Des décennies de données montrent que les niveaux de nitrates dans les rivières chutent souvent pendant les années sèches et augmentent lorsque la pluie revient. Les experts affirment que davantage de pratiques de conservation dans et autour des champs agricoles pourraient aider à atténuer les pics abrupts afin de protéger l’eau potable et les impacts en aval.
Pluies généralisées au printemps et au début de l’été brièvement soulagé une sécheresse qui dure depuis des années dans la Corn Belt. Mais cela a également contribué à des concentrations élevées de nitrates dans de nombreuses voies navigables de la région.
“Plus nous avons d’eau au cours d’une année donnée, plus nous obtenons une sorte d’effet d’évacuation de ce nitrate, qui finit par se frayer un chemin… dans un plan d’eau, puis en aval”, a déclaré Justin Schroeder, responsable environnemental des services publics. pour la ville de Cedar Rapids, la deuxième plus grande ville de l’Iowa.
Microbes du sol produire du nitratequelles plantes ont besoin de pousser. De nombreux agriculteurs l’ajoutent également à leurs champs avec des engrais synthétiques et du fumier. Pendant les années sèches, le nutriment peut accumuler dans les champs. Puis, lorsqu’il pleut beaucoup, il se dissout et se déplace avec l’eau.
Dans le Ceinture de maïs – une zone qui s’étend de l’est du Dakota du Sud à l’Ohio – des millions d’acres sont drainés par des tuiles de terrain. Nitrate non absorbé par les racines des plantes coule souvent dans ce réseau souterrain de canalisations et se déverse dans des fossés et des ruisseaux reliés à un bassin versant plus vaste.
Avec des mois de mai et juin humides dans l’Iowa, la concentration de nitrates a égalé ou dépassé la norme fédérale pour l’eau potable pendant 68 jours dans la rivière Des Moines et 76 jours dans la rivière Cedar, selon l’US Geological Survey.
« Au cours des trois dernières années, [nitrate] les concentrations et les charges étaient nettement inférieures », a déclaré Steve Kalkhoff, hydrologue à l’US Geological Survey. “Mais là encore, en 2024, lorsque nous avons eu un débit plus élevé et des précipitations plus normales, les concentrations ont de nouveau augmenté.”
Kalkoff a souligné une tendance similaire en 2013. L’été qui a suivi la sécheresse historique de 2012, les concentrations de nitrate ont grimpé en flèche, établir des records dans de nombreuses rivières et ruisseaux du Midwest. Un autre cycle de baisse et de pointe s’est produit en 1990 dans certains bassins versants après deux années très sèches à la fin des années 80.
Il a ajouté que les inondations compliquent parfois la situation. De grands volumes d’eau peuvent libérer davantage de nitrates des champs agricoles, mais ils peuvent également en diluer la dose. La période de l’année compte également.
Le pont Old Chain of Rocks le lundi 6 février 2023, sur le fleuve Mississippi. Lorsqu’il pleut après une période sèche, les nitrates accumulés provenant des engrais agricoles et des microbes du sol se déversent dans les rivières, les lacs et les ruisseaux. Brian Munoz / Radio publique de Saint-Louis
Cancer, mortalité des poissons et factures de services publics
Le seuil de nitrate dans les systèmes publics d’eau potable fixé par l’Environmental Protection Agency des États-Unis est de 10 milligrammes par litre depuis des décennies. Il a été conçu pour empêcher syndrome du bébé bleuune maladie potentiellement mortelle qui entraîne de faibles niveaux d’oxygène dans le sang du nourrisson.
Mais il y a un nombre croissant de études qui ont associé des concentrations de nitrate inférieures à 10 milligrammes au cancer colorectal, aux maladies thyroïdiennes et à d’autres problèmes de santé.
“La façon dont nous réglementons actuellement les nitrates n’est probablement pas suffisamment protectrice pour la santé publique”, a déclaré Keeve Nachman, professeur et directeur associé du Johns Hopkins Center for a Livable Future, lors d’une conférence de presse. conférence organisé par l’Institut Harkin pour les politiques publiques et l’engagement citoyen.
Le système intégré d’information sur les risques de l’EPA est actuellement en examinant cet ensemble de recherches, qui, selon Nachman, pourraient aboutir à un seuil plus bas pour la concentration de nitrate autorisée dans l’eau potable publique. Le gouvernement fédéral ne réglemente pas les puits privés.
Des niveaux élevés de nitrates et d’autres nutriments contribuent également à prolifération d’algues qui peut aspirer l’oxygène des rivières et des lacs et augmenter la «zone morte.» Quelques fleurs libérer des toxines qui peut nuire aux personnes, aux animaux domestiques et à la faune. D’autres créent des tas malodorants sur les plages.
La pollution par les nutriments est également un problème économique, a déclaré Kim Lutz, directeur de l’entreprise basée à Saint-Louis. L’Initiative américaine sur les bassins versants.
La mortalité des poissons et les vacances à la plage gâchées affectent les industries des fruits de mer et du tourisme. La modernisation des usines de traitement de l’eau ou le creusement de nouveaux puits représentent également un lourd fardeau financier pour les services publics municipaux.
Des Moines Water Works, qui dessert le plus grand métro de l’Iowa, peut activer un installation d’élimination des nitrates lorsque les concentrations dans les deux rivières d’où il puise sont élevées. Cela coûte environ 10 000 $ par jour.
Lutz a déclaré que de nombreux États du bassin du fleuve Mississippi travaillent sur des stratégies de réduction des éléments nutritifs. L’Initiative américaine sur les bassins versants travaille dans 31 États. Mais il est difficile de faire bouger les choses, dit-elle.
“Alors que nous sommes confrontés à des phénomènes météorologiques plus extrêmes, en particulier dans le Midwest, cela libère de nombreux éléments du sol qui sont des polluants historiques”, a déclaré Lutz. “La combinaison de ces cycles d’inondations et de sécheresses, de pluies plus intenses et de la période de l’année qui se produit, contribue à aggraver le problème.”
La montée des nitrates
Les plantes et les animaux ont besoin de nitrate pour survivre, et faibles concentrations sont courants même dans les cours d’eau vierges. Mais recherche suggère une augmentation rapide entre 1960 et 1980.
Bien qu’une partie de cette situation soit due à une croissance urbaine accrue et aux eaux usées, une grande partie est liée à la transition d’exploitations agricoles essentiellement petites et diversifiées vers une production de maïs plus intense. Ce changement a été renforcé par les nouveaux engrais synthétiques disponibles.
Cela coïncide également avec la montée en puissance des opérations d’alimentation animale confinées, ou CAFO. Des milliards de livres Des quantités de fumier riche en nutriments produites chaque année par ces opérations sont souvent épandues dans les champs, soit en complément, soit en alternative aux engrais synthétiques.
Qu’il s’agisse de fumier ou d’engrais synthétiques, les agriculteurs de la Corn Belt et à travers le monde appliquez souvent plus que ce que les cultures peuvent absorber.
Des épis de maïs mûrissent dans un champ de l’Iowa. Les agriculteurs de l’État ont appliqué de l’azote sur 87 % des acres plantés à un taux moyen de 149 livres par acre et par an, selon le ministère américain de l’Agriculture. Michael Leland / Radio publique de l’Iowa
Mais la perte de nitrate peut encore constituer un défi dans les exploitations agricoles dépourvues de ces intrants, a déclaré Mike Castellano, professeur d’agronomie à l’Université d’État de l’Iowa.
“Nous savons que même si nous n’épandons pas d’engrais dans les champs, il y aura toujours des pertes importantes de nitrate dans ces champs”, a déclaré Castellano. “Il y a en moyenne environ 10 000 livres d’azote par acre dans la matière organique du sol dans l’État de l’Iowa.”
Lorsque le sol est suffisamment chaud, les microbes transforment 1 à 4 % de cet azote en nitrate, a expliqué Castellano. Mais dans un champ de maïs conventionnel, il n’y a pas de racines au début du printemps ou après la récolte à l’automne pour l’absorber.
“Nous devons tirer parti au mieux des ressources du sol et nous aurons besoin d’un certain nombre de solutions adoptant une approche systémique”, a déclaré Castellano.
Planter des cultures de couverture
Les chercheurs affirment que davantage d’outils pour aider les agriculteurs à déterminer précisément la quantité d’engrais à appliquer et des pratiques de conservation, comme la plantation de cultures de couverture, pourraient être utiles.
Les données à long terme provenant des sites de recherche de l’Université d’État de l’Iowa montrent des charges et des concentrations de nitrate plus faibles dans le drainage des champs lorsqu’il y a une culture de couverture de seigle céréalier d’hiver. Matt Helmers, ingénieur en agriculture et en biosystèmes et directeur du Iowa Nutrient Research Center, a comparé les tendances de deux endroits – l’un avec cette culture de couverture et l’autre sans – lors d’une récente Iowa Learning Farms. webinaire.
Il a déclaré que les deux sites pratiquaient une rotation du maïs et du soja et utilisaient les mêmes plans de gestion des engrais. Mais la concentration de nitrates provenant du site avec des cultures de couverture était environ la moitié de ce qu’elle était dans le champ conventionnel en 2013 et plus tôt cette année.
“Alors que nous réfléchissons à cette variabilité météorologique et au potentiel de conditions sèches, suivies de printemps potentiellement humides, je pense que les cultures de couverture peuvent être très efficaces dans la pratique sur le terrain pour atténuer ou réduire ce risque d’augmentation des concentrations de nitrates”, a déclaré Helmers.
Lutz a déclaré qu’un nombre croissant d’agriculteurs mettant en œuvre des cultures de couverture et d’autres pratiques de conservation est encourageant, tout comme une plus grande sensibilisation des secteurs aux problèmes de qualité de l’eau.
Elle a dit qu’il y avait aussi plus de financement maintenant pour les projets d’infrastructures rurales et tribales visant à fournir une eau potable propre et fiable grâce à la loi bipartite sur les infrastructures.
Une approche « les deux/et »
Lutz a déclaré que pour relever les défis liés à la quantité et à la qualité de l’eau, il faudra une combinaison de ce qu’elle a appelé : «vert-gris« infrastructures. Autrement dit, il faut exploiter les infrastructures « grises » conventionnelles, comme les usines de traitement des eaux et les vannes, avec des infrastructures « vertes » davantage basées sur la nature, comme les zones humides restaurées et les zones tampons côtières protégées.
“Il existe de nombreuses façons d’utiliser la nature comme élément de solution”, a déclaré Lutz. « Nous aurons toujours besoin d’une infrastructure grise pour nous aider à y parvenir, mais la combinaison des deux constitue un nouveau domaine d’exploration vraiment passionnant. Il ne peut pas s’agir d’un choix entre l’un ou l’autre. Il faut que ce soit les deux/et.
Des carreaux de champ se déversent dans une zone humide de traitement de la qualité de l’eau dans le bassin versant de Morgan Creek, près de l’usine de traitement de l’eau du Nord-Ouest à Cedar Rapids, Iowa. Evan Brehm / Association du soja de l’IowaLes projets réalisés à Cedar Rapids, dans l’Iowa, en sont un exemple.
La ville et ses partenaires ont récemment travaillé avec un agriculteur en amont pour construire une zone humide de traitement des eaux. Plusieurs canalisations de drainage du propriétaire foncier se déversent désormais dans la zone humide, plutôt que dans un ruisseau proche de la principale source d’eau potable de la ville.
“[The wetland] fait un travail vraiment phénoménal pour éliminer les nitrates », a déclaré Mary Beth Stevenson, responsable du programme des bassins versants et des sources d’eau de la ville de Cedar Rapids. “Le processus écologique naturel aide à filtrer l’eau, fournit un habitat à la faune, et c’est vraiment un endroit vraiment magnifique et paisible, et il présente de très grands avantages pour nous en aval.”
Elle a dit un voisin zone humide d’Oxbow aide aussi.
Une grande partie du financement de ce projet et d’autres projets provient du ministère américain de l’Agriculture. Programme de partenariat régional pour la conservationa déclaré Stevenson.
Cedar Rapids modernise également son installation de traitement des eaux usées afin de réduire la pollution par les nutriments en aval, a déclaré Schroeder, responsable environnemental des services publics.
« Nous considérons l’eau comme une seule entité, qu’il s’agisse de l’eau de source, des eaux souterraines, des eaux usées ou de l’eau potable », a déclaré Schroeder. « Tout cela fait partie d’un seul écosystème aquatique qui ne se soucie pas des frontières des juridictions. Il ne s’intéresse qu’à la descente.
