La montée des eaux souterraines menace la pureté de l'air et de l'eau aux États-Unis

Sous nos pieds, il y a un océan invisible. Dans les fissures des dalles rocheuses, du sable et du sol, cette eau coule, gonfle et coule - parfois à quelques pieds sous la surface, parfois à 30 000 pieds plus bas. Ce système d'eau souterraine fournit un approvisionnement vital pour l'eau potable et l'irrigation, et alimente les rivières, les lacs et les zones humides. Partout dans le monde, il contient 100 fois plus d'eau douce que tous les fleuves et lacs du monde réunis.

Alors que la Terre se réchauffe, les eaux souterraines - longtemps considérées comme une ressource immuable - sont en mouvement. Le plus souvent, le changement climatique est associé à une diminution des eaux souterraines, alimentée par une aggravation de la sécheresse et de la demande d'évaporation. Mais dans certaines régions, cette eau monte en fait plus haut, grâce à la montée du niveau de la mer et à des précipitations plus intenses, entraînant une vague de problèmes auxquels peu de communautés sont préparées.

Les endroits aux États-Unis où la nappe phréatique monte petit à petit – le long des côtes, oui, mais aussi à l'intérieur des terres, dans certaines parties du Midwest – commencent déjà à rencontrer des problèmes d'infrastructure. Les fissures dans les canalisations vieillissantes et mal entretenues sont inondées, laissant la plomberie incapable d'évacuer les eaux pluviales et les déchets. La chaussée se dégrade plus vite. Les arbres se noient à mesure que le sol devient plus souple, privant leurs racines d'oxygène. Pendant les marées hautes et lorsqu'il pleut, les eaux souterraines atteignent même la surface et forment des étangs temporaires là où il n'y avait jamais d'inondation.

Ce phénomène - la montée des eaux souterraines - pourrait également avoir des effets désastreux sur la santé des gens, les exposant à des polluants nouveaux ou découverts. Dans la région de la baie de San Francisco, la montée des eaux souterraines menace de propager une contamination qui peut s'évaporer et s'élever dans l'air à l'intérieur des maisons, des écoles et des lieux de travail. Dans le comté de Beaufort, en Caroline du Sud, il inonde les fosses septiques, lessivant les eaux usées brutes dans les cours d'eau à proximité. Le long de la rivière Vermilion dans l'Illinois, il s'infiltre dans des fosses non revêtues contenant des cendres de charbon - un déchet dangereux - et transportant des métaux lourds dans les aquifères d'eau potable.

Ces trois communautés, décrites ci-dessous, illustrent les risques auxquels d'autres parties du pays pourraient bientôt être confrontées alors que le changement climatique modifie un système longtemps considéré comme allant de soi.

Les océans ne s'arrêtent pas là où la mer rencontre le rivage. Le long des côtes, l'eau salée se glisse à travers le sol poreux et la roche, créant une nappe souterraine d'eau salée qui peut s'étendre sur des kilomètres à l'intérieur des terres.

Beaucoup d'Américains connaissent l'élévation du niveau de la mer. Alors que nous augmentons le thermostat de la planète, la fonte des glaciers et des calottes glaciaires et la dilatation thermique de l'eau de mer signifient que les océans montent et pénètrent de plus en plus à l'intérieur des terres, à la fois au-dessus et en dessous.

Peu de régions s'attendent à une inondation par le bas, a expliqué Kristina Hill, professeur à l'Université de Californie à Berkeley, qui étudie la montée des eaux souterraines dans les zones côtières urbaines. "Ils pensent que la construction d'une digue va les protéger de la montée des eaux de mer. Mais, bien sûr, une digue n'affecte pas beaucoup la façon dont les eaux souterraines montent derrière elle."

L'une des nombreuses possibilités préoccupantes est que la montée des eaux souterraines mobilisera les contaminants qui se cachent dans le sol depuis des années, laissés par les sites industriels et militaires, et leur permettra de se répandre, inaperçus, sous nos pieds.

Phoenix Armenta s'efforce depuis des années d'éduquer les communautés de la région de la baie de San Francisco sur cette menace. En février 2020, le lycée McClymonds, qui n'est pas loin de l'endroit où vit Armenta à West Oakland, a été contraint de fermer pendant plusieurs semaines après la découverte d'un produit chimique cancérigène appelé trichloroéthylène, ou TCE, dans les eaux souterraines sous l'école.

West Oakland - une communauté noire autrefois florissante décimée par des pratiques racistes d'urbanisme - a été le site de chantiers navals, de constructeurs automobiles, de fonderies de métaux et d'une ancienne base militaire, et se trouve à proximité d'un port important et de plusieurs autoroutes. On ne sait pas d'où le TCE dans les eaux souterraines sous McClymonds High School a migré, mais NBC Bay Area a signalé que le solvant industriel aurait pu provenir de l'un ou de l'ensemble des cinq sites polluants à moins d'un demi-mile de l'école, y compris un atelier de finition des métaux et un ancien nettoyeur à sec.

Armenta, qui travaillait à l'époque pour une organisation locale de justice environnementale, était profondément préoccupée, mais pas surprise, par la nouvelle. "Cette école entière est entourée de sites toxiques et de contaminants toxiques", ont-ils déclaré.

Hill a déclaré que la montée des eaux souterraines aurait pu jouer un rôle dans le transport du TCE d'un site contaminé au-dessous du lycée McClymonds. La modélisation de l'US Geological Survey montre que les niveaux des eaux souterraines dans l'ouest d'Oakland sont déjà en train d'augmenter, ce qui signifie que davantage de contamination est susceptible de se déplacer dans certaines parties de la ville. Mais il est difficile de lier des cas spécifiques, comme ce qui s'est passé au lycée McClymonds, aux changements induits par la montée des mers – cela nécessiterait davantage de puits de surveillance pour suivre les niveaux des eaux souterraines à un niveau granulaire et cartographier le flux de contamination.

Les contaminants qui ont une composante gazeuse, comme les produits pétroliers et les solvants, sont particulièrement dangereux car ils peuvent se retrouver dans l'air que les gens respirent. Ces substances peuvent pénétrer dans les systèmes d'égouts par des tuyaux fissurés, s'évaporer, remonter dans les bâtiments, puis s'infiltrer dans les maisons, les écoles et les lieux de travail. Ils peuvent également pénétrer directement par les fissures des fondations des bâtiments.

Le département californien du contrôle des substances toxiques a effectué des tests et a constaté que le TCE n'était pas présent dans l'air à l'intérieur du lycée McClymonds. Finalement, l'agence a autorisé la réouverture de l'école, mais cela ne signifie pas que le risque a disparu. Alors que les eaux souterraines de West Oakland continuent d'augmenter, les scientifiques et les militants avertissent que davantage de contamination se propagera et que le risque que des substances dangereuses s'infiltrent dans les maisons, les écoles et les entreprises augmentera. "Ce sera probablement un point chaud où ces choses se produiront tôt", a déclaré Hill.

Les communautés les plus à risque sont disproportionnellement les personnes de couleur et les personnes à faible revenu. Les politiques de logement racistes, y compris la redlining, ont poussé les Noirs américains, en particulier, dans les zones basses qui inondent fréquemment et les quartiers entourés de raffineries, d'usines et d'autres sources de pollution. "Maintenant, ces zones ont à la fois des sols pollués par des activités militaires ou industrielles, [et] elles ont également des eaux souterraines qui montent", a déclaré Hill.

Armenta veut voir une meilleure surveillance, et ils veulent également voir les sites toxiques assainis. "Les entreprises qui ont pollué dans cette communauté devraient la nettoyer", ont-ils déclaré. Si les sites ne sont pas traités, la montée des eaux souterraines continuera de propager la contamination et les gens tomberont malades.

Partout où vous regardez dans le comté de Beaufort, en Caroline du Sud, il y a de l'eau. Le comté côtier de basse altitude, qui se trouve au bas de l'État, est sillonné de ruisseaux et de rivières, et flanqué de marais et d'îles-barrières. L'élévation du niveau de la mer est évidente ici, selon Larry Toomer, propriétaire d'un marché aux huîtres et d'un restaurant à Bluffton, une ville à croissance rapide dans la partie sud du comté. Aux beaux jours, l'eau s'accumule dans les parkings, et pendant la pleine lune, la marée haute envahit les routes.

Mais Toomer s'inquiète de l'eau qu'il ne peut pas voir.

Semblable à la baie de San Francisco, l'élévation du niveau de la mer dans cette partie de la Caroline du Sud pousse l'eau non seulement vers le haut, mais aussi vers l'intérieur des terres, élevant le niveau des eaux souterraines à des kilomètres de la côte. Pour les communautés rurales qui parsèment le comté de Beaufort et qui dépendent de systèmes septiques résidentiels, ce fluage est source de problèmes. Au fur et à mesure que la nappe phréatique monte, elle peut s'infiltrer et altérer les systèmes septiques, des tuyaux aux champs d'épuration, provoquant le déversement des eaux usées brutes - et des virus, bactéries et azote qu'elles contiennent potentiellement - dans les cours d'eau à proximité. C'est un problème existentiel pour une ville comme Bluffton, où la récolte de coquillages renforce l'économie et où les habitants passent des journées sur l'eau et des nuits à rôtir des huîtres sur le feu. "Sans une bonne qualité de l'eau, vous n'aurez pas de bons fruits de mer", a déclaré Toomer, qui siège au conseil municipal de Bluffton en tant que maire pro tempore.

Une fosse septique fonctionnelle dépend de la distance entre sa fosse souterraine et la nappe phréatique en dessous. Les déchets s'écoulent des maisons dans un réservoir, où les solides coulent au fond pour être mangés par les bactéries et les liquides s'écoulent dans un champ voisin. Là, les eaux usées s'infiltrent à travers la terre, où elles sont filtrées par le sol et digérées par des bactéries. Finalement, de l'eau propre ruisselle dans la nappe phréatique.

Lorsque la montée des eaux réduit l'écart entre une fosse septique et les eaux souterraines, les déchets ne peuvent pas être correctement traités. Les toilettes remontent et les eaux usées brutes suintent dans les cours, où elles peuvent être rejetées dans les cours d'eau environnants. Les fumées peuvent causer des problèmes respiratoires, tandis que les nitrates peuvent stimuler la prolifération d'algues.

Bluffton est traversée par la rivière May, qui n'est pas du tout une rivière, mais plutôt une baie en forme de rivière, alimentée par les marées de l'Atlantique. Au cours des dernières décennies, des précipitations extrêmes et un développement en plein essor ont érodé la qualité de l'eau du fleuve. En 2009, des niveaux élevés de coliformes fécaux, des bactéries comme E. coli associées aux déchets humains et animaux, ont conduit l'État à arrêter les récoltes de coquillages sur le tiers supérieur de la rivière. Bien que les coliformes fécaux ne soient pas toujours dangereux, ils sont considérés comme un indicateur de la qualité de l'eau.

Kim Jones, responsable de la résilience des bassins versants de Bluffton, a déclaré que la ville avait inspecté les fosses septiques, à la recherche de réservoirs défaillants. Depuis l'été dernier, ils n'en ont trouvé que cinq. "Mais nous continuons à obtenir ces résultats positifs", a déclaré Jones, ce qui indique que des bactéries sont entraînées dans la rivière lorsque les marées souterraines rencontrent les eaux souterraines.

Aux États-Unis, environ un ménage sur cinq compte sur des fosses septiques pour traiter les eaux usées, ce qui signifie qu'ils ne sont pas reliés à un égout public central. La montée des eaux souterraines mettra à l'épreuve les systèmes de haut en bas des zones côtières, en particulier les États de basse altitude comme la Floride et la Virginie. Les communautés doivent planifier cela maintenant, a déclaré Molly Mitchell, chercheuse côtière au Virginia Institute of Marine Science. "Les maisons construites aujourd'hui, dans 30 ans, seront dans un environnement très différent", a-t-elle déclaré. "En être conscient pourrait aider à réduire de nombreux impacts futurs."

Bluffton est en train d'éliminer progressivement les systèmes septiques et de construire un système d'égouts communautaire - un investissement majeur qui nécessite la construction de conduites d'égout et de raccordements à chaque maison. Mais de nombreuses communautés ne peuvent pas se permettre de tels projets, ou les résidents peuvent ne pas être disposés ou capables de payer de nouvelles factures mensuelles en plus des frais de connexion. D'autres alternatives - comme les fosses septiques communautaires ou les systèmes hors sol - ne sont pas bon marché non plus.

Pendant ce temps, un effort est en cours pour évaluer comment l'élévation du niveau de la mer affecte les eaux souterraines dans tout le comté de Beaufort. Les scientifiques mesurent la hauteur de la nappe phréatique et son évolution avec les marées. Cela peut être utilisé pour modéliser ce qui se passera lorsque les océans continueront de monter ou que les précipitations s'intensifieront. Déjà, les habitants se plaignent de pomper les champs d'épuration gorgés d'eau. Alicia Wilson, une scientifique du projet de l'Université de Caroline du Sud à Columbia, s'attend à ce que cela devienne de plus en plus fréquent. "La question est," dit-elle, "quand les choses s'effondrent-elles?"

Une telle collecte de données n'est pas généralisée mais sera cruciale pour aider les villes à préparer l'avenir. La montée des eaux souterraines est "hors de vue, loin de l'esprit", a déclaré Jones. Mais les marées sous ses pieds façonnent la santé, l'économie, l'environnement et l'essence même de sa ville. "Ce sera un problème croissant pour de nombreuses communautés."

À l'intérieur des terres, loin des côtes américaines, le changement climatique entraîne une augmentation du niveau des eaux souterraines par une augmentation des précipitations. De fortes précipitations - en particulier lorsqu'elles surviennent sur une courte période - peuvent provoquer des inondations dans les lacs et les rivières et saturer directement le sol. Cet excès d'eau s'infiltre ensuite dans le sol, élevant les eaux souterraines en dessous, a expliqué Mark Hutson, un géologue qui travaillait auparavant pour l'Agence de protection de l'environnement de l'Illinois.

Dans le Midwest, ce changement est déjà en cours. À mesure que le climat s'est réchauffé, la fréquence des précipitations extrêmes dans la région a doublé depuis le début des années 1900. À certains endroits, l'élévation du niveau des eaux souterraines résultant de ces précipitations extrêmes - connue sous le nom d '«inondation des eaux souterraines» - est temporaire, reculant une fois que la terre est capable d'absorber l'humidité supplémentaire. Ailleurs, comme dans les Grands Lacs, la hausse constante des niveaux d'eau - qui pourrait être jusqu'à 17 pouces plus haut en moyenne d'ici 2050 - peut modifier de façon permanente la profondeur de la nappe phréatique.

À mesure que le niveau des eaux souterraines a augmenté, il en va de même pour le sort de centaines de réservoirs de cendres de charbon – généralement des fosses non revêtues contenant des déchets de centrales électriques qui brûlent du charbon pour produire de l'électricité.

Bien que ces décharges soient dispersées dans tout le pays, elles sont concentrées dans le Midwest et le Sud. La cendre de charbon contient des contaminants comme le mercure, le cadmium et l'arsenic, qui peuvent s'infiltrer dans l'approvisionnement en eau souterraine dont dépendent les villes et les propriétaires de puits privés pour leur eau potable. Il peut également polluer les cours d'eau à proximité, empoisonner les plantes et la faune. Une enquête menée en 2019 par l'Environmental Integrity Project et Earthjustice, qui a examiné 265 centrales électriques au charbon qui surveillaient l'environnement autour de leurs sites de décharge de cendres de charbon, a révélé que plus de 90 % avaient déjà contaminé les eaux souterraines à proximité avec ces métaux lourds.

À la centrale électrique de Vermilion dans le centre de l'Illinois, qui était exploitée par la société Dynegy basée au Texas jusqu'à sa fermeture en 2011, trois étangs non revêtus contiennent plus de 3 millions de mètres cubes de cendres de charbon, qui ont déjà contaminé les eaux souterraines avec du bore, de l'arsenic et du sulfate, des tests effectués par l'EPA de l'Illinois ont été découverts. Et que les eaux souterraines ont déjà commencé à lixivier des toxines dans la rivière Middle Fork Vermilion à proximité ; selon un rapport de 2018 du Prairie Rivers Network à but non lucratif de l'Illinois, "la berge la plus proche de la cendre de charbon est colorée en orange vif et a un éclat huileux". L'organisation a souligné que l'inondation des eaux souterraines après de fortes pluies dans cette région pourrait entraîner encore plus de pollution du site de Vermilion.

En 2015, dans l'espoir de répondre aux préoccupations concernant la pollution des eaux souterraines, l'Agence américaine de protection de l'environnement a adopté de nouvelles réglementations exigeant que la plupart des centrales au charbon du pays cessent d'envoyer des déchets dans des fosses non revêtues et commencent à les fermer complètement. (Les nouveaux déchets de cendres de charbon doivent être envoyés vers des sites revêtus qui ne coupent pas dans l'aquifère).

Cela signifiait généralement les recouvrir d'une coque dure pour empêcher la pluie de pénétrer - mais les règles ne disaient rien de la menace d'en bas, a déclaré Andrew Rehn, ingénieur des ressources en eau du Prairie Rivers Network.

"Si vous avez un bassin de cendres, qu'il y a un bouchon dessus et qu'il commence à pleuvoir, ce bouchon empêche la pluie de pénétrer dans les cendres", a déclaré Rehn. "Et puis vous dites:" Oh, regardez, ça marche. [Mais] vous avez ignoré les eaux souterraines."

Les règles ont également exempté des centaines de sites de cendres de charbon qui ne recevaient pas activement de nouveaux déchets, mais qui contiennent jusqu'à la moitié des cendres de charbon jamais produites aux États-Unis. Des groupes comme Earthjustice ont poursuivi l'EPA pour forcer l'agence à réglementer ces soi-disant retenues "héritées".

Sous l'administration Biden, l'EPA a commencé à examiner de plus près la façon dont les eaux souterraines affectent les sites de cendres de charbon. L'année dernière, l'agence a créé une liste de 163 sites de cendres de charbon avec des déchets potentiellement situés sous la nappe phréatique. Près de la moitié d'entre eux sont situés dans seulement quatre États : l'Illinois, le Missouri, l'Iowa et l'Indiana.

Pour résoudre le problème, il faudrait déplacer les cendres de charbon vers une décharge "haute et sèche", a déclaré Rehn. Mais des sites comme la centrale au charbon de Waukegan, dans l'Illinois, prévoient plutôt de plafonner et de surveiller les cendres de charbon, malgré les protestations des communautés locales.

"C'est un problème très urgent, car la fermeture est nécessaire, la fermeture est en cours", a déclaré Jenny Cassel, une avocate d'Earthjustice qui a travaillé sur des affaires de cendres de charbon. "Et à certains endroits, cela se produit d'une manière qui ne va pas atténuer le problème."

Cette crise lente surgit dans les communautés à travers les États-Unis, mais certaines mesures communes peuvent être mises en œuvre n'importe où pour aider à endiguer la propagation des contaminants par la montée des eaux souterraines due au climat. Hill a déclaré que l'un des plus importants que les agences gouvernementales et les municipalités doivent prendre est simplement plus de surveillance – en particulier, aux «moments maximaux des eaux souterraines», comme quelques jours après une forte pluie ou à marée haute. Actuellement, l'échantillonnage a tendance à être si peu fréquent qu'il ne capte pas le mouvement de la contamination.

"Il existe des moyens d'échantillonner et d'essayer de détecter le risque maximal, au lieu de le lisser avec un échantillonnage qui n'est pas lié aux événements de pluie ou aux événements de marée", a déclaré Hill. "Idéalement, nous aiderions les populations locales à participer à cet échantillonnage afin qu'elles sachent ce qui se passe dans leur propre quartier."

Cependant, la compréhension doit aller de pair avec l'action. En plus de prendre des mesures plus larges pour lutter contre le changement climatique et ses impacts, les agences doivent s'assurer que les pollueurs nettoient les sites toxiques, plutôt que de simplement les plafonner et espérer le meilleur.

Mitchell, le chercheur côtier de Virginie, espère que les responsables utiliseront ces ensembles de données pour faire face de manière plus proactive à la montée des eaux souterraines.

"Je pense que parfois, lorsque nous parlons de problèmes liés à l'évolution des environnements, cela peut sembler écrasant ou déprimant", a-t-elle déclaré. "Mais je pense vraiment que l'important est que lorsque nous avons de bonnes informations sur l'avenir, nous prenons de meilleures décisions."

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