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Projet de reconstitution paléolimnologique de l'évolution des lacs du bassin de la rivière
Bécancour
SIMON LEMIEUX, Directeur général
GROBEC
DR. REINHARD PIENITZProfesseur titulaireLaboratoire de Paléoécologie AquatiqueDépartement de Géographie etCentre d'études nordiques (CEN)
PAR :
OLIVIER JACQUES, B. Sc., Étudiant à la maîtrise en sciences géographiquesUniversité Laval
Déroulement de la présentation
Bloc A•GROBEC
•Quelques faits historiques de la Haute Bécancour
•Éléments d’intérêts du Plan Directeur de l’Eau (PDE)
•Qualité de l’eau
•État des lacs
•Projet de caractérisation des Haldes minières
•Mémoire LE LAC À LA TRUITE D’IRLANDE EN VOIE DE DISPARITION
Bloc B• La paléolimnologie, c’est quoi exactement ?
•Présentation du projet
•Résultats et livrables
•Équipe de recherche
• Budget de projet
Organisme à but non lucratif (OSBL), fondé en 2003, dont la mission première est de mettre en œuvre la gestion intégrée de l'eau dans les bassins versants de la zone Bécancour.
Une table de concertation regroupant l'ensemble des intervenants des bassins versants concernés par la ressource EAU.
Le GROBEC
Groupe de concertation
des bassins versants de la
zone Bécancour
Le Plan directeur de l’eau (PDE)
Cycle d’environs huit ans
1- AnalyseA-Portrait :connaissances et informations
existantes, faits B-Diagnostic: Étude des problèmes
(à partir des faits) 2- Enjeux : Préoccupations majeures 3- Orientations :Grandes pistes d’actions 4- Objectifs : Situation à atteindre pour résoudre
le problème 5- Indicateurs :Données de mesures pour évaluer
l’efficacité des actions et en faire le suivi6- Plan d’action: Détermination des solutions possibles 7- Mise en œuvre du plan d’action6- Suivi et évaluation de la mise en oeuvre
- Consultations publiques -Le PDE est déposé au MDDELCC qui consulte la Table interministérielle, regroupant douze ministères, de la Politique nationale de l’eau (TIPNE) pour un avis d’acceptabilité.
Secteurs de la zone Bécancour
• Présence d’un complexe ophiolitique particulier composé de différents minéraux dont l’amiante chrysotile
• Découverte de différents gisements, dont la région de Thetford Mines
• Gisement de 19 750 000 tonnes d’amiante à Vimy Ridge
Développement minier
-Lac de 2.8 km de longueur, 15 m de profondeur maximale et fond vaseux de 31 m d’épaisseur
-Vidange débutée en 1955, terminée en 1959 (coût de 35 millions $)
-Aspiration et rejet de plus de 23 millions de m3 de boues dans la rivière Bécancour
-Rivière Bécancour détournée sur 2134 m.
Vidange du lac Noir, Black Lake
Bécancour, une tâche urgente
Parmi les 15 stations du Réseau Rivière les plus polluées du Québec
Détérioration particulièrement marquée du secteur entre Thetford Mines et le lac William
Les activités minières entrainent une détérioration marquée de l’environnement physique
Problèmes avec les rejets des eaux usées municipaux (individuel et collectif) et industriels
Des usages à récupérer (approvisionnement en eau, baignade, etc.)
MENV, 1985
Débit estimé (m3/s) Charges médianes
Moyen Médian
Phosphoretotal
(kg/an)MES
(kg-103/an)
CF (UFC-
1012/an)
Ce qui sort de Thetford (station B-2B) 3.97 5.08 9194 1504 5713
Ce qui sort de la rivière aux Pins (station SBG-5) 3.21 4.11 2147 203 248
Total - - 11341 1707 5961
Ce qui sort du lac à la Truite (station B-3) 10.04 12.83 10325 7599 507
Tributaires du lac William (charge totale) (stations SBG-6 à 10 et SBD-11) - - 1786 261 132
Ce qui sort du lac William (station B-4) 12.31 15.74 3409 1553 39
Résultats des charges en polluants(CIC 2006 – Diagnostic de la Haute-Bécancour)
Bassin versant à l’amont de l’étang Stater• Secteur Thetford: 231 km2
• Rivière aux Pin: 167 km2
• TOTAL: 398 km2
Pluie, fonte, urgence, autres, temps sec, illégauxSuivi des ouvrages municipaux d'assainissement des eaux (SOMAE)
Portrait du secteur
État des écosystèmes
-IQBP au pont Marcheterre (1998 à auj.) *
-IDEC (2006)
-Étude de CIC (2006)
Année Cote IQBP Paramètres prob.
2008 0 – Très mauvais CF, Chla tot, MES
2010 0 – Très mauvais CF, Chla tot
2012 1 – Très mauvais CF, Chla tot
2013 0 – Très mauvais CF, MES, Chla tot
2014 16 – Très mauvais CF, NOX
2015 9 – Très mauvais CF, NH3, Ptot
Portrait du secteur
État des écosystèmes
-IQBP à la sortie du lac Joseph, riv. Bécancour (1998 à auj.) *
-PCA (zipp Thetford ) *
-IDEC (2006)
-Étude de CIC (2006)
Année Cote IQBP Paramètres prob.
2008 81 – Bonne Chla tot, NOX
2009 79 – Satisfaisante Chla tot, NOX, Ptot
2010 83 – Bonne Chla tot, NOX, Ptot,CF
2012 65 – Satisfaisante Chla tot, NOX
2013 80 – Bonne NOX, Chla tot
2014 78 – Satisfaisante NOX, Chla tot, MES,CF
2015 81 – Bonne NOX, Chla tot, CF
(médianes 2009-2010) Aux Pins Larose Fortier Pinette Golden Hamilton
CF 60 9 55 105 40 190
NOX 0,17 0,40 0,39 0,42 0,60 0,80
Ptot 0,014 0,010 0,019 0,012 0,016 0,018
Turbidité 3,1 1,2 1,4 1,1 3,6 3,5
État écologique des Lacs de la Haute Bécancour
Lac Bécancour (Thetford Mines)
Superficie: 1,28 km²Profondeur maximale: 2,2mType d’exutoire: anthropiquePrésence de cyanobactéries: 2014-2015
État trophique : Eutrophe
État écologique des Lacs de la Haute Bécancour
Étang Stater (Irlande)
Superficie: 40 ha +70 ha en milieux humides Profondeur moyenne: 1m ou moins?Temps de renouvellement: « Déconnecté » de la rivièreType d’exutoire: AnthropiquePrésence de cyanobactéries: non documenté
État trophique : Non déterminé
État écologique des Lacs de la Haute Bécancour
Lac à la Truite (Irlande)Superficie: 120 haProfondeur maximale: 2.5Profondeur moyenne: moins de 1,5m Type d’exutoire: AnthropiquePrésence de cyanobactéries
État trophique: Hyper-Eutrophe
État écologique des Lacs de la Haute Bécancour
Lac William (St-Ferdinand)
Superficie: 4,9 km²Profondeur maximale: 27,4mProfondeur moyenne: 8,2mType d’exutoire: NaturelPrésence récurrente de cyanobactéries
État trophique : Méso-Eutrophe
État écologique des Lacs de la Haute Bécancour
Lac Joseph (Inverness, St-Pierre-Baptiste et St-Ferdinand)
Superficie: 2,5km²Profondeur maximale: 7,9mType d’exutoire: Anthropique (2013)Présence récurrente de cyanobactériesÉtat trophique : Mésotrophe
Apports sédimentaires, Secteur minier
Le lac à la Truite d’Irlande en voie de disparition (mémoire 2015)
Élaboration d’un mémoire par les 4 associations riveraines (ARLTI, ALW, ARRJJ et ALM)
OBJECTIF :
• Élaborer et mettre en œuvre dans les plus brefs délais un plan d’action visant à réduire de façon substantielle l’apport de sédiment dans le lac à la Truite d’Irlande et vers l’aval;
• Sensibiliser et mobiliser l’ensemble des intervenants locaux, régionaux, provinciaux et fédéraux au problème de l’ensablement et de l’envasement des trois lacs et à agir;
• Identifier à l’aide d’études techniques les sources de ces sédiments qui s’accumulent dans les lacs à la Truite, William et Joseph depuis des décennies et trouver des solutions durables;
Le lac à la Truite d’Irlande en voie de disparition (mémoire des 4 associations de lacs)
Photo aérienne, lac à la Truite d’Irlande, 1928
Photo aérienne, lac à la Truite d’Irlande, 1959
Étang Stater et lac à la Truite, Irlande, 2013
Questions en suspens
• Quel était l'état des lacs au début du siècle ?• Profondeur d’eau • Épaisseur des sédiments • Qualité de l’eau
• Quel est l’état actuel des lacs ?• Profondeur d’eau • Épaisseur des sédiments • Qualité de l’eau
• Quelle est l’origine de ces changements ?• Activités industrielles et minières• Activités municipales• Activités agricole et forestière
• Quel état/usage est-il envisageable de récupérer ?
• Quelles actions de restauration pourraient être envisagées ?
La paléolimnologie - ou le pouvoir du passé:
L’utilisation des archives sédimentaires pour une meilleure compréhension
des répercussions des activités humaines sur les lacs du Québec
Reinhard Pienitz
Lac Dauriat, Schefferville
Lac Carheil, Fermont
Lac Nairne, Charlevoix
Lac St-Charles, Québec
Lac St-Augustin, St-Augustin
Études paléolimnologiques approfondies menées par le LPA
Lac Mégantic
Faible transparence Végétation aquatique dense De faibles niveaux d'oxygène
dissous vers le fond L'accumulation de sédiments
organiques Communautés biologiques
abondantes, peu de diversité Fleurs d’eau des cyanobactéries
http://keetonaquatics.com/resources/eutrophication/
Eutrophisation: effets
The Herald, Bloomington, Indiana; 21 septembre 1984
Acidification des lacs
Besoins pour une gestion efficace des écosystèmes
• connaissance des conditions de base et de la variabilité naturelle
• identification du moment dans le passé qui assurément correspondau début de changements majeurs dans l’écosystème
• description de l’ampleur de ces changements
Chacun de ces besoins comprend une composante temporelle.
La gestion efficace des écosystèmes exige des données à long terme,
de sorte que la variabilité naturelle peut être déterminée à partir de
laquelle les perturbations humaines peuvent être identifiés et estimés.
Ces donnés à long terme permettront aussi de mieux prédire de futurs
scénarios de changements dans les écosystèmes.
Paléolimnologie
• Science multidisciplinaire qui étudie l’information biologique, chimique et physique préservée dans les sédiments qui s’accumulent au fond des lacs et étangs
• Approche importante pour les études de reconstitution de changements environnementaux à la fois naturels et humains, tels les changements climatiques, l’eutrophisation et l’acidification des lacs, l’influence de la pollution sur les organismes, etc.
Composé des termes grecques « paleon » (vieux), « limne » (lac) et « logos » (étude)
Séquences sédimentaires du fond des bassins lacustres
Contribution de la paléolimnologie à la gestion efficace des eaux de surface
diatomées
chironomides
pigments
L’approche paléolimnologique
Profil d’un lac
Échantillonnage des sédiments
Sous-échantillonnage des sédiments
Datations aux radio-isotopes
Traitement des échantillons et préparation des lames de microscope
Identification et énumération des fossiles
Analyse qualitative des sédiments
Calibration et génération de modèles
Application des fonctions de transfert et reconstitution des conditions paléo-environnementalesÉvaluation des conditions
environnementales récentes et passées
Carotte
Source: Smol (2008) Pollution of lakes and rivers: A paleoenvironmental perspective, p. 46
Lac Saint-Charles
Lac Saint-Augustin
Lac Saint-Charles
Usine d’épuration des eaux
Pourquoi craint-on une accélération du processus d’eutrophisation au lac Saint-Charles?
• Forte occupation des berges du lac (47%) (Alain, 1981)
• Fosses septiques défectueuses (La société historique de Lac-Saint-Charles)
• Contamination bactériologique de l’affluent le plus important du lac, la rivière des Hurons (Hébert, 1995)
• Important déficit en oxygène dans l’hypolimnion (Légaré, 1998)
• Accroissement important de la population humaine dans le bassin versant
• Documenter l’histoire trophique du lac Saint-Charles
• Déterminer les conditions trophiques existantes avant et après l’influence directe des activités humaines
• Évaluer l’amplitude de la variabilité naturelle du processus d’eutrophisation
• Préciser dans le temps la période critique des changements trophiques et l’ampleur de ce processus
Lac Saint-Charles: Objectifs de l’étude
11 mars 1997
Diatomées dominantes, ratio espèces planctoniques : benthiques (10-1), paléoproductivité (x 107), ratio kystes de chrysophycées : diatomées (10-2)
et la diversité (ds) dans les sédiments du lac Saint-Charles
L’optimum de P (µg·L-1; Hall et Smol, 1996) est indiqué pour chaque espèce de diatomée dominante
Tremblay et al., Revue des Sciences de l’Eau vol. 14 (2001)
Zone
PT reconstitué (g L-1) dans la colonne d’eau
1997
1996
1986
1972
1887
Tremblay et al., Revue des Sciences de l’Eau vol. 14 (2001)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
6.0
X10
4
10.0
X1
03
5.0
X10
4
5.0
X10
3
5.2
X10
3
5.4
X10
3
15
20
30
350
10
1997
1996
1986
1972
1887
ZONE
3
2
1
Al Ca Mg Fe Mn Cu Pb Zn S
Pro
fon
de
ur
(cm
)
µg/g de sédiment sec
Profils des concentrations (µg·g-1 de sédiment sec) des métaux majeurs (Al, Ca et Mg), des métaux traces (Cu, Pb et Zn), du Fe, Mn et
du S en fonction de la profondeur (cm)
Tremblay et al., Revue des Sciences de l’Eau vol. 14 (2001)
Lac Saint-Charles: Conclusions• Au lac Saint-Charles, il ne semble pas y avoir d’accélération majeure du
processus d’eutrophisation
- absence de diatomées indicatrices de conditions eutrophes
- augmentation non significative d’espèces indicatrices d’un enrichissement en nutriments (Aulacoseira ambigua et Asterionella formosa)
- diminution de la concentration en phosphore dans les sédiments
- diminution de la teneur en phosphore total dans l’eau (reconstitution quantitative)
• Accroissement de la pollution
- diminution de certains taxons sensibles (e.g. Achnanthes minutissima et Fragilaria pinnata)
- augmentation de taxons plus tolérants à la pollution (e.g., Cyclotella
stelligera et Fragilaria construens var. venter)
- diminution de la diversité
- présence de coliformes fécaux
- accroissement de certains éléments dans les sédiments (e.g., Pb et S).
Journal de Québec, 1 novembre 2002
Lac Saint-Augustin
Lac ayant subit une eutrophisation rapide et connaissant des floraisons de cyanobactéries
Populaire pour les activités aquatiques Accès restreint en raison des floraisons
Photos: W. Vincent et M. Bouchard-Valentine
Floraison d’algues le 23 août 2002, au Lac Saint-Augustin
Lac Saint-Augustin:
Activités humaines dans le bassin versant
• Forte augmentation des chalets et résidences
- déboisement des berges
- fosses septiques défectueuses
• Coupes forestières
• Agriculture
• Terrain de golf de Cap-Rouge
• Ruissellement urbain incluant l’autoroute 40
Lac Saint-Augustin: Objectifs de l’étudeObjectif principal:
Reconstituer l’histoire trophique du lac Saint-Augustin dans le butde retracer et dater les divers changements survenus dans le passé et déterminer les causes réelles de l’eutrophisation
Objectifs spécifiques:
2. Établir une reconstitution quantitative des concentrations de phosphore total (PT)
3. Établir la stratigraphie des pigments fossiles (Chla et caroténoïdes) pour identifier les périodes de forte production algale
4. Retracer la présence et les changements de concentration de différents métaux et nutriments
5. Déterminer les liens entre les données paléolimnologiques et les activités humaines
1. Identifier les changements survenus dans la composition desassemblages de diatomées dans le passé
Lac Saint-Augustin: Évolution du bassin versant depuis 1937
Roberge et al., 2002
Datation de la carotte de sédiments du lac Saint-Augustin
(210Pb et AMS 14C)
Pienitz et al., Can. J. Bot. vol. 84 (2006)
Caractéristiques sédimentologiques du bassin versantConséquences du détournement de la Rivière Cap Rouge vers le lac Saint-Augustin, pour l’alimentation en eau d’un moulin situé au bord du fleuve (AD 1748)
Argile
m.o.
surface
0.5 m
1.80 m
Roberge M.Sc. 2004
Stratigraphie diatomifère de la carotte du lac Saint-Augustin(changements dans la composition des assemblages de diatomées fossiles)
Pienitz et al., Can. J. Bot. vol. 84 (2006)
Diatomées typiques des eaux saumâtres
Pienitz et al., Can. J. Bot. vol. 84 (2006)
Total des diatomées epiphytiques
Reconstitution quantitative (à partir des diatomées fossiles) des concentrations de phosphore total dans l’eau du lac Saint-Augustin
Pienitz et al., Can. J. Bot. vol. 84 (2006)
Concentration des pigments fossiles (chlorophylle a et caroténoides) dans les sédiments du lac Saint-Augustin
Résultats de l’analyse géochimique des sédiments de la carotte du lac Saint-Augustin:Changements dans les concentrations des substances nutritives et métaux lourds
Pienitz et al., Can. J. Bot. vol. 84 (2006)
Pienitz et al. (2006), Canadian Journal of Botany, vol. 84
Roberge et al. (2002), Le Naturaliste Canadien, vol. 126
Lac Saint-Augustin: Conclusions
Que devrait-on faire pour améliorer la qualité de l’eau du lac?
- diminuer les apports externes de P et N
- créer des installations réduisant l’apport diffus des nutriments des aires agricoles
- plantation d’arbres et d’arbustes
- sensibilisation de la population riveraine
- améliorer les installations sanitaires
Il serait aussi important de faire un suivi continu des paramètres chimiques et biologiques du lac
Les résultats démontrent que le lac était beaucoup moins productif il y a 400 ans qu’il ne l’est aujourd’hui
Les activités anthropiques, depuis un siècle, ont donc eu des conséquencesmajeures sur l’écosystème
Traces d’huile
Laperrière et al. JOPL (2008)
« The rise and fall of Schefferville »
« The rise and fall of Schefferville »
Laperrière et al.
JOPL (2008)P Zn
FeCuAs
Hg
Pb
1860
1870
1880
1890
1900
1910
1920
1930
1940
1950
1960
1970
1980
1990
0 20 400 20 0 200 200 0 0 20 0 20 0 200 20 40 60 80 0 0 0 0 0 20 20 0 0 20 0 20 20 20 20 0 20 0 20 20 40
Anné
es
Abondance relative (%)0 50 100 150 200
phosphore total [gL-1]
Activitésminières 1948-1978
Lac Dauriat, Schefferville (Québec)
Laperrière et al. JOPL (2008)
-0.5 +3.5
-0.5
+2.5
DCA axis 1
DC
A ax
is 2
AVANT1891-1940
DURANT1945-1976
APRÈS1977-2000
L’evolution de l’état de la santé du Lac Dauriat, Schefferville (Québec)
Laperrière et al. JOPL (2008)
Walden Pond, Massachusetts, États-Unis
Köster et al. 2005
Nécessité de mettre sur pied des plans d’action
plus audacieux assurant une gestion proactive
(conservation) des écosystèmes aquatiques
précieux, plutôt que de miser strictement sur des
mesures palliatives (restauration et
réaménagement)
Appel au gestionnaires / décideurs
Remerciements
• FQRNT (Québec) et CRSNG (Ottawa)
• Membres du laboratoire de paléolimnologie-paléoécologie (Karine Roberge, Roxane Tremblay)
• Warwick F. Vincent, Stéphane Légaré, Martin Bouchard-Valentine (dép. de biologie, Université Laval)
• Centre d’Études Nordiques
• Conseil de bassin du lac Saint-Augustin
• Association pour la protection de l’environnement du lac Saint-Charles (APEL)
Crédit photo: APLTI
Lac Joseph
Lac William
Lac à la TruiteÉtang Stater
Lac Bécancour
Plonger dans le passé pour assurer l’avenir
Crédit photo: APLTI
Crédit photo: ALW
Crédit photo: ARRLJ
Crédit photo: Edith Ladouceur
Source: Wikipedia
Source:Modifié de Google Earth
©2016 GoogleImage ©2016 DigitalGlobe©2016 Cnes/Spot Image
Projet de reconstitution paléolimnologique de l'évolution des lacs du bassin de la
rivière Bécancour
Crédit photo: Benoît Lemay
Crédit photo: Laurier LaroseCrédit photo: ALW Crédit photo: ALW
Objectifs
Caractériser l’état naturel des lacs;
Identifier les causes précises des problématiques observées;
Déterminer le degré de détérioration du milieu.
Crédit photo: Benoît Lemay
Crédit photo: Laurier LaroseCrédit photo: ALW Crédit photo: ALW
Retombées
Meilleures connaissances des perspectives de rétablissement des lacs;
Mise en évidence d’éléments à prioriser pour leur préservation et leur restauration;
Étude de base nécessaire avant d’entreprendre de futurs travaux.
Document de savoir essentiel pour la planification et la gestion des plans d’eau
de la Haute-Bécancour
Échéancier
Année Trimestre Activités
1
Été 2017 Recherche documentaire
Activités d'échantillonnage
Automne 2017 Présentation du projet de doctorat
Analyses en laboratoire
Hiver 2018 Activités d'échantillonnage (possibilité)
Analyses en laboratoire
2
Été 2018 Activités d'échantillonnage
Analyses en laboratoire
Automne 2018 Analyses en laboratoire
Hiver 2019 Analyses en laboratoire
3
Été 2019 Analyses en laboratoire
Automne 2019 Analyse et traitement des données
Hiver 2020 Analyse et traitement des données
4
Été 2020 Rédaction de la thèse et du rapport
d'études
Automne 2020
Rédaction de la thèse et du rapport
d'études
Séminaire doctorale
Hiver 2021 Dépôt de la thèse doctorale et du rapport
d'études
Échéancier
Année Trimestre Activités
1
Été 2017 Recherche documentaire
Activités d'échantillonnage
Automne 2017 Présentation du projet de doctorat
Analyses en laboratoire
Hiver 2018 Activités d'échantillonnage (possibilité)
Analyses en laboratoire
2
Été 2018 Activités d'échantillonnage
Analyses en laboratoire
Automne 2018 Analyses en laboratoire
Hiver 2019 Analyses en laboratoire
3
Été 2019 Analyses en laboratoire
Automne 2019 Analyse et traitement des données
Hiver 2020 Analyse et traitement des données
4
Été 2020 Rédaction de la thèse et du rapport
d'études
Automne 2020
Rédaction de la thèse et du rapport
d'études
Séminaire doctorale
Hiver 2021 Dépôt de la thèse doctorale et du rapport
d'études
Bilan annuel
Bilan annuelBilan
annuel
Bilan final
Rapport d’étude
Rapport d’étude
Rapport d’étude
Équipe de recherche
Budget de projet
Budget de projet
Merci de votre attention !
Groupe de concertation des bassins versants de la zone Bécancour1800 avenue St-Laurent, suite 1
Plessisville, Qc., G6L 2P8Téléphone: 819-980-8038
Site web: www.grobec.org
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