Une nouvelle façon de mesurer l'habitabilité relative des environnements d'eau douce pour les poissons et les insectes aquatiques suggère que les normes de surveillance et de traitement de l'eau du New Jersey pourraient être renforcées.

En utilisant une norme qu'ils ont créée pour mesurer les niveaux de nutriments potentiellement dommageables dans les cours d'eau douce en mesurant la prévalence des algues unicellulaires, appelées diatomées, des chercheurs de l'Académie des sciences naturelles de l'Université Drexel ont analysé les données environnementales de 95 sites de rivières et de ruisseaux dans six régions écologiques du New Jersey.

Les résultats de l'équipe ont révélé que le seuil autorisé actuel du New Jersey pour les nutriments dissous dans ses cours d'eau est probablement trop élevé.

Ces nutriments, comme le phosphore et l'azote, se retrouvent fréquemment dans les plans d'eau à partir du ruissellement de surface des zones agricoles et des rejets directs des stations d'épuration municipales.

En milieu aquatique, des niveaux élevés de nutriments peuvent avoir des effets nocifs, y compris la croissance des tapis d'algues et les faibles niveaux d'oxygène dissous - qui rendent l'environnement inhabitable pour les poissons et les macroinvertébrés, comme les palourdes d'eau douce et les insectes aquatiques.

Sur la base de leur approche nouvellement développée - utilisant les diatomées comme indicateur de qualité de l'eau - dans le cadre du système de gradient de condition biologique standard, les chercheurs ont découvert que le paramètre de phosphore total du New Jersey de 100 microgrammes par litre ne protégera pas les sites contre la dégradation écologique. Leurs recherches suggèrent que le seuil pour une masse d'eau douce saine dans le New Jersey ne devrait pas dépasser 50 microgrammes par litre, afin de maintenir, ou restaurer, la plupart des sites à un état intact.

La recherche, qui a utilisé le gradient de condition biologique des diatomées que l'équipe a développé il y a un peu plus de deux ans, a été publié dans Indicateurs écologiques . Coauteurs Donald Charles, Andrew P. Tuccillo, un ancien chercheur à l'Académie, et Thomas Belton, un chercheur associé à l'Académie mais qui travaillait auparavant au Département de la protection de l'environnement du New Jersey, mené la recherche. Don Charles, Doctorat., l'auteur principal est un scientifique principal à l'Académie et ancien professeur au Département de la biodiversité de Drexel, Sciences de la Terre et de l'Environnement.

« Des études antérieures nous ont appris que le gradient de condition biologique des diatomées (BCG) peut identifier les différences de gradient de concentration en nutriments pour classer les sites sains à partir des sites altérés, " a déclaré Charles. " Et maintenant, nous pouvons utiliser les mesures de diatomées TP (phosphore total) et TN (azote total) que nous avons développées dans des études précédentes qui, en partenariat avec des missions de niveau BCG, peut déterminer si les critères nutritionnels sont remplis dans un plan d'eau particulier.

« En vertu de la Loi sur l'assainissement de l'eau, l'Environmental Protection Agency des États-Unis et/ou les États doivent élaborer des critères de qualité de l'eau pour les polluants afin de garantir que l'eau ambiante est exploitable, baignable et potable, ", a déclaré Belton. "Le New Jersey est l'un des rares États à avoir des "critères numériques" pour les nutriments tels que le phosphore et l'azote. Les critères originaux du New Jersey étaient une supposition éclairée développée dans les années 1970 sur la base d'une analyse des données existantes de surveillance de la qualité de l'eau. »

Pour adhérer à l'appel de la Clean Water Act pour la restauration et le maintien de "l'intégrité biologique des eaux de la nation, " l'Agence de protection de l'environnement des États-Unis a créé le gradient de condition biologique - une échelle de six "conditions, " utilisé pour catégoriser la qualité relative d'un plan d'eau - le niveau six est le plus écologiquement stressé et le niveau un est "vierge".

L'échelle vise à créer une norme pour l'utilisation des organismes aquatiques comme indicateur de la santé des environnements d'eau douce. Les organismes de réglementation des États utilisent le BCG pour classer et surveiller leur eau de manière comparable.

« Bien qu'il existe des gradients de conditions biologiques pour les poissons et les macroinvertébrés, il s'agit de la première échelle BCG qui utilise des diatomées, " dit Charles. " Les diatomées ont une silice, infrastructures en verre et présentent une grande sensibilité écologique, c'est ce qui en fait le meilleur indicateur de la pollution par les nutriments."

Les diatomées sont de loin le groupe d'algues le plus répandu dans les rivières et les ruisseaux. Et, comme base alimentaire pour poissons et macroinvertébrés, ils sont très importants pour le maintien d'écosystèmes sains.

L'équipe basée à l'Académie a déterminé que la prévalence des espèces de diatomées était en corrélation avec les normes de qualité de l'eau du New Jersey selon le système BCG et que cette corrélation était cohérente dans diverses écorégions des plaines côtières montagneuses du nord et sablonneuses du sud. Ce qui signifie qu'un ajustement à l'échelle de l'État du niveau acceptable de nutriments dans l'eau serait approprié.

Leurs conclusions peuvent désormais être utilisées comme une ressource pour les décideurs politiques de l'État pour évaluer l'évaluation de la qualité de l'eau et adopter les ajustements nécessaires pour une meilleure surveillance et un meilleur traitement des ruisseaux et des rivières.

« La plupart des États n'ont que des « critères narratifs » qui mettent en garde contre les niveaux de nutriments dans les cours d'eau qui entraînent des « quantités inacceptables d'algues », mais, ne précisez pas à quels niveaux cela pourrait être, " dit Belton. " Mais, notre étude fait exactement cela.

Il pourrait y avoir une certaine résistance à la modification des critères numériques existants pour la qualité de l'eau, car cela impliquera de limiter le rejet de nutriments, tels que ceux provenant des stations d'épuration municipales. Ces industries devraient mettre en place des procédés de traitement plus avancés et plus coûteux pour répondre à la norme plus stricte.

Les chercheurs concluent qu'"il existe une applicabilité potentielle à grande échelle de l'approche BCG pour développer des critères nutritionnels et surveiller la conformité à travers les États-Unis à l'aide d'assemblages de diatomées".