Évolution et impacts de la contamination anthropique dans les sédiments et les sols du bassin du lac Clair, Station Forestière de Duchesnay (Québec, Canada).

La transcription des symboles et des caractères spéciaux utilisés dans la version originale de 
\nce résumé n’a pas été possible en raison de limitations techniques. La version correcte de ce 
\nrésumé peut être lue en PDF. Nous avons effectué l'analyse géochimique et isotopique des sédiments, des sols et
\ndes arbres du bassin du lac Clair (Québec, Canada) dans le but d'y reconstruire la
\nchronologie d'accumulation des contaminants d'origine anthropique et de vérifier la
\nfiabilité de l'approche dendrogéochimique comme outil de biomonitoring spatio-temporel
\nde la contamination des écosystèmes forestiers par les métaux traces anthropiques.
\nLes sédiments carottés couvrent près de 18 siècles d'accumulation sédimentaire.
\nCeux prélevés dans la partie la plus profonde du lac (26 m) sont très peu affectés par la
\nbioturbation et affichent une haute résolution stratigraphique. Les concentrations de tous
\nles métaux traces analysés varient très peu dans la section pré-anthropique de la colonne
\nsédimentaire et représentent les valeurs du bruit de fond géochimique du bassin versant.
\nTous les éléments analysés suggèrent une contribution anthropique qui aurait commencé
\nvers 1872. L'absence de tributaire et d'activités industrielles ou agricoles dans le bassin
\nversant implique une origine atmosphérique pour cette composante anthropique.
\nDans la section anthropique des sédiments, les fluctuations observées sur les profils
\ndes éléments majeurs résultent principalement des variations du taux de sédimentation et
\nde la provenance de particules de minéraux silicatés. Ce changement de provenance
\nrefléterait l'établissement et le développement de petits villages ainsi que de l'agriculture
\ndans la vallée du Saint-Laurent. Les données géochimiques de la fraction particulaire des
\nsédiments suggèrent fortement que la distribution de Pb, Zn et V est corrélée à la présence
\nde phases sulfurées stables. Dans les conditions réductrices qui prévalent dans les
\nsédiments riches en matière organique du lac Clair, ces métaux associés au soufre
\nmontrent une mobilité diagénétique réduite. Les calculs de flux diffusifs montrent que la
\ndistribution du Pb dans la colonne sédimentaire est très peu affectée par des processus
\nd'enrichissement diagénétique. En l'absence d'une forte bioturbation des sédiments, les
\nvariations de concentrations et des rapports isotopiques de Pb (ex. 206Pb/207Pb), observées
\nsur les profils géochimiques reflètent vraisemblablement l'évolution de la contamination
\ndu lac et de son bassin versant par des sources atmosphériques diffuses. Selon les
\ncorrespondances âge-profondeur des profils sédimentaires, la contamination en métaux de
\nsource anthropique est apparue entre 1872 et 1900. À partir de 1900, leur taux
\nd'accumulation ont augmenté de façon exponentielle. On note, tout de même, une
\ndiminution apparente des taux d'accumulation de tous ces métaux au cours des deux
\ndernières décennies.
\nLes sources anthropiques du Pb, déposé avant 1894, sont plus radiogéniques et
\nseraient reliées au développement de petits villages et de l'agriculture dans la vallée du
\nSaint-Laurent. La majorité du Pb anthropique accumulé entre 1894 et 1937 proviendrait
\nde la combustion de charbons, alors que les fortes augmentations enregistrées à partir de
\n1937 reflètent surtout l'introduction progressive des additifs d'alkyles de Pb dans les
\ncarburants utilisés aux États-Unis et au Canada. Cette période correspond également à
\ncelle où les compositions isotopiques du Pb deviennent moins radio géniques. Entre 1975
\net 1996, les concentrations en Pb dans les sédiments du lac Clair ont été réduites de 36 %
\nalors que les rapports isotopiques de Pb augmentent légèrement. Ceci témoigne de
\nl'efficacité des lois américaine et canadienne interdisant l'utilisation du Pb comme additif
\ndans les carburants. En somme, les sédiments étudiés ont reçu près de 2,07 glm² de Pb
\nanthropique entre 1872 et 1996.
\nMalgré de légères, dissimilitudes probablement reliées à une perturbation de la forêt
\nvers 1945 et/ou à la physiologie des arbres, la chronologie d'accumulation du Pb dans les
\nsédiments se corrèle bien avec celle observée dans les cernes de croissance des arbres du
\nbassin versant du lac Clair et reflète principalement l'introduction et le retrait du Pb dans
\nles carburants utilisés en Amérique du Nord. Le parallélisme entre l'évolution du Pb dans
\nles sédiments et dans les arbres du même bassin nous amène à conclure que l'approche de
\nbiomonitoring dendrogéochimique peut se révéler un complément important dans l'étude
\nde la contamination des écosystèmes forestiers par des retombées de polluants
\natmosphériques. De la même façon, les données géochimiques des arbres permettent de
\ncorroborer l'interprétation faite à partir des sédiments. Toutefois, dans certains cas, les
\ndonnées dendrogéochimiques peuvent être difficilement interprétables en présence
\nd'essences d'arbres à haute perméabilité radiale et pour des éléments hautement solubles
\ndans l'aubier des arbres.
\nFinalement, les bilans élémentaires, calculés pour les derniers 11 000 ans, montrent
\nque les sols du bassin du lac Clair ont perdu des quantités importantes de cations basiques
\nCa, K et Mg au cours de cette période. Ces pertes qui constituent jusqu'à 77% du contenu
\ninitial (cas de Mg) reflètent principalement l'altération de minéraux silicatés primaires.
\nLes taux d'altération historiques de ces éléments varient entre 2,2 et 3,8 kg/ha/an pour le
\nCa, entre 3,5 et 4,5 kg/ha/an pour le K et entre 0,6 et 0,8 kg/ha/an pour le Mg. Compte
\ntenu de la faible dimension des réservoirs échangeables de Ca (200 kg/ha), de K (135
\nkg/ha) et de Mg (27 kg/ha) présents dans les sols étudiés, le rendement à long terme de la
\nforêt et la capacité de ces sols à neutraliser les apports atmosphériques acides pourraient
\nêtre affectés dans un avenir relativement proche. La distribution du Pb dans les deux
\nprofils de sol étudiés reflète essentiellement la contamination progressive du bassin
\nforestier par des sources anthropiques. Ces apports anthropiques sont toutefois limités aux
\npremiers 10 cm de chaque profil. Au-delà de cette profondeur, les concentrations et les
\nrapports isotopiques du Pb sont relativement constants et représentent les bruits de fond
\ngéochimiques du bassin versant. Les bilans élémentaires révèlent qu'au cours des 127
\ndernières années, les sols du bassin versant du lac Clair ont reçu entre 1,24 et 1,8 g/m² de
\nPb anthropique. Ces quantités sont similaires à celles accumulées dans les sédiments de la
\npartie profonde du lac Clair au cours de la même période.

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