Choix de l’empreinte

Le choix de l’empreinte des sédiments vise un pouvoir de discrimination maximal tout en minimisant le nombre de paramètres à utiliser. Il est probable qu’un plus grand nombre de traceurs utilisé amène un plus grand pouvoir discriminatoire de l’empreinte. Cependant, les ressources disponibles lors d’une telle étude, autant monétaires qu’en termes de temps, s’avèrent souvent limitées. Il importe donc d’optimiser la suite de traceurs à utiliser. Dans cette optique, des analyses

80

statistiques ont été réalisées sur les résultats de ¹³⁷Cs, des 15 éléments géochimiques analysés ainsi que de couleur.

La première étape de validation de l’hypothèse d’indépendance des individus a été réalisée en considérant seulement la concentration en ¹³⁷Cs puisqu’il est établi qu’il est un traceur efficace pour le type de sources étudié dans le présent contexte. Les ANOVA réalisées ont montré un effet de profil sur les échantillons de berges. L’hypothèse d’indépendance des individus n’étant donc pas satisfaite, les données des profils de berges ont été analysées de manière à mettre en évidence une tendance pouvant expliquer la dépendance des données. Les données des profils de berge ont ainsi été moyennées en considérant deux intervalles, soit le haut et le bas de la berge. Le haut montre en effet des concentrations en ¹³⁷Cs plus élevées et le bas des profils présente des concentrations nulles ou presque vu son exposition limitée aux retombées atmosphériques.

Une fois l’indépendance des individus validée, l’analyse individuelle des traceurs et l’analyse discriminante ont été réalisées. Selon les résultats du pouvoir discriminatoire de la suite des traceurs et selon le graphique final de l’analyse discriminante obtenu, les classes des sources d’échantillons ont été ajustées, tel que décrit à la section 4.2, jusqu’à un résultat satisfaisant. Seul le résultat final est présenté ici.

Après divers ajustements des classes selon les résultats de l’analyse discriminante, il a été déterminé que les échantillons de berges ne pouvaient être clairement distingués selon l’utilisation du territoire. Les échantillons de berges en terres agricoles et de berges en milieu forestier ont ainsi été regroupés en une seule classe de berges. Les berges ont toutefois conservé leur classification en deux intervalles de profondeur, soit du haut et du bas de profil. Les sols forestiers et agricoles se sont avérés assez distincts pour conserver ces deux classes. Les quatre classes de sources de sédiments sont donc les sols agricoles (Agrifield), les sols forestiers (Forestfields), le bas des berges (Bank_bot) et le haut des berges (Bank_top).

81

L’analyse individuelle des traceurs a mis en évidence 21 traceurs sur un total de 32 présentant une valeur de p significative. Les traceurs retenus sont ceux dont la valeur de p pour le test de Kruskal-Wallis est inférieure à 0.05. Le Tableau 6 présente les valeurs de p pour les 21 traceurs retenus.

Tableau 6 Valeurs de p des traceurs retenus

Les traceurs retenus à cette étape concordent assez bien avec ceux soulignés lors de l’étude visuelle des diagrammes à moustaches des sections précédentes. En effet, pour les éléments géochimiques, à l’exception du Co identifié visuellement qui est remplacé par le Cu dans les analyses statistiques, le test de Kruskal-Wallis a identifié les mêmes traceurs comme discriminatoires. Pour les coefficients de couleur, la même suite de traceurs que lors des observations visuelles a été identifiée par le test de Kruskal-Wallis.

L’analyse discriminante réalisée à partir de cette suite de traceurs a été faite selon la méthode pas-à-pas. Les résultats bruts des tests statistiques à chaque étape sont présentés à l’annexe E. Contrairement à la plupart des études de traçage réalisées qui vérifient la discrimination des sources en ajoutant un traceur à la suite, la méthodologie employée enlève plutôt un traceur à la fois. Le Tableau 7 résume les résultats obtenus pour les valeurs des discriminants linéaires à chaque étape (LD1, LD2 et LD3) et pour les ratios de variation inter-groupe/intra-groupe (Ratio LD1, Ratio LD2 et Ratio LD3). Les discriminants linéaires 1 et 2 (LD1 et LD2) sont les deux valeurs les plus importantes à vérifier.

L’impact du troisième discriminant linéaire (LD3), de par sa proportion, s’avère négligeable et n’est pas considéré dans le choix des traceurs. La somme des deux premiers discriminants doit donc être maximisée (LD1 + LD2). Les ratios de variation inter-groupe/intra-groupe doivent demeurer élevés. En effet, ce ratio

82

tient compte du pouvoir de discrimination entre les classes d’échantillons (inter-groupe) par rapport au pouvoir de discrimination à l’intérieur d’une même classe (intra-groupe). La variation dans une même classe doit être minimisée et celle entre les groupes maximisée, d’où l’intérêt de cibler les ratios les plus élevés.

Tableau 7 Résultats de l'analyse discriminante

83

discrimination est négligeable dans le processus d’optimisation de la suite des traceurs. À l’étape 9, après l’enlèvement du ¹³⁷Cs, la somme des discriminants ainsi que le ratio de LD1 diminuent plus drastiquement. Le ¹³⁷Cs apporte donc un effet discriminatoire assez important. Il a donc été réintégré dans la suite finale de traceurs choisis.

Le graphique des deux scores obtenus par multiplication des valeurs standardisées des traceurs par les valeurs des discriminants linéaires est montré à la Figure 39. L’observation visuelle de ce graphique permet de vérifier la pertinence de la suite de traceurs considérés et de la classification des sources de sédiments. L’idéal d’un tel graphique est d’obtenir des groupes bien distincts de points correspondant à chaque type de sources.

Figure 39 Analyse discriminante sur les données standardisées

84

La figure des scores discriminants montre une assez bonne distinction des groupes. Les sols forestiers et agricoles sont bien distincts. Le groupe d’échantillons de hauts de berges est situé graphiquement à la jonction des deux groupes de sols puisqu’effectivement, ces échantillons peuvent être considérés comme le prolongement des champs et de la forêt en bordure de rivière. Étant deux discriminants linéaires principaux, elle permet d’obtenir un score de discrimination de 94.49%. Les ratios inter-groupe/intra-groupe sont également élevés et semblables aux valeurs initiales obtenues lorsque tous les traceurs étaient considérés. Les traceurs choisis sont ainsi le ¹³⁷Cs et les coefficients de couleur x, y, X, Y, Z, L, b, v, c, h, R, G et B.

L’utilisation du radionucléide ¹³⁷Cs est valide étant donné son utilisation fréquente comme traceur discriminant entre les sources de sédiments de surface et celles venant des profondeurs. Le contexte de la présente étude cible justement à distinguer ces deux types de sources, par les échantillons de berges et de sols de différents types. Le choix des coefficients de couleur dans l’empreinte peut être justifié par la différence notable de couleur des sources forestières de particules, tel qu’expliqué à la section 5.5. Les coefficients de couleur ayant tous des comportements semblables tel qu’observé visuellement sur les diagrammes à moustaches, il semble logique que la plupart des coefficients fassent partie de l’empreinte. Aucun élément géochimique ne fait partie de la suite de traceurs choisis. Cela concorde avec le manque de discrimination apportée par ceux-ci entre plusieurs groupes de sources. En effet, les éléments géochimiques permettaient souvent de distinguer visuellement un groupe de sources des autres, mais jamais plusieurs à la fois. Le choix statistique de l’empreinte est donc confirmé par les impressions premières des données brutes des traceurs.

85