Des décennies d'exploitation minière dans le sud de la Virginie-Occidentale ont rempli les ruisseaux de contaminants chimiques. Une étude révèle que les araignées mangeant leur régime normal d'insectes de ruisseaux ingèrent les contaminants à des niveaux qui pourraient être toxiques pour d'autres animaux en amont de la chaîne alimentaire. Crédit :Université Duke
Depuis les années 1980, un vaste complexe minier d'élimination au sommet d'une montagne dans le sud de la Virginie-Occidentale a lessivé des polluants, tels que le sélénium, dans les cours d'eau voisins à des niveaux jugés dangereux pour la vie aquatique.
Maintenant, même si la mine est fermée, les chercheurs ont également trouvé des concentrations élevées de sélénium dans les insectes des cours d'eau lorsqu'ils volent hors de l'eau et les araignées qui les mangent le long des berges, une indication que le contaminant se déplace de l'eau à la terre au fur et à mesure qu'il remonte la chaîne alimentaire.
L'étude montre comment "de nombreux contaminants des cours d'eau sortent de l'eau et défient la gravité, " a déclaré la co-auteur Emily Bernhardt, un biologiste de l'Université Duke qui étudie les impacts de l'exploitation minière au sommet des montagnes sur la région depuis 10 ans.
Les chercheurs ont examiné 23 cours d'eau dans le bassin versant de la rivière Mud, un réseau de ruisseaux et de ruisseaux serpentant à travers le terrain boisé escarpé du comté de Lincoln, Virginie-Occidentale. Le bassin versant draine également le 9, Mine de charbon Hobet 21 de 900 acres, l'une des plus grandes opérations minières d'enlèvement de montagne dans les Appalaches.
Pendant trois décennies jusqu'à sa fermeture en 2015, l'exploitation minière a fait sauter les sommets des montagnes pour atteindre le charbon en dessous et a poussé les restes de roche dans les vallées voisines, enterrer des ruisseaux sous des centaines de pieds de décombres.
Les eaux de ruissellement de ces déchets miniers contiennent des oligo-éléments naturels tels que le sélénium et d'autres substances dissoutes.
Dans une étude précédente, Bernhardt et ses collègues ont trouvé une légère augmentation du sélénium et d'autres éléments traces dans des échantillons d'eau prélevés immédiatement en aval des sites miniers dans le bassin versant de la rivière Mud.
La nouvelle étude, publié dans la revue Sciences et technologies de l'environnement , examiné comment le sélénium se déplace à travers les réseaux trophiques une fois qu'il pénètre dans l'eau.
La première auteure Laura Naslund a mené la recherche dans le cadre de sa thèse de premier cycle avec spécialisation au laboratoire Bernhardt. Sur deux ans, elle a testé l'accumulation de sélénium dans la boue verdâtre poussant sur les rochers dans le lit du cours d'eau, ou biofilms, qui servent de nourriture aux éphémères et autres insectes des cours d'eau.
Elle a également mesuré le sélénium dans les insectes des ruisseaux alors qu'ils sortaient de l'eau pour s'accoupler, et dans les araignées qui guettaient sur les rives les malheureux insectes qui s'enfonçaient dans leurs toiles.
Des chercheurs de l'Université Duke ont trouvé des niveaux élevés de sélénium dans les insectes aquatiques et les araignées qui s'en nourrissent en aval d'un important site minier de charbon dans le sud de la Virginie-Occidentale. Crédit :Jacqueline Gerson, université de Duke
Le sélénium peut être 1000 fois plus concentré dans les biofilms que dans l'eau environnante. Il est encore plus concentré lorsque les biofilms riches en sélénium deviennent de la nourriture pour les insectes aquatiques qui paissent dans la boue, jusqu'à des niveaux potentiellement toxiques dans leurs tissus.
Les résultats de l'équipe montrent que plus il y avait de terres minées en amont, plus il y avait de sélénium dans les biofilms des ruisseaux. Et plus ils ont trouvé de sélénium dans les biofilms, plus ils ont trouvé dans les insectes aquatiques et les araignées qui mangent les insectes.
Les insectes des cours d'eau des sites minés présentaient des concentrations de sélénium cinq fois plus élevées qu'à d'autres sites.
Les concentrations de sélénium dans les insectes et leurs prédateurs d'araignées des cours d'eau minés étaient aussi élevées que 95 et 26 parties par million, respectivement - trop élevé pour être considéré comme sûr pour les oiseaux à manger, et certains des niveaux les plus élevés enregistrés pour les tissus animaux.
Le bassin versant de la rivière Mud n'est pas un exemple isolé, dit Bernhardt. Des études antérieures ont révélé des niveaux élevés de sélénium dans les eaux de ruissellement des mines d'extraction au sommet des montagnes dans les Appalaches centrales, même des décennies après la fermeture des mines.
Alors que les concentrations de sélénium étaient les plus élevées chez les insectes et les araignées collectés en aval des zones fortement minées, Naslund a déclaré que même un cours d'eau exempt de contamination avait des araignées riches en sélénium sur ses rives, suggérant que les insectes volant hors des cours d'eau minés peuvent également transporter des polluants vers des sites propres.
L'étude montre qu'une fois que les contaminants miniers s'infiltrent dans les cours d'eau, "il est difficile de remettre le dentifrice dans le tube, " dit Naslund, actuellement doctorant à l'Université de Géorgie.
