Il y a presque exactement trois ans, en août 2014, on avait demandé aux habitants de Toledo, dans l'Ohio, de cesser immédiatement de boire de l'eau de leur ville. L’avis «ne pas boire» a duré trois jours et a incité les habitants des États à chercher de l’eau en bouteille. Près d'un demi-million de personnes ont été touchées.
Le coupable? Une algue bleue-verte appelée cyanobactérie dans le lac Érié, la source d'approvisionnement en eau de la ville. Lorsque les conditions sont favorables, les cyanobactéries se transforment en grands tapis boueux. Ces proliférations peuvent produire une toxine appelée microcystine, qui a de nombreux effets sur la santé chez l'homme, allant des éruptions cutanées et de la diarrhée aux dommages au foie. En raison du changement climatique et des impacts humains tels que le ruissellement agricole, ces proliférations toxiques deviennent de plus en plus courantes.
«Le problème est vraiment mondial», déclare Tom Johengen, écologiste aquatique, directeur associé de l'Institut de recherche en coopération sur les Grands Lacs de l'Université du Michigan.
Johengen et ses collègues espèrent que le lac Érié, l'un des lacs les plus touchés en Amérique, sera l'un des premiers à bénéficier d'une nouvelle solution. Ils expérimentent une nouvelle technologie - un «laboratoire robotique» au fond d'un lac - pour tester l'eau, donner des informations et avertir rapidement de la pollution.
La technologie s'appelle un processeur d'échantillon environnemental, ou ESP, et est positionnée au fond du lac, à quatre milles de la prise d'eau pour l'alimentation en eau de la municipalité de Toledo. Ressemblant plutôt à un compacteur de déchets industriel, l’ESP est parfois décrit comme un "laboratoire en boîte". L'ESP entièrement automatisé teste l'eau une ou deux fois par jour et envoie les résultats sans fil aux chercheurs.
C'est beaucoup plus rapide que le processus traditionnel, qui implique des chercheurs se rendant en bateau vers divers endroits, collectant, filtrant et extrayant des échantillons d'eau, puis les analysant pour déterminer la présence de toxines. Cela peut prendre jusqu'à deux jours. Et tandis que les stations de traitement d'eau contrôlent également leur alimentation en toxines, elles testent l'eau au point de consommation. Cela signifie que s'ils trouvent quelque chose, c'est déjà essentiellement à l'intérieur de l'usine de traitement des eaux. Le laboratoire dans une boîte de conserve pourrait donner jusqu'à une journée d'avertissement sur l'approche des toxines d'algues.
Le système ESP du lac Érié est le premier du genre à être utilisé dans un système d'eau douce. Il existe des laboratoires similaires au large des côtes du Maine et de Washington, ainsi que dans d'autres endroits, utilisés principalement pour surveiller les toxines pouvant affecter les mollusques et crustacés. Des recherches menées à Stanford ont montré que les PSE pouvaient aider les pêcheurs et les plaisanciers à se mettre en alerte en eau salée, en leur faisant savoir que l’eau et les poissons qu’elle contient pourraient être contaminés. Cependant, à mesure que la prolifération de cyanobactéries s’aggrave, les chercheurs estiment que les ESP vont probablement devenir plus répandus en eau douce.
Le changement climatique va exacerber le problème pour deux raisons, dit Johengen. Le premier est le réchauffement des eaux. Les cyanobactéries aiment la chaleur et se développent à des températures supérieures à 68 degrés Fahrenheit. D'autres algues préfèrent des températures plus froides. Ainsi, lorsque les eaux deviennent suffisamment chaudes, les cyanobactéries commencent à les surpasser et à envahir de vastes zones. La deuxième raison est le ruissellement. Les changements climatiques modifient les conditions météorologiques et produisent des tempêtes plus intenses. Les fortes pluies génèrent beaucoup de ruissellement agricole, drainant les engrais des fermes dans l'approvisionnement en eau. Les cyanobactéries dévorent et se développent grâce à ces nutriments.
«La combinaison d'eaux plus chaudes et de fortes quantités d'eaux de ruissellement peut vraiment déclencher ces proliférations», déclare Johengen.
Les chercheurs espèrent utiliser les données ESP conjointement avec des modèles informatiques pour comprendre exactement le comportement de la prolifération des cyanobactéries. Ils prévoient suivre les mouvements de la floraison horizontalement et verticalement dans l'eau, en utilisant des informations sur les courants et le vent. Ceci est important car l'emplacement et le mouvement d'une floraison peuvent prédire comment cela pourrait affecter les humains. Une prolifération en surface peut uniquement affecter les loisirs aquatiques, ce qui signifie que les nageurs et les plaisanciers doivent être avertis. Cependant, une prolifération entraînée par les courants peut avoir une incidence sur l’approvisionnement en eau, car les usines de traitement puisent leur eau près du fond. En fin de compte, les chercheurs espèrent utiliser les données pour prévenir autant que possible les proliférations.
«L'éradication de la prolifération ne se fera probablement jamais, mais nous pouvons absolument réduire la taille et l'impact de ces proliférations», a déclaré Tim Davis, écologiste du Laboratoire de recherche sur l'environnement des Grands Lacs de la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration).
Le projet, une collaboration entre l’Institut coopératif de recherche sur les Grands Lacs, le Laboratoire de recherche environnementale des Grands Lacs de la NOAA à Ann Arbor, les Centres nationaux pour la science des océans côtiers de la NOAA et l’Institut de recherche sur l’aquarium de la baie de Monterey, prévoit d’apporter deux autres ESP au lac Érié. Deux seront déployés tout le temps, et un troisième peut être remplacé selon les besoins.
Les ESP ne sont pas une solution miracle, dit Davis. Les chercheurs continueront à effectuer une surveillance hebdomadaire pour obtenir une plus grande variété d'informations sur l'eau dans plusieurs endroits, pas seulement là où l'ESP est déployé. Mais lui et ses collègues pensent que des technologies similaires deviendront de plus en plus courantes à mesure qu’elles deviendront plus petites et moins chères. À l'heure actuelle, un ESP pèse environ 1 000 livres et coûte 375 000 $.
Quelque onze millions de personnes vivent sur les rives du lac Érié, le moins profond et donc le plus chaud et le plus exposé aux algues des Grands Lacs. Tous risquent d'être affectés par l'augmentation du nombre de blooms toxiques. Il en va de même pour les riverains de nombreux autres lacs américains, y compris d’énormes étendues d’eau telles que le lac Okeechobee en Floride et le lac Utah, près de Salt Lake City. Les compressions budgétaires et l'assouplissement des réglementations environnementales sous l'administration actuelle pourraient saboter les projets d'assainissement de l'eau, laissant les lacs encore plus exposés aux toxines. Avec les ESP, les résidents peuvent au moins recevoir un avertissement avant que les toxines n'arrivent dans leur eau de boisson.
