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Pollution du Delta du Niger par les hydrocarbures pétroliers totaux, les métaux lourds et les nutriments en relation avec la dynamique saisonnière

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Pollution du Delta du Niger par les hydrocarbures pétroliers totaux, les métaux lourds et les nutriments en relation avec la dynamique saisonnière

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 14079 (2023) Citer cet article Détails des mesures Le delta africain du Niger fait partie des zones humides les plus importantes au monde dans lesquelles les effets écologiques des

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 14079 (2023) Citer cet article

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Le delta africain du Niger fait partie des zones humides les plus importantes du monde dans lesquelles les effets écologiques de l'exploitation pétrolière intensive et du changement global ne sont pas bien documentés. Nous avons caractérisé la dynamique saisonnière et la pollution par les charges totales d'hydrocarbures pétroliers (TPH), de métaux lourds (HM) et de nutriments en relation avec les variables liées au climat. Des concentrations élevées de TPH allant jusqu'à 889 mg/L et de HM jusqu'à 13,119 mg/L ont été trouvées dans les échantillons d'eau, avec une variation spatio-temporelle prononcée tout au long de l'année. L'indice de pollution HM et le facteur de contamination indiquent de graves risques pour l'environnement et la santé humaine, en particulier pour le Cd, le Cu, le Hg et le Ni. Des différences significatives dans les TPH/HM ont été observées entre les sites et les saisons, avec des corrélations entre les TPH-HM et les variables climatiques et les TPH-HM. Les niveaux de nutriments, la turbidité, la salinité, la température et le SO42- étaient élevés et liés à la variabilité des TPH/HM qui était la plus grande pendant la saison des pluies. Ces résultats suggèrent un besoin urgent d'améliorer le contrôle de la pollution dans le delta du Niger, en tenant compte de la variation spatio-temporelle observée et de l'exacerbation des effets à la lumière du changement climatique. Compte tenu des niveaux élevés de contamination, des évaluations plus approfondies des effets de l'exposition et de la bioaccumulation dans le biote devraient inclure les futurs scénarios de changement climatique et les effets sur les humains qui dépendent intensivement du système pour l'eau potable, l'approvisionnement alimentaire et leurs moyens de subsistance.

La région du delta du Niger est l’un des plus grands systèmes de zones humides au monde et peut être considérée comme un hotspot de biodiversité comprenant la plus grande diversité d’espèces aquatiques d’Afrique1,2,3. Plusieurs pressions anthropiques graves existent dans cette région, augmentant la vulnérabilité du système par la contamination, le changement environnemental mondial et un déclin rapide de la qualité des écosystèmes fragiles de la région1,2,3,4,5,6. La contamination est une préoccupation majeure dans la région en raison de l'(éco)toxicité, de la bioaccumulation, de la persistance et des risques associés pour le biote, y compris les humains3,4,5,6. Fondamentalement, les régions estuariennes des grands systèmes fluviaux sont connues pour être des réservoirs de sédiments contaminés et une source de contamination pour les habitats marins adjacents. Bien que cette situation puisse être observée dans de nombreuses régions estuariennes du monde entier3,6,7,8,9, le delta africain du Niger est un exemple de la façon dont un large éventail d’activités humaines non supervisées ont un impact direct sur les niveaux de contaminants. En raison de leur persistance, certains des contaminants préoccupants sont les hydrocarbures pétroliers totaux (TPH) et les métaux lourds (HM) résultant de l'exploitation du pétrole lourd dans le système du delta du Niger. Les TPH et les HM sont des composés persistants, bioaccumulables, toxiques et cancérigènes largement répandus dans le milieu aquatique des zones d'exploitation pétrolière et minière, que l'on retrouve ici dans une mesure particulière. Bien qu’elles puissent provenir de sources naturelles telles que l’altération et l’érosion des sols, les sources du delta du Niger sont liées aux activités anthropiques en tant que voie d’émission majeure par les dépôts atmosphériques, les déversements de pétrole brut, les émissions industrielles non réglementées et d’autres sources. Il en résulte une dispersion de ces substances dans la colonne d’eau ou un dépôt dans les sédiments10 dépassant les niveaux naturels. Malgré cette compréhension générale, aucune évaluation systématique n’a été entreprise pour relier l’occurrence et la dynamique de ces polluants à la lumière des conditions climatiques changeantes et extrêmes. Le réchauffement climatique n'affecte pas seulement la température de surface, mais entraînera également une modification des gradients de salinité, une augmentation des inondations et une modification des régimes hydrologiques, ce qui peut affecter de manière significative la mobilisation et la distribution des contaminants et donc la biodisponibilité6,10. En revanche, les sécheresses et les taux d’évaporation élevés peuvent entraîner une concentration accrue de polluants11. Par conséquent, on craint que les niveaux de TPH et de HM dans les écosystèmes et les risques associés puissent être modifiés et exacerbés par les variables hydroclimatiques10.

 5 km apart) were sampled in each site in the estuary, river, and lagoon. Monthly water samples were collected from the mapped stations over an entire annual cycle from January to December, 2021. TPHs and HMs (Mn, Al, Co, B, Ba, Zn, Cr, Cu, Ni, Pb, Cd, Hg) were measured in mg/L. In brief, TPHs: 5 mL samples were extracted with 50 mL Toluene in a separating funnel, and the aqueous layer was measured with UV–Vis spectrophotometer. HMs: 100 mL samples were evaporated, digested with 10 mL HNO3, and then 5 mL perchloric acid, and analysed with Atomic Absorption Spectrophotometer (Supplementary Data). The degree of anthropogenic metal contamination levels of the three habitat types was further determined by contamination factor (CF), and the cumulative factor was calculated as the mean ratio of measured sample concentrations and the reference (using the national fisheries and recreation quality standard and USEPA regulations) (see detailed description in the Supplementary Data). Pollution load index (PLI) for HMs in water was computed based on engine values > 1, and > 3 for Nemerow pollution index (NPI). Climate-related parameters temperature (°C), salinity (ppt), conductivity (mS/cm), DO (mg/L), TDS (mg/L), pH, were measured in-situ using a Horiba U-52 Multi-parameter meter, while, nutrients PO43− (mg/L), NO3− (mg/L), NH4+ (mg/L), and SO42− (mg/L), turbidity (NTU)) were determined using established standard methods in APHA17 and Anyanwu et al.16 to understand the extent of hydro-climate associated changes in the systems./p> 880 mg/L and > 500 mg/L) respectively. Oil exploitation and related port activities (including petroleum loading and off-loading), sewage and industrial discharge could be ascribed./p> 6 indicates a very high contamination. The box shows 25% to 75% range of values including seasonal median (–). Whiskers indicate the range of values within 1.5 inter-quartile ranges. Plots = Imo river (a,d), Bonny estuary (b,e), Lagos lagoon (c,f)./p> 35 ppt) in brackish habitats was identified. Nutrients (PO43−, NO3−, NH4+) were 0.01–8.25 mg/L, 0.08–23.80 mg/L and 0.32–35 mg/L, respectively, while sulphate (SO42−) varied between 0.01 and 25.63 mg/L in the coastal system. Climate variables indicated that nutrients, SO42−, turbidity (PC 1), and TDS, pH, salinity, conductivity (PC 2) mainly accounted for variation in the data (Fig. 3b). Linking contaminant patterns to climate parameters exhibited similarities in factors affecting TPHs/HMs distribution in various sites, seasons, stations, and the interaction term sites × seasons (p < 0.001, Table 2). PO43− and SO42− were found to be the most sensitive parameters related to TPHs/HMs mobilization in the region, while turbidity showed strong impact during the wet season (as a result of strong rain). PERMANOVA indicated that PO43−, turbidity, conductivity, salinity, DO, temperature significantly affected TPHs and HMs mobility in all the study sites, seasons and the interaction term (sites × seasons) (p < 0.01). The regression analysis (DistLM) also confirmed that the climate-driven variables significantly influenced TPHs and HMs mobilization in the systems (p < 0.01) with the exception of conductivity, TDS and pH as displayed by the distance based redundancy analysis biplots (dbRDA) (Fig. 3c). However, temperature, salinity, PO43−, SO42− and turbidity are the most sensitive parameters affecting contaminant mobilization in the African Niger Delta system./p>