Petroleum-driven groundwater contamination in Azzan city, Yemen: Integrated assessment using hydrochemistry, trace metals, PAHs, and PCBs

Dans de nombreuses parties du monde, le sol sous nos pieds agit comme un vaste réservoir caché, stockant l'eau qui s'est filtrée lentement à travers des couches de roche et de sable. Cette eau souterraine est souvent la seule source d'eau potable pour les communautés vivant dans des régions sèches et arides où la pluie est rare et les rivières sont à sec. Cependant, cette ressource souterraine n'est pas immunisée contre les activités de l'industrie humaine. Lorsque le pétrole est extrait, transporté ou traité, il peut fuir dans le sol et s'infiltrer dans ces aquifères, emportant avec lui un mélange complexe de substances nocives. Ces contaminants comprennent des métaux lourds, des éléments toxiques qui ne se décomposent pas, et des produits chimiques organiques qui peuvent persister dans l'environnement pendant des décennies. Comprendre comment ces polluants se déplacent, comment ils se mélangent aux minéraux naturels déjà présents dans l'eau, et ce qu'ils signifient pour la santé humaine est une tâche critique pour les scientifiques travaillant à la protection de la sécurité publique.

Dans la ville d'Azzan, située dans le gouvernorat de Shabwah au Yémen, des chercheurs ont récemment mené une enquête détaillée sur un scénario précisément de ce type. Cette zone est aride et se situe à proximité d'un corridor majeur pour les pipelines de pétrole brut, ce qui fait de l'eau souterraine locale une cible potentielle de contamination par l'industrie pétrolière. Une équipe de scientifiques issus d'universités du Yémen et de Tunisie s'est donné pour mission de cartographier la qualité de l'eau de sept puits situés le long de cet itinéraire de pipeline. Leur objectif n'était pas seulement de mesurer si l'eau était salée ou sale, mais de réaliser un contrôle complet combinant l'étude de la chimie de l'eau, des métaux toxiques et de polluants organiques spécifiques connus sous le nom d'hydrocarbures aromatiques polycycliques et de polychlorobiphényles. En examinant tous ces facteurs ensemble, ils visaient à distinguer la pollution causée par des processus géologiques naturels de la pollution causée par l'activité humaine, afin de déterminer finalement le risque que cette eau pose pour les populations qui en dépendent.

Les chercheurs ont commencé par collecter des échantillons d'eau provenant des sept puits en décembre 2024. Ils ont analysé les propriétés physiques de l'eau, telles que sa température et sa capacité à conduire l'électricité, ce qui sert de mesure de la quantité de sels et de minéraux dissous présents. Ils ont constaté que l'eau variait considérablement d'un puits à l'autre. Certains échantillons étaient relativement frais, tandis que d'autres étaient fortement minéralisés, contenant des solides dissous allant de 406 à 3078 milligrammes par litre. La composition chimique de l'eau était dominée par le calcium, le magnésium et le sulfate, un schéma qui suggère que l'eau interagit naturellement avec les roches à travers lesquelles elle circule, dissolvant des minéraux comme le gypse et le calcaire. Ce processus naturel crée un niveau de base de salinité, mais les chercheurs ont remarqué que, dans certains puits, les niveaux de ces minéraux étaient exceptionnellement élevés, laissant présager des influences additionnelles.

Au-delà des minéraux naturels, l'équipe a recherché des métaux traces toxiques qui accompagnent souvent les activités pétrolières. Ils ont découvert que l'eau de plusieurs puits contenait des niveaux dangereux de plomb, d'arsenic et de cadmium. Dans certains emplacements, la concentration de plomb était bien au-dessus des limites de sécurité fixées pour l'eau potable, et les niveaux d'arsenic étaient similairement alarmants. Les puits nommés Mahdi et Atash sont apparus comme les plus gravement touchés, présentant les plus fortes concentrations de ces métaux toxiques. Les scientifiques ont calculé divers indices de pollution pour quantifier la gravité du problème, et les résultats sont sans appel : l'eau dans ces zones a été jugée impropre à la consommation en raison de la charge cumulative de métaux lourds. Cette contamination n'était pas uniforme ; elle était concentrée dans des points chauds spécifiques, suggérant que la pollution n'était pas seulement le résultat de la géologie locale mais était pilotée par des fuites ou des déversements localisés provenant de l'infrastructure pétrolière voisine.

L'enquête s'est également tournée vers les polluants organiques, spécifiquement les hydrocarbures aromatiques polycycliques, ou HAP, et les polychlorobiphényles, ou PCB. Ce sont des composés chimiques complexes que l'on trouve souvent dans le pétrole brut et les déchets industriels. Les chercheurs ont détecté ces deux types de produits chimiques dans chaque échantillon testé. Les HAP trouvés dans l'eau étaient principalement des composés à faible poids moléculaire, le naphtalène constituant près de 90 % du total. Cette signature chimique spécifique est un indicateur fort que la source de la pollution est le pétrole lui-même, plutôt que quelque chose comme la combustion du bois ou du charbon. De même, les PCB détectés étaient dominés par des composés tétrachlorés, qui sont connus pour persister longtemps dans l'environnement. La présence de ces produits chimiques dans tous les puits a confirmé que le système d'eau souterraine est contaminé par des polluants organiques persistants qui ne se dégradent pas facilement.

Pour comprendre comment ces différents polluants sont liés entre eux, les scientifiques ont utilisé des outils statistiques pour rechercher des modèles dans leurs données. Ils ont découvert une connexion très forte entre la salinité de l'eau et la quantité de HAP présents ; à mesure que la teneur en sel augmentait, la concentration de ces polluants organiques augmentait également. Cela suggère que les mêmes processus déplaçant les sels à travers l'aquifère transportent également les produits chimiques liés au pétrole. L'analyse a également séparé les puits en groupes distincts basés sur leurs niveaux de contamination. Les puits de Mahdi et Atash formaient un groupe avec la pollution la plus élevée, tandis que d'autres comme Al-Mashroa présentaient des niveaux plus faibles. Ce regroupement a confirmé que la contamination n'est pas un problème généralisé dans toute la région, mais qu'elle est concentrée dans des zones spécifiques où l'impact du corridor du pipeline est le plus sévère.

Peut-être la partie la plus critique de l'étude a été l'évaluation de ce que cette contamination signifie pour la santé humaine. Les chercheurs ont calculé les risques potentiels pour les personnes susceptibles de boire cette eau sur une longue période. Ils ont constaté que le risque de problèmes de santé non cancéreux, tels que les dommages aux organes, était extrêmement élevé, avec un indice de danger supérieur à seize fois la limite de sécurité. Ce danger est principalement dû à l'exposition à l'arsenic et au plomb. De plus, le risque de développer un cancer en buvant cette eau a également été jugé nettement supérieur à ce qui est considéré comme acceptable. La présence simultanée de métaux toxiques et de composés organiques cancérigènes crée une double menace, ce qui signifie que l'eau représente un danger sérieux et à long terme pour la santé de la communauté.

L'étude conclut que les eaux souterraines de la ville d'Azzan sont prises dans une situation complexe où les processus géologiques naturels ont créé une eau riche en minéraux, laquelle est ensuite gravement compromise par l'activité humaine. Les preuves indiquent clairement que les activités liées au pétrole sont le moteur des pics de métaux toxiques et de polluants organiques observés dans les puits les plus affectés. Les chercheurs soulignent qu'il ne s'agit pas d'un problème qui peut être ignoré ou résolu par une simple dilution, car le climat aride limite la capacité naturelle de l'environnement à évacuer ces contaminants. Ils appellent à une surveillance continue de l'eau, à des contrôles plus stricts sur les infrastructures pétrolières et à des efforts ciblés pour protéger les puits les plus vulnérables. Sans une intervention immédiate et soutenue, les ressources en eau de cette région font face à un avenir de dégradation progressive, laissant la population locale avec des options de plus en plus limitées pour son besoin le plus fondamental.