Malgré les risques pour la santé humaine, le dépistage de l’arsenic n’est pas requis pour la plupart des puits d’eau potable privés du New Jersey. Pour aider à combler cette lacune réglementaire, un chercheur de Rutgers a développé un modèle d’apprentissage automatique qui peut estimer la contamination par l’arsenic dans les puits privés sans avoir besoin d’échantillonner l’eau elle-même.
« Le New Jersey possède de nombreuses sources d’arsenic naturelles, qui peuvent élever la concentration d’arsenic dans les eaux souterraines », a déclaré Subhasis Giri, professeur de recherche adjoint au Département d’écologie, d’évolution et de ressources naturelles et auteur principal de l’étude publiée dans la revue. Science de l’environnement total. « Notre travail contribue à la compréhension de ce risque pour la santé humaine en révélant les sources de concentration d’arsenic dans les puits d’eau potable privés, ce qui contribuera à son tour à l’atténuation. »
L’arsenic se présente sous des formes organiques et inorganiques. Les sources naturelles sont les roches, les sols et l’eau, tandis que les sources anthropiques comprennent les pesticides, les produits de préservation du bois, l’exploitation minière et la fusion de minéraux contenant de l’arsenic. L’exposition à long terme à des niveaux élevés d’arsenic dans l’eau potable peut avoir de graves conséquences sur la santé, comme les maladies cardiaques, le diabète et le cancer.
Pour identifier les points chauds d’arsenic dans trois pays du centre-ouest du New Jersey (Hunterdon, Somerset et Morris), Giri et ses collègues de l’Université de Columbia et du New Jersey Institute of Technology ont développé un modèle informatique qui utilise l’apprentissage automatique pour prédire la probabilité qu’un puits privé est contaminé par des niveaux dangereux d’arsenic.
La première étape consistait à analyser les données de 2 626 puits privés collectés entre 2011 et 2019 par Raritan Headwaters, un groupe de conservation qui travaille dans le bassin versant de la rivière Raritan. Parmi ces puits, 496 avaient des concentrations d’arsenic égales ou supérieures à 5 microgrammes par litre, le niveau maximal autorisé par l’État dans les systèmes publics d’eau potable. Ces données ont été tracées sur une carte en utilisant les emplacements des puits.
Ensuite, les chercheurs ont développé des algorithmes d’apprentissage automatique pour déterminer ce qui contribue à des concentrations d’arsenic plus élevées. Les facteurs comprenaient le type de substrat rocheux géologique, le type de sol, la classe de drainage, la couverture de l’utilisation des terres, la présence de vergers, la contamination connue et les mines abandonnées à moins de 500 pieds de chaque puits.
Avec cet ensemble de données multicouches, Giri a comparé les niveaux d’arsenic prévus avec les niveaux réels des échantillons des eaux d’amont de Raritan.
« Nous avons découvert que la principale source d’arsenic provient de la géologie plutôt que des activités humaines », a déclaré Giri.
Par exemple, le basalte, un type de roche commun dans toute la zone d’étude, est composé de minéraux à forte concentration d’arsenic qui peuvent s’infiltrer dans les eaux souterraines. Le deuxième contributeur le plus important était le type de sol, suivi de l’utilisation des terres, a-t-il déclaré.
Deux modèles ont été créés, atteignant respectivement 55 % et 66 % de précision.
La plupart des approvisionnements publics en eau aux États-Unis sont réglementés en vertu de la loi fédérale sur la sécurité de l’eau potable, mais les puits privés ne sont souvent pas réglementés. En 2001, le New Jersey Private Well Testing Act a été introduit, mais il n’exige que des tests obligatoires lorsqu’une propriété est achetée ou vendue ou si le puits est utilisé par des locataires.
Sur les quelque 400 000 puits privés du New Jersey, jusqu’à 80% ne sont pas surveillés pour la qualité de l’eau, ont découvert les chercheurs. Giri a déclaré que des modèles informatiques tels que ceux qu’il a développés peuvent aider à identifier les zones à risque d’arsenic plus élevé, donnant aux propriétaires de puits des informations supplémentaires lors de la planification de leur stratégie de test.
« La capacité de cartographier les » points chauds « potentiels de concentration élevée d’arsenic facilite les efforts visant à cibler les programmes de test de puits et à mettre en œuvre des solutions », a déclaré Giri. « Tester la qualité d’un puits représente un fardeau financier pour les propriétaires, et des outils comme notre logiciel de modélisation peuvent être des moyens rentables d’aider à équilibrer les risques.
Plus d’information:
Subhasis Giri et al, Révélant les sources d’arsenic dans l’eau de puits privés à l’aide de la classification et de la régression aléatoires des forêts, Science de l’environnement total (2022). DOI : 10.1016/j.scitotenv.2022.159360