Au bord des champs de Behrend, où un sentier mène à un parking d'un acre, Pam Silver se penche et met une poignée de neige dans un petit gobelet en plastique.

C'est février, 2016. Argent, professeur distingué de biologie à Penn State Erie, Le Collège Behrend, remet la coupe à Mali Lubic, l'un d'une douzaine d'étudiants en biologie et en sciences de l'environnement qui se sont portés volontaires pour ramasser de la neige à 110 endroits sur le campus. Lubic le place dans un fourre-tout avec une grille de quatre acres mappée sur le couvercle. La neige fraîche souffle autour d'elle alors qu'elle la scelle.

"Je pourrais me passer de ce vent, " dit Lubic.

Ils sont ici depuis une heure, ventouses des berges de Trout Run, et des bois au-dessus, et d'un endroit juste au-delà du tapis de lancer du poids de l'équipe d'athlétisme. Ils ont des échantillons de la piste cyclable, les bords du troisième et du premier but du terrain de softball, et à partir de la base du panneau directionnel qui guide la circulation hors de la quatre voies, 180 millions de dollars Bayfront Connector qui longe le bord nord du campus.

Argent, un écologiste aquatique, ramasse la neige pour récupérer le sel gemme qui y a été mélangé. Elle veut savoir où le sel qui est lavé, labouré, et soufflé hors des chemins et des routes du campus va après la fonte des neiges. Dans le laboratoire, elle, Lubic et d'autres étudiants feront fondre les échantillons et mesureront leur conductivité électrique, une indication de la quantité de sel dans chacun. Ces données permettront d'affiner une carte qui montre les concentrations élevées de sel non seulement sur les stationnements et les allées du collège, mais aussi le long de Trout Run, qui se jette dans le ruisseau Fourmile, qui se jette dans le lac Érié, la principale source d'eau potable pour le 280, 000 habitants du comté d'Érié.

Quand il neige à nouveau, et le caissier de banque ou le postier ou le charretier au supermarché, piétinant la pente d'hiver, plaisante que les hivers d'Erie ne se terminent jamais vraiment, Silver aura des données qui le prouvent.

Quatre mois plus tard, un jour à 88 degrés, elle vérifiera la salinité à Glenhill Stream, à un jet de pierre de son bureau de l'édifice Benson. Il sera neuf fois plus élevé qu'il ne devrait l'être.

Avantages et coûts

Silver accepte qu'un certain niveau de sel est nécessaire. Le 4, 300 étudiants et 700 salariés qui vivent, étudier, et travailler à Penn State Behrend le font pendant la saison hivernale, qui à Érié produit généralement plus de 100 pouces de neige.

« A court terme, la principale préoccupation est la sécurité, " Silver explique. « Nous ne voulons pas que les gens tombent en marchant vers la classe. »

Le personnel de maintenance et d'exploitation du campus, qui a fourni des données et un soutien logistique pour son étude, applique plus de 500 tonnes de sel gemme aux allées et aux stationnements du collège chaque année. Ils le mélangent avec du gravier, ce qui ajoute de la friction. Le grain réduit également le coût du sel, qui est acheté en vrac auprès de Morton Salt, qui extrait chaque année plus de 1,3 million de tonnes de sel gemme d'un vaste gisement 2, 000 pieds sous le lac Érié. Même à ce moment là, le coût est important :le collège dépensera plus de 39 $, 000 sur le sel gemme cette année.

Les bordures de parking gardent une partie du sel sur le trottoir, réduire les niveaux de sel dans les zones adjacentes. Les ponceaux en attirent davantage dans les égouts pluviaux, qui finit par se jeter dans le lac. Un système de drainage élaboré sous le Bayfront Connector dirige le ruissellement vers une zone humide artificielle et loin des maisons voisines. Une deuxième zone humide absorbe les excès de sel provenant de la route.

Le ministère des Transports de Pennsylvanie est conscient de son utilisation du sel :il en applique près de 27, 500 tonnes de sel chaque année sur 779 miles de routes du comté d'Erie, y compris les autoroutes. En 2003, lorsque le connecteur a été terminé, le département a demandé à Silver d'étudier l'impact de la nouvelle route sur les animaux à proximité.

"Nous avions ces tout neufs, des zones humides vierges qui n'avaient jamais eu d'eau, " dit-elle. " C'était un point de départ parfait pour une étude de recherche. "

Des enregistreurs de données achetés par le ministère des Transports de Pennsylvanie ont mesuré le niveau de sel dans et à proximité de l'une de ces zones humides pendant trois ans. Silver a analysé les données, et les sédiments du fond des zones humides, évaluer l'impact sur les moucherons non piqueurs, qui vivent dans des conditions marécageuses.

"Les moucherons sont une bonne espèce indicatrice, " Silver explique. " Ils sont faciles à cultiver, leur biologie est bien comprise, et ils vivent dans la boue. Si le sel va s'accumuler, il sera là, dans le sédiment. Nous pouvons voir comment cela les affecte."

Deux ans après l'ouverture de la route, il y avait beaucoup moins de moucherons dans la zone humide conçue pour recevoir le ruissellement que dans d'autres zones humides construites qui étaient exemptes de sel.

Silver aimerait connaître l'impact des concentrations élevées de sel sur d'autres brins du réseau trophique, y compris les algues, salamandres, grenouilles, et poisson. "La salinisation de l'eau douce peut causer d'immenses dommages écologiques, " dit-elle. " Tous les services naturels que l'eau douce fournit, y compris la photosynthèse et le traitement des feuilles - les processus qui ne sont pas sur notre radar, mais qui nous maintiennent en vie, en sont directement affectés."

Il y a aussi un coût économique :la pêche récréative est une entreprise de 1,3 milliard de dollars en Pennsylvanie, selon la Fish and Boat Commission de l'État. Cela disparaît si l'habitat ne peut plus soutenir les poissons.

Pour l'instant, cependant, Silver se concentre sur le ruissellement de sel sur le campus de 854 acres de Penn State Behrend. "Si nous pouvons rassembler les morceaux ici, " elle dit, "nous aurons une image beaucoup plus complète de l'impact de ce sel sur notre environnement, y compris notre eau potable. Si nous pouvons développer de nouvelles méthodes pour le contenir, ou pour l'utiliser plus efficacement, et nous pouvons souligner ce succès, autre, des entités plus grandes, compris les communes, pourrait emboîter le pas."

Voir le problème

"Pour résoudre un problème, il faut d'abord le voir, " dit Michael Naber, maître de conférences en géosciences. Avec l'aide de Devin Beggs, une majeure en sciences, Naber a cartographié les niveaux de conductivité que Silver et ses étudiants ont enregistrés sur une période de six semaines l'hiver dernier. Ces données, tirés des 110 sites d'échantillonnage, lui a permis de prédire la présence de sel ailleurs sur le campus.

"Les gens savent que ce genre de choses existe, " dit-il. " Ils le voient sur leurs voitures et leurs bottes et sur les tapis quand ils entrent dans un immeuble. Ce qui est révélateur, c'est à quel point il est concentré dans certains domaines."

Sur sa carte, le petit parking près de Glenhill Farmhouse est en rouge avec le bouton d'alarme. Certains échantillons de neige prélevés là-bas avaient des taux de conductivité de plus de 44, 000 microsiemens/cm, qui est 40 fois le niveau de sécurité pour l'eau potable. A cette concentration, le sel tue l'herbe, algues, moucherons, et poisson.

Au cours de l'année suivante, Naber travaillera avec Michael Rutter, professeur agrégé de statistiques, pour affiner les projections de distribution de sel sur la carte. Ils utiliseront des données supplémentaires, y compris des échantillons de la bordure sud du campus, où la construction d'une résidence universitaire de 250 lits devrait débuter fin 2017, modifier le tracé du ruissellement vers des altitudes plus basses.

En novembre, Silver collectera une mine de nouvelles informations à partir de trois enregistreurs de données qu'elle a placés dans des flux sur le campus. Les enregistreurs mesurent la conductivité de l'eau toutes les 15 minutes. En faisant correspondre ces données aux bulletins météo, L'argent devrait être en mesure de déterminer à quelle vitesse les pics de conductivité pendant les tempêtes et les périodes de réchauffement, et combien de temps les concentrations de sel restent élevées.

Des échantillonneurs supplémentaires seront fixés aux grilles de 15 égouts pluviaux du campus. Cet effort est coordonné par Tony Foyle, professeur agrégé de géologie, dont les étudiants mesureront la conductivité de l'eau qui pénètre dans les drains lors des événements de pointe de débit, y compris les tempêtes. Un pic dans ces lectures serait particulièrement troublant :des médaillons sur le dessus des grilles expliquent que les tuyaux situés en dessous se jettent dans Trout Run.

Des choix éclairés

La troisième phase du projet impliquera des membres du corps professoral ayant une expertise au-delà des départements de biologie et de géologie. Silver a une compétence particulière pour ouvrir son travail à d'autres collaborateurs, y compris les étudiants de premier cycle.

« Je parle beaucoup de ce projet, " dit-elle. " Je continue de le mettre là-bas, en disant, essentiellement, 'C'est ce que nous faisons. Tu veux jouer?' Les gens en ramassent les morceaux qui les intéressent."

Des lycéens de la Northwest Pennsylvania Collegiate Academy aident Luciana Aronne, maître de conférences en chimie, tester les échantillons de neige de Silver pour le chlorure.

Déborah Aruguete, professeur assistant en sciences de l'environnement, fournira une analyse supplémentaire. Elle étudie l'impact sur les sols lorsque des métaux toxiques sont libérés dans les émissions automobiles. Ces métaux font encore plus de dégâts lorsqu'ils sont mélangés avec du sel.

Silver a rencontré Joshua Shaw, professeur agrégé de philosophie, pour discuter des ramifications éthiques de l'utilisation du sel. Elle voit également des opportunités de travailler avec des collègues des départements de communication et de sciences politiques du collège.

"Les problèmes environnementaux ne commencent pas par la science, " explique-t-elle. " Ils résultent du besoin ou du désir de personnes d'autre chose. Ils sont politiques, social, et les problèmes économiques, et pour y remédier, vous avez vraiment besoin d'obtenir l'adhésion de la communauté au sens large. Si nous pouvons rassembler toutes ces pièces et présenter une image claire de l'impact de ce sel sur notre environnement, les gens diront, 'Wow, Je n'en avais aucune idée.' Puis, peut être, ils vont changer leurs habitudes."

Silver et ses étudiants ont discuté d'une longue liste de solutions potentielles, y compris des hauteurs de bordure plus élevées et l'utilisation de saumures (mélanges de sels liquides) pour traiter les routes avant que la neige ne tombe. Il faut quatre fois plus de sel pour enlever la glace après sa formation que pour l'empêcher avant ou pendant un événement neigeux, une étude de 2014 du Département des transports de l'État de New York a révélé.

D'autres options incluent des auvents, panneaux solaires et chemins fermés qui relient certains bâtiments du campus. Les bâtiments scientifiques Otto Behrend et Hammermill ont été connectés en 2015, permettant aux étudiants de se déplacer dans le complexe de six bâtiments de l'École des sciences sans avoir à sortir.

C'est une solution coûteuse. La propre approche de Silver - pour tracer son propre chemin, dès que possible, éviter les surfaces gelées ou recouvertes de croûtes - n'est plus réaliste :la plupart des gens préfèrent prendre le plus clair, itinéraire le plus pratique.

Elle y va, bien que, avec son fourre-tout plein d'échantillons, en sortant du chemin dégagé et dans la neige profonde. ça la serre, comme les sables mouvants du cinéma, serrant sur toute la longueur de ses jambes. Elle avance péniblement, Lubic quelques pas derrière, soulevant de fins nuages ​​de lumière, neige blanche. Le chemin, et le sel qui l'a éclairci, n'est qu'une pièce d'un puzzle beaucoup plus vaste, un rappel que chaque commodité vient avec une certaine conséquence.