La chercheuse Faith Kibuye utilise un compteur d'oxygène dissous portable pour mesurer les niveaux d'oxygène dissous sur un site d'étude près d'une usine de traitement de l'eau dans le bassin de la rivière Susquehanna. Crédit :Heather Preisendanz, État de Pennsylvanie
Les débits et la période de l'année doivent être pris en compte pour mieux comprendre les risques potentiels posés par les contaminants organiques émergents dans les rivières et les ruisseaux, selon des chercheurs de Penn State qui ont étudié les concentrations de contaminants et les caractéristiques d'écoulement à six endroits près des prises d'eau potable dans le bassin de la rivière Susquehanna.
Alors que de nombreuses études ont examiné les niveaux de contaminants organiques émergents tels que les produits pharmaceutiques et les pesticides dans les rivières et leurs effets sur la vie aquatique, c'est l'un des premiers projets à corréler étroitement les niveaux de polluants avec les flux, la célèbre chercheuse Heather Preisendanz, professeur agrégé de génie agricole et biologique.
En outre, l'équipe de recherche a documenté les changements saisonniers des concentrations de contaminants, avec des niveaux élevés de certains contaminants observés pendant les mois les plus chauds, posant le plus grand risque pour les poissons pendant leur frai et leurs premiers stades de développement, dit Preisendanz. Son groupe de recherche au Collège des sciences agricoles étudie les contaminants émergents dans les eaux de surface et les eaux souterraines depuis 2013.
Les chercheurs ont travaillé avec la Pennsylvania-American Water Co. pour échantillonner les sources d'eau potable de six usines de traitement, trois dans la rivière Susquehanna, trois dans des réservoirs, tous situés dans la partie médiane du bassin de la rivière Susquehanna, dans le centre de la Pennsylvanie.
Au cours de l'étude en deux phases, les scientifiques ont recherché des contaminants précédemment détectés dans les eaux de Pennsylvanie. En phase I, tous les échantillons d'eau ont été analysés tous les deux mois pour sept composés pharmaceutiques humains, dont quatre antibiotiques :l'ampicilline, sulfaméthoxazole, ofloxacine et triméthoprime; deux analgésiques—acétaminophène et naproxène; et un stimulant, la caféine. En phase II, ils ont mené un régime d'échantillonnage intensif sur un seul site fluvial, en se concentrant sur un éventail plus large de contaminants organiques émergents.
Ce graphique montre à quelle fréquence divers contaminants organiques émergents ont été trouvés dans la recherche, et dans quelles concentrations. Crédit :Groupe de recherche Heather Preisendanz/Penn State
En phase I, sulfaméthoxazole, l'acétaminophène et la caféine ont été le plus fréquemment détectés, dans 54%, 42% et 35% des échantillons, respectivement. Triméthoprime, naproxène, l'ofloxacine et l'ampicilline ont été détectées dans moins de 35 % des échantillons. Parmi les produits pharmaceutiques les plus fréquemment détectés, la caféine avait la concentration moyenne la plus élevée, tandis que le sulfaméthoxazole et l'acétaminophène avaient des concentrations moyennes plus faibles. L'ampicilline était le composé le moins fréquemment détecté.
En phase II, 13 autres composés ont été ciblés pour analyse, y compris les antibiotiques humains et vétérinaires - chlortétracycline, tétracycline, oxytétracycline, érythromycine, sulfadiazine, sulfadiméthoxine, sulfaméthazine, et la tylosine; un antimicrobien :le triclosan; un antihistaminique :la cimétidine; un antidiabétique :la metformine; un métabolite de la caféine, la théobromine; et un insecticide néonicotinoïde, le thiaméthoxame.
En phase II, les composés les plus fréquemment détectés étaient l'acétaminophène et la théobromine, tous deux dans 89 % des échantillons, la caféine, trouvé dans 87% des échantillons, et la metformine dans 84 % des échantillons. Thiaméthoxame, le naproxène et le sulfaméthoxazole ont été détectés chez 21 %, 17%, et 16% des échantillons, respectivement. Les six autres composés ont été détectés dans moins de 2 % des échantillons.
Les concentrations de composés organiques émergents étaient faibles, mais ils étaient répandus, a expliqué la chercheuse principale Faith Kibuye, doctorant au Département de génie agricole et biologique au moment de la réalisation de la recherche.
"Globalement, les contaminants organiques émergents étaient présents à des concentrations plus élevées pendant les saisons plus froides que pendant les saisons plus chaudes. La concentration de thiaméthoxame, un insecticide néonicotinoïde, augmenté pendant les périodes de fort débit, ", a déclaré Kibuye.
Une station de surveillance de l'eau sur un site d'étude sur la rivière Susquehanna composée d'oxygène dissous automatisé, Température, Capteurs de pH et de niveau d'eau. Crédit :Faith Kibuye/Penn State
Lorsque les débits étaient élevés, les niveaux de contaminants provenant de sources diffuses, probablement du ruissellement agricole, étaient les plus élevés, et inversement, lorsque les débits étaient faibles, les concentrations de contaminants communément trouvées dans les rejets des stations d'épuration étaient les plus élevées, les chercheurs ont trouvé.
"C'est parce que les grandes tempêtes, surtout au printemps, mobiliser les contaminants émergents, comme les pesticides, des champs agricoles, " a déclaré Preisendanz. "Cela explique la relation positive entre les concentrations de néonicotinoïdes et le débit."
L'image était moins claire pour les contaminants qui ont à la fois des sources ponctuelles et diffuses, Preisendanz a ajouté, parce que certaines municipalités plus anciennes ont des réseaux d'égouts pluviaux et sanitaires combinés qui rejettent des eaux usées non traitées lors de crues.
Même sans normes de qualité de l'eau pour définir quels niveaux pourraient être considérés comme sûrs pour divers organismes aquatiques et la santé humaine, les chercheurs ont calculé les évaluations des risques pour les composés trouvés dans l'étude en utilisant les limites d'exposition déjà fixées par la Food and Drug Administration des États-Unis. Ces calculs ont révélé que bien que les composés présentent un risque moyen à élevé pour les organismes aquatiques, le risque pour la santé humaine lié à l'eau potable ou à la consommation de poisson est faible. Cependant, les conclusions de l'étude, récemment publié dans Chémosphère , n'a pas déterminé les risques dus à la présence simultanée de plusieurs contaminants dans l'eau.
"Nous ne connaissons pas l'effet d'être exposé à un cocktail de ces composés, même à bas niveaux, et s'ils pourraient avoir un effet synergique, " a déclaré Preisendanz.
