Étude des impacts anthropiques dans les lacs canadiens : analyse des contaminants organiques à l’état de trace

Les lacs sont des écosystèmes complexes apportant de nombreux avantages tant pour l’environnement que pour l’être humain. Au Canada, les lacs ont une importance d’autant plus grande qu’ils sont plus de 2,4 millions présents à travers son territoire. Cependant, ces écosystèmes sont sensibles aux activités anthropiques prenant place dans leurs bassins versants et ils peuvent être des puits de contamination du fait des rejets humains. En effet, de nombreux composés chimiques sont produits et utilisés quotidiennement, et ces contaminants se répandent souvent dans les eaux de surface naturelles. Toutefois, il y a un manque de données homogènes provenant des méthodologies comparables sur la répartition de la contamination anthropique à grande échelle dans les lacs. Il est donc nécessaire de combler cette lacune tout en étudiant l’impact de cette contamination et ses sources. L’objectif général du projet présenté ici est d’évaluer la présence de certains de ces contaminants dans les lacs canadiens, leurs potentiels impacts sur le biote lacustre ainsi que les facteurs menant à cette contamination. Cette thèse de doctorat porte donc sur l’analyse de la présence de contaminants organiques à l’état de traces (TrOCs) dans les lacs canadiens. Pour cela, une méthode d’analyse ciblée permettant la quantification dans l’eau de lac de 54 TrOCs, représentatifs de diverses activités humaines, a été développée. Les échantillons sont d’abord concentrés par extraction sur phase solide avant analyse par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem. En premier lieu, la présence des contaminants a été étudiée dans les eaux de surface de 290 lacs à travers le Canada (Chapitre 2). Des contaminants ont été détectés dans 88 % des lacs échantillonnés, avec jusqu'à 28 détections par lac. Les TrOCs ont été quantifiés jusqu’à environ 2 200 ng/L pour les composés individuels, avec des concentrations cumulatives allant jusqu’à plus de 8 100 ng/L dans l’eau de lac. Une évaluation du risque environnemental des TrOCs retrouvés a été réalisée pour trois espèces aquatiques (Pimephales promelas, Daphnia magna et Tetrahymena pyriformis) en comparant les concentrations environnementales aux seuils de toxicité des différents contaminants pour ces espèces modèles représentant différents niveaux trophiques. Les résultats ont révélé que 6 % des lacs présentaient un risque élevé pour au moins une de ces espèces. Dans 59 % des lacs, certains contaminants ayant des effets sous-létaux potentiels ont été détectés. Ces TrOCs peuvent avoir diverses sources dépendant principalement du type d'activités humaines prenant place dans son bassin versant. Des études exploratoires ont mis en évidence des facteurs potentiels de cette contamination. Le deuxième objectif de cette étude était donc de vérifier les effets de ces facteurs sur la contamination de l'eau (Chapitre 3). Pour ce faire, nous avons relié les données de détection et de concentrations des TrOCs à des données d’activités et d’utilisations du sol d'origine anthropique à l’aide de modèles de régression linéaire et logistique. Ces modèles ont été choisis afin de permettre la prise en compte de la grande proportion de concentrations inférieures aux limites de la méthode. Malgré l’effet potentiel de nombreux paramètres sur l’atténuation de la contamination, les analyses ont confirmé l'impact prédominant de l'utilisation des terres agricoles et urbaines et des principales sources ponctuelles anthropiques de contaminants, tels que la présence de stations de traitement des eaux usées, dans les bassins versants sur la contamination organique trace des lacs. Ces résultats peuvent permettre d’améliorer les prises de décisions concernant la réduction des sources de contamination des lacs en réduisant le nombre de variables à considérer. Des recommandations ont également été émise pour le suivi de lacs ayant de plus grands risques de contamination à travers la Canada. Ces travaux constituent le premier point de référence pour le suivi de l'évolution de la contamination des lacs canadiens par les TrOCs. Ils démontrent qu'une grande partie des lacs échantillonnés portent une empreinte chimique d’origine humaine pouvant entraîner des conséquences importantes pour l'environnement, et l’ensemble de ces résultats peut conduire à une meilleure gestion des bassins versants. Par la suite, ces résultats pourront être mis en relation avec d’autres données ayant été acquises pour ces lacs par d’autres groupes de recherche, telles que la présence de gènes de résistance aux antibiotiques ou la structure des communautés planctoniques, afin de mieux comprendre les impacts des TrOCs sur le fonctionnement des écosystèmes lacustres.

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