Qualité des sédiments du fleuve Saint-Laurent dans le secteur de Québec en 2012 et son évolution depuis 1989

 

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État : La qualité des sédiments du Saint-Laurent près de Québec est jugée intermédiaire, en 2012.

Évolution : Bien que la situation générale se soit améliorée depuis la fin des années 1980 dans le secteur rives nord et sud du fleuve, le secteur est du Port de Québec demeure contaminé par les métaux, les hydrocarbures et les butylétains.

Figure 1 : Territoire à l’étude et problématique environnementale liée à la contamination des sédiments du fleuve Saint-Laurent dans la région de Québec

Description longue

La carte illustre le territoire à l’étude dont le secteur est du port de Québec et celui des rives nord et sud du fleuve. Pour le secteur du port de Québec, un schéma illustre des infrastructures urbaines et portuaires ainsi que des rejets de contaminants au fleuve tels que des métaux et des hydrocarbures aromatiques polycycliques. Pour le secteur rives nord et sud du fleuve, un schéma illustre quelques infrastructures urbaines et industrielles ainsi que des rejets de contaminants, mais de manière moins importante que dans le secteur est du port de Québec. Une bande de couleurs montre les diagnostics à l’égard de la qualité des sédiments. Une flèche indique un état global intermédiaire pour tout le territoire.

Des cercles représentent les constats sectoriels sous forme de pointes de tartes dont les couleurs réfèrent à la proportion des sites classés selon la qualité des sédiments. Le vert correspond à un état peu ou pas contaminé, le jaune à un état contaminé et le rouge à un état très contaminé. Pour le secteur est du port de Québec, le cercle indique que les sites sont très contaminés pour 64 pour cent et contaminés pour 36 pour cent. Pour le secteur rives nord et sud, le cercle indique que les sites sont très contaminés pour 7 pour cent, contaminés pour 23 pour cent et peu ou pas contaminés pour 70 pour cent.

Problématique

Les villes de Québec et de Lévis sont les deux principales agglomérations urbaines en rive de l’estuaire fluvial du Saint-Laurent, qui s’étend de Trois-Rivières jusqu’à la pointe est de l’île d’Orléans. La région compte le Port de Québec, un important port en eau profonde sur la rive nord, ainsi qu’un chantier naval (Chantier Davie Canada Inc.) et un quai de transbordement pour la raffinerie Jean-Gaulin sur la rive sud. Le débit moyen du fleuve dans ce secteur est d’environ 12 300 m3/sec et la quantité de matières en suspensions dans l’eau varie entre 10 et 15 mg/L. La marée peut atteindre jusqu’à 6 mètres à Québec.

L’évaluation de la qualité des sédiments dans toute la zone d’étude a révélé un problème de contamination important dans quelques endroits précis. La problématique environnementale relative à la qualité des sédiments est liée principalement aux rejets urbains et industriels, causant une contamination par les métaux et les hydrocarbures.

État en 2012 et évolution depuis 1989

La qualité chimique des sédiments du fleuve dans la région de Québec a été analysée par Environnement Canada en 1989 dans le cadre d’un programme de caractérisation globale des sites fédéraux au Québec. En 2012, une nouvelle campagne d’échantillonnage a été réalisée afin de dresser l’état et l’évolution de la qualité des sédiments de surface.

Les résultats sont présentés pour le secteur est du Port de Québec qui comprend le bassin Louise et l’estuaire de la rivière Saint-Charles et le secteur rives nord et sud du fleuve, incluant le chantier maritime, le quai pétrolier, la Baie de Beauport et les autres secteurs du Port de Québec. En 2012, l’état à l’égard de la qualité des sédiments est considéré globalement intermédiaire pour tout le territoire. Cependant, le secteur est du Port de Québec présente des indices de contamination plus élevés qu’ailleurs (Figure 1).

Concentrations moyennes mesurées et critères de qualité des sédiments* (CSE : Concentration seuil produisant des effets, CEO : Concentration d’effets occasionnels)

Note : les chiffres en rouge indiquent un dépassement de la CSE


Critères de qualité*


Rives nord et sud du fleuve


Est du Port de Québec

Métaux

CSE

CEO

1989

2012

1989

2012

Arsenic (mg/kg)

5,9

7,6

1,17

3,17

2,68

4,49

Cadmium (mg/kg)

0,6

1,7

1,37

0,17

2,01

0,90

Chrome (mg/kg)

37

57

16,5

18,6

27,4

34,0

Cuivre (mg/kg)

36

63

15,9

16,4

41,5

98,1

Mercure (mg/kg)

0,17

0,25

0,07

0,03

0,17

0,14

Nickel (mg/kg)

--

47

12,3

19,5

18,4

54,8

Plomb (mg/kg)

35

52

16,4

8,8

46,1

34,2

Zinc (mg/kg)

120

170

73,8

74,2

246,2

302,0

Indice métaux

1

1,6

0,74

0,42

1,60

1,54

Variation indice métaux (%)

-43,12

-3,5

HAP

Acénaphtylène (ng/g)

5,9

30

1,7

4,0

2,7

32,8

Acénaphtène (ng/g)

6,7

21

3,2

2,9

2,2

22,0

Anthracène (ng/g)

47

110

24

8

49

69

Benzo(a)anthracène (ng/g)

32

120

49

31

33

197

Benzo(a)pyrène (ng/g)

32

150

9

24

23

166

Chrysène (ng/g)

57

240

38

51

42

259

Dibenzo(ah)anthracène (ng/g)

6,2

43

3,2

6,4

7,5

42,7

Fluoranthène (ng/g)

110

450

90

70

110

360

Fluorène (ng/g)

21

61

4

6

12

36

Naphtalène (ng/g)

35

120

3

5

7

22

Phénanthrène (ng/g)

42

130

70

24

120

222

Pyrène (ng/g)

53

230

136,2

55,7

95,8

302,6

Indice HAP

1

3,1

1,23

0,68

2,60

4,38

Variation indice HAP (%)

-44,54

+68,48

BPC tot. (ng/g)

34

79

14,8

14,7

68,4

71,1

Variation BPC (%)

-0,63

+3,94

Butylétains (ng Sn/g)**

5

20

3,5

29

* EC et MDDEP, 2007 ** Pelletier et collaborateurs, 2014

Figure 2 : Indice de la contamination des sédiments par les métaux en 2012

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Carte présentant des points de couleurs pour illustrer les indices de contamination des sédiments par les métaux en 2012 pour chaque site échantillonné. Dans le secteur est du port de Québec, 3 sites ont un indice de 0,6 à moins de 1; 6 sites ont un indice de 1 à moins de 1,6; 4 sites ont un indice de plus de 1,6 à moins de 3,5 et un site a un indice de 3,5 et plus. Dans le secteur rives nord et sud du fleuve, 19 sites ont un indice inférieur à 0,6; 10 sites ont un indice de 0,6 à moins de 1 et un site a un indice de 1 à moins de 1,6.

 

Figure 3 : Ratio nickel et cobalt dans les sédiments en 2012

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Carte présentant des points de couleurs pour illustrer le ratio nickel et cobalt dans les sédiments en 2012 pour chaque site échantillonné. Dans le secteur est du port de Québec, 6 sites ont un ratio de 2,8 à moins de 4; 5 sites ont un ratio de 4 à moins de 8 et 3 sites ont un ratio de 8 et plus. Dans le secteur rives nord et sud du fleuve, 19 sites ont un ratio inférieur à 2,6; 7 sites ont un ratio de 2,6 à moins de 2,8; 4 sites ont un ratio de 2,8 à moins de 4.

Figure 4 : Indice de la contamination des sédiments par les HAP en 2012

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Carte présentant des points de couleurs pour illustrer les indices de contamination des sédiments par les HAP en 2012 pour chaque site échantillonné. Dans le secteur est du port de Québec, 6 sites ont un indice de 1 à moins de 3,07; 5 sites ont un indice de 3,07 à moins de 15,27; 3 sites ont un indice de 15,27 et plus. Dans le secteur rives nord et sud du fleuve, 10 sites ont un indice de moins de 0,48; 9 sites ont un indice de 0,48 à moins de 1; 10 sites ont un indice de 1 à moins de 3,07 et un site a un indice de 3,07 à moins de 15,27.

Figure 5 : Concentrations de BPC dans les sédiments en 2012

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Carte présentant des points de couleurs pour illustrer les concentrations de BPC dans les sédiments en 2012 pour chaque site échantillonné. Dans le secteur est du port de Québec, 3 sites ont des concentrations de 25 à moins de 34 ng/g; 4 sites ont des concentrations de 34 à moins de 79 ng/g; 7 sites ont des concentrations de 79 à moins de 280 ng/g. Dans le secteur rives nord et sud du fleuve, 21 sites ont des concentrations inférieures à 25 ng/g, 5 sites ont des concentrations de 25 à moins de 34 ng/g, 2 sites ont des concentrations de 34 à moins de 79 ng/g et 2 sites ont des concentrations de 79 à moins de 280 ng/g.

Figure 6 : Concentrations de butylétains dans les sédiments en 2012

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Carte présentant des points de couleurs pour illustrer les concentrations de butylétains dans les sédiments en 2012 pour chaque site échantillonné. Dans le secteur est du port de Québec, 2 sites ont des concentrations inférieures à 1 ng Sn/g; 6 sites ont des concentrations de 5 à moins de 20 ng Sn/g; 3 sites ont des concentrations de 20 à moins de 100 ng Sn/g et 3 sites ont des concentrations supérieures de 100 ng Sn/g et plus. Dans le secteur rives nord et sud du fleuve, 7 sites ont des concentrations inférieures à 1 ng Sn/g; 6 sites ont des concentrations de 1 à moins de 5 ng Sn/g; 10 sites ont des concentrations de 5 à moins de 20 ng Sn/g et 2 sites ont des concentrations de 20 ng Sn/g à moins de 100 ng Sn/g.

Secteur est du Port de Québec

État : En 2012, la qualité des sédiments est classée intermédiaire-mauvais. En effet, 64 % des sites échantillonnés sont considérés très contaminés et 36 % contaminés (figure 1). Le Bassin Louise et l’estuaire de la rivière Saint-Charles sont les secteurs les plus contaminés de la région de Québec depuis 1989. Dans l’ensemble, les concentrations de métaux sont généralement au dessus du critère CSE (voir « indices et critères de qualité des sédiments ») et dépassent parfois même le critère CEO, plus élevé à l’égard des critères d’évaluation de la qualité des sédiments au Québec (EC et MDDELCC, 2007). Dans le cas des substances organiques, la concentration moyenne de BPC dépasse la CSE (tableau 1 et figure 5). La concentration de butylétains est jugée élevée et préoccupante (tableau 1 et figure 6).

Évolution : L’indice de qualité des sédiments pour les métaux montre  peu de variation (1,60 en 1989 comparativement à 1,54 en 2012). Bien que l’on observe une diminution du cadmium, du mercure et du plomb, les concentrations relatives aux autres métaux (cuivre, zinc et nickel) montrent une augmentation. La concentration moyenne de nickel a fortement augmenté passant de 18,4 à 54,8 mg/kg durant cette période. Cette augmentation semble liée au transbordement du minerai de nickel au Port de Québec en raison du ratio élevé nickel versus cobalt qu’on y observe, (figure 3) qui est caractéristique du minerai (Saint-Louis et al. 2014).

La concentration moyenne de BPC en 2012 est de 71 ng/g, soit plus de deux fois la CSE. Elle demeure cependant stable depuis 1989. Les concentrations de HAP ont fortement augmenté durant cette période, puisque l’indice de qualité des sédiments pour les HAP a grimpé de plus de 68 % (tableau 1). En effet, la concentration moyenne des douze HAP considérés a augmenté. À l’exception du naphtalène, les concentrations moyennes de tous les HAP dépassent la CSE et sept dépassent également la CEO. L’augmentation des HAP est importante dans l’estuaire de la rivière Saint-Charles. La source potentielle occasionnant une telle augmentation des concentrations de HAP n’a pas été identifiée. Il est possible qu’elle provienne de déversements accidentels d’hydrocarbures, d’activités industrielles ou de l’ouverture occasionnelle du barrage Joseph-Samson, situé juste en amont de l’estuaire de la rivière Saint-Charles, pour en purger les sédiments indésirables.

Pour les butylétains, les trois échantillons de l’étude de Regoli (2001) prélevés dans ce secteur présentaient une moyenne très élevée de 1539 ng Sn/g. La concentration moyenne mesurée en 2012 est maintenant de 29 ng Sn/g avec des concentrations encore très élevées de 1218, 423 et 479 ng Sn/g. Il semble donc y avoir une tendance à la baisse, mais il faut cependant être prudent avec cette comparaison, car la concentration moyenne de 1998 repose sur peu d’échantillons et les techniques d’échantillonnage et d’analyse ont pu différer de celles utilisées par Environnement Canada en 2012.

Secteur rives nord et sud du fleuve

État : En 2012, la qualité des sédiments est classée intermédiaire-bon.
Les sites échantillonnés sont considérés à 70 % comme peu ou pas contaminés, 23 % contaminés et 7 % très contaminés (figure 1). Les concentrations de métaux mesurées en 2012 se situent sous la CSE dans 88 % des échantillons. Du côté des substances organiques, les concentrations moyennes des douze HAP sont inférieures ou légèrement supérieures à leurs critères de qualité (CSE) respectifs (tableau 1). La concentration moyenne de BPC est basse et sous la CSE. Enfin, la
concentration moyenne de butylétains est faible et se situe en dessous du seuil de 5 ng Sn/g.

Évolution : De façon globale, l’indice de qualité des sédiments pour l’ensemble des métaux considérés, montre une diminution de 43 % entre 1989 et 2012. Ceci démontre qu’il y a eu une baisse significative de leur concentration. La concentration globale de l’ensemble des douze HAP considérés a également diminué de manière significative. En effet, l’indice de qualité des sédiments pour les HAP a chuté de près de 45 %. La concentration moyenne de BPC est demeurée stable depuis 1989, bien en dessous de la CSE, avec une concentration moyenne de 14,7ng/g en 2012. Quant à la concentration moyenne de butylétains, elle aurait fortement diminué si on se base sur les travaux de Regoli (2001), passant de 472 ng Sn/g à 3,5 ng Sn/g. La même prudence s’impose à la comparaison de ces données, mais on peut tout de même conclure que la situation s’est améliorée et que la tendance à la baisse observée est également logique, car l’utilisation des produits à base de TBT en milieu maritime (principalement des peintures antisalissures pour coques de bateaux) est interdite au Canada depuis 2002.

Conclusion

Le Bassin Louise et l’estuaire de la rivière Saint-Charles demeurent les secteurs les plus contaminés. La situation ne semble pas s’améliorer depuis 1989 et s’est même détériorée au niveau de la contamination des HAP. L’impact environnemental de cette contamination est cependant limité puisque les sédiments y sont confinés dû aux courants et à la configuration des lieux (PASL, 1993). Dans une perspective de gestion des sédiments, il est recommandé de réaliser des études approfondies pour d’éventuels travaux de dragage dans ces secteurs.

Quant aux secteurs riverains du fleuve, la situation s’est globalement améliorée. La concentration de l’ensemble des métaux a diminué depuis 1989, ainsi que celles des HAP et des butylétains.

 

Indices et critères de qualité des sédiments

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

Les indices de qualité sont calculés pour chaque substance 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 au critère 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 les HAP, des indices moyens de qualité ont été calculés.

L’état global de l’indicateur sédiment correspond à la proportion de sites non contaminés et de sites contaminés par rapport au nombre total de sites caractérisés. Cette proportion définit un état global qui se situe entre une bonne et une mauvaise qualité des sédiments.

Bibliographie

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.

PASL, 1993. La contamination des sédiments de la zone portuaire de Québec,état de la situation et solutions envisagées Plan d’action Saint-Laurent. Division des programmes fédéraux, Direction de la protection Environnement Canada. ISBN 0-662-98497-8, 16 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.

Regoli L., H. M. Chan, Y. de Lafontaine et I. Mikaelian, 2001. Organotins in zebra mussels (Dreissena polymorpha) and sediments of the Quebec City Harbour area of the St. Lawrence River. Aquatic Toxicology 53 pp.115–126.

Saint-Louis R., M. Pelletier et S. Blais. 2014. Le rapport nickel/cobalt comme traceur de pollution associé aux activités de transbordement de minerai en zone portuaire. Présentation au 18e colloque Chapitre Saint-Laurent Québec (SETAC), 6 Juin 2014.

Rédaction

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

Simon Blais : Direction des activités de protection de l’environnement, Environnement et Changement climatique Canada

Remerciements à Michel Arseneau et à Serge Lepage 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 Québec, Lise Boudreau du ministère du Développement durable, de l’Environnement et de la Lutte contre les Changements climatiques, et Donald St-Laurent, Myriam Rondeau, Nathalie Gratton, Caroline Savage, Martin Jean et François Boudreault d’Environnement et Changement climatique Canada pour leur contribution à la réalisation de la fiche d’information.