L'eau touche pratiquement tous les aspects de la société humaine, et toute vie sur terre l'exige. Encore, Frais, l'eau potable se fait de plus en plus rare :une personne sur huit sur la planète n'a pas accès à l'eau potable. Les moteurs de la pollution par les sels d'eau douce tels que les dégivreurs sur les routes et les parkings, adoucisseurs d'eau, et les eaux usées et les rejets industriels menacent davantage la santé des écosystèmes d'eau douce et la sécurité de l'eau humaine.

« La pollution par les sels d'eau douce à l'intérieur des terres augmente à l'échelle nationale et mondiale, et nous avons étudié le conflit potentiel entre la gestion de la pollution par les sels d'eau douce et la pratique durable consistant à augmenter l'approvisionnement en eau par l'ajout d'eaux usées hautement traitées aux eaux de surface et aux eaux souterraines, " dit Stanley Grant, professeur de génie civil et environnemental au Virginia Tech College of Engineering. "Si nous ne trouvons pas comment inverser rapidement cette tendance à la pollution par le sel, cela pourrait devenir l'un des principaux défis environnementaux de notre pays. »

Grant et ses collaborateurs ont récemment publié leurs découvertes dans la revue Durabilité de la nature .

Dans une étude de modélisation récente, il a été prédit que la pollution par le sel augmentera de plus de 50 pour cent dans plus de la moitié des cours d'eau américains d'ici 2100. La pollution par le sel d'eau douce est associée au déclin de la biodiversité, habitat d'eau douce critique, et le manque d'eau potable.

« Nous avons constaté qu'il existe de nombreuses opportunités pour réduire la contribution de la pollution par le sel dans les eaux usées hautement traitées rejetées dans le réservoir d'Occoquan et la pollution des eaux douces plus généralement, " a déclaré Peter Vikesland, professeur au Département de génie civil et environnemental et membre du corps professoral affilié au Global Change Center, logé au Fralin Life Sciences Institute à Virginia Tech. « Ces efforts nécessiteront un engagement délibératif avec une communauté diversifiée de parties prenantes du bassin versant et un examen attentif de la politique locale, contexte social et environnemental."

À partir de données de séries chronologiques recueillies sur 25 ans, les chercheurs ont quantifié les contributions de trois sources de salinité - les eaux usées hautement traitées et les écoulements de deux bassins versants à urbanisation rapide en Virginie du Nord - à la concentration croissante de sodium, un ion majeur associé à la pollution des eaux douces.

Le réservoir d'Occoquan, un réservoir d'eau potable d'importance régionale dans le centre des États-Unis, est situé à environ 19 miles au sud-ouest de Washington, D.C., en Virginie du Nord, et est l'une des deux principales sources d'approvisionnement en eau pour près de 2 millions de personnes dans le comté de Fairfax, Virginie, et les communautés environnantes. Sur une base annuelle, environ 95 % de l'eau qui s'écoule dans le réservoir provient de ses affluents de la rivière Occoquan et de Bull Run.

"Cette étude illustre le pouvoir de combiner des données historiques et de nouveaux outils de calcul ; elle souligne l'incroyable valeur de la surveillance à long terme, " a déclaré Grant, codirecteur du laboratoire de surveillance du bassin versant d'Occoquan et membre affilié du corps professoral du Centre d'études côtières de Virginia Tech. "C'est un témoignage de la vision de Virginia Tech et du laboratoire de surveillance du bassin versant d'Occoquan et de leur collaboration. avec les acteurs du bassin versant, y compris Fairfax Water et la Upper Occoquan Service Authority, au cours des deux dernières décennies."

Les chercheurs ont découvert que l'augmentation de la pollution par le sel dans le réservoir provient principalement du ruissellement du bassin hydrographique par temps humide et des eaux usées hautement traitées par temps sec.

Sur toutes les échelles de temps évaluées, la concentration de sodium dans les eaux usées traitées est plus élevée que dans le débit sortant des deux bassins versants. Le sodium dans les eaux usées traitées provient de produits chimiques ajoutés lors du traitement des eaux usées, rejets industriels et commerciaux, l'excrétion humaine et l'évacuation dans les égouts de l'eau potable et des produits ménagers riches en sodium.

« Notre étude est unique car elle rassemble des ingénieurs, écologistes, hydrologues, et des sociologues pour enquêter et lutter contre l'une des plus grandes menaces pour la qualité de l'eau dans le monde, " a déclaré Sujay Kaushal, un co-auteur sur le papier, professeur de géologie à l'Université du Maryland, et un expert international sur la salinisation de l'eau douce.

Les chercheurs envisagent au moins quatre façons de réduire la pollution par le sel :limiter les sources de sodium dans les bassins versants qui pénètrent dans l'approvisionnement en eau (comme l'utilisation de dégivreur), appliquer des exigences de prétraitement plus strictes aux rejets industriels et commerciaux, passer à des méthodes de traitement des eaux et des eaux usées à faible teneur en sodium, et encourager les ménages à adopter des produits à faible teneur en sodium.

Les systèmes d'approvisionnement en eau potable et de collecte des eaux usées apportent du sel au premier, en fin de compte, du sel au second également.

« Les citoyens peuvent commencer aujourd'hui ou demain en réfléchissant de manière plus critique à ce qu'ils jettent dans les égouts et à la façon dont cela nuit à l'environnement, et à son tour, leur propre approvisionnement en eau potable, " a déclaré Vikesland.

Cette recherche s'aligne sur la vision One Water utilisée à l'échelle nationale et mondiale par de multiples secteurs des ressources en eau, et il catalyse une prise de décision solide axée sur les parties prenantes dans le cadre d'objectifs apparemment contradictoires.

Cette recherche faisait partie d'un partenariat entre Virginia Tech, Université du Maryland, Université Vanderbilt, et l'Université d'État de Caroline du Nord. Il a été financé par une récente subvention de plusieurs millions de dollars que Grant et ses collaborateurs ont reçue de la National Science Foundation visant à lutter contre la pollution par le sel d'eau douce et fait partie du programme Growing Convergence Research (GCR) de la National Science Foundation, qui vise à catalyser des solutions aux grands défis de société par la fusion d'idées, approches, et des technologies issues de domaines de connaissances très divers pour stimuler l'innovation et la découverte. L'expérience acquise et les enseignements tirés de cette recherche seront transposés à l'échelle nationale et mondiale en partenariat avec la Water Research Foundation.

« L'effort de collaboration de cette équipe hautement interdisciplinaire illustre le type de science qui change de paradigme que nous cherchons à catalyser et à promouvoir, " dit William Hopkins, professeur au Collège des ressources naturelles et de l'environnement, directeur du Global Change Center, et directeur exécutif associé du Fralin Life Sciences Institute. « La pollution par les sels d'eau douce est devenue un objectif majeur pour divers chercheurs de Virginia Tech parce que le problème est si répandu, devenir pire, et affecte à la fois l'environnement et la société. Heureusement, la recherche de l'équipe fait progresser notre compréhension des sources importantes de pollution par le sel afin que des interventions fondées sur des preuves puissent être identifiées et mises en œuvre. L'étude a des implications de grande envergure à l'échelle mondiale alors que nous essayons de résoudre ce problème environnemental complexe. »

Cette étude reflète l'approche convergente passionnante adoptée par le projet financé par la NSF.

"Alors que les découvertes biophysiques sont au premier plan ici, il reconnaît les contextes socio-politiques complexes dans lesquels ces informations seront appliquées et préfigure le collaboratif, approches multipartites pour s'attaquer au problème de la pollution par les sels d'eau douce que nous avançons actuellement, " a déclaré Todd Schenk, professeur adjoint à l'École des affaires publiques et internationales du Collège d'architecture et d'études urbaines et membre affilié du corps professoral du Global Change Center et du Center for Coastal Studies.