Catégories
Uncategorized

COVID-19 a perturbé le travail sur le terrain. Voici comment les chimistes de l’environnement font face


09825-feature1-field.jpg

Crédits: Benjamin Bostick

Cheng Y Seng, étudiant à l’Université internationale de Phnom Penh, au Cambodge, teste un puits cambodgien.

Au printemps et en été, de nombreux scientifiques de l’environnement se rendent normalement sur le terrain pour recueillir des données. C’est à ce moment-là qu’il est prudent d’atteindre un glacier en altitude pour récupérer des carottes de glace. C’est lorsque le ruissellement des nutriments et les conditions météorologiques se combinent pour déclencher les proliférations d’algues toxiques que les chercheurs suivent. Et c’est quand le riz que les scientifiques surveillent pour l’arsenic mûrit.

Mais cette année est différente. Partout dans le monde, la pandémie de COVID-19 a fait d’innombrables vies, provoqué des bouleversements économiques et, pour les scientifiques qui surveillent notre environnement, a jeté un coup d’arrêt aux programmes de recherche. Les restrictions de voyage et autres mesures de sécurité ont mis fin aux programmes, retardé les voyages et suscité de l’anxiété chez les étudiants qui comptaient sur les données de cette saison pour terminer leurs diplômes ou assurer leur financement. Et plus les chercheurs s’éloignent de leurs projets, plus les écarts seront importants dans leurs données. La surveillance continue et à long terme de l’environnement permet aux scientifiques de la qualité de l’eau de détecter les problèmes plus tôt, lorsqu’ils sont plus faciles à résoudre; fournit des preuves convaincantes et riches d’arguments sur les nuances de la science du climat; et aide les chercheurs à maintenir leur élan sur des projets dans des régions éloignées qui sont logistiquement difficiles à redémarrer.

Au milieu de la perturbation, les chimistes de l’environnement cherchent des moyens de limiter les dommages causés aux projets à long terme, et certains trouvent même de nouvelles opportunités expérimentales et de nouvelles méthodes de travail. Voici un aperçu de la façon dont quatre groupes de scientifiques relèvent les défis.

Alison Criscitiello

Report de l’expédition dans l’Arctique

09825-feature1-ali.jpg

Crédits: Alison Criscitiello

Alison Criscitiello, directrice du Canadian Ice Core Lab de l’Université de l’Alberta, brandit une carotte de glace lors d’une précédente expédition dans l’Arctique.

En 2017, un congélateur du Canadian Ice Core Lab (CICL) est tombé en panne, faisant fondre 180 carottes de glace. Ces échantillons cylindriques, recueillis minutieusement dans l’Arctique canadien au cours des années précédentes, représentaient un enregistrement unique de l’histoire du climat de la région. Parmi les échantillons figuraient certaines des plus anciennes glaces prises au mont Logan, le plus haut sommet du Canada, situé au Yukon.

Désireuse de remplacer ce qui avait été perdu, Alison Criscitiello avait prévu une expédition au Mont Logan, qui devait se dérouler en deux étapes sur deux ans, à partir du printemps 2020. Criscitiello, la directrice du CICL, s’était entraînée pour le voyage de sept mois, passant du temps dans une chambre de simulation d’altitude pour se mettre en bon état. Le mont Logan se trouve à une altitude de 5 959 m, et elle et son équipe devaient se préparer physiquement à endurer les conditions exténuantes.

Les carottes de glace, extraites des calottes glaciaires et des glaciers, contiennent des centaines de milliers d’années de neige accumulée. Leurs couches – formées lorsque de la neige contenant un échantillon de ce qui était dans l’atmosphère est compressée en glace – peuvent informer les climatologues de l’historique des températures de la Terre, des niveaux de dioxyde de carbone et d’autres gaz atmosphériques et des concentrations annuelles de polluants tels que le plomb. Mais ils ne sont pas faciles à acquérir: les forer et les collecter nécessite des expéditions scientifiques complexes qui prennent des années à planifier.

Le voyage de Criscitiello au mont Logan est maintenant reporté.

Obtenir une carotte de glace n’est pas seulement une question de transport d’équipement sur les plus hautes montagnes du monde et de commencer à forer – c’est beaucoup plus délibéré que cela. Pour s’assurer qu’ils foreraient au meilleur endroit possible sur le mont Logan, Criscitiello et son équipe avaient prévu de passer leur voyage de printemps à cartographier la formation de glace en faisant glisser un système radar dessus. L’idée était de forer où les couches annuelles de glace sont aussi parallèles les unes aux autres que possible, afin que le bilan annuel soit clair. La cartographie de la formation de glace permettrait également aux chercheurs de forer aussi profondément que possible, remontant ainsi le plus loin possible dans le temps.

En raison de la pandémie, le voyage de cartographie du printemps a maintenant été abandonné, et l’équipe devra faire sa meilleure estimation de l’endroit où forer lorsque l’expédition reprendra en 2021. « La science prend un vrai coup », dit Criscitiello. Mais elle ne voulait pas pousser l’ensemble du projet à l’année prochaine et le faire toujours en deux étapes, car cela signifierait que les étudiants diplômés et les chercheurs postdoctoraux qui envisagent d’étudier la glace seraient retardés d’un an dans leur travail et leur carrière.

De nombreux glaciologues se trouvent dans des situations similaires. Ce mois-ci, les États-Unis et le Royaume-Uni ont annoncé l’annulation de toutes les recherches sur le terrain en Antarctique pour la saison 2020. Ces annulations signifient des perturbations dans la collecte de données qui sont utilisées pour modéliser notre climat en évolution rapide. Et certains endroits – comme l’Arctique canadien – se réchauffent rapidement, ce qui signifie que le record dans la glace risque d’être endommagé.

Comme de nombreux scientifiques avec des plans annulés en 2020, Criscitiello dit que les scientifiques de son équipe sont «vraiment déçus, mais essaient de garder la perspective.»

Tony Hale et Donald Yee

Retards dans la surveillance de la qualité de l’eau

09825-feature1-yee.jpg

Crédits: Shira Bezalel

Le scientifique de l’environnement Donald Yee recueille des échantillons lors d’un précédent voyage de recherche dans la baie de San Francisco.

Les algues des rivières et de l’océan prospèrent grâce à l’azote et à d’autres nutriments qui s’écoulent des fermes et des eaux usées. Mais lorsque les algues fleurissent, d’autres organismes de l’écosystème peuvent en souffrir: des niveaux élevés de phytoplancton peuvent aspirer de l’oxygène, étouffer d’autres créatures et produire des toxines nocives pour les otaries, les humains et les autres animaux.

La floraison du phytoplancton dans la baie de San Francisco commence généralement en mars. Le San Francisco Estuary Institute (SFEI) commence donc ses campagnes de recherche en même temps. Le SFEI travaille en partenariat avec les agences gouvernementales régionales et nationales, y compris les offices locaux de l’eau, ainsi qu’avec les entreprises et les organisations non gouvernementales, pour surveiller la qualité de l’eau de la région. L’institut surveille les concentrations de nutriments et fournit aux gouvernements régionaux les informations dont ils ont besoin pour lutter contre les efflorescences, en mettant en œuvre des changements dans le traitement des eaux usées, par exemple.

Mais l’ordonnance d’abri sur place de la Bay Area est entrée en vigueur le 17 mars à minuit, forçant l’Institut à suspendre toutes les campagnes de recherche, explique Tony Hale, directeur du programme d’informatique environnementale du SFEI.

La surveillance des nutriments n’est qu’une activité au SFEI. Les scientifiques de l’Institut surveillent la qualité de l’eau et la santé des écosystèmes dans la baie de San Francisco et le grand delta et l’estuaire de la rivière dont les eaux s’y jettent. La pandémie a perturbé ce travail.

L’ordonnance d’abri sur place a également retardé le travail de l’Institut de surveillance des contaminants dans les poissons. L’année dernière, le programme régional de surveillance de la qualité de l’eau dans la baie de San Francisco a collecté des échantillons de poissons de sport de toute la région, mais les scientifiques du SFEI n’ont pas pu les tester car leurs laboratoires ont été fermés. Cela signifie que les pêcheurs de la région de la baie n’ont pas encore reçu d’avertissement concernant les poissons qui pourraient être dangereux à consommer cette saison.

Mais Hale dit que les choses changent rapidement avec la réouverture de la Californie. Alors que ses scientifiques retournent au travail, l’institut travaille sur des protocoles de sécurité pour trouver ce que Hale appelle le «délicat équilibre» entre la surveillance de la qualité de l’eau et la sécurité des chercheurs. Le personnel du SFEI est entré sur le terrain pour la première fois à la mi-juin.

Pour l’avenir, Donald Yee, scientifique environnemental principal au programme de l’eau propre de l’institut, s’attend à ce que certains travaux de l’institut normalement – y compris rejoindre des collaborateurs lors de voyages d’échantillonnage pour s’assurer que les scientifiques du projet SFEI comprennent le contexte des données soumises par ces collaborateurs -, pour l’instant, doivent être effectuées par appels vidéo. Cependant, il note que les chercheurs de l’Institut portent déjà naturellement un équipement de protection individuelle, qui fournira une bonne base pour retourner sur le terrain en toute sécurité. Une fois de retour sur le terrain, dit Yee, les chercheurs devront ajouter des équipements de protection supplémentaires, comme des masques, pour se protéger les uns des autres.

Joellen Russell

Une expérience globale inattendue

09825-feature1-joellen.jpg

Crédits: Joellen Russell / Aaron Putnam

Joellen Russell, biogéochimiste à l’Université de l’Arizona, sur un glacier dans les Alpes du Sud de la Nouvelle-Zélande en 2018

Pour certains chimistes de l’atmosphère, la pandémie de COVID-19 a présenté une opportunité de recherche imprévue, bien que personne ne l’aurait demandé. Grâce aux restrictions de mouvement et au ralentissement de l’activité économique, les émissions anthropiques de gaz à effet de serre et d’autres polluants ont fortement diminué. Par exemple, les niveaux de dioxyde de carbone ont chuté de 17% dans le monde à la fin avril.

«Moins de combustion de combustibles fossiles signifie moins d’aérosols dans l’air», explique Joellen Russell, biogéochimiste et chaire de science intégrative à l’Université de l’Arizona. La plupart des aérosols réfléchissent la lumière du soleil, ils ont donc tendance à avoir un léger effet de refroidissement sur le climat de la Terre. Les émissions inhabituellement faibles observées ce printemps offrent aux climatologues et aux chimistes atmosphériques l’occasion de tester leurs modèles atmosphériques. Les faibles niveaux d’aérosols auront-ils ou non les effets attendus de la température régionale? Les scientifiques pourront utiliser la réponse pour affiner leurs modèles climatiques.

Et, note Russell, ils peuvent poser cette question depuis leur bureau. Les satellites et les capteurs au sol transmettent des données sur la composition chimique de l’atmosphère aux banques d’ordinateurs, et les scientifiques exécutent leurs modèles sur des superordinateurs distants – comme d’habitude. Russell note que le département américain de l’Énergie, par exemple, a maintenu ces puissants systèmes informatiques en ligne pendant la pandémie. Elle dit que le travail en cours actuellement est également susceptible de conduire à un réglage fin des modèles météorologiques et à de meilleures prévisions pour l’avenir.

C’est vraiment
dur sur tant
les gens, mais c’est
aussi un incroyable
le temps d’être un
scientifique de la terre.

Joellen Russell, biogéochimiste et
chaire de science intégrative à l’Université
de l’Arizona

Russell dit qu’il y a un effort croissant pour pousser ces modèles à être plus prédictifs. « Nous n’avons pas seulement besoin du bulletin météo, nous devons connaître la probabilité des impacts » comme les incendies de forêt, dit-elle.

Russell a également eu la chance de pouvoir poursuivre ses travaux sur le cycle du carbone dans l’océan Austral pendant la pandémie. Étant donné que cette recherche repose sur des flotteurs robotiques déjà positionnés et chargés de capteurs qui transmettent des données aux satellites, «nous sommes en mesure de devenir virtuellement très propres», dit-elle. Les satellites envoient les données aux superordinateurs, auxquels l’équipe de Russell peut accéder à distance.

Pourtant, Russell n’a pas complètement échappé aux perturbations du travail sur le terrain. Elle avait prévu de se rendre en Nouvelle-Zélande en mars; elle espère partir en février prochain pour entamer une collaboration avec l’Institut national de recherche sur l’eau et l’atmosphère du pays.

Entre la pandémie et le changement climatique, Russell déclare: « C’est vraiment difficile pour tant de gens, mais c’est aussi un moment incroyable pour être un scientifique de la Terre. »

Benjamin Bostick et Alexander Van Geen

Trouver de nouvelles façons de travailler à distance

09825-feature1-ben.jpg

Crédits: Benjamin Bostick

Le géochimiste de l’Université de Columbia, Benjamin Bostick au Cambodge, effectue des travaux sur le terrain concernant l’absorption d’arsenic par le riz en janvier

À la mi-juin, par téléphone, Benjamin Bostick, géochimiste à l’Observatoire de la Terre Lamont-Doherty de l’Université Columbia, déballait une collation pour sa fille à son cinquième anniversaire. «Je suis dans un petit appartement à New York», a-t-il déclaré. « Nous n’avons pas de bureau – nous n’avons même pas de bureau. »

Bostick travaille généralement à partir de son bureau et laboratoire de Columbia et se rend fréquemment à l’étranger pour des travaux sur le terrain. Cet été, il était censé travailler avec des riziculteurs au Vietnam et au Cambodge pour étudier la distribution de l’arsenic dans leur approvisionnement en eau et comment le métalloïde toxique est absorbé par le riz. Bostick était dans ces deux pays à mettre en place des expériences en janvier; en raison de restrictions de voyage, il a dû abandonner temporairement le projet. «Être gelé dans le temps» est particulièrement perturbateur pour «les expériences qui ont des composantes temporelles, comme la culture du riz», dit-il.

Il s’inquiète du financement de ses étudiants diplômés et de l’avenir du projet. Les bailleurs de fonds comprennent jusqu’à présent, dit-il, mais il n’est pas encore clair s’ils voudront continuer à financer les étudiants qui ne peuvent pas travailler sur leurs projets de recherche parce qu’ils n’ont pas d’échantillons. Une semaine ou deux de travail sur le terrain peuvent alimenter une ou deux années d’analyse en laboratoire. Les chimistes en environnement, en particulier ceux qui sont actuellement étudiants, ressentiront les effets des annulations de cette année pendant un certain temps.

Alexander van Geen, un collègue géochimiste de Bostick qui surveille également l’arsenic, a travaillé avec des gens au Bangladesh pour surveiller le métalloïde dans leur eau. Un tiers des puits au Bangladesh ne répondent pas aux normes de l’Organisation mondiale de la santé pour l’arsenic dans l’eau potable. Mais il est compliqué de garder un œil sur le problème, car les niveaux d’arsenic varient extrêmement bien et les gens creusent de nouveaux puits tout le temps. Les mesures itératives sur le terrain sont donc essentielles.

Le groupe de Van Geen a formé des gens au Bangladesh à utiliser des tests colorimétriques pour évaluer les niveaux d’arsenic dans leur eau, et les chercheurs ont développé une application pour smartphone qui peut être utilisée pour rapporter les résultats et les partager avec les voisins.

Grâce à leur historique de travail sur le projet de surveillance des puits, lorsque la pandémie de COVID-19 a éclaté, van Geen et son groupe avaient déjà amassé une grande base de données de numéros de téléphone pour les habitants du Bangladesh. Il a décidé de mettre cette banque de numéros de téléphone à bon escient. Van Geen et son équipe ont obtenu une subvention rapide de la National Science Foundation des États-Unis, qu’ils ont utilisée pour atteindre 60 000 ménages au Bangladesh. Ils ont recueilli des données sur le nombre de personnes vivant dans chaque maison décédées ce printemps, ainsi que l’année dernière. Van Geen dit que ces informations aideront à déterminer la surmortalité attribuable au COVID-19 et à suivre la propagation de la maladie.

À terme, van Geen s’attend à ce que les données de ces deux projets permettent de rechercher un lien entre l’exposition à l’arsenic et les taux d’infection au COVID-19 et la mortalité. L’exposition à l’arsenic est associée à de nombreux problèmes de santé, dont certains liés au système immunitaire.

Bostick dit que les circonstances actuelles offrent une opportunité aux chimistes de l’environnement qui travaillent dans d’autres pays de repenser la façon dont ils s’y prennent. «Nous pouvons encourager une participation plus active des populations des pays où nous travaillons», dit-il. Cette stratégie devra cependant être appliquée à l’avenir, car Bostick ne peut actuellement pas se rendre sur ses sites d’étude pour enseigner et équiper des collaborateurs locaux.

Pour ceux qui ont la chance de rester en bonne santé, la pause dans les schémas habituels du travail scientifique offre une occasion de réflexion. «La recherche sur le terrain est incroyablement personnalisée et individuelle», explique Bostick. Il prend le temps d’examiner les données qu’il a recueillies avant la pandémie, à la recherche de nouveaux angles susceptibles d’élargir ses recherches.



Source link