Qualité des sédiments dans le tronçon fluvial du Saint-Laurent, 2019

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Faits saillants

État : L’état global de la qualité des sédiments est bon dans le secteur amont du tronçon fluvial, entre 2004 et 2014, alors que le secteur de Contrecœur est jugé mauvais (figure 1).

Évolution : Les concentrations mesurées pour les principales substances liées à l’industrialisation du 20e siècle demeurent élevées en 2014 et au-dessus des critères de qualité, principalement pour le secteur de Contrecœur.

Figure 1. Localisation des échantillons dans les secteurs à l’étude et indice global de la contamination des sédiments entre 2004 et 2014

Description longue

La figure 1 présente tous les échantillons recueillis dans le cadre de ce projet et leur niveau de contamination respectif. Les échantillons ont été prélevés le long des îles et en bordure des rives. On trouve des sites d’échantillonnage au nord des îles de Boucherville, au sud de l’île Sainte-Thérèse et au nord de l’île Bouchard; 4 échantillons ont été recueillis le long de la rive nord du fleuve. Le secteur des îles de Contrecœur contient une vingtaine de sites d’échantillonnage le long de la rive sud du fleuve et dans les chenaux entre les îles.

Les échantillons les plus contaminés, de couleur rouge, ont été recueillis en aval de l’émissaire de la ville de Montréal le long de l’île Sainte-Thérèse (2 échantillons), au nord de l’île Bouchard (1 échantillon), en face de Lavaltrie (1 échantillon) et dans les chenaux des îles de Contrecœur, plus précisément dans le chenal entre la rive sud du fleuve et l’île au Dragon (une dizaine d’échantillons). Les échantillons moins contaminés (19 points jaunes) proviennent de l’ensemble du tronçon, mais ne sont pas regroupés, sauf au sud de l’île Sainte-Thérèse et dans le secteur de Contrecœur. Les autres échantillons recueillis sont non contaminés (couleur verte) et ont été recueillis principalement en amont de l’émissaire de la ville de Montréal, en amont des îles de Contrecœur et au nord de l’île Bouchard.

Deux graphiques en pointe de tarte résument l’ensemble de la contamination du tronçon fluvial. Le premier graphique représente le secteur tronçon fluvial et exclut le secteur Contrecœur. Il montre qu’environ les deux tiers des échantillons sont non contaminés, que le quart des échantillons sont contaminés et qu’environ 10 % des échantillons sont très contaminés. Le second graphique présente le secteur de Contrecœur et montre qu’environ 30 % des échantillons sont non contaminés, qu’environ 20 % des échantillons sont contaminés et que 50 % des échantillons sont très contaminés.

Problématique

Parsemé de nombreuses îles, le tronçon fluvial est la section du fleuve Saint-Laurent située entre les villes de Montréal et de Contrecœur. La partie amont du tronçon fluvial comprend la confluence avec les eaux de la rivière des Outaouais, qui se jettent dans le Saint-Laurent par la rivière des Mille Îles et la rivière des Prairies.

La problématique environnementale relative à la qualité des sédiments est liée aux rejets des eaux usées de la Ville de Montréal et des municipalités des couronnes nord et sud. De plus, les zones industrialisées de l’est de Montréal et du Port de Montréal, juste en amont, sont des sources connues de contamination par les métaux, les biphényles polychlorés (BPC), les hydrocarbures et les butylétains.

En face de la municipalité de Contrecœur, la Réserve nationale de faune des îles de Contrecœur comprend 22 îles entourées de milieux humides. Ce territoire protégé abrite de nom-breuses espèces d’oiseaux, de reptiles et de mammifères. Toutefois, il est vulnérable à la contamination liée aux activités industrielles présentes en rive de ce secteur.

Il faut noter que le secteur entre Contrecœur et Sorel n’a pas permis le prélèvement d’échantillon à cause des trop forts courants et ne fait donc pas partie de l’étude.

Mesures Clés

Indices et critères de qualité des sédiments

Les critères de qualité des sédiments signalés dans ce document (CSE : concentration seuil produisant des effets) sont tirés d’EC et MDDEP (2007). Ils sont définis en fonction des effets biologiques observés sur les organismes benthiques et pélagiques et des concentrations des contaminants mesurées dans les sédiments.

Les indices de qualité sont calculés pour chaque substance (mercure, métaux, BPC et HAP) de chacun des échantillons en divisant la concentration mesurée par son critère de qualité CSE. Un indice plus grand que 1 indique que la teneur est supérieure aux critères et que des effets pourraient être observés sur les organismes, tandis qu’une valeur inférieure à 1 montre des sédiments de bonne qualité. Pour les métaux, à l’exception du mercure, et des HAP, des indices moyens de qualité ont été calculés.

L’état global de l’indicateur est la proportion de sites non contaminés et de sites contaminés par rapport au nombre total de sites caractérisés. Cette proportion définit un état global entre une bonne et une mauvaise qualité.

Hydrologie et sédimentologie

La vitesse des courants y est forte et atteint plus de 1 m/sec à certains endroits. L’eau du fleuve s’écoule directement sur les dépôts d’argile postglaciaire laissés par la Mer de Champlain il y a plus de 8 000 ans. Des sédiments fins représentatifs des particules circulant dans ces eaux sont cependant présents en bordure des rives nord et sud du fleuve ainsi que le long des berges des différentes îles. Les zones de déposition de sédiments sont restreintes aux petites baies, aux secteurs couverts de plantes aquatiques ou à l’abri des courants, à l’intérieur des différentes infrastructures aménagées pour la navigation (figure 2).

Figure 2. Substrat sédimentaire du tronçon fluvial

Description longue

La figure 2 présente la carte du substrat sédimentaire du tronçon fluvial entre Montréal et Contrecœur. Le fond du fleuve de couleur jaune indique la présence d’argile postglaciaire parfois recouverte de sable. Les rives nord et sud ainsi que le pourtour des différentes îles sont de couleur orangée, indiquant la présence de sédiments littoraux recouverts de végétaux immergés. Les chenaux entre les îles de Boucherville, les îles de Contrecœur et les autres îles du tronçon sont de couleur verte, indiquant la présence de sédiments permanents recouverts de végétaux immergés ou émergés. Les pointes de l’est de chacune des îles ou groupe d’îles ainsi que l’embouchure des rivières des Mille-Îles et des Prairies sont de couleur rouge, indiquant la présence de sédiments fluviaux délestés en flèche de sable. Enfin, la partie au nord des îles de Contrecœur est de couleur rose, indiquant des sédiments littoraux recouverts de végétaux émergés.

La qualité des sédiments

Les sédiments du tronçon fluvial sont constitués de sable avec un peu de limons et d’argile. Cette composition, pauvre en particules fines, est peu favorable à l’accumulation de contaminants. Ainsi, la qualité des sédiments du tronçon fluvial est considérée comme bonne lorsque les échantillons recueillis dans le secteur de Contrecœur sont exclus des calculs (tableau 1).

Les concentrations pour les métaux, le mercure et les HAP sont en dessous du critère de qualité CSE. Toutefois, les concentrations mesurées du chrome, du cuivre et du zinc montrent plus de 30 % de dépassement du critère. Elles atteignent des valeurs maximales respectives de 165, 118 et 913 µg/g. Les concentrations les plus élevées des métaux et du mercure se situent le long des rives nord-ouest des îles Bayol, Chalut et Bouchard et dans les chenaux des îles de Contrecœur (figures 3 et 4).

Parmi les 13 HAP considérés, entre 20 % et 40 % des concentrations mesurées dépassent le critère CSE (figure 5).  L’anthracène, le benzo(a) anthracène, le benzo(a) pyrène et le phénanthrène sont les plus abondants. Les HAP se retrouvent en aval de l’émissaire de la Ville de Montréal sur la rive sud de l’île Sainte-Thérèse, dans le secteur des îles de Boucherville et de Contrecœur.

Un peu plus de la moitié des échantillons (53 %) dépassent le critère de qualité CSE pour les BPC. Les concentrations les plus élevées se distribuent tout le long du tronçon (figure 6).

Enfin, les PBDE sont principalement localisés en aval de l’émissaire de la Ville de Montréal (figure 7), ce qui est prévisible puisqu’ils sont présents dans les rejets urbains.

Tableau 1. Concentrations médianes et maximales des substances analysées dans les sédiments pour le lac Saint-Louis, le tronçon fluvial, le lac Saint-Pierre et le secteur de Contrecœur

Substan-ces

Unité

Critère qualité CSE

Tronçon fluvial sans Contrecoeur

Secteur de Contrecoeur

Lac Saint-Louis*

Lac Saint-Pierre*

Médiane

Maximum

Médiane

Maximum

Médiane

Maximum

Médiane

Maximum

Arsenic

µg/g

5,9

2,7

7,4

5,0

8,2

4,7

71,6

1,7

6,4

Cadmium

µg/g

0,6

0,3

1,4

1,2

3,4

0,7

4,1

0,2

2,2

Chrome

µg/g

37

32

165

118

226

46

93

17

81

Cuivre

µg/g

36

22

118

79

242

22

57

11

67

Nickel

µg/g

47

21

56

52

77

33

59

13

50

Plomb

µg/g

35

12

91

61

215

18

58

6

47

Zinc

µg/g

120

82

913

481

2180

185

396

47

294

Mercure

µg/g

0,17

0,04

0,21

0,31

0,68

0,09

0,28

0,03

0,23

Indice métaux

       --

1

0,6

2,0

6,2

0,9

0,3

BPC

µg/g

0,034

0,040

0,725

0,128

0,195

0,021

0,231

0,018

0,129

Benzo(a) pyrène 

µg/g

0,032

0,012

0,350

0,120

0,160

0,041

0,092

0,021

0,270

Indice HAP 

       --

1

0,3

1,3

2,0

3,6

0,7

0,5

BDE #99 

ng/g

0,4

0,22

132,5

2,5

3,8

0,38

1,3

0,36

1,8

PBDE totaux

ng/g

       --

4,3

       --

30,0

78,1

7,4

39,6

7,9

61,1

Butylétains

ng Sn/g

5

       --

10,1

2093

       --

       --

       --

       --

* Les résultats analytiques du lac Saint-Louis et du lac Saint-Pierre seront publiés ultérieurement.

Analyse spatiale de la contamination

Les crues printanières et les hauts niveaux d’eau à l’automne entrainent la remise en suspension des sédiments. Par conséquent, il n’est pas possible de dresser un portrait fiable de l’évolution de la contamination, car il y a trop peu d’accumulation permanente. Toutefois, il est possible de comparer les concentrations médianes et maximales du tronçon fluvial avec celles des sédiments prélevés en amont dans la partie nord du lac Saint-Louis et en aval dans le lac Saint-Pierre.

Figure 3. Concentrations de mercure dans les sédiments du tronçon fluvial du Saint-Laurent entre 2004 et 2014

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La figure 3 présente les concentrations de mercure mesurées dans le secteur ciblé du tronçon fluvial du Saint-Laurent. Les échantillons les plus contaminés, dépassant 0,49 microgramme par gramme, se situent dans le chenal entre la rive sud du fleuve et l’île au Dragon dans le secteur de Contrecœur (3 points) et un point au sud de l’île Sainte-Thérèse, en aval de l’émissaire de la ville de Montréal. Tous les autres échantillons sont peu ou pas contaminés, à l’exception de deux points au nord de l’île Bouchard et un point au sud des îles de Boucherville qui dépassent le critère de qualité CSE de 0,17 microgramme par gramme de sédiments secs.

Figure 4. Indice de qualité des métaux dans les sédiments du tronçon fluvial du Saint-Laurent entre 2004 et 2014

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La figure 4 présente l’indice de contamination par les métaux calculé dans le secteur ciblé du tronçon fluvial du Saint-Laurent. Les échantillons présentant les indices les plus élevés, soit plus de 3,2 fois les critères CSE, ont tous été recueillis dans le secteur de Contrecœur entre la rive sud du fleuve et l’île au Dragon, sauf un point qui est localisé en amont de ces îles. Les autres échantillons dépassant l’indice de contamination et ayant obtenu une valeur supérieure à 1 proviennent principalement des différents chenaux des îles de Contrecœur, soit de quatre points au nord de l’île Bouchard et de deux points en amont de l’émissaire de la ville de Montréal. Les autres échantillons présentent des indices inférieurs à 1, ce qui indique peu ou pas de contamination.

Ces comparaisons permettent d’évaluer l’impact des sources de contamination de ce secteur du fleuve. Il faut noter que les sédiments du tronçon fluvial, autres que ceux du secteur de Contrecœur, sont appauvris en matière organique et en particules fines. Cela a pour effet de limiter l’adsorption des contaminants par les particules, malgré la présence de sources importantes en amont, comme l’émissaire de la Ville de Montréal et du Port de Montréal.

Principalement liée à la matière minérale, la contamination par les métaux a tendance à diminuer de l’amont (lac Saint-Louis) vers l’aval (lac Saint-Pierre). Cependant, il est impossible de déceler une telle tendance pour les contaminants liés aux matières organiques comme le mercure, les BPC, les HAP et les PBDE (tableau 1).

Les concentrations maximales sont plus élevées dans le tronçon fluvial que dans les lacs pour le cuivre, le plomb, le zinc, les BPC, les PBDE totaux et pour la majorité des HAP dont le benzo(a)pyrène. Ces concentrations, parfois extrêmes, témoignent de l’apport important en contaminants pour ce secteur (tableau 1). Les plus fortes concentrations de chrome peuvent être liées à l’argile postglaciaire qui en est enrichie et qui tapisse le lit du fleuve dans ce secteur.

Figure 5. Indice de qualité des HAP dans les sédiments du tronçon fluvial du Saint-Laurent entre 2004 et 2014

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La figure 5 présente l’indice de contamination par les HAP. Aucun échantillon ne présente un indice extrême, supérieur à 15,27 fois le critère CSE. Toutefois, tous les échantillons analysés et recueillis entre la rive sud du fleuve et l’île au Dragon du secteur de Contrecœur présentent un indice supérieur à 1. On trouve également des valeurs supérieures à 1 pour deux échantillons en amont des îles de Contrecœur, trois échantillons en aval de l’émissaire de la ville de Montréal au sud de l’île Sainte-Thérèse, et deux échantillons dans le secteur des îles de Boucherville. Tous les autres échantillons présentent un indice inférieur à 1, ce qui indique peu ou pas de contamination par les HAP.

Secteur de Contrecœur

La zone contaminée du secteur de Contrecœur se situe dans un chenal entre la rive sud du fleuve et les îles de Contrecœur. Les sédiments sont contaminés par le mercure et les métaux lourds comme le chrome, le plomb et le zinc. Le mercure dépasse de 3 à 4 fois la concentration seuil pouvant causer des effets sur la faune aquatique (CSE). Les concentrations de chrome et de plomb les plus élevées dépassent plus de 6 fois leurs critères CSE, tandis que celle pour le zinc atteint 2180 µg/g, soit plus de 18 fois son critère (tableau 1).

De plus, des concentrations très élevées de butylétains dépassant les 2000 ng Sn/g ont été mesurées à la sortie du chenal de l’île au Dragon et aucune source de contamination n’a encore été identifiée pour ces contaminants historiquement utilisés comme biocide dans la peinture des bateaux (Pelletier et al., 2014). Des études supplémentaires ont été effectuées et seront publiées ultérieurement.

Figure 6. Concentrations de BPC dans les sédiments du tronçon fluvial du Saint-Laurent entre 2004 et 2014

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La figure 6 présente les concentrations de BPC mesurées dans les sédiments du tronçon fluvial. Seulement un échantillon affiche une concentration supérieure à 280 nanogrammes par gramme, et il provient du nord de l’île Chalut, en amont de l’île Bouchard. Les autres concentrations élevées et supérieures au critère CSE sont réparties dans l’ensemble du territoire à l’étude. Les seuls endroits où les concentrations ne dépassent pas le critère CSE sont la partie amont de l’île Sainte-Thérèse, en amont de l’émissaire de la ville de Montréal, et la partie amont des îles de Contrecœur. Cette carte montre que la majorité (53 %) des échantillons est contaminée au-delà du critère CSE de 34 nanogrammes de BPC par gramme.

Figure 7. Concentrations de BDE #99 dans les sédiments du tronçon fluvial du Saint-Laurent entre 2004 et 2014

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La figure 7 présente les concentrations de BDE #99, qui est considéré comme le plus problématique des PBDE pour la faune aquatique. Parmi les 29 échantillons analysés, 11 échantillons dépassent le critère de qualité établi à 0,4 nanogramme par gramme. Les concentrations les plus élevées se situent entre la rive sud du fleuve et l’île au Dragon dans le secteur de Contrecœur. Les autres échantillons affichant des concentrations élevées ont été recueillis en aval de l’émissaire de la ville de Montréal, le long de l’île Sainte-Thérèse et de l’île Bouchard et en face de Lavaltrie.

Perspectives

Actuellement, le suivi de la qualité des sédiments se fait en analysant les sédiments de surface afin de caractériser l’apport annuel de particules porteuses de contaminants. Ce suivi permet de dresser un portrait actualisé de la situation des contaminants dans le milieu aquatique pouvant affecter l’habitat de nombreux organismes benthiques. Toutefois, le tronçon fluvial présente un contexte sédimentaire particulier offrant peu d’endroits pour le dépôt de sédiments. Depuis quelques années, des essais de capture de particules à l’aide de trappes à sédiments déposées sur le lit du fleuve se sont avérés efficaces pour l’étude des substances d’intérêt émergeant comme les PBDE, les siloxanes et plusieurs autres liés directement aux eaux usées urbaines (Armellin et al., 2018; Isabel et al., en rédaction). Dans cette perspective, il sera important d’exercer une surveillance de ces substances avec les techniques appropriées afin de mesurer leurs impacts sur le milieu aquatique.

Références

EC et MDDEP, 2007. Critères pour l’évaluation de la qualité des sédiments au Québec et cadres d’application : prévention, dragage et restauration. Environnement Canada et ministère de Développement durable, de l’Environnement et des Parcs du Québec, 39 pages.

Pelletier M., M. Desrosiers, S. Lepage et Y. de Lafontaine, 2014. Les butylétains dans les sédiments du fleuve Saint-Laurent. Fiche d’information « Suivi de l’état du Saint-Laurent », Environnement Canada. ISBN : 978-0- 660-21501-3, 7 pages.

Armellin A., M. Pelletier, L. Champoux, M. Desrosiers et Y. Paradis, 2018. Les PBDE, des contaminants d’intérêt émergent s’accumulent dans le réseau alimentaire du Saint-Laurent. Fiche d’information du Plan d’Action Saint-Laurent. ISBN : En14-322/2018F, 10 p.

Isabel L., M. Pelletier, A. Armellin, D. McGoldrick, P. Martin, S. Moore, and S. Backus. Influence of waste water effluents on the bioaccumulation and biomagnification of methyl-siloxanes in the St. Lawrence River. (Article scientifique, en rédaction).

Rédaction

Magella Pelletier,
Monitoring et surveillance de la qualité des eaux douces,
Environnement et Changement climatique Canada

Remerciements à Michel Arseneau, Germain Brault, Claude Lessard et Simon Blais d’Environnement et Changement climatique Canada pour leur contribution aux travaux de terrain ainsi qu’à Mélanie Desrosiers du Centre d’expertise en analyse environnementale du ministère de l’Environnement et de la lutte contre les changements climatiques du Québec. Nous tenons à souligner la contribution financière de Simon Blais de la Direction des activités de protection de l’environnement dans le cadre du Plan d’Action Saint-Laurent. Enfin un merci particulier à Nathalie Gratton d’Environnement et Changement climatique Canada pour sa contribution à la réalisation de cette fiche.