État de santé des eaux du Memphrémagog : tendances spatiotemporelles et mesures in situ de cyanotoxines et de phosphore

La santé des plans d’eau douce est un enjeu public d’importance qui touche à la qualité de l’eau potable, à l’environnement aquatique et riverain mais aussi à toute utilisation urbaine. Les activités humaines peuvent toutefois être nuisibles à la santé des milieux aquatiques de façon directe (comme des contaminations ou déversements) ou plus indirecte (comme un dérèglement de la chaîne trophique ou les changements climatiques). Particulièrement, le lac Memphrémagog est une source d’eau potable très importante en Estrie et les zones agricoles et urbaines environnantes, par exemple, sont des sources potentielles de contamination en nutriments pouvant contribuer à l’eutrophisation. Bien que naturelles, les effloraisons d’algues (incluant les effloraisons cyanobactériennes) ont le potentiel de nuire à la santé du plan d’eau, notamment par le relâchement de toxines. Ce travail de recherche a comme objectifs principaux d’étudier l’état du phosphore, un indicateur connu de la santé des eaux, dans le bassin versant du lac Memphrémagog (chapitre 2) et d’évaluer les impacts possibles d’une hausse en phosphore et en température sur la croissance et la production de toxines par des cyanobactéries d’eau douce tout en évaluant la performance d’une méthode d’échantillonnage in situ (chapitre 3). L’objectif du deuxième chapitre traite de l’analyse de la spéciation du phosphore entre les rivières environnantes à la Baie de Magog ainsi que son évolution en fonction des saisons et des années. La spéciation classe le phosphore en termes de phosphore total (TP), phosphore réactif libre (SRP), mais aussi en termes de phosphore labile grâce à l’utilisation d’échantillonneurs passifs in situ de gradients de diffusion dans les couches minces (DGT). Les résultats ont montré que 1) le phosphore total n’a pas changé au cours des 14 dernières années (2009-2022), 2) les patrons saisonniers en SRP sont différents en fonction de l’emplacement de la rivière et que 3) la spéciation est différente selon l’environnement local, comme la présence d’un marais ou du positionnement de la rivière par rapport au lac. Le chapitre 3 se définit par des expériences de croissance bactériennes en laboratoire où des variations en phosphore (± 20 μg L-1) et en température (± 5 °C) ont été appliquées sur des cultures de cyanobactéries d’eau douce afin de simuler des variations environnementales crédibles dans un contexte urbain et dans un contexte de réchauffement climatique. Les expériences ont montré que 1) les cyanobactéries avaient une production de toxines similaires dans toutes les conditions, 2) les toxines relâchées dépendent des conditions en phosphore et température, où les moins stressantes induisent moins de relâchement et que 3) les DGT pour molécules organiques montrent une performance comparable aux méthodes d’échantillonnage classiques. Les résultats permettent de conclure globalement que les indicateurs en place pour évaluer le phosphore (TP) ne sont pas représentatifs de la spéciation réelle et que la quantité de phosphore biodisponible (SRP et DGT- iv labile) sont variables en concentration et en proportion. Ces fractions plus réactives auraient avantage à être intégrées aux campagnes de surveillance déjà en place. Bien qu’il soit difficile de prévoir si les prévisions reliées aux changements de phosphore et température testés sur les cultures de cyanobactéries vont correspondre aux réponses concrètes qu’aurait le système aquatique naturel, les échantillonneurs DGT se sont révélés être une méthode performante pour l’échantillonnage de toxines dans un milieu concentré en cyanobactéries homologue à une effloraison naturelle, ce qui n’avait pas été testé jusqu’à présent. Ces conclusions permettent d’augmenter notre compréhension de la dynamique du phosphore autour du Memphrémagog et de démontrer l’efficacité et les limites de l’échantillonnage in situ DGT dans ce système. Cela mène à des possibilités de campagnes d’échantillonnage de surveillance de l’état du phosphore et des cyanotoxines sur une durée plus étendue, et qui permettrait l’implication de volontaires moins qualifiés pour l’échantillonnage, comme des citoyens.

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