Les chercheurs ont téléchargé à plusieurs reprises des données dans chacun des bassins vernaux de l'étude, où ils ont installé des capteurs et mesuré l'oxygène dissous, potentiel d'oxydoréduction, niveau d'eau, la température de l'eau, conductivité électrique, pH, et les précipitations tout au long de la période d'étude. Crédit : Groupe de recherche Heather Gall, État de Pennsylvanie
Les œstrogènes contenus dans les eaux usées traitées qui se retrouvent dans les zones humides temporaires appelées mares printanières persistent pendant des semaines, voire des mois, selon les chercheurs, qui suggèrent que la persistance peut avoir des implications pour ces habitats aquatiques critiques.
Une étude de huit semaines sur le comportement des œstrogènes dans trois mares printanières de la région de Living Filter de Penn State, ont produit ces résultats qui donnent un aperçu de l'inadéquation du traitement actuel et de la réutilisation de l'eau en général. Le filtre vivant est une étendue de 600 acres où Penn State irrigue toutes ses eaux usées par pulvérisation sur les champs cultivés et les forêts depuis les années 1980.
Cette étude du printemps 2015 a intentionnellement coïncidé avec la période de développement des larves d'amphibiens indigènes, considéré comme un intervalle « écologiquement pertinent » par les chercheurs, car les œstrogènes ont le potentiel de provoquer des perturbations endocriniennes chez les amphibiens.
En plus de mesurer la présence et la concentration d'œstrogènes dans les deux eaux usées pulvérisées et eau de piscine, les chercheurs ont installé des capteurs dans chaque piscine et mesuré divers paramètres physiques et chimiques, qui comprenait de l'oxygène dissous, potentiel d'oxydoréduction, niveau d'eau, la température de l'eau, conductivité électrique, pH, et les précipitations tout au long de la période d'étude.
Dans l'eau hautement oxygénée des ruisseaux et des rivières, les œstrogènes se décomposent relativement rapidement. Mais cette étude a démontré, pour la première fois, que dans l'eau appauvrie en oxygène dissous des mares printanières, les œstrogènes persistent et se transforment même en composés parents, a expliqué la chercheuse principale Odette Mina, doctorant au Collège des sciences agronomiques au moment de la réalisation de l'étude.
"J'ai sélectionné ces piscines spécifiquement en raison de leur proximité avec les dérivations d'irrigation par aspersion, permettant l'entrée directe des eaux usées traitées dans l'eau de la piscine, " dit Mina, maintenant directeur général des laboratoires de durabilité de l'énergie et de l'environnement de Penn State.
La chercheuse principale Odette Mina dans l'une des mares printanières. Les conditions dans les piscines sont très différentes de celles des cours d'eau. Ils retiennent l'eau stagnante avec peu d'oxygène dissous dans laquelle poussent les lentilles d'eau, et les paramètres physiques et chimiques affectent la persistance, transformation et dégradation des œstrogènes. Crédit : Groupe de recherche Heather Gall, État de Pennsylvanie
« Les conditions des étangs sont très différentes de celles des cours d'eau. Ils contiennent de l'eau stagnante dans laquelle poussent les lentilles d'eau, donc les paramètres physiques et chimiques affectent la persistance, transformation et dégradation des œstrogènes."
Étant donné que les chercheurs ont échantillonné les effluents d'eaux usées traitées lors de chaque événement hebdomadaire d'irrigation par aspersion, ainsi que l'eau des mares printanières, ils ont détecté des différences notables, montrant des transformations dans les bassins. L'œstrone, un œstrogène naturellement excrété par les humains, était présent dans près de 100 % des échantillons du pool printanier, avec des concentrations relativement élevées.
Les chercheurs ont également analysé l'eau de la piscine printanière pour d'autres œstrogènes naturellement excrétés, dont 17 alpha-estradiol, 17 bêta-estradiol, et de l'estriol, ainsi que les œstrogènes, 17 alpha-éthinylestradiol—un œstrogène synthétique largement utilisé dans les pilules contraceptives. L'œstrogène synthétique a été détecté dans moins de 10 pour cent des échantillons du pool printanier.
« Lorsque des œstrogènes sont introduits dans ces bassins anoxiques (appauvris en oxygène), ils ont tendance à se transformer entre les composés parents et les métabolites et ne se dégradent pas comme ils le feraient dans des conditions aérobies (riches en oxygène), " Mina a déclaré. "La présence d'œstrogènes naturels dans les mares printanières qui n'ont pas été détectés dans l'effluent d'irrigation par pulvérisation suggère la transformation de l'estrone, un métabolite, retour à ses composés parents, 17 alpha-estradiol et 17 bêta-estradiol."
Cette transformation n'a jamais été documentée auparavant dans les mares printanières, et puisque les composés d'origine sont généralement plus puissants que leurs métabolites, ces découvertes ont des implications écologiques importantes.
"L'œstrogène synthétique, 17 alpha-éthinylestradiol, n'a été détecté que lors du premier cycle d'irrigation, " dit Mina. " C'était une époque où les étudiants étaient encore sur le campus, et parce que la population plus jeune prend des contraceptifs, il finit dans les eaux usées. Les étudiants étaient à la maison pour l'été lors des derniers cycles d'irrigation."
Un champ de pulvérisation au filtre vivant. L'université a commencé à irriguer ses eaux usées traitées ici dans les années 1960 comme alternative au rejet des effluents dans Spring Creek, un ruisseau à truites sauvages de renommée considérable. Cette étude suggère qu'il peut y avoir des compromis environnementaux. Crédit :État de Pennsylvanie
Les conclusions de la recherche, qui a été publié ce mois-ci dans Agriculture, Écosystèmes et environnement , sont importants, selon Heather Gall, professeur assistant de génie agricole et biologique, dont le groupe de recherche a dirigé l'étude.
Elle a noté que le projet, la réutilisation bénéfique de l'eau est devenue une pratique de conservation de plus en plus courante dans le monde entier, suscitant des questions sur le degré de traitement de l'eau nécessaire pour atténuer les impacts négatifs sur l'environnement.
Les usines de traitement des eaux usées ne sont pas conçues avec la capacité d'éliminer les hormones ou d'autres contaminants émergents, et il n'y a actuellement aucune norme d'eau pour ces contaminants. Faibles concentrations de produits pharmaceutiques, les produits d'hygiène personnelle et les pesticides dans les eaux, pour n'en nommer que quelques-uns, sont connus pour être à l'origine d'anomalies de la reproduction chez les poissons et autres organismes aquatiques. Lorsque les eaux usées sont réutilisées pour les activités d'irrigation, certains compromis environnementaux se produisent probablement.
« Ce fut la première étude qui a examiné la persistance des œstrogènes dans les mares printanières, mais nous savons d'après d'autres recherches que la vie aquatique peut être affectée par des concentrations extrêmement faibles d'œstrogènes et d'autres contaminants émergents, " Gall a déclaré. "Cette recherche s'est concentrée sur le filtre vivant de Penn State, mais les mares printanières à travers le pays sont affectées par le ruissellement des systèmes septiques défectueux et d'autres sources domestiques et agricoles de contaminants émergents. »
Le groupe de recherche de Gall prévoit des études de suivi ce printemps pour évaluer si des produits pharmaceutiques et d'autres composés perturbateurs endocriniens se trouvent dans ces habitats sensibles.
