Le changement climatique menace la qualité de l'eau potable dans les Grands Lacs

Le changement climatique menace la qualité de l'eau potable dans les Grands Lacs Floraison d'algues nuisibles dans le lac Érié, le 4 septembre 2009. NOAA / Flickr

«Ne buvez pas / ne faites pas bouillir» n'est pas ce que quiconque veut entendre parler de l'eau du robinet de leur ville. Mais les effets combinés du changement climatique et de la dégradation de la qualité de l'eau pourraient rendre ces avertissements plus fréquents dans la région des Grands Lacs.

Un aperçu a eu lieu le 31 juillet 2014, lorsqu'une boue verte désagréable - correctement connue sous le nom de prolifération d'algues nuisibles, ou HAB - s'est développée dans le bassin ouest du lac Érié. En peu de temps, il avait submergé le berceau de prise d'eau de Tolède, qui fournit de l'eau potable à près de 500,000 XNUMX personnes dans et autour de la ville.

Les tests ont révélé que les algues produisaient de la microcystine, une toxine hépatique parfois mortelle et suspectée d'être cancérigène. Contrairement à certaines autres toxines, la microcystine ne peut pas être rendue inoffensive par ébullition. La ville a donc émis une ordonnance «Ne pas boire / ne pas bouillir» déclencher une crise de trois jours.

Le changement climatique menace la qualité de l'eau potable dans les Grands Lacs Le berceau de prise d'eau de la ville de Tolède entouré d'algues dans le lac Érié, à environ 2.5 milles au large, le 3 août 2014. Photo AP / Haraz N. Ghanbari

Les magasins locaux ont bientôt manqué d'eau en bouteille. Le gouverneur de l'Ohio a déclaré l'état d'urgence, et la Garde nationale a été appelée pour fournir de l'eau potable jusqu'à ce que le système puisse être rincé et les installations de traitement remises en service.

Le coupable était une combinaison d'une pollution élevée des nutriments - azote et phosphore, qui stimulent la croissance des algues - provenant des eaux usées, de l'agriculture et du ruissellement suburbain, et des températures élevées de l'eau liées au changement climatique. Cet événement a montré que même dans les régions aux ressources aussi vastes que les Grands Lacs, l'approvisionnement en eau est vulnérable à ce type de menaces d'origine humaine.

Comme Midwesterners travaillant dans les domaines de santé environnementale urbaine et science du climat et de l'environnement, nous pensons que d'autres crises comme celle de Tolède pourraient survenir si la région ne fait pas face aux menaces qui menacent la qualité de l'eau potable.

Vaste et abusé

Les Grands Lacs détiennent ensemble 20% de l'eau douce de surface du monde - plus qu'assez pour fournir de l'eau potable aux plus de 48 millions de personnes de Duluth à Chicago, Detroit, Cleveland et Toronto. Mais les impacts humains ont gravement endommagé cette ressource précieuse et vitale.

En 1970, après un siècle d'urbanisation et d'industrialisation autour des Grands Lacs, la qualité de l'eau s'est gravement dégradée. Les usines étaient autorisées à déverser des déchets dans les cours d'eau plutôt que de les traiter. Des systèmes d'égouts inadéquats ont souvent envoyé des eaux usées brutes dans les rivières et les lacs, encrassant l'eau et provoquant des proliférations d'algues.

Des problèmes comme ceux-ci ont contribué à deux étapes importantes en 1972: le passage des États-Unis Clean Water Actet adoption de la Accord sur la qualité de l'eau dans les Grands Lacs entre les États-Unis et le Canada. Depuis lors, de nombreuses industries ont été nettoyées ou fermées. Les systèmes d'égouts sont en train d'être repensés, quoique lentement et à grands frais.

Les réductions de la pollution par les nutriments et les eaux usées qui en ont résulté ont entraîné une baisse rapide des HAB - en particulier dans le lac Érié, le Grand lac avec le littoral le plus densément peuplé. Mais de nouveaux problèmes sont apparus, dus en partie aux lacunes de ces lois et accords, combinées aux effets croissants du changement climatique.

L'eau potable des Grands Lacs est en forte demande.

Plus chaud et plus humide

Le changement climatique est modifiant profondément de nombreux facteurs qui affectent la vie dans la région des Grands Lacs. Les effets les plus immédiats des récents changements climatiques ont été sur les précipitations, les niveaux des lacs et les températures de l'eau.

Les précipitations annuelles dans la région ont augmenté d'environ 5 pouces au cours du siècle dernier. Changements au cours des cinq dernières années seulement - cinq années les plus chaudes de l'histoire enregistrée - ont été particulièrement dramatiques, avec une série d'événements pluviométriques extrêmes entraînant des niveaux d'eau variant rapidement dans les Grands Lacs.

Des précipitations record en 2019 ont causé des inondations, des dégâts matériels et des pertes en bord de mer dans un certain nombre de communautés côtières. Les précipitations en 2020 devraient être également élevées, sinon supérieures. Une partie de cela est due à la variabilité naturelle, mais certainement une partie est due au changement climatique.

Un autre impact évident du changement climatique est le réchauffement général des cinq Grands Lacs, en particulier au printemps. L'augmentation de la température est modeste et varie d'une année à l'autre et d'un endroit à l'autre, mais est globalement cohérente avec records de réchauffement dans toute la région.

Ruissellement plus pollué

Certains de ces changements liés au climat ont convergé avec des impacts humains plus directs pour influencer la qualité de l'eau dans les Grands Lacs.

Les mesures de nettoyage adoptées dans les années 1970 ont imposé des limites strictes aux grandes sources ponctuelles de pollution par les nutriments, comme les eaux usées et les usines. Mais les petites sources «non ponctuelles», telles que les engrais et autres nutriments lavant les champs agricoles et les pelouses de banlieue, ont été traitées par des contrôles volontaires plus faibles. Celles-ci sont depuis devenues des sources majeures de pollution.

Depuis le milieu des années 1990, les augmentations des précipitations dues au climat ont entraîné des quantités croissantes de ruissellement d'éléments nutritifs dans le lac Érié. Cette charge croissante a déclenché prolifération d'algues de plus en plus sévère, comparable à certains égards aux événements des années 1970. La crise de Tolède en 2014 n'était pas une anomalie.

Ces fleurs peuvent donner à l'eau du lac une odeur et un mauvais goût, et parfois la rendre dangereux à boire. Ils ont également des impacts à long terme sur les écosystèmes des lacs. Ils appauvrissent l'oxygène, tuant les poissons et stimulant les processus chimiques qui amorcent les eaux du lac Érié pour de plus grandes fleurs futures. L'eau à faible teneur en oxygène est plus corrosive et peut endommager les conduites d'eau, causant un mauvais goût ou des odeurs nauséabondes, et aide à libérer des traces de métaux qui peuvent également causer des problèmes de santé.

Ainsi, malgré un demi-siècle d'avancées, à bien des égards, la qualité de l'eau des Grands Lacs est revenue à son niveau de 1970, mais avec l'influence supplémentaire d'un climat en rapide évolution.

Le changement climatique menace la qualité de l'eau potable dans les Grands Lacs Figure montrant la charge d'affluent de phosphore total (TP) dans le lac Sainte-Claire et l'ouest du lac Érié en 2018 en tonnes métriques par an (MTA). Le ruissellement des zones agricoles est la principale source de charges de nutriments avec environ 70% de l'application d'engrais commerciale et 30% du fumier animal. IJC

Filtrage des eaux de ruissellement

Comment la région peut-elle changer de cap et renforcer la résilience des communautés côtières des Grands Lacs? Grâce à un certain nombre d'études récentes, dont une analyse de modélisation intensive des futur changement climatique dans l'Indiana, qui sert de proxy pour la majeure partie de la région, nous avons une assez bonne image de ce à quoi l'avenir pourrait ressembler.

Comme on pourrait le deviner, le réchauffement se poursuivra. Les températures de l'eau en été devraient augmenter d'environ 5 degrés Fahrenheit supplémentaires au milieu du siècle, même si les nations réduisent considérablement leurs émissions de gaz à effet de serre. Cela entraînera de nouvelles baisses de la qualité de l'eau et aura un impact négatif sur les écosystèmes côtiers.

L’analyse prévoit également une augmentation des précipitations extrêmes et du ruissellement, en particulier en hiver et le printemps. Ces changements apporteront probablement encore plus de ruissellement de nutriments, de contaminants sédimentaires et de débordements d'eaux usées dans les zones côtières, même si les États environnants maintiennent les quantités réelles de ces nutriments stables. Plus de contaminants, associés à des températures plus élevées, peuvent déclencher des proliférations d'algues qui menacent l'approvisionnement en eau.

Mais les réussites récentes indiquent des stratégies pour s'attaquer à ces problèmes, au moins aux niveaux local et régional.

Un certain nombre de grands projets d'infrastructure sont actuellement en cours pour améliorer la gestion des eaux pluviales et les réseaux d'égouts municipaux, afin qu'ils puissent capturer et traiter les eaux usées et les nutriments associés avant leur transport vers les Grands Lacs. Ces initiatives permettront de contrôler les inondations et d'augmenter l'offre de «eau grise», Ou l'eau usée des éviers de salle de bain, des machines à laver, des baignoires et des douches, pour des utilisations comme l'aménagement paysager.

Les villes associent cette «infrastructure grise» à des projets d’infrastructure verte, tels que toits verts, jardins d'infiltration et zones humides récupérées. Ces systèmes peuvent filtrer l'eau pour aider à éliminer les nutriments en excès. Ils ralentiront également le ruissellement lors des précipitations extrêmes, rechargeant ainsi les réservoirs naturels.

Les gestionnaires municipaux de l'eau utilisent également des technologies intelligentes et des méthodes de télédétection améliorées pour créer des systèmes d'alerte en temps quasi réel pour les HAB qui pourraient aider à éviter les crises. Des groupes comme le Alliance de l'eau de Cleveland, une association de partenaires industriels, gouvernementaux et universitaires, travaille à la mise en œuvre technologies du lac intelligent dans le lac Érié et dans d’autres environnements d’eau douce du monde entier. Enfin, les États Ohio et Indiana sont en train de réduire les apports totaux de nutriments dans les Grands Lacs de toutes les sources, et en utilisant une modélisation avancée pour localiser ces sources.

Ensemble, ces développements pourraient aider réduire la taille des HAB, et peut-être même atteindre la réduction d'environ 50% du ruissellement des nutriments que les études gouvernementales suggèrent est nécessaire pour les ramener à leur étendue minimale au milieu des années 1990.

À moins de limiter les émissions mondiales de gaz à effet de serre, le maintien des collectivités qui dépendent si fortement des Grands Lacs vivables nécessitera toutes ces mesures et plus encore.

A propos de l'auteur

Gabriel Filippelli, professeur de sciences de la Terre et directeur du Center for Urban Health, IUPUI et Joseph D. Ortiz, professeur et titulaire de la chaire de géologie, Kent State University

Cet article est republié de La Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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