Biogéochimie
Dynamique des métaux traces dans les sédiments marins
Les profils sédimentaires de métaux, alliés à la datation des sédiments, sont de puissants révélateurs des conditions qui ont prévalu en milieu marin. Traités de façon appropriée, ils dévoilent les cycles biogéochimiques des éléments, de même que l’impact de l’activité humaine sur ces cycles. Par exemple, les profils du rhénium, du molybdène et de l’uranium dans les sédiments aident à mieux comprendre le cycle du carbone car ces métaux répondent de façon variée aux conditions d’oxydoréduction qui découlent du métabolisme de la matière organique. Les profils de métaux sédimentaires permettent de plus de reconstruire l’histoire d’épisodes anoxiques en milieu côtier et de préciser les tendances à l’augmentation des flux de métaux dans l’environnement en lien avec l’industrialisation. La combinaison de données sur différents métaux dans une même carotte de sédiments accroît en outre notre capacité à inférer correctement les conditions auxquelles a été exposé le milieu sédimentaire. Ces applications impliquent toutefois que l’on connaisse bien la géochimie propre à chacun des traceurs, et ce, à travers une gamme étendue de conditions environnementales. Ce programme de recherche a pour objectif de contribuer à développer les connaissances géochimiques fondamentales nécessaires à une lecture juste des enregistrements sédimentaires des métaux dans la marge continentale canadienne/ CRSNG/ Coll. : B. Sundby (UQAR).
Contamination côtière
Les sédiments constituent des pièges importants pour les contaminants rejetés en zone côtière avec les effluents industriels et urbains. Ce projet consiste à déterminer les variations des flux de plusieurs contaminants métalliques en milieu côtier au moyen de l’analyse de carottes de sédiments prélevées à des sites stratégiques. Nous concentrons nos efforts sur des sites qui peuvent fournir une image globale de l’état de la contamination de
l’environnement et sur des sites situés à proximité de sources ponctuelles de contaminants. Nos recherches nécessitent que nous déterminions les taux de sédimentation par des méthodes géochronologiques. Par ailleurs, nous utilisons les rapports des isotopes stables du plomb pour distinguer l’origine, naturelle et anthropique, du plomb émis dans l’environnement et pour en retracer les mécanismes de transport à des échelles régionale et globale. Ces rapports isotopiques sont des outils géochimiques puissants mais ils ont peu servi jusqu’à présent pour dévoiler les sources des contaminants dans la marge continentale canadienne. Nous avons donc aussi pour objectif dans ce projet de pousser les limites de l’utilisation des rapports des isotopes stables du plomb comme traceurs du cheminement des métaux aux confins de la zone côtière/ Pêches et Océans/ Coll. : R.W. Macdonald (P&O), S. Johannessen (Pêches et Océans).
Incorporation du mercure dans la chaîne alimentaire
L’estuaire et le golfe du Saint-Laurent assurent environ 20% de tous les débarquements de pêche au Canada. Cette grande zone côtière est par ailleurs un important site de déposition pour les contaminants provenant des régions urbanisées et industrialisées de la vallée du Saint-Laurent et des Grands Lacs. Compte tenu des faibles taux de sédimentation dans l’estuaire et le golfe (de l’ordre de 1 millimètre par année), les organismes qui vivent et se nourrissent près du fond, notamment plusieurs espèces commerciales de poissons et de crustacés, sont exposés pendant longtemps aux contaminants des sédiments et on pense que c’est principalement à partir de ces derniers que le mercure est accumulé dans la chaîne alimentaire. Ce projet a pour but de comprendre le cycle du mercure à l’interface eau-sédiment dans le Saint-Laurent marin. Nous cherchons à déterminer s’il y a des mécanismes qui permettent la remobilisation du mercure des sédiments. Nous voulons de plus savoir s’il y a bioamplication du mercure dans une chaîne alimentaire composée de 17 espèces parmi lesquelles on compte des invertébrés benthiques, des poissons de fond, des poissons pélagiques, des crustacés et des mammifères marins/ CRSNG/ Coll. : A. Mucci (U. McGill), V. Lesage (Pêches et Océans).
Pression des effluents urbains sur la composition élémentaire des eaux du fleuve Saint-Laurent
Les effluents urbains du Québec furent rejetés pendant très longtemps dans le fleuve Saint- Laurent, sans assainissement préalable. Depuis le début des années 1980, plus de 98% de tous les effluents sont cependant traités par procédé physico-chimique primaire. Cette recherche a pour objectif d’évaluer les retombées concrètes de cette amélioration. Les flux de 23 métaux et d’un métalloïde (arsenic) sont déterminés au cours d’un cycle annuel dans le fleuve Saint-Laurent et la pression actuelle qu’exerce les effluents de l’unique usine d’épuration de la ville de Montréal sur ces flux est évaluée. Les eaux usées acheminées à cette usine proviennent d'une population de 1,8 millions de citoyens et d’environ 70% des industries du Québec. À l’aide d’un analyseur élémentaire ICP-MS, nous mesurons plusieurs métaux qui n’avaient jamais été dosés auparavant dans les eaux du fleuve. Les signatures isotopiques du plomb stable, dans la matière en suspension des eaux fluviales et de l’effluent de Montréal, sont par ailleurs utilisés pour évaluer l’origine de la contamination par le plomb et déterminer la part exacte du plomb anthropique à l’embouchure du fleuve/Pêches et Océans/Coll. : B. Rondeau (Environnement Canada).
Facteurs des eaux profondes hypoxiques du chenal Laurentien
Les eaux naturelles dont les concentrations en oxygène dissous sont de 2 mg/L et moins sont nuisibles à plusieurs espèces aquatiques; certains poissons ne peuvent même y survivre. On qualifie ces eaux d’hypoxiques. Or, on trouve présentement d’aussi faibles concentrations en oxygène dissous dans les eaux profondes du chenal Laurentien, dans l'estuaire maritime du Saint-Laurent, sans que l’on sache s’il s’agit d’un changement environnemental récent ou si cette situation perdure depuis toujours. Il est à noter qu’une tendance à l'eutrophisation des systèmes côtiers découlant d'une intensification de l'activité humaine est présentement constatée à de nombreux endroits à travers le monde, notamment près de l’embouchure du Mississipi, dans le golfe du Mexique. La superficie de la zone hypoxique de l’estuaire du Saint-Laurent est d’environ 1000 km2; le pourcentage de
saturation en oxygène y est d'à peine 15%. Le présent projet de recherche a pour but d’examiner les causes probables des faibles teneurs en oxygène des eaux profondes du chenal Laurentien. L'incidence sur les teneurs en oxygène dissous et l'étendue de la zone hypoxique d'une variation du flux de matière organique dans les eaux profondes est notamment évaluée/Pêches et Océans/Coll. : D. Gilbert (Pêches et Océans), G.H. Tremblay (Pêches et Océans).
Laboratoire de géochimie pour la détection des changements environnementaux
Une demande a été adressée à la Fondation canadienne pour l’Innovation en vue d’acquérir des instruments de laboratoire à caractère géochimique permettant de détecter les changements environnementaux en cours en milieu aquatique. Ces instruments sont un détecteur d’émissions gamma, un appareil d’ablation par laser pour couplage avec un spectromètre ICP-MS déjà acquis à l’INRS- ETE, un chromatographe en phase gazeuse couplé à un spectromètre de masse et un spectrophotomètre d’absorption atomique avec torche. Le détecteur d’émissions gamma est requis pour mesurer l’activité de radioéléments naturels et artificiels présents dans les sédiments lacustres et marins afin de déterminer par la suite avec des modèles appropriés les taux de sédimentation et de bioturbation. L’appareil d’ablation par laser est requis pour déterminer les variations à micro- échelle spatiale de la composition élémentaire d’échantillons en phase solide du milieu aquatique, comme des otolithes de poissons, des coquillages et des fanons de baleines qui servent d’archives environnementales. Le chromatographe en phase gazeuse couplé à un spectromètre de masse est requis pour évaluer la contamination des lacs du Québec par les hydrocarbures aromatiques et aliphatiques et les composés organochlorés. Le spectrophotomètre d’absorption atomique est requis pour analyser la composition élémentaire d’échantillons du milieu aquatique/FCI/ Coll. : I. Laurion, A. Tessier, L. Hare, P.C.G. Campbell.