Hydrogeochemical controls and health risk assessment of co-occurring nitrate and arsenic in private wells of the western Kansas High Plains Aquifer USA
Cette étude révèle que si la plupart des puits privés de l'aquifère des High Plains dans l'ouest du Kansas respectent les limites réglementaires actuelles pour les nitrates et l'arsenic, une partie significative présente néanmoins des risques sanitaires modérés à élevés pour les enfants et les adultes en raison d'une contamination concomitante induite par la charge agricole et la mobilisation géogénique, suggérant ainsi la nécessité d'une gouvernance éclairée par les risques avec des seuils plus stricts.
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Dans le cœur rural de l'ouest du Kansas, là où la terre s'étend plate et dorée sous un ciel immense, la plupart des familles ne boivent pas l'eau des robinets de la ville. Au lieu de cela, elles dépendent de puits privés creusés profondément dans le sol pour puiser l'eau de l'aquifère des High Plains, un vaste réservoir souterrain de sable et de gravier qui détient le sang vital de la région. Cette eau est généralement claire et fraîche, mais elle porte des fardeaux invisibles. Deux types distincts de contamination se cachent souvent en elle : le nitrate, qui s'infiltre depuis les champs agricoles où l'on utilise des engrais azotés pour cultiver le blé et le sorgho, et l'arsenic, un poison d'origine naturelle libéré par les roches profondes lorsque l'équilibre chimique de l'eau change. Si le nitrate est un produit de l'agriculture moderne, l'arsenic est un héritage géologique, pourtant tous deux peuvent finir dans le même verre d'eau. Le danger ne réside pas seulement dans l'existence de ces substances, mais dans le fait que les règles de sécurité actuelles, conçues il y a des décennies, pourraient ne pas saisir toute l'étendue du risque qu'elles font peser sur les personnes qui les boivent chaque jour.
Une équipe de chercheurs de la Fort Hays State University s'est donné pour mission de comprendre exactement comment ces deux contaminants se comportent ensemble dans les puits privés de quatre comtés de l'ouest du Kansas. Ils ont collecté de l'eau provenant de cinquante et un habitations et sources, testant une large gamme de produits chimiques pour voir ce qui se trouvait réellement dans l'eau et comment cela y était arrivé. Leur travail a révélé un tableau complexe où les règles de la chimie contredisent souvent les règles de la réglementation. Ils ont découvert que si la grande majorité de ces puits semblaient sûrs selon les normes gouvernementales actuelles, un examen plus approfondi des risques pour la santé racontait une histoire différente. L'étude s'est concentrée intensément sur les enfants, qui sont plus vulnérables aux toxines car ils boivent plus d'eau par rapport à leur poids corporel et sont encore en plein développement. Lorsque les chercheurs ont calculé le risque réel pour la santé d'un enfant buvant cette eau, ils ont découvert que près de quatre-vingt-cinq pour cent des puits présentaient un niveau de risque modéré à très élevé, même si quatre-vingt-dix pour cent d'entre eux étaient officiellement étiquetés comme conformes.
Les chercheurs ont découvert que la contamination ne suivait pas les lignes d'une carte de comté. On pourrait s'attendre à ce qu'un comté fortement agricole présente des taux élevés de nitrate partout, ou qu'un comté possédant certains types de roches présente des taux élevés d'arsenic partout. Cependant, les données n'ont montré aucun tel schéma. Au contraire, le danger était hautement localisé, changeant d'un puits à l'autre à seulement quelques kilomètres de distance. Cela s'explique par le fait que les deux contaminants sont mus par des forces opposées. Le nitrate prospère dans une eau riche en oxygène, une condition créée par la pluie et l'irrigation qui lavent les engrais dans le sol. L'arsenic, en revanche, est libéré lorsque l'eau devient pauvre en oxygène, une condition qui peut se produire dans de petites poches du sol où la matière organique se décompose. Comme ces conditions peuvent coexister côte à côte dans un même paysage, une famille peut avoir un puits avec un taux élevé de nitrate et un faible taux d'arsenic, un autre avec un taux élevé d'arsenic et un faible taux de nitrate, ou une combinaison dangereuse des deux, selon la géologie spécifique située sous sa propriété.
L'étude a également examiné comment la chimie de l'eau elle-même contrôle ces poisons. Ils ont trouvé que l'arsenic a tendance à voyager avec le fer et apparaît plus souvent lorsque l'eau est légèrement alcaline, suggérant qu'il est délavé des surfaces minérales profondes du sous-sol. Le nitrate, inversement, voyage avec les sels et le calcium, confirmant son lien avec les activités agricoles de surface. Les chercheurs ont utilisé une méthode appelée analyse en composantes principales, qui consiste à trier un tas de données désordonnées en catégories nettes pour voir ce qui en dirige les changements. Ce tri a confirmé que la chimie de l'eau est régie par trois processus distincts : la teneur minérale naturelle des roches, les conditions alcalines qui libèrent l'arsenic, et les niveaux d'oxygène qui emprisonnent ou libèrent le poison. Ces processus opèrent de manière indépendante, ce qui signifie qu'un puits peut être sûr vis-à-vis d'un contaminant tout en étant hautement dangereux vis-à-vis de l'autre, ou qu'il peut être frappé par les deux si les conditions locales convergent.
La découverte la plus frappante fut peut-être l'écart entre ce que la loi stipule et ce que les données de santé indiquent. Selon les réglementations actuelles, un puits est considéré comme non sûr uniquement si le nitrate dépasse dix milligrammes par litre ou si l'arsenic dépasse dix microgrammes par litre. Dans cette étude, un seul puits dépassait la limite pour l'arsenic, et cinq dépassaient celle pour le nitrate. Selon le décompte officiel, l'eau était sûre dans presque tous les foyers. Cependant, lorsque les chercheurs ont appliqué des preuves scientifiques plus récentes suggérant que les risques pour la santé commencent à des niveaux bien inférieurs, le tableau a radicalement changé. Si la limite de sécurité pour le nitrate était abaissée à cinq milligrammes par litre et pour l'arsenic à cinq microgrammes par litre, plus de la moitié des puits de l'étude seraient soudainement considérés comme non sûrs. Ce changement signifierait que des dizaines de familles, qui croient actuellement que leur eau est saine, consomment en réalité une eau qui présente un risque mesurable de cancer ou d'autres maladies chroniques au cours d'une vie.
Les chercheurs ont calculé le risque de cancer à vie pour les adultes et les enfants buvant cette eau et ont trouvé qu'environ vingt-cinq pour cent des puits posaient un risque de cancer inacceptable pour les adultes, un niveau que les agences de santé cherchent généralement à éviter. Pour les enfants, le risque était encore plus prononcé en raison de leur petite taille et de leur consommation d'eau plus élevée. Un puits du comté de Norton s'est distingué comme particulièrement dangereux, avec des niveaux d'arsenic et de nitrate suffisamment élevés pour poser une menace grave à tout enfant vivant là. L'étude conclut que le système actuel de surveillance, qui repose sur de larges enquêtes au niveau des comtés et sur des seuils de sécurité obsolètes, échoue à protéger les résidents ruraux. Les auteurs suggèrent que les propriétaires de puits privés, en particulier ceux ayant de jeunes enfants, devraient tester leur eau plus fréquemment et envisager des systèmes de traitement comme l'osmose inverse, qui peut éliminer à la fois le nitrate et l'arsenic. Ils recommandent également que les gouvernements locaux mettent à jour leurs directives pour refléter les limites de sécurité plus strictes que la science moderne soutient, afin de garantir que les risques invisibles dans l'eau soient enfin mis en lumière.
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