Les PBDE, des contaminants d’intérêt émergent s’accumulent dans le réseau alimentaire du Saint-Laurent
Selon les récents résultats de travaux menés conjointement par Environnement et Changement climatique Canada, le ministère de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques du Québec et le ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs du Québec, les polybromodiphényléthers (PBDE), des composés chimiques industriels, s’accumulent dans les organismes aquatiques du Saint-Laurent.
Les PBDE constituent une famille de 209 composés chimiques, appelés congénères et regroupés de mono- à déca-BDE en fonction de leur nombre d’atomes de brome. Ces composés ont été utilisés pour ignifuger les plastiques et les textiles dans une foule de produits. Au Canada, le Règlement sur certaines substances toxiques interdites (2012) interdit l’importation, la fabrication, l’utilisation, la vente et la mise en vente des PBDE et des produits qui en contiennent, sauf un nombre limité d’exemptions. Cette interdiction est en vigueur depuis le 23 décembre 2016.
Les PBDE sont détectés dans l’environnement et persistent notamment dans les écosystèmes aquatiques au point de s’accumuler dans le réseau alimentaire. Considérés comme des substances chimiques pouvant agir comme des hormones, ces perturbateurs endocriniens peuvent aussi causer des malformations et des problèmes du système reproducteur chez certaines espèces aquatiques. Pour en savoir plus sur les PBDE, consultez le site d’Environnement et Changement climatique Canada.
L’objectif de cette fiche d’information est de dresser un portrait de la bioaccumulation et de la bioamplification des PBDE dans le réseau trophique du Saint-Laurent. La fiche porte plus spécifiquement sur les pentaDBE dont 96 % des concentrations mesurées dans les sédiments du lac Saint-Pierre en 2013 dépassent le critère de qualité défini par Environnement et Changement climatique Canada. Les autres PBDE dépassent rarement leurs critères.
Peu solubles et persistants, les PBDE se lient aux particules en suspension et sont absorbés par les organismes principalement via la nourriture
En raison de leurs propriétés chimiques et physiques, les PBDE se lient facilement aux particules en suspension dans l’eau. Ces particules proviennent de l’érosion des rives et du fond du fleuve, des affluents et des rejets urbains et industriels. Certains organismes benthiques vivant en contact étroit avec les sédiments ainsi que les organismes filtrant les sédiments en suspension sont reconnus pour concentrer les toxiques, dont les PBDE.
Le saviez-vous?
Les particules en suspension sont appelées matières en suspension lorsqu’elles sont fines et près de la surface de l’eau. Ces matières en suspension sont généralement récoltées par filtration de l’eau sur des filtres grands formats. Elles peuvent aussi être appelées sédiments en suspension lorsque les particules sont plus grossières et se concentrent au fond de la colonne d’eau, près des sédiments de fond. Elles sont récoltées habituellement à l’aide de trappes à sédiments déposées sur le fond.
Les PBDE sont détectés à tous les niveaux du réseau trophique du Saint-Laurent
Puisque les effluents urbains sont reconnus comme l’une des principales sources de PBDE dans l’environnement, des échantillons de sédiments de sédiments de surface et de matières en suspension ont été prélevés en amont et en aval du point de rejet de l’effluent urbain de la ville Montréal en 2010 et 2011.
Des poissons (perchaudes, meuniers noirs et gobies à taches noires), des macro-invertébrés qui regroupent les chironomides, les oligochètes et les gammares, des moules zébrées et des écrevisses, ainsi que des œufs d’oiseaux (goéland argenté, goéland à bec cerclé et grand héron) ont été prélevés à proximité des sites d’échantillonnage de sédiments. Les échantillons ont servi à l’analyse des PBDE (28 congénères) afin de détecter leur présence dans le réseau trophique et de vérifier s’il y avait une influence des eaux usées de la ville de Montréal sur les concentrations détectées en aval.
Figure 1. Localisation des sites d’échantillonnage selon les composantes de l’écosystème
Description longue
Cette carte présente les sites d’échantillonnage entre Montréal et Contrecoeur. Sept points rouges représentent les sites où ont été échantillonnés des matières en suspension, des sédiments en suspension et des sédiments de surface; treize points oranges où ont été échantillonnés des sédiments de surface, des poissons et des marcroinvertébrés; cinq points bleus où ont été échantillonnés des poissons et un point vert où ont été échantillonnés des œufs de goélands. Une étoile indique la localisation de l’effluent de la ville de Montréal.
Les concentrations de pentaDBE plus élevées dans la matière et sédiments en suspension en aval de l’effluent
Selon les résultats d’analyse, les concentrations médianes des pentaBDE (BDE85, BDE99, BDE100, BDE119 et BDE126) sont environ de trois à quatre fois plus élevées dans les matières en suspension et les sédiments en suspension prélevés en aval de l’effluent de la ville de Montréal comparativement aux concentrations mesurées en amont. Les matières en suspension contiennent les concentrations les plus élevées, atteignant plus de 70 ng/g, tandis que les sédiments de fond présentent de faibles concentrations, même près de l’effluent où courants empêchent le dépôt de sédiments. Les différences de concentrations entre l’amont et l’aval de l’effluent urbain et la diminution des concentrations en s’éloignant du point de rejet indiquent que les eaux usées représentent une source locale importante de pentaBDE dans le fleuve Saint-Laurent et que celui-ci possède un pouvoir de dilution relativement important (Figure 2).
Figure 2. Concentrations de pentaBDE dans la matière en suspension et les sédiments selon un gradient amont-aval
Description longue
Ce graphique illustre les concentrations de pentaPBDE dans le compartiment abiotiques soient les matières en suspension, les sédiments en suspension et les sédiments d’amont en aval de l’émissaire d’eaux usées de la ville de Montréal. De gauche à droite de l’axe des X, il y a la distance en kilomètre par rapport à l’émissaire de la ville et, sur l’axe des Y, les concentrations de pentaPBDE en nanogrammes par gramme de poids sec.
En amont, les teneurs en pentaPBDE varient entre 1 et 3 nanogrammes par gramme de poids sec. De 1 à 10 km en aval de l’émissaire, les valeurs médianes sont de 8 et de 5 nanogrammes par gramme de poids sec respectivement pour les matières en suspension et les sédiments en suspension. Dans les sédiments, la valeur atteint 1 nanogrammes de pentaPBDE par gramme de poids sec. Les plus fortes valeurs ont été observées dans la matière en suspension avec 73 nanogrammes de pentaPBDE par gramme de poids sec. À 10 km et plus, les valeurs médianes sont de 9 et de 4 nanogrammes de pentaPBDE par gramme de poids sec respectivement dans les matières en suspension et les sédiments en suspension.
Transfert de contaminants dans le réseau trophique
Lorsque des contaminants pénètrent dans un milieu aquatique et persistent dans l’environnement, les organismes qui y sont exposés sont susceptibles d'absorber et d'accumuler ces contaminants , c’est ce qu’on appelle la bioaccumulation. Lorsque les concentrations d’un contaminant augmentent chez les organismes de niveau trophique supérieur, on parle alors de bioamplification d’un contaminant. Ainsi, les organismes benthiques, ces insectes, vers et mollusques filtreurs vivant à la surface ou enfouis dans les sédiments, bioaccumulent les contaminants qui y sont présents, ainsi que dans les sédiments en suspension ou d’autres invertébrées proies. À leur tour, ces organismes benthiques sont consommés par différents prédateurs, transférant ainsi les contaminants au niveau trophique supérieur. |
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Les concentrations de pentaBDE plus élevées dans les poissons prélevés près de l’effluent urbain
Le même constat peut être fait pour les poissons : les concentrations de pentaBDE sont plus élevées en aval de l’effluent de la Ville de Montréal qu’en amont et diminuent en s’éloignant du point de rejet. Les concentrations les plus élevées avoisinent 20 ng/g près de l’émissaire, pour le gobie et la perchaude. Ces deux espèces présentent la plus forte bioaccumulation, soit près de 5 fois plus élevée que celle mesurée pour le meunier noir à proximité de l’effluent et sur plus de 10 km en aval. Les concentrations médianes dépassent le critère de qualité de 1 ng/g de pentaBDE représentant le seuil probable d’effets nocifs pour les poissons jusqu’à plus de 10 km en aval du point de rejet (EC, 2011; Figure 3). Une partie des différences de concentration de pentaBDE pourraient être attribuable à la contribution du régime alimentaire respectif à ces espèces.
Figure 3. Concentrations de pentaBDE dans les poissons selon un gradient amont-aval
Description longue
Ce graphique illustre les concentrations de pentaPBDE chez trois espèces de poisson soient le meunier noir, la perchaude et le gobie à tâches noires d’amont en aval de l’émissaire d’eaux usées de la ville de Montréal. De gauche à droite de l’axe des X, il y a la distance en kilomètre par rapport à l’émissaire de la ville et, sur l’axe des Y, les concentrations de pentaPBDE en nanogrammes par gramme de poids sec.
En amont, les teneurs médianes en pentaPBDE sont inférieures à 1 chez le meunier noir et sont de 2 chez le Gobie à taches noires et la Perchaude. Entre 1 et 10 km en aval de l’émissaire, les valeurs médianes sont de 2,5 chez le meunier noir, de 16 chez le Gobie à tâches noires et de 12,5 chez la Perchaude. À 10 km et plus en aval de l’émissaire, les valeurs médianes sont de 1 chez le meunier noir et de 3,8 chez le Gobie à taches noires et la perchaude
La bioaccumulation et la bioamplification des pentaBDE dans le réseau alimentaire du Saint-Laurent
Les concentrations de pentaBDE mesurées dans le réseau trophique du Saint-Laurent en aval de l’effluent de la ville de Montréal montrent que les macro-invertébrés contiennent environ le double des concentrations observées dans les sédiments de fond. Certains poissons tels que le gobie et la perchaude contiennent environ 10 fois plus de pentaBDE que les macro-invertébrés. Quant aux prédateurs comme les goélands et le grand héron, ils en contiennent de 10 à 100 fois plus que les macro-invertébrés. Cette augmentation rapide des concentrations de pentaBDE des niveaux trophiques inférieurs vers les niveaux trophiques supérieurs est un bon exemple de bioamplification.
Figure 4. Comparaison des teneurs de pentaBDE dans les différents compartiments de l’environnement
Note : Les concentrations de pentaBDE pour l’abiotique sont en ng/g poids sec et pour le biotique en ng/g poids humide.
Description longue
Cette figure permet de comparer les teneurs en PBDE dans différents compartiments environnementaux, soit les matières en suspension, les sédiments en suspension, les sédiments, les macroinvertébrés, les poissons et les oiseaux. Sur l’axe des Y, les concentrations de pentaPBDE en nanogrammes par gramme de poids sec.
Les teneurs en pentaPBDE sont de 9 dans les matières en suspension, de 5 dans les sédiments en suspension et de 0,4 dans les sédiments. Chez les macroinvertébrés, les teneurs de pentaPBDE sont de 2 pour le benthos, de 0,9 pour chez les moules zébrées et de 0,5 chez les écrevisses. Chez les poissons, les teneurs sont de 0,9 chez les petits meuniers noirs, de 8 chez les Gobies à taches noires, de 7 chez les perchaudes et de 11 chez les grands meuniers noirs. Chez les oiseaux, les teneurs sont de 90 chez le grand Héron, de 88 chez le goéland à bec cerclé et de 500 chez le goéland argenté.
Les concentrations mesurées dans les sédiments dépassent occasionnellement le critère de qualité (0,4 ng/g poids sec) pour la protection des organismes aquatiques. Toutefois, la bioamplification fait en sorte que les concentrations mesurées dans les gobies et les perchaudes sont nettement au-dessus du critère de 1 ng/g poids humide représentant le seuil probable d’effets nocifs pour les poissons. Le même phénomène est observé chez les œufs de goélands et de grand héron dont les concentrations de pentaBDE dépassent le critère de 29 ng/g poids humide établi pour les œufs d’oiseaux (EC, 2011). Dans le cas du goéland à bec cerclé, une nuance doit être faite. À proximité des zones urbaines, cet oiseau opportuniste peut se nourrir ailleurs que dans le Saint-Laurent, par exemple dans des sites d’enfouissement qui sont reconnus comme des sources importantes de PBDE (Figure 4).
En conclusion
Cette étude montre, pour une partie du réseau trophique du Saint-Laurent, que la bioaccumulation et la bioamplification des pentaBDE est bien réelle en aval de l’effluent urbain de Montréal. On y observe via les macro-invertébrés, les poissons et les œufs d’oiseaux (niveaux supérieurs), un transfert rapide de ces contaminants, atteignant des concentrations nettement supérieures aux critères établis pour la protection de la faune aquatique.
De plus, ces travaux montrent que le gobie à taches noires, espèce nouvellement introduite dans le Saint-Laurent, a tendance à bioaccumuler autant de pentaBDE que la perchaude, une espèce indigène. Ceci suggère que les poissons prédateurs qui ont modifié leur diète alimentaire pour adopter le gobie au détriment de la perchaude causeront possiblement pas de modifications dans le transfert trophique des pentaBDE.
Enfin, les concentrations plus élevées dans les matières en suspension et les sédiments en suspension comparativement aux sédiments de surface suggèrent que les secteurs particules fines les plus contaminées se déplacent sur de grandes distances et se déposent seulement dans les secteurs d’eau plus calme, comme au lac Saint-Pierre ou l’estuaire du Saint-Laurent. Toutefois, il faut souligner que malgré l’augmentation rapide des concentrations de pentaBDE dans l’eau et les sédiments entre 1990 et le milieu des années 2000 (Pelletier et Rondeau, 2013), celles mesurées dans les sédiments du lac Saint-Pierre ont diminué d’environ 30 % (Pelletier, 2018).
Le gobie à taches noires, une nouvelle proie dans le Saint-Laurent
Une étude menée entre 1999 et 2010 sur des poissons capturés dans le Saint-Laurent à la hauteur de Québec révèle que ce changement de diète est survenu à partir de 2004 (L’Hérault, 2013). La présence de gobies à taches noires dans les contenus stomacaux de la majorité des spécimens de poissons prédateurs tels que la perchaude de taille adulte, l’achigan à petite bouche, les dorés jaunes et noirs est désormais monnaie courante dans le Saint-Laurent. |
Références et liens pertinents
Brodeur, P., Y. Reyjol, M. Mingelbier, T. Rivière et P. Dumont (2011) Prédation du gobie à taches noires par les poissons du Saint-Laurent : contrôle potentiel d’une espèce exotique ? Le naturaliste canadien, 135 (2) : 4-11
Environnement Canada – Règlement sur les polybromodiphényléthers (SOR/SOR/2008-218) http://laws-lois.justice.gc.ca/fra/reglements/DORS-2008-218/TexteComplet.html
Environnement Canada – Polybromodiphényléthers (PBDE) https://www.canada.ca/fr/sante-canada/services/substances-chimiques/fiches-renseignements/en-bref/sommaire-polybromodiphenylethers.html
Environnement Canada – À la recherche des polybromodiphényléthers (PBDE), de nouveaux contaminants chimiques dans l’environnement https://www.canada.ca/fr/environnement-changement-climatique/services/fleuve-saint-laurent/eau-sediments/a-la-recherche-polybromodiphenylethers.html
Environnement Canada, 2011 – Polybromodiphényléthers dans l’environnement canadien. Fiche d’information de monitoring et la surveillance de l’environnement à l’appui du Plan de gestion des produits chimiques. ISBN : 978-1-100-98177-2. 10 p. http://publications.gc.ca/collections/collection_2012/ec/En14-53-2011-fra.pdf
Gouvernement du Canada – Substance chimique, Polybromodiphényléthers (PBDE)
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Paradis, Y. 2018. Les espèces aquatiques envahissantes du fleuve Saint-Laurent : bilan de la situation en eau douce. Fiche d’information de la collection « Suivi de l’état du Saint-Laurent », Plan d’action Saint-Laurent, ISBN : 978-2-550-80012-5. 9 p. <media 3238>http://planstlaurent.qc.ca/fileadmin/publications/fiches_indicateurs/Francais/2018_Especes_aquatiques_envahissantes_fleuve_Saint-Laurent_bilan_situation_eau_douce.pdf</media>
Pelletier, M. 2018. État de la qualité des sédiments du lac Saint-Pierre en 2013. Fiche d’information de la collection « Suivi de l’état du Saint-Laurent », Plan d’action Saint-Laurent, ISBN : 978-0-660-25235-3. 8 p. <media 3460>http://planstlaurent.qc.ca/fileadmin/publications/fiches_indicateurs/Francais/2018_Etat_qualite_sediments_LSP_En2013_Final.pdf</media>
Pelletier, M. et M. Rondeau. 2013. Les polybromodiphényléthers (PBDE) dans les matières en suspension et les sédiments du fleuve Saint-Laurent. Bureau de coordination du Plan Saint-Laurent, fiche d’information de la collection « Suivi de l’état du Saint-Laurent », Plan d’action Saint-Laurent, ISBN : 978-1-100-99295-2. 12 p. http://planstlaurent.qc.ca/fileadmin/site_documents/documents/SESL/PBDE_f.pdf
Reyjol, Y, P. Brodeur, Y. Mailhot, M. Mingelbier et P. Dumont (2010). Do native predators feed on non-native prey? The case of round goby in a fluvial piscivorous fish assemblage. Journal of Great Lakes Research Vol 36 (4): 618–624
Rédaction
Alain Armellin, Magella Pelletier et Louise Champoux
Environnement et Changement climatique Canada
Mélanie Desrosiers
Centre d’expertise en analyse environnementale du Québec, ministère de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques
Yves Paradis
Ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs du Québec
Nous souhaitons souligner la contribution financière du Plan de gestion de produit chimique, du Réseau canadien de biosurveillance aquatique et du Plan d’action Saint-Laurent 2011-2016. Nous désirons également remercier Nathalie Gratton, d’Environnement et Changement climatique Canada, pour sa contribution à la réalisation de la fiche.