Une démarche pour évaluer les impacts des eaux usées municipales sur les systèmes aquatiques

Karen Kidd (Gestionnaire de projet), Université McMaster; Mark Servos, Université de Waterloo; Markus Hecker, Université de la Saskatchewan et François Gagné, Environnement et Changement climatique Canada (2013-2015)

Enjeu

Les eaux usées municipales contiennent divers mélanges de substances chimiques, incluant des hormones, des produits pharmaceutiques et d’autres contaminants qui ne sont pas complètement éliminés par les traitements traditionnels des eaux usées. Pour être en mesure de prioriser les actions permettant d’identifier les plus grands éléments préoccupants et d’y répondre subséquemment, il faut pouvoir évaluer avec efficacité les effluents d’eaux usées et les milieux récepteurs pour déterminer où se produisent les impacts évidents.

En 2013, le Réseau canadien de l’eau et la Water Environment Research Foundation ont organisé un atelier avec des experts internationaux pour compiler et prioriser une série d’éléments (c.-à-d. une boîte à outils) qui seraient efficaces pour évaluer les impacts du système endocrinien sur les poissons comme résultat direct de l’exposition aux contaminants des eaux usées municipales.

Par la suite, le RCE a financé trois études en Saskatchewan, en Ontario et au Québec pour déterminer si la boîte à outils pouvait indiquer clairement la perturbation endocrinienne chez les poissons exposés et les éléments qui identifiaient les sites les plus préoccupants.

Projet

La recherche a été réalisée de 2013 à 2015 par trois équipes de l’Université de Waterloo, de l’Université de la Saskatchewan et de l’Institut national de la recherche scientifique. Chaque équipe de recherche a choisi des sites d’étude dans les bassins versant locaux (rivière Grand en Ontario; ruisseau Wascana et rivière Saskatchewan en Saskatchewan; fleuve Saint-Laurent au Québec), avec un site de référence en amont des rejets d’eaux usées municipales et un ou plusieurs sites correspondants en aval qui sont moins ou plus préoccupants.

Dans chaque endroit, des poissons d’une espèce locale ont été pesés, mesurés et disséqués pour déterminer le sexe et les poids relatif des gonades et du foie, et pour obtenir des tissus pour diverses mesures biochimiques et tissulaires. Une série de marqueurs moléculaires a été appliquée en conjonction avec des réponses physiologiques telles que la production d’hormones et l’apparition d’anomalies histologiques telles que l’intersexualité, le retard de maturation, la dégénérescence tissulaire, etc. Les changements dans les rapports isotopiques stables du carbone et de l’azote dans le poisson ont également été évalués, ce qui reflète l’exposition aux composés dans les effluents par l’alimentation.

Dans le cadre d’études contrôlées en laboratoire, les chercheurs ont soumis aux effluents des SEEU des poissons d’une espèce couramment utilisée en laboratoire. Ils ont examiné les effets des effluents sur différentes voies hormonales dans le cadre d’essais biologiques sur des cellules in vitro. Les essais biologiques sur des poissons entiers ont servi à déterminer, pour certains effluents, les changements possibles dans la production d’oeufs, les altérations histologiques des gonades, la production hormonale et l’expression des gènes. De plus, les chercheurs ont testé les influents et les effluents de toutes les SEEU pour déterminer la présence de composés endocriniens actifs (comme certains produits pharmaceutiques et de soins personnels et pesticides), pour évaluer les degrés d’efficacité d’élimination de ces produits chimiques grâce aux procédés actuels de traitement des eaux usées, et pour déterminer avec plus de précision quels sont les constituants des eaux usées qui affectent possiblement la santé reproductive des poissons.

Dans l’ensemble, voici comment les chercheurs ont comparé les résultats de ces analyses :

• comparaison entre sites de référence et sites en aval
• comparaisons entre sites plus préoccupants et moins préoccupants dans le même bassin versant ou le même région
• comparaisons entre les régionspour comprendre dans l’ensemble quels éléments de la trousse d’outils sont utiles pour distinguer les sites les plus préoccupants des moins préoccupants

Résultats

En général, il importe d’examiner les réactions dans les poissons sauvages et en laboratoire à plusieurs niveaux d’organisation biologique (au niveau moléculaire, des tissus et l’organisme entier), car ensemble ces réactions fournissent une évaluation globale des effets des contaminants présents dans les effluents d’eaux usées. En utilisant une série d’éléments bien établis qui caractérisent l’effluent et évaluent les réactions des poissons, on peut obtenir des indications quant aux secteurs où se produisent les impacts et de l’information sur l’efficacité des procédés de traitement des eaux usées à réduire les taux de contaminants.

Les résultats de cette étude indiquent que :

• L’échantillonnage de poisson sauvage, les essais biologiques sur lignées cellulaires et les essais sur la reproduction des poissons en laboratoire peuvent être des outils efficaces pour détecter les effets de type endocrinien des contaminants dans les effluents d’eaux usées
• Les éléments concernant l’organisme entier, comme la taille d’organe, l’histopathologie et l’état de santé général, intègrent les réactions à une variété d’éléments stressants, et il est donc beaucoup plus difficile de les relier à des expositions à des contaminants précis. Toutefois, ils fournissent de l’information plus pertinente sur le plan écologique, ils reflètent des changements importants qui sont plus étroitement liés aux réactions de l’écosystème que les effets à l’échelle moléculaire (comme l’expression génique), et ce sont des paramètres évalués plus couramment dans le cadre de programmes de surveillance biologique. De ce fait, ils constituent des éléments importants de la trousse d’outils.
• Les essais biologiques sur les poissons et les lignées cellulaires en laboratoire sont bien développés et utiles. Ils fournissent de l’information complémentaire à caractère prédictif sur les altérations biologiques observées chez les poissons sauvages. Les essais biologiques sont utiles pour identifier les SEEU en vue d’études ultérieures, et pour différencier les effets des effluents municipaux des effets associés à d’autres eaux usées qui se déchargent dans un même milieu récepteur.

Pour plus d’informations sur les résultats du projet, téléchargez le rapport :

Une démarche pour évaluer les impacts des eaux usées municipales sur les systèmes aquatiques