Les scientifiques ont compris depuis longtemps que l'Arctique est touché par la pollution au mercure, mais en savent moins sur comment cela se passe. À distance, froid et apparemment vierge, pourquoi un paysage aussi idyllique est-il si contaminé par ce métal hautement toxique ?

Je suis récemment revenu d'un projet de recherche de deux ans en Alaska, où j'ai mené des recherches sur le terrain sur cette question aux côtés de collègues scientifiques de l'Université du Colorado; l'Institut de recherche sur le désert de l'Université du Nevada; l'Université de Toulouse et l'Université de la Sorbonne en France; et le Gas Technology Institute de l'Illinois.

Notre travail était l'enquête la plus complète à ce jour sur la façon dont le mercure se dépose dans la toundra arctique, un vaste écosystème nordique entourant l'océan Arctique. Nos résultats montrent que la forme gazeuse du mercure - émise par la combustion du charbon, l'exploitation minière et d'autres processus industriels dans le monde industrialisé - est projeté dans la région à des milliers de kilomètres de distance. Dans l'Arctique, il se dépose sur les sols de la toundra et finit par s'écouler dans les eaux océaniques, menaçant la faune et la population de la région.

Tracer les voies du mercure

Les pays industrialisés et en développement émettent environ 2, 000 tonnes de mercure dans l'atmosphère chaque année. Globalement, les sources les plus importantes comprennent les émissions provenant des mines d'or à petite échelle et artisanales et des centrales électriques au charbon.

Les émissions de mercure provenant des activités humaines prennent plusieurs formes qui se comportent différemment dans l'atmosphère Mercure oxydé, noté Hg(II), se dépose généralement ou s'échappe de l'atmosphère à proximité des sources d'émission. En revanche, mercure élémentaire gazeux, ou Hg(0), reste longtemps dans l'atmosphère et peut voyager dans le monde entier.

Dans l'Arctique, des niveaux élevés de mercure sont trouvés chez les bélugas, Ours polaires, scellés, poisson, aigles et autres oiseaux. Cela signifie que les humains sont également touchés, en particulier les Inuits, qui dépendent de la chasse et de la pêche traditionnelles pour se nourrir. L'exposition à des niveaux élevés de mercure sur de longues périodes peut entraîner des problèmes neurologiques et cardiovasculaires. Les scientifiques travaillent depuis plus de deux décennies pour déterminer comment le mercure se déplace des pays industrialisés vers l'Arctique.

De l'atmosphère aux plantes au sol

Depuis notre site d'observation au nord de Brooks Range en Alaska, nous avons déterminé que le mercure élémentaire gazeux dans l'atmosphère est la principale source de mercure arctique. Nous avons calculé qu'il représentait 70 pour cent du mercure qui se retrouve dans le sol de la toundra. Des études antérieures se sont concentrées principalement sur le dépôt de mercure oxydé en suspension dans l'air. Cependant, nous estimons que le mercure oxydé représente moins d'un tiers des dépôts de mercure, et le dépôt par la pluie et la neige pour seulement 2 pour cent.

La question suivante est de savoir comment le mercure gazeux tombe au sol. Nous avons constaté que les plantes l'absorbent de l'atmosphère dans leurs feuilles, autant qu'ils absorbent le dioxyde de carbone. Puis, quand les plantes perdent leurs feuilles ou meurent, le mercure qu'ils contiennent se dépose dans le sol.

Cela explique probablement pourquoi le ruissellement du sol de la toundra vers l'océan Arctique – que d'autres chercheurs ont estimé à un total de 50 à 85 tonnes par an – représente la moitié à deux tiers de l'apport total de mercure dans l'océan Arctique. Là, il peut être converti en méthylmercure organique hautement toxique. Comme les animaux plus gros mangent des animaux plus petits, il se bioamplifie à travers la chaîne alimentaire aquatique à des niveaux nocifs.

Cela pourrait empirer. Notre étude n'a pas examiné l'impact potentiel du réchauffement climatique, mais si le changement climatique se poursuit sans contrôle, des températures plus chaudes pourraient déstabiliser les dépôts de mercure dans les sols du pergélisol et permettre à des quantités encore plus importantes de migrer dans les eaux arctiques.

Empreinte digitale des sources de mercure

Nous avons collecté nos données sur l'Arctique toute l'année - un défi de taille dans un endroit avec de longs, hivers sombres lorsque les températures plongent à 40 degrés Fahrenheit en dessous de zéro. Les étés posent également des défis, surtout avec des nuages ​​de moustiques.

Nous avons utilisé un laboratoire installé sur la toundra, que nous avons visités régulièrement pour calibrer et entretenir nos instruments et pour collaborer avec le personnel de Toolik Field Station, une station de recherche exploitée par l'Université d'Alaska à Fairbanks. Notre instrumentation comprenait des mesures de toutes les principales formes de mercure dans tous les compartiments environnementaux, y compris l'atmosphère, neiger, pluie, les plantes, lichen, mousses, et les sols de la toundra et le pergélisol.

Beaucoup de nos instruments ont permis des mesures en continu tout au long de l'année via une télécommande. Nous devions mesurer les niveaux de mercure tout au long de l'année afin d'établir des bilans massiques annuels des dépôts de mercure – des estimations de la quantité de mercure entrant dans l'Arctique à partir de différentes sources et de sa destination. En outre, mes collaborateurs de France ont effectué des mesures d'isotopes stables du mercure – une technique nouvelle et puissante qui nous a permis d'identifier diverses sources de mercure dans l'environnement.

La science au service de l'action mondiale

Nos recherches soulignent l'importance de la Convention de Minamata sur le mercure, le premier traité mondial conçu pour protéger la santé humaine et l'environnement des effets néfastes de cet élément. Plus de 120 pays, y compris les États-Unis, avoir signé la convention, qui a pris effet en août 2017.

Le pacte exige que les pays membres éliminent ou réduisent progressivement le mercure de produits tels que les piles, certaines ampoules, cosmétiques et pesticides. Ils doivent également contrôler les émissions atmosphériques de mercure des centrales électriques au charbon, incinération des déchets et procédés industriels associés, et réduire ou éliminer l'utilisation de mercure dans l'extraction d'or à petite échelle et la fabrication de produits chimiques.

Suite à cette étude, Je prévois de continuer à rechercher si le mercure gazeux est également une source dominante de pollution dans d'autres pays éloignés, et le mécanisme d'absorption du mercure par les plantes, qui peut être la principale voie pour les dépôts atmosphériques de mercure vers la terre. Scientifiques, les régulateurs et les décideurs doivent mieux comprendre comment l'absorption de mercure gazeux dans les plantes et les sols affecte l'environnement, y compris les forêts du monde. Avec la Convention de Minamata comme cadre, de nombreux pays auront besoin de ce type d'informations scientifiques pour réduire les dangers du mercure toxique.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.