Enfouies dans le lit des cours d’eau et se déplaçant rarement au cours de leur vie, les moules d’eau douce sont des biomoniteurs, ce qui signifie qu’elles indiquent à quel point leur environnement est propre, selon les chercheurs de Penn State. À mesure que les bivalves se nourrissent de matière organique et filtrent l’eau qui les entoure, leurs tissus internes et leur coquille dure commencent à réfléchir tout ce qui se trouve dans leur environnement, y compris les particules radioactives.
Deux chercheurs du Département de génie civil et environnemental (CEE) de Penn State ont analysé la composition des moules en aval d’une installation de traitement centralisée dans l’ouest de la Pennsylvanie qui avait accepté et traité les eaux usées de fracturation hydraulique de l’industrie pétrolière et gazière pendant au moins deux décennies. L’installation, désormais déclassée, a cessé d’accepter les eaux usées produites par le pétrole et le gaz en 2019.
Les chercheurs ont découvert que, même des années plus tard, les tissus et les coquilles des moules contenaient du radium qui pouvait être attribué aux eaux usées provenant de la fracturation hydraulique dans les schistes de Marcellus. La formation rocheuse s’étend sous terre depuis la Virginie occidentale jusqu’à New York et constitue le plus grand gisement de gaz naturel du pays. Leurs conclusions sont disponibles en ligne dès maintenant et paraîtront dans le numéro de juin de Science de l’environnement total.
Bien que la plupart des installations de Pennsylvanie n’acceptent pas actuellement l’eau produite par le pétrole et le gaz, de 2008 à 2011, les rivières et les ruisseaux de Pennsylvanie ont vu un volume important d’eaux usées traitées provenant de la fracturation hydraulique dans les schistes de Marcellus. Les installations de traitement des eaux usées éliminent les principaux contaminants, dont le radium, avant de rejeter l’eau dans les eaux de surface, comme les rivières, selon les chercheurs. Cependant, l’eau traitée contient encore des traces de contaminants et est cinq à dix fois plus salée que l’eau des océans.
« Avec une salinité beaucoup plus élevée que celle du milieu environnant, l’eau rejetée a une empreinte chimique différente de celle à laquelle les moules sont habituées », a déclaré Nathaniel Warner, professeur du CEE et auteur correspondant de l’article. « Les moules les plus proches des rejets d’eau sont mortes. Plus en aval, les moules ont trouvé un moyen de tolérer la salinité et les matières radioactives et les ont plutôt absorbées dans leurs coquilles et leurs tissus. »
Il a expliqué que les autres types d’eaux usées ne contiennent généralement pas beaucoup de particules radioactives, mais que les eaux usées pétrolières et gazières trouvées profondément dans la terre et extraites par fracturation hydraulique contiennent souvent des proportions d’éléments uniques spécifiques – une sorte de signature qui peut être retracée. Les ratios uniques d’éléments radioactifs ont permis à l’équipe d’identifier que la source des contaminants est probablement les eaux usées traitées des schistes de Marcellus.
Pour collecter les échantillons pour l’analyse du radium, Katharina Pankratz, doctorante en CEE et première auteure de l’article, a contacté le Département de la protection de l’environnement (DEP) de Pennsylvanie pour obtenir un permis pour échantillonner des moules dans la rivière Allegheny. Les biologistes du DEP, qui ont proposé leur aide pour la collecte, ont identifié les espèces présentes, puis ont collecté au hasard 10 épis de l’Est – un type commun de moule – à quatre endroits désignés le long de la rivière.
Les chercheurs ont découvert qu’à un demi-kilomètre en aval d’un site de rejet, les moules présentaient environ le double de niveaux de radium total par rapport à celles en amont du site de rejet. Et les moules situées à cinq kilomètres en aval d’un site de rejet en contenaient moins que les moules plus proches du site, mais contenaient quand même une quantité mesurable de radium.
L’exposition aux rayonnements est mesurée en unités de dose appelées micro-Seiverts (μSv). Les chercheurs ont comparé la radioactivité des pointes orientales échantillonnées à celle des noix du Brésil, qui absorbent les radiations du sol dans lequel elles poussent. Une portion de 28 grammes de noix du Brésil contient 0,47 à 0,80 μSv, tandis que la valeur maximale calculée pour une seule moule collectée par les chercheurs dans le cadre de l’étude était de 63,42 μSv. Le agence internationale de l’énergie atomique recommande aux individus de limiter leur exposition annuelle à 1 000 μSv maximum. Toute exposition supplémentaire peut entraîner des problèmes de santé.
« En plus des nutriments, les moules filtrent également les contaminants présents dans la colonne d’eau, comme les métaux, les microplastiques, les composés chimiques synthétiques et d’autres contaminants émergents préoccupants », a déclaré Pankratz. « En fonction du contaminant et de sa composition chimique, s’il est suffisamment petit pour traverser les branchies des moules, il a le potentiel de s’accumuler dans leurs tissus ou de précipiter dans la structure de la coquille dure. »
Bien que ces moules ne soient pas récoltées pour la consommation humaine, des espèces plus grandes, comme les oiseaux d’eau, les ratons laveurs, les rats musqués et les loutres, mangent régulièrement des moules d’eau douce, ce qui signifie que la contamination pourrait remonter la chaîne alimentaire, a déclaré Pankratz.
« Cela soulève des inquiétudes quant aux impacts potentiels sur d’autres formes de vie aquatique, en particulier sur les espèces menacées plus vulnérables aux contaminants », a-t-elle déclaré. « Ces informations pourraient contribuer à façonner les futures réglementations relatives à l’évacuation des eaux usées dans les eaux de surface, en particulier dans les régions où les moules sont récoltées à des fins alimentaires. J’espère que cette étude inspirera de nouvelles recherches sur les conséquences écologiques de ces éliminations dans le monde entier. »
Plus d’information:
Katharina Pankratz et al, Radioactivité provenant de l’eau produite par le pétrole et le gaz accumulée dans les moules d’eau douce, Science de l’environnement total (2024). DOI : 10.1016/j.scitotenv.2024.172151