L'augmentation du ruissellement organique en raison du changement climatique peut réduire la pénétration de la lumière ultraviolette (UV) tueuse de pathogènes dans les lacs intérieurs, rivières, et les eaux côtières, selon une nouvelle étude dans la revue Rapports scientifiques . Les résultats, d'une équipe comprenant des chercheurs du Rensselaer Polytechnic Institute, souligne la possibilité d'une augmentation des agents pathogènes d'origine hydrique.

Les scientifiques ont déjà mesuré une augmentation du "brunissement" des eaux du monde, un phénomène causé par une plus grande quantité de matière organique provenant des terres environnantes. La nouvelle étude, dirigé par l'Université de Miami en Ohio, analysé des échantillons d'eau et utilisé un modèle basé au National Center for Atmospheric Research (NCAR) pour quantifier, pour la première fois, l'impact de la matière organique dissoute sur le potentiel du rayonnement UV du soleil à tuer les agents pathogènes dans l'eau.

Non seulement l'augmentation de la matière organique dissoute rend plus difficile la désinfection des plans d'eau par la lumière du soleil, cela rend également plus difficile le fonctionnement efficace des usines de traitement de l'eau, a déclaré l'auteur principal Craig Williamson, un écologiste de l'Université de Miami. Aux Etats-Unis, Chaque année, 12 à 19 millions de personnes tombent déjà malades à cause d'agents pathogènes d'origine hydrique.

Kévin Rose, la chaire de développement de carrière Frederic R. Kolleck '52 en écologie des eaux douces à Rensselaer, a recueilli une grande partie des données sur la matière organique dissoute dans des échantillons d'eau pour évaluer le potentiel du rayonnement UV à tuer les agents pathogènes.

« La clarté de l'eau diminue dans de nombreuses régions en raison de facteurs tels que le brunissement, et cette recherche démontre que ce changement diminue probablement la désinfection naturelle des agents pathogènes potentiellement nocifs, " dit Rose.

L'équipe a utilisé des échantillons d'eau de lacs du monde entier, de Pennsylvanie et du Wisconsin, au Chili et en Nouvelle-Zélande. Des tests ont déterminé la quantité de matière organique dissoute contenue dans chaque échantillon, et les longueurs d'onde de la lumière, y compris les longueurs d'onde ultraviolettes, absorbées par cette matière organique.

À l'aide du modèle Tropospheric Ultraviolet-Visible, qui simule la diffusion et l'absorption de la lumière UV lors de son passage dans l'atmosphère terrestre, les chercheurs ont déterminé la quantité de lumière UV atteignant la surface des lacs tout au long de l'année. Les chercheurs ont également analysé la réflexion et la réfraction à la surface de chaque lac pour calculer la quantité de lumière qui pénètre dans les lacs, puis, finalement, à quelle profondeur il atteint.

Le modèle Troposphérique Ultraviolet-Visible calcule également le pouvoir désinfectant attendu de la lumière UV dans un plan d'eau particulier en fonction de sa matière organique dissoute et d'autres caractéristiques, une mesure connue sous le nom de "potentiel d'inactivation solaire (SIP)". Dans certains cas, les chercheurs ont calculé le SIP dans différentes parties de, ou pour des périodes différentes dans, le même lac.

Les résultats ont permis aux scientifiques de quantifier les impacts de la matière organique dissoute. Par exemple, le SIP d'été pour un lac du nord-est de la Pennsylvanie, qui, ainsi que d'autres lacs régionaux a subi un brunissement important au cours des dernières décennies, diminué d'environ la moitié entre 1994 et 2015.

Dans le lac Tahoe en Californie, le SIP dans le centre relativement vierge du lac peut être jusqu'à 10 fois plus grand qu'à Tahoe Meeks Bay, une zone au bord du lac qui est fortement utilisée par les humains et a un niveau beaucoup plus élevé de matière organique dissoute.

Les scientifiques ont également montré comment le SIP peut considérablement diminuer après un épisode de fortes pluies à l'aide d'échantillons d'eau prélevés dans la région où la rivière Manitowoc se jette dans le lac Michigan, qui alimente en eau potable plus de 10 millions de personnes. Modélisation basée sur des échantillons prélevés avant et après le passage d'une forte tempête le 21 juin 2011, ont montré que le SIP peut avoir chuté jusqu'à 22 pour cent en raison de la matière organique dissoute supplémentaire qui s'est propagée dans la région lors de cette seule tempête.