Prédire la pollution de l’eau à l’arsenic

Santé Boire une eau contaminée par le poison occasionne diverses pathologies, dont des cancers

Un nouveau modèle a permis d’identifier les régions à risque en Chine

Inodore, incolore, l’arsenic est un poison sournois, présent dans l’eau de boisson de millions de personnes à travers le monde. Ses conséquences pour la santé – des atteintes dermatologiques et des cancers – prennent plusieurs années avant d’apparaître. D’où l’importance d’identifier préventivement les régions où la pollution est forte, afin d’intervenir avant que des maladies ne se déclarent dans la population.

Plutôt que d’évaluer la qualité de l’eau de chaque puits, ce qui est long et coûteux, une nouvelle étude publiée dans la revue Science propose d’employer un modèle statistique permettant de repérer les zones à risque en se basant sur une poignée de données géospatiales. Testé en Chine, ce modèle a permis de mieux connaître l’étendue du problème dans le pays. Il pourrait servir à cibler les régions dont l’eau doit être testée en priorité.

La contamination des nappes phréatiques par l’arsenic représente un enjeu majeur de santé publique au Bangladesh et en Inde. Mais elle concerne aussi de nombreux autres pays, de l’Amérique du Sud à l’Europe centrale en passant par les Etats-Unis. En Chine, les premiers cas d’empoisonnement à l’arsenic ont été repérés au cours des années 1970, dans une région aride du nord du pays où les habitants étaient contraints de puiser l’eau dans les nappes phréatiques. Des études menées depuis lors suggèrent que cette pollution serait en fait largement répandue à travers le pays.

Certaines activités humaines, notamment minières, peuvent entraîner localement de fortes pollutions de l’eau à l’arsenic. Mais dans la majorité des cas, il s’agit d’un phénomène naturel. Différentes conditions environnementales peuvent en effet entraîner la libération dans les eaux profondes d’arsenic contenu dans les roches du sous-sol. «En Chine, cela se produit souvent dans des régions sèches, au niveau de nappes d’eau souterraines pauvres en oxygène», précise Luis Rodríguez-Lado, de l’Université espagnole de Saint-Jacques-de-Compostelle, qui a collaboré pour son étude parue dans Science avec un chercheur chinois et une équipe de scientifiques de l’EAWAG, l’institut de recherche sur l’eau des EPF, basé à Dübendorf près de Zurich.

Les effets néfastes de l’arsenic se font sentir à partir d’une très faible concentration: d’après l’OMS, cet élément constitue une menace pour la santé à partir de 0,01 milligramme par litre d’eau de boisson. L’intoxication se produit chez les personnes exposées de manière chronique à une eau contaminée, et peut prendre de 5 à 20 ans à se manifester.

Elle se caractérise alors par des problèmes de dépigmentation et de lésions dermatologiques, mais aussi par des cancers de la peau, de la vessie ou des poumons. Plus l’eau consommée est riche en arsenic, plus les conséquences sont délétères: ainsi, environ une personne sur 10 qui boit de l’eau contenant 0,5 mg d’arsenic par litre ou plus pendant une longue période risque de mourir d’un cancer.

De nombreux pays touchés par la pollution à l’arsenic ont lancé des programmes de dépistage des puits contaminés; c’est le cas en Chine depuis le début des années 2000. Mais ce type de démarche nécessite d’énormes efforts, tant le nombre de puits à tester est important. Quatre années ont ainsi été nécessaires aux chinois pour évaluer la qualité de l’eau de 445 000 puits, répartis dans 12% des départements du pays.

C’est dans l’objectif de faciliter l’identification des zones contaminées que les scientifiques de l’EAWAG et leurs collaborateurs ont développé un modèle statistique. Pour le mettre au point, ils ont mis en regard les données fournies par le gouvernement chinois sur les puits contaminés avec toute une série d’informations satellitaires portant sur les caractéristiques géologiques et hydrologiques de chaque région. Résultat, ils ont identifié huit paramètres clés, dont l’humidité, la salinité et la topographie, qui ensemble permettent de déterminer avec une précision d’environ 80% si une zone est polluée ou non.

«Identifier des paramètres simples permettant de prévoir la libération de l’arsenic dans l’eau relève du challenge, car c’est un phénomène qui dépend de processus souterrains complexes» relève Holly Michael, de l’Université américaine du Delaware. «Ce type d’approche prédictive, à partir de quelques caractéristiques du sol, a déjà été testé avec de bons résultats en Asie du Sud-Est. Mais c’est la première fois qu’elle est utilisée à grande échelle en Chine», précise pour sa part Alexander Van Geen, géochimiste à l’Université Columbia, à New York.

En appliquant leur modèle à l’ensemble de la Chine, Luis Rodríguez-Lado et ses collègues ont évalué que 20 millions de personnes vivaient dans des zones à risque, soit 5 millions d’individus de plus par rapport aux estimations des autorités chinoises. «Il est possible que cette proportion soit un peu surévaluée, car dans certaines régions les gens n’utilisent pas l’eau des nappes phréatiques, ou alors ils la traitent», reconnaît le chimiste espagnol. Il considère que l’intérêt principal de son modèle est de pouvoir aiguiller la recherche vers les régions les plus contaminées. «Nous avons identifié des zones qui n’étaient jusqu’alors pas connues pour être polluées à l’arsenic, notamment la grande plaine du nord de la Chine et le centre de la province du Sichuan. Des tests de qualité de l’eau devraient y être effectués en priorité», estime-il.

Le nouveau modèle n’a en effet pas vocation à remplacer totalement les tests sur le terrain. «Sa résolution est trop faible par rapport à la forte variabilité de la pollution à l’arsenic sur de courtes distances» souligne Alexander Van Geen. Autrement dit, au sein d’un même village, un puits peut être contaminé et pas un autre! «C’est pourquoi nous recommandons de tester plusieurs puits dans chaque zone identifiée comme étant à risque», poursuit Luis Rodríguez-Lado, qui précise que son modèle pourrait être utilisé dans d’autres pays.

Reste qu’une fois les zones contaminées identifiées, le problème n’est pas résolu. Actuellement, les techniques de dépollution sont encore souvent trop coûteuses pour les populations locales. Celles-ci peuvent cependant parfois se tourner vers d’autres sources d’eau de boisson, en surface ou au contraire plus en profondeur. «Il est aussi essentiel de prévenir les habitants des régions contaminées avant qu’ils ne décident de puiser dans les nappes phréatiques» relève Holly Michael. Au Bangladesh, c’est l’installation de puits au cours des années 1970, dans le cadre de projets de développement, qui est à l’origine de la contamination à grande échelle des eaux à l’arsenic.

Les techniques de dépollution sont encore souvent trop coûteuses pour les populations locales