A Baltimore, Maryland, des infrastructures d'égouts qui fuient livrent chaque année des dizaines de milliers de doses humaines de produits pharmaceutiques à la baie de Chesapeake. Ainsi rapporte une nouvelle étude en Sciences et technologies de l'environnement qui surveillait un réseau de cours d'eau urbain sur une période d'un an. Les concentrations de médicament détectées étaient persistantes, variable, et se sont produits à des niveaux écologiquement pertinents.

La pollution pharmaceutique des eaux douces est un problème mondial mal quantifié. Mélanges de drogues dans les lacs, rivières, et les cours d'eau peuvent perturber la biologie et le comportement des animaux, croissance d'algues, et d'autres processus écologiques, avec des effets en cascade nocifs.

Auteur principal Megan Fork, un associé de recherche postdoctoral au Cary Institute of Ecosystem Studies, dit, « Les produits pharmaceutiques pénètrent dans les eaux douces par de multiples voies, y compris les effluents du traitement des eaux usées et des fosses septiques, ainsi que le ruissellement agricole. Un important, mais le contributeur souvent négligé est l'infrastructure des eaux usées vieillissante et défectueuse, ce qui est courant dans de nombreuses villes plus anciennes.

Pour un an, des échantillons d'eau hebdomadaires ont été prélevés sur six sites dans le bassin versant des chutes Gwynns de Baltimore. Fourche explique, « Parce que les ruisseaux de Gwynns Falls ne reçoivent pas d'effluents d'eaux usées, nous avons pu estimer les charges annuelles de pollution pharmaceutique attribuées aux seuls tuyaux qui fuient. » Les sites représentaient un gradient de développement, allant de suburbain à très urbain. L'équipe a également échantillonné un site de référence boisé au nord-ouest du bassin versant de Gwynns Falls.

Les échantillons ont été criblés pour 92 composés pharmaceutiques. Sur les sept sites d'étude, 37 composés uniques ont été détectés. Le plus courant était l'antibiotique triméthoprime. La concentration la plus élevée de produits pharmaceutiques a été détectée là où les chutes de Gwynns rencontrent le port intérieur de Baltimore. Ici, l'acétaminophène, un analgésique, était le plus répandu. Les concentrations de drogue étaient plus élevées dans les sites plus densément peuplés.

Pour estimer la quantité de composés pharmaceutiques que les tuyaux qui fuient ont livré au bassin versant chaque année (la « charge » annuelle), l'équipe a jumelé les données sur les concentrations de drogue détectées à l'exutoire de Gwynns Falls avec les taux de décharge de la rivière enregistrés par une station de surveillance de l'USGS sur le site. Les charges annuelles ont été calculées pour neuf classes pharmaceutiques.

Les résultats :des tuyaux qui fuient dans le bassin versant de Gwynns Falls livrent l'équivalent de dizaines de milliers de doses de composés pharmaceutiques à l'Inner Harbor de Baltimore; cela comprend 30, 000 doses adultes d'antidépresseurs, 1, 700 doses d'antibiotiques, et environ 30, 000 comprimés d'acétaminophène. Les concentrations étaient pertinentes pour l'environnement - à des niveaux qui pourraient affecter le comportement des organismes, la biologie, et d'autres processus écologiques—et très variables, ce qui signifie que les organismes aquatiques sont exposés à un mélange de composés en constante évolution.

Fourche explique, « Établir les charges de contaminants tels que les produits pharmaceutiques est important car de faibles concentrations peuvent induire en erreur les régulateurs et les gestionnaires en leur faisant croire qu'elles sont insignifiantes. À Baltimore, nous constatons déjà que les bactéries vivant dans les cours d'eau sont résistantes aux antibiotiques courants, suggérant que de faibles expositions chroniques peuvent entraîner des effets importants sur la vie du cours d'eau.

Prochain, l'équipe a calculé le « bilan de masse » annuel du bassin versant pour huit classes pharmaceutiques. L'objectif :révéler les voies par lesquelles les composés pharmaceutiques consommés dans le bassin versant de Gwynns Falls pénètrent dans l'environnement, et comment ces voies diffèrent entre les composés.

Les calculs du bilan massique ont pris en compte les données suivantes :volume d'eaux usées par habitant, la quantité de produits pharmaceutiques consommée (estimée à partir des données nationales sur les prescriptions, à l'échelle de la population du bassin versant de Gywnns Falls), concentrations de drogues dans les eaux usées, la proportion de composés pharmaceutiques métabolisés dans l'organisme versus la proportion excrétée, la quantité de pollution pharmaceutique éliminée par le traitement des eaux usées, la quantité qui fuit, et la quantité qui pénètre dans l'environnement via les effluents traités des stations d'épuration.

Bien que le bassin versant de Gwynns Falls ne reçoive pas d'effluents d'usine de traitement des eaux usées, les eaux usées produites dans le bassin versant de Gwynns Falls sont acheminées vers un bassin versant voisin pour être traitées. Après le traitement, cet effluent est rejeté dans la baie de Chesapeake. Ces eaux usées détournées ont été incluses dans les calculs du bilan massique.

Emma Rosi, co-auteur principal et écologiste aquatique au Cary Institute, explique, « Nos résultats montrent que les plantes et les animaux exposés aux eaux usées provenant de tuyaux qui fuient reçoivent un mélange de composés différent de ceux exposés aux effluents des usines de traitement des eaux usées. Dans le bassin versant de Gwynns Falls, les effluents d'eaux usées sont la principale voie d'administration des antibiotiques, tandis que les analgésiques sont plus susceptibles d'entrer dans l'environnement via des fuites d'infrastructure. Ce type d'informations est essentiel pour évaluer l'exposition des organismes à différents composés et aux effets associés. »

La réduction des intrants pharmaceutiques dans les eaux douces nécessite des investissements municipaux dans la réparation des infrastructures de traitement des eaux usées anciennes et endommagées, et la modernisation des installations de traitement des eaux usées pour éliminer plus efficacement ces contaminants. Quantifier les charges annuelles de produits pharmaceutiques entrant dans les eaux douces, et identifier les voies d'entrée dans l'environnement, peut guider la réglementation et fournir des mesures pour évaluer les futurs efforts d'atténuation de la pollution.

Rosi note, "Nous estimons que près de 1% des eaux usées brutes provenant du bassin versant de Gwynns Falls se déversent dans l'environnement via des fuites d'infrastructure. Si nous extrapolons nos calculs à l'ensemble du bassin versant de la baie de Chesapeake, nous estimons qu'environ 11,7 milliards de litres d'eaux usées brutes peuvent pénétrer dans la baie par des fuites chaque année, transportant une gamme de composés pharmaceutiques qui peuvent affecter les organismes aquatiques et perturber les processus écosystémiques. »

Avec Fork concluant, "Nos résultats soulignent l'omniprésence des médicaments dans les eaux douces, et la nécessité d'examiner et de prendre en compte toutes les voies de pollution, pas seulement les plus évidents comme les effluents des usines de traitement des eaux usées. »

Cette recherche est une contribution à l'étude de l'écosystème de Baltimore, un site de recherche écologique à long terme financé par la National Science Foundation des États-Unis. Depuis plus de 20 ans, les sites d'étude de Gwynns Falls ont été surveillés pour la pollution de l'eau; ces données s'ajoutent à un corpus croissant de recherches portant sur les contaminants environnementaux émergents.