est supérieure à 1,0 mg/L, ce qui indique une zone à faible incidence ; une teneur en fluor supérieure à 2,0 mg/L indique une zone d’incidence modérée ; une teneur en fluor supérieure à 4,0 mg/L indique une zone à incidence grave.

Sur la base de l’enquête sur la teneur en fluor de l’eau potable, il y avait 34 585 sources d’eau potable dans le bassin, et une moyenne de 6 à 7 ménages avaient un puits, dont 562 puits ont été identifiés comme des sources d’eau à haute teneur en fluor (zone à forte incidence ); ces puits ont fait 550 000 victimes, soit 55,9 % de la population totale ; 238 puits d’eau ont été identifiés comme sources d’eau modérément malades (zone d’incidence moyenne), représentant 42,35 % du nombre total de zones malades.

D’après l’enquête sur la fluorose endémique, 4 520 enfants de 8 à 12 ans et 2 002 patients avaient une fluorose dentaire, avec un taux de prévalence de 44,3 %. Il y avait 36 ​​802 adultes de plus de 16 ans et 700 patients atteints de fluorose squelettique, avec un taux de prévalence de 1,9 %. L’enrichissement en fluor des eaux souterraines constitue une grande menace pour la survie des résidents locaux et le développement durable de l’économie.

Mais maintenant, il y a un manque de recherche sur la migration et l’enrichissement du fluor dans les eaux souterraines peu profondes du bassin de la rivière Mihe-Weihe, ainsi que sur l’évaluation de la qualité de l’environnement et de la santé humaine causée par la pollution au fluor. Les effets négatifs de la pollution au fluor dans les eaux souterraines peu profondes ne sont pas clairs. Les travaux de l’équipe du professeur Peihe Zhai comblent cette lacune.

Dans cette étude, l’équipe de recherche a découvert que les eaux souterraines du bassin de la rivière Mihe-Weihe se caractérisent par un TDS élevé et une alcalinité faible, et que la concentration de fluorure dans les eaux souterraines est généralement élevée, avec une grande surface d’eau moyennement fluorée (0,50 mg /L–1,00 mg/L). Les eaux riches en fluor se trouvent principalement dans le nord-est (basses terres interfluviales et plaines alluviales-marines), qui sont des eaux de type HCO3·Cl-Na et HCO3-Na.

Dans le sens vertical, la concentration de fluorure diminue à mesure que la profondeur enfouie du niveau des eaux souterraines augmente. La richesse en fluor en saison des pluies est principalement contrôlée par l’altération des roches et la dissolution des minéraux contenant du fluor, et l’environnement faiblement alcalin, riche en sodium et pauvre en calcium, est la principale raison de la richesse en fluor en saison sèche.

Les résultats de l’évaluation de la contamination suggèrent que les eaux souterraines sont gravement polluées dans le nord-est du bassin de la rivière Mihe-Weihe et que la saison des pluies > la saison sèche. Il y a moins de risques écologiques, mais les risques pour la santé des adultes et des enfants doivent être pris en compte, en particulier dans les zones de sources d’eau de Weihan et Changyi pendant la saison des pluies.

Le travail de prévention du fluorure et d’amélioration de la qualité des eaux souterraines dans le bassin de la rivière Mihe-Weihe a été développé dans une direction scientifique et rationnelle, et les méthodes d’exploitation, d’utilisation et de gestion, adaptées à la situation locale, sont devenues un important contenu de recherche.

Les résultats de ce travail peuvent non seulement fournir une base scientifique pour l’utilisation durable des ressources en eaux souterraines locales et l’amélioration de la qualité de l’eau, mais aussi avoir une grande importance pour le traitement de la pollution au fluor dans les eaux souterraines peu profondes locales et la planification environnementale régionale.