Les eaux souterraines dans les zones rurales du Bangladesh contiennent de l'arsenic à 10 à 100 fois la quantité de niveaux de consommation sans danger, mais est consommée comme eau potable dans les puits et a conduit à des cas de maladies cardiaques et de cancer. Des traces d'arsenic sont également consommées à travers le riz, un aliment de base du pays densément peuplé.

le professeur Charles Harvey et l'étudiante diplômée Brittany Huhmann, tous deux du Département de génie civil et environnemental (CEE) du MIT, voyagé au Bangladesh pendant les saisons de croissance 2015 et 2016 pour voir comment les eaux souterraines contaminées, déposé par irrigation, impacte les rendements du riz.

L'arsenic est un élément naturel que l'on trouve dans le monde entier, mais certains endroits ont des concentrations élevées d'arsenic dans les eaux souterraines. C'est le cas au Bangladesh. Bien que boire de l'eau contaminée reste un problème critique, l'eau contenant de l'arsenic a également un impact sur les rendements des cultures lorsqu'elle est utilisée pour l'irrigation en milieu agricole. Harvey et Huhmann ont poursuivi cette étude pour mieux comprendre l'impact de l'arsenic sur les rendements du riz au Bangladesh, et l'ampleur potentielle de cet événement.

"La plupart des gens [dans les zones rurales du Bangladesh] dépendent des eaux souterraines non traitées pour leur eau potable. Il n'y a pas beaucoup de traitement centralisé de l'eau, surtout en milieu rural, " dit Huhmann, l'auteur principal d'un article récent décrivant les recherches de l'équipe. « Donc, la plupart du temps dans les domaines où nous avons travaillé, chaque famille aurait son propre puits pour boire, et beaucoup de ces puits contiennent de l'arsenic, Malheureusement, et les gens peuvent ou non savoir. »

Les conclusions de l'étude, menée en collaboration avec des chercheurs de l'Université de Dhaka au Bangladesh, L'Université de Cornell, et l'Université de Columbia, ont été récemment publiés dans la revue Sciences et technologies de l'environnement .

Le riz est une culture importante au Bangladesh, et c'est la principale source de calories dans le pays d'environ 160 millions d'habitants. Les agriculteurs indépendants cultivent principalement deux types de riz, qui sont récoltés selon un cycle saisonnier. Le riz Aman est cultivé pendant la mousson, de juin à mi-novembre, et utilise les précipitations naturelles pour pousser dans les champs inondés. riz boro, d'autre part, est cultivé pendant le sec, L'hiver, et nécessite un arrosage. L'eau utilisée pour irriguer les terres agricoles provient de la nappe phréatique via des puits, déposant finalement divers niveaux d'arsenic dans le sol.

En 2015, Harvey, Huhmann et leurs collaborateurs se sont lancés dans une étude de deux ans pour documenter l'impact de l'arsenic sur les rendements des cultures. Contrairement aux études précédentes sur cette question, les chercheurs ont mené leur étude sur le terrain plutôt qu'en milieu contrôlé, comme les serres. Ils ont également expliqué une myriade d'autres facteurs en recherchant le sol d'un certain nombre de fermes rizicoles pour obtenir une compréhension plus complète des impacts de l'arsenic sur le rendement du riz à travers le Bangladesh.

« Pour faire de réels progrès sur ce genre de problème difficile, il faut vraiment travailler longtemps dans la région, ", dit Harvey. "La Bretagne a mené le genre d'étude requise :des expériences de terrain contrôlées et minutieuses couvrant de vastes zones et plusieurs années."

Pour déterminer l'impact de l'eau contaminée sur le rendement des cultures de riz boro, Harvey, Huhmann, et leurs collaborateurs ont travaillé avec 16 riziculteurs locaux pour évaluer leurs champs. Les différents emplacements ont permis aux chercheurs de tenir compte d'une variété de conditions de terrain et de niveaux d'arsenic. L'équipe a sélectionné les rizières étudiées dans le district de Faridpur au Bangladesh en raison de leur proximité avec des puits connus pour avoir des concentrations élevées d'arsenic.

"Beaucoup d'agriculteurs étaient vraiment intéressés [au projet]. Ils n'avaient pas pensé au fait que l'arsenic pouvait affecter leurs cultures, " dit Huhmann. " Certains d'entre eux avaient entendu parler de l'arsenic et de l'eau potable et à quel point c'était mauvais pour eux, mais la plupart d'entre eux n'avaient pas pensé à l'arsenic et à l'eau d'irrigation ou aux problèmes que cela pourrait causer. Ils étaient intéressés à participer parce qu'ils voulaient savoir ce qui se passait, et nous pourrions leur donner plus d'informations sur leurs cultures, et quels types de choses affectaient leurs récoltes. »

En étudiant la contamination du sol, l'équipe de recherche a examiné les concentrations d'arsenic à l'aide d'un spectromètre à fluorescence X sur chacun des sites de terrain. Ces mesures ont donné un aperçu des niveaux d'accumulation d'arsenic dans chaque rizière étudiée, et s'est assuré qu'ils pouvaient comparer avec précision les mesures entre les parcelles de terrain avec des quantités plus élevées et plus faibles d'accumulation d'arsenic dans le sol.

"Nous ne voulions pas seulement regarder un champ et un agriculteur, mais dans de nombreux champs et de nombreux agriculteurs. Nous voulions avoir cette conception où nous avions à la fois les parcelles de contrôle et les parcelles d'intervention, afin que nous puissions comparer des tracés aussi similaires que possible, à l'exception de leur teneur en arsenic, " explique Huhmann.

Les chercheurs ont également pesé et enregistré la récolte de riz dans les différentes rizières et ont découvert que la quantité de production de riz réduite dépend de la quantité d'arsenic dans le sol.

Les chercheurs ont également pu déterminer qu'entre 7,4% et 26% du rendement annuel de la récolte de boro étaient perdus à cause de l'arsenic dans le sol.

"C'est une gamme assez large, mais c'est la première étude qui a réellement fait des travaux à une échelle qui peut nous permettre de faire ce type d'estimation, " dit Huhmann. " Notre espoir est que les études futures puissent s'appuyer sur cela et nous pouvons obtenir une meilleure compréhension des types d'impacts de l'arsenic sur le rendement du riz. "

En attendant, les chercheurs ont découvert que l'excavation et le remplacement des quelques couches supérieures du sol par un sol non contaminé améliore temporairement le rendement des cultures, une indication prometteuse pour des solutions potentielles à la question agricole.

"Nous avons constaté que l'arsenic dans l'eau d'irrigation provoque des effets négatifs importants sur les rizières au Bangladesh, " Huhmann dit. "C'est quelque chose auquel les gens devraient prêter attention et devraient réfléchir à ce qu'il faut faire à ce sujet."

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.