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Jul 25, 2023

Concentrations harmonisées d’azote et de phosphore dans le bassin du fleuve Mississippi/Atchafalaya de 1980 à 2018

Données scientifiques volume 9, Numéro d'article : 524 (2022) Citer cet article 1550 Accès 1 Citations 2 Détails des métriques Altmetric La surveillance de la qualité de l'eau peut éclairer les politiques de lutte contre la pollution ;

Données scientifiques volume 9, Numéro d'article : 524 (2022) Citer cet article

1550 accès

1 Citation

2 Altmétrique

Détails des métriques

La surveillance de la qualité de l'eau peut éclairer les politiques de lutte contre la pollution ; cependant, des pratiques de mesure et de reporting incohérentes rendent de nombreuses observations incomparables entre les plans d'eau, entravant ainsi les efforts visant à caractériser les modèles spatiaux et les tendances à long terme de la pollution. Ici, nous avons harmonisé 9,2 millions de relevés de moniteurs accessibles au public provenant de 226 autorités distinctes de surveillance de l'eau couvrant l'intégralité du bassin du fleuve Mississippi/Atchafalaya (MARB) aux États-Unis. Nous avons créé l'ensemble de données standardisées sur l'azote et le phosphore (SNAPD), un nouvel ensemble de données de 4,8 millions d'observations standardisées pour les composés contenant de l'azote et du phosphore provenant de 107 000 sites entre 1980 et 2018. Au meilleur de nos connaissances, cet ensemble de données représente le plus grand enregistrement de ces polluants dans un seul réseau fluvial où les mesures peuvent être comparées dans le temps et dans l'espace. Nous avons abordé de nombreux problèmes bien documentés associés à la déclaration et à l'interprétation de ces données sur la qualité de l'eau, jusqu'à présent non résolus à cette échelle, et notre approche du traitement des données sur la qualité de l'eau peut être appliquée à d'autres composés nutritifs et à d'autres régions.

Des mesures)

Composé d'azote • composé de phosphore

Type(s) de technologie

moniteurs d'eau

Caractéristique de l'échantillon - Environnement

plan d'eau • bassin versant • quantité d'atomes d'azote dans l'eau • pollution de l'eau • surveillance de la pollution • quantité de phosphore dans l'eau

Caractéristique de l'échantillon - Emplacement

rivière, contigu États-Unis d'Amérique • Bassin du fleuve Mississippi/Atchafalaya

La gestion de la pollution de l’eau nécessite la capacité de mesurer la quantité de pollution dans les cours d’eau pour garantir l’efficacité de l’atténuation de la pollution. Cependant, des pratiques incohérentes en matière de reporting sur la qualité de l’eau limitent ces efforts dans de nombreux systèmes fluviaux à travers le monde. Il existe souvent différentes pratiques d'échantillonnage et de reporting parmi les autorités locales qui collectent et déclarent les mesures de la qualité de l'eau le long d'un seul réseau fluvial, ou les pratiques d'une seule autorité sur un site d'échantillonnage donné peuvent changer au fil du temps. Dans les cas où la collecte et la communication de ces mesures ne sont pas standardisées à l'avance, l'ensemble de données combinées résultant peut contenir des incohérences qui empêchent l'analyse à grande échelle des modèles spatiaux et des tendances de la pollution de l'eau, puisque toutes les observations ne sont pas comparables les unes aux autres. Ainsi, l’harmonisation des données sur la qualité de l’eau collectées au sein d’un réseau fluvial est une première étape nécessaire pour comprendre comment les polluants pénètrent et se déplacent dans un système fluvial. Ici, nous avons défini l'harmonisation comme le processus de création d'un ensemble de données standardisé et de qualité contrôlée qui peut être utilisé pour l'analyse des tendances, les études comparatives et la modélisation.

L’incomparabilité des données sur la qualité de l’eau pose un défi majeur pour la gestion de la pollution de l’eau de source diffuse (NPS), qui implique le transport diffus de contaminants dans les cours d’eau et est principalement associée aux activités humaines telles que l’agriculture1,2. Aux États-Unis, les contaminants à base d'azote et de phosphore associés aux engrais et aux déchets d'élevage constituent la plus grande source de pollution de l'eau par les NPS et peuvent entraîner une dégradation de l'environnement, la destruction des écosystèmes et des effets néfastes sur la santé humaine1,2,3. Souvent, ces contaminants proviennent de vastes régions terrestres avant de pénétrer dans les systèmes fluviaux qui peuvent être surveillés par de nombreuses autorités4. Pour atténuer la pollution par les NPS et ses effets, les régulateurs ont besoin de données fiables et standardisées sur la qualité de l'eau provenant de nombreuses autorités de surveillance de l'eau afin de mesurer la gravité du problème et d'évaluer les tendances temporelles et spatiales au sein d'un réseau fluvial.

Nous nous sommes concentrés ici sur l'harmonisation des enregistrements des polluants NPS courants dans tout le bassin du fleuve Mississippi/Atchafalaya (MARB), qui couvre 3,2 millions de kilomètres carrés (environ 40 % des terres de la zone continentale des États-Unis) et traverse 31 frontières d'État, ce qui en fait le plus grand fleuve. bassin aux États-Unis et le quatrième plus grand au monde (Fig. 1)2,5. Le MARB a été fortement touché par les polluants de l'eau NPS depuis au moins les années 1970 et a souffert de niveaux élevés de ruissellement agricole. Ce ruissellement a entraîné une prolifération d'algues, une eutrophisation et des conditions anoxiques qui endommagent considérablement les écosystèmes, réduisent la productivité de nombreuses industries dépendantes de la mer et peuvent être toxiques pour les humains et la faune6,7,8. Les grandes quantités de pollution de l'eau NPS transportées par le MARB se déversent dans le golfe du Mexique, formant une zone morte qui couvre des superficies allant jusqu'à 15 000 milles carrés9,10. La zone morte coûte chaque année plus de 2,4 milliards de dollars américains (en dollars de 2018) en raison des dommages causés aux pêcheries et à l’habitat marin du Golfe11.