Dans la ville de São Paulo, Brésil, la rivière Tietê est polluée par une grande quantité de déchets, principalement les eaux usées domestiques, mais plus il s'enfonce dans l'intérieur, meilleure est la qualité de son eau. C'est beaucoup moins trouble à Barra Bonita, 294 km de São Paulo, et transparent à Buritama (546 km).

Une étude menée par des chercheurs brésiliens de l'Université d'État de São Paulo (UNESP) à Presidente Prudente et São José dos Campos montre que ce changement dans la qualité de l'eau lorsque le fleuve traverse l'État est dû à la filtration par une série de barrages en cours de route. Le 1, 100 km Tietê s'élève près de la côte, traverse la capitale de l'État et se dirige vers la frontière ouest de São Paulo, où il rejoint le Paraná, un affluent de la Plata. Le réservoir de Barra Bonita retient une partie des algues qui se nourrissent d'azote et de phosphore dans les eaux usées. Avec moins de ces organismes, la rivière coule à travers les turbines et jusqu'à la prochaine série de barrages, où il est à nouveau filtré.

Comme le montre l'étude, la filtration du Tietê par cette série de barrages permet plus de lumière dans l'eau, qui est oxygéné et convertit plus de matière organique des polluants en matière inorganique, devenant finalement transparent. Les résultats ont été publiés dans la revue L'eau .

"Nous démontrons que la qualité de l'eau de Tietê s'améliore régulièrement grâce à cette cascade de réservoirs, avec une exposition à la pollution provenant des eaux usées domestiques diminuant à mesure que la rivière s'éloigne de la capitale de l'État, " a déclaré Enner Herênio de Alcântara, professeur à l'UNESP à São José dos Campos et l'un des auteurs de l'étude.

« D'un réservoir à l'autre, la composition de la matière organique et inorganique de la rivière change. Cela affecte l'absorption de la lumière dans chaque réservoir, " a dit Alcântara.

Les chercheurs ont analysé les caractéristiques d'absorption lumineuse de l'eau dans quatre des six réservoirs qui composent la cascade du barrage de Tietê :Barra Bonita, Bariri, Ibitinga et Nova-Avanhandava. Ces réservoirs représentent plus de 90 pour cent de l'hydroélectricité générée par la cascade.

La composition chimique et la turbidité varient selon le type de contamination. Barra Bonita et Bariri sont eutrophes, pleines d'algues, hypoxique et trouble. Ibitinga (349 km de la ville de São Paulo) est mésotrophe, abritant une végétation moyenne et avec une eau modérément claire. Le réservoir Nova-Avanhandava à Buritama est oligotrophe, avec une faible production d'algues et une eau transparente.

Les chercheurs ont analysé des échantillons d'eau collectés lors de travaux sur le terrain pour mesurer les niveaux de matières particulaires organiques et inorganiques.

Leurs résultats montrent que le réservoir de Barra Bonita contient un grand volume d'algues (phytoplancton), tandis que des niveaux élevés de carbone organique dissous sont caractéristiques de Bariri et d'Ibitinga. Ces deux réservoirs ont également affiché une grande variabilité de la composition des particules entre organiques et inorganiques au cours d'une année donnée, selon la période, en fonction des variations d'absorption lumineuse mesurées au cours de l'analyse. La matière inorganique (minéraux et composés non gazeux) prédomine dans la partie aval de Nova Avanhandava.

Ces matériaux absorbent la lumière à différentes longueurs d'onde. L'absorption varie en intensité en fonction de la concentration des composants optiquement actifs présents dans l'eau. En plus d'absorber la lumière, ils le dispersent aussi. L'équilibre entre la quantité de lumière absorbée et la quantité diffusée par ces matériaux se reflète dans les variations de couleur de l'eau du Tietê.

phytoplancton, par exemple, absorber plus d'énergie dans les longueurs d'onde bleue et rouge, et beaucoup moins dans le vert, provoquant plus de diffusion à cette longueur d'onde. C'est pourquoi l'eau des réservoirs contenant de grandes quantités de phytoplancton est vert foncé, les chercheurs ont expliqué.

"Nous avons constaté que la capacité totale d'absorption de la lumière des réservoirs reflétait assez précisément le niveau de pollution. La croissance vigoureuse du phytoplancton due à une eutrophisation intense a le plus interféré avec l'absorption de la lumière dans les réservoirs les plus proches de São Paulo, par exemple, " dit Alcantara.

Surveillance par satellite

Les résultats de l'étude contribueront au développement de nouveaux modèles mathématiques et statistiques qui peuvent être utilisés pour estimer et surveiller la qualité de l'eau dans le système de réservoir en cascade Tietê via l'imagerie satellitaire, Alcântara ajouté.

En raison de la variabilité de l'absorption lumineuse dans ces réservoirs, un modèle mathématique doit encore être développé pour assurer une mesure précise des paramètres de qualité de l'eau pour l'ensemble du système.

« Les réservoirs contiennent des niveaux élevés de pollution, avec de grandes quantités de plantes aquatiques, par exemple, ainsi les signaux enregistrés par le capteur sur Landsat-8 dans l'espace deviennent saturés. Par conséquent, le modèle finit par vaciller et fournit des informations incorrectes, " il expliqua.

Landsat-8 est le huitième satellite du programme d'observation de la Terre NASA-USGS Landsat, et le septième pour atteindre l'orbite avec succès. Le capteur embarqué de son Operational Land Imager (OLI) lui permet d'enregistrer des images à différentes longueurs d'onde.

Les matériaux organiques et inorganiques présents sur ou près de la surface du réservoir réfléchissent le rayonnement solaire vers le capteur à des longueurs d'onde spécifiques. Par conséquent, leur répartition dans le réservoir peut être estimée à partir de ces images.

Lorsque le modèle mathématique des variations d'absorption lumineuse est appliqué aux paramètres de réflectance de surface obtenus à partir des images, il est possible d'estimer les teneurs en matière organique et inorganique dans l'eau, et donc sa transparence.

« Le programme Landsat produit des images depuis les années 1970. Une fois que nous aurons validé le modèle mathématique développé par notre groupe, nous pourrons obtenir des indicateurs de qualité de l'eau pour l'ensemble du système du réservoir Tietê depuis une quarantaine d'années, " dit Alcantara.

« Sur cette base, il sera possible de comprendre le processus de détérioration de la qualité de l'eau du Tietê au cours des dernières décennies.