Les eaux souterraines américaines deviennent de plus en plus salées : quelles conséquences pour les infrastructures, les écosystèmes et la santé humaine ?

Les scientifiques de l’US Geological Survey (USGS) surveillent la qualité des eaux souterraines dans les puits à travers le pays depuis plus de trois décennies, à la recherche de produits chimiques nocifs ou de substances résiduelles susceptibles de nuire aux écosystèmes ou aux humains. Au total, ils ont mesuré jusqu’à 500 constituants chimiques, dont des ions majeurs, des métaux, des pesticides, des composés organiques volatils, des engrais et des radionucléides.

Parmi ces constituants, il y a eu une augmentation significative des ions Na et Cl et des solides dissous, tous liés à la salinité. Détails et tendances trouvés dans l’étude multidécennale sera présenté lors de la réunion GSA Connects 2023 de la Geological Society of America, le mercredi 18 octobre.

L’étude fait actuellement partie du Réseau national sur la qualité de l’eau, poursuivant les travaux commencés en 1992 dans le cadre du Projet national d’évaluation de la qualité de l’eau. « L’objectif initial était d’évaluer l’état de la qualité de l’eau dans le pays, y compris les eaux souterraines, les eaux de surface et la santé écologique », explique Bruce Lindsey, hydrologue à l’USGS. Au fil du temps, ils se sont concentrés sur certains constituants susceptibles d’avoir des effets néfastes persistants.

Les chercheurs ont échantillonné des puits dans trois types de réseaux différents : zones domestiques, zones urbaines et zones agricoles. Les puits domestiques, ou les puits privés qui ne sont pas réglementés par l’Agence de protection de l’environnement ou une municipalité locale, représentaient des aquifères de profondeur moyenne et de l’eau potable. Les puits urbains et agricoles étaient moins profonds, généralement entre 30 et 50 pieds de profondeur.

« Le but de [sampling] ceux-ci devaient comprendre l’état et les tendances des niveaux d’eau les plus peu profonds », explique Lindsey. Ces puits peu profonds agissaient comme « une sorte de sentinelle de ce qui pourrait se déplacer plus profondément dans l’aquifère, pour ainsi dire ».

L’équipe a identifié 82 réseaux, chacun comportant de 20 à 30 puits, et identifié 28 éléments à suivre qui présentaient des niveaux de préoccupation. L’eau a été échantillonnée tous les 10 ans pour suivre les changements dans les concentrations chimiques. Ces constituants et les résultats d’échantillonnage sont visibles sur le Carte interactive des eaux souterraines de l’USGSqui montre des changements décennaux.

« Si nous examinons les 28 constituants des 82 réseaux, les matières dissoutes, le chlorure et le sodium ont connu des augmentations statistiquement significatives plus fréquemment que tous les autres constituants de notre liste », explique Lindsey. « Si vous regardez la carte, vous verrez immédiatement des motifs qui sautent aux yeux. »

L’un de ces endroits se situe dans les régions du Nord-Est et du Haut-Midwest, « en particulier autour des zones urbaines où il fait froid et où il y a beaucoup de sel de déneigement », explique Lindsey. « Nous avons obtenu des données sur l’application de sel de voirie et avons trouvé des corrélations entre ces augmentations de chlorure, de sodium et de solides dissous avec les taux d’application de sel de voirie. »

Mais une autre région présentait également des niveaux élevés de Cl, Na et de solides dissous : les régions arides du pays, notamment dans le sud-ouest. Ces régions ont naturellement une forte salinité du sol, mais l’irrigation complique le problème.

« Lors de l’irrigation de l’agriculture dans des régions arides, il y a beaucoup d’évaporation », explique Lindsey. « Donc, si la salinité de l’eau d’irrigation est relativement faible, mais qu’un pourcentage important de celle-ci s’évapore, [salinity levels] peut devenir défoncé. »

Ces niveaux croissants de Na, Cl et de solides dissous peuvent causer de multiples problèmes, à commencer par l’environnement. De nombreux cours d’eau sont alimentés par les eaux souterraines, et des concentrations plus élevées de chlorure dans l’eau peuvent perturber l’équilibre naturel auquel la vie aquatique est habituée. « [Rising levels] « C’est quelque chose qui peut prendre 20, 30, 40 ans à se développer… ce qui signifie que cela peut aussi prendre autant de temps pour se rétablir si la gestion des sources de salinité change », explique Lindsey.

Les ions de sel dissous peuvent également poser des problèmes pour les infrastructures. À mesure que la salinité des eaux souterraines augmente, la corrosivité peut devenir un problème. Les eaux souterraines corrosives, si elles ne sont pas traitées, peuvent dissoudre le plomb et d’autres métaux présents dans les tuyaux et autres composants présents dans la plomberie domestique.

Enfin, Lindsey et ses collègues ont également découvert un problème unique liés à l’augmentation de la salinité avec des implications pour la santé humaine. Dans un aquifère sableux du sud du New Jersey, ils ont découvert qu’un mélange d’eau à faible pH et d’eau souterraine à forte salinité avait mobilisé le radium, un élément radioactif nocif pour l’homme.

« Cela remonte au sel de déneigement », dit-il. « Le sel de voirie augmente, entraînant une augmentation du sodium et du chlorure, ce qui entraîne une augmentation du radium. »

Lindsey note qu’il semble y avoir une prise de conscience accrue des effets environnementaux du sel de déneigement, les camions épandant moins de sel ou les municipalités passant à une saumure à plus faible concentration. Et même si l’herbe morte près des routes salées indique clairement un problème de salinisation excessive, Lindsey espère que des recherches comme celle-ci mettront en évidence d’autres impacts en cascade de l’augmentation de la salinité des eaux souterraines.

« Le fait qu’il puisse y avoir des cours d’eau qui ne soient pas capables d’entretenir la vie aquatique, ou que vos canalisations puissent commencer à se corroder, ou cet autre problème plus rare où il y a du radium, montre qu’il existe d’autres aspects négatifs. [to rising groundwater salinity] ».

Leurs recherches antérieures sont publié dans la revue ACS ES&T Eau.