Estimation de la capacité d’assimilation de la rivière Saint-Jean

Chercheur principal - Kelly Munkittrick, professeur, Université du Nouveau-Brunswick (2001-2004)

Enjeu

Les écosystèmes sont soumis à un stress continuel et cumulatif découlant des activités humaines. À quel moment atteignent-ils leur seuil? Une des façons de comprendre cela est de déterminer la capacité d’assimilation des écosystèmes, que l’on définit comme étant la capacité d’un écosystème à recevoir des déchets additionnels (ou existants) sans que cela nuise à la vie aquatique ou à son utilisation comme ressource pour les humains.

La rivière Saint-Jean et son estuaire hébergent cinq grands complexes hydroélectriques et reçoivent les effluents de cinq usines de pâtes et papiers, d’un certain nombre d’usines alimentaires, d’une raffinerie de pétrole, de l’industrie légère, ainsi que les eaux pluviales et usées municipales d’une bonne proportion de la population du Nouveau-Brunswick. Dans la partie supérieure du bassin, les eaux d’amont sont affectées par d’intensives activités agricoles et forestières.

Le présent projet, sous la direction de Kelly Munkittrick (Ph. D.), visait à mieux saisir les facteurs qui affectent la qualité de l’eau et à élaborer des stratégies pour équilibrer les demandes en eau des écosystèmes et des populations humaines. L’objectif général du projet était de mieux comprendre les secteurs problématiques au sein du bassin, et de cerner les priorités et les solutions aux enjeux dans le bassin en utilisant la capacité d’assimilation comme cadre de surveillance des effets cumulatifs.

Projet

Nous avons utilisé la rivière Saint-Jean pour développer un modèle d’évaluation des effets cumulatifs. L’objectif à long terme était de concevoir un modèle prédictif pour la capacité d’assimilation que l’on pourrait utiliser comme outil de planification et de coordination. La définition et l’évaluation de la capacité d’assimilation s’appuient sur la surveillance écologique et la gestion adaptative, mais certaines réactions et certains obstacles à la mise en œuvre et à la communication limitent actuellement la gestion adaptative de l’écosystème. Nous avons donc déterminé et évalué quels étaient ces obstacles. Ce projet visait à déterminer quelles étaient les causes des effets cumulatifs dans des secteurs préoccupants au sein du bassin et de produire les renseignements de base nécessaires pour appliquer cette approche aux estuaires.

Nous avons axé notre étude sur le stress auquel sont soumis les poissons. Nous avons produit des descriptions détaillées des cycles de vie d’un certain nombre d’espèces de poissons qui sont pertinentes dans la rivière Saint-Jean et des études préliminaires dans la zone estuarienne ont montré que les communautés de poissons marins sont transitoires et composées d’un petit nombre d’espèces. Nous avons développé des outils pour définir un protocole lié au cycle de vie permettant d’évaluer les contaminants qui affectent la reproduction chez les poissons estuariens, pour isoler à partir d’effluents complexes les contaminants ayant un effet hormonal, et pour examiner le mécanisme d’impact. Ces outils incluent : les  habitudes de déplacement des poissons, des méthodes en mésocosme pour distinguer les causes, des méthodes en laboratoire pour séparer et identifier les causes et des méthodes biochimiques pour comprendre les  mécanismes d’impact.

De plus, l’étude s’est penchée sur certains aspects de la structure de la communauté benthique, du périphyton et de la qualité de l’eau. Les principaux sites préoccupants ont été identifiés près des usines de transformation alimentaire, dans les zones d’activités agricoles intensives au sein du bassin et à proximité des émissaires d’évacuation dans la partie supérieure du bassin.

Produits

• Développement : a) d’un cadre d’évaluation des effets cumulatifs pour les rivières et les estuaires; b) d’une démonstration d’une méthode pour attribuer la responsabilité des changements actuels au sein d’un système qui réagit à de nombreux facteurs de stress; c) de méthodologies décrivant comment prédire l’impact de facteurs de stress additionnels lorsque le rendement actuel est déjà affecté par de multiples facteurs de stress préexistants.
• Élaboration d’un projet de cadre pour la capacité d’assimilation.
• Conception d’une conférence et d’un atelier annuels visant à transférer l’information actuelle aux intervenants.
• Tenue régulière d’ateliers pour adapter l’approche en fonction des intervenants spécifiques dans le bassin versant environnant.

Résultats

• Une meilleure compréhension des façons dont les changements dans la qualité de l’eau à l’échelle du bassin versant modifient la fonction écosystémique, la viabilité et la structure de la communauté biotique. En intégrant les effets à plusieurs niveaux de l’organisation biologique, ce projet a fourni un cadre diagnostique pour lier les effets à la cause. Les réactions biologiques ont permis d’identifier les principaux secteurs d’impact dans le bassin, et les réactions des poissons ont indiqué des zones préoccupantes où se produisaient des impacts et qui n’avaient pas été cernées par les principaux intervenants au début du projet.

• La formation d’importants partenariats, ce qui a contribué à normaliser les méthodes et méthodologies. Les partenariats impliquent notamment une coordination étroite des exigences en matière de données avec les autres grandes études écologiques du bassin versant. L’existence de séries de données, d’effets et d’objectifs comparables facilitera les essais éventuels concernant l’applicabilité et la transférabilité du cadre à d’autres endroits ou d’autres scénarios.

• L’existence d’un réseau qui développe en collaboration les exigences de base en matière de données a permis d’éduquer tous les intervenants et cerner les réactions et les obstacles à la mise en œuvre et à la communication qui limitent actuellement la gestion adaptative de l’écosystème.

Une capacité accrue, puisque le projet a permis de former de nombreux étudiants de cycles supérieurs, dont certains sont cités dans les articles énumérés ci-après et qui ont obtenu leur diplôme en 2003 et 2004. Ces diplômés viennent s’ajouter à l’effectif de personnel hautement qualifié dans le domaine des effets environnementaux cumulatifs.

Contributions et publications mises en valeur :

• Doherty, C.A., R.A. Curry et K.R. Munkittrick (2010). « Spatial and temporal movements of white sucker: implications for use as a sentinel species », Trans. Amer. Fish. Soc., vol. 139, p. 1818-1827.
• Doherty, C.A., B. Galloway, R.A. Curry et K.R. Munkittrick (2005). « Performance of white sucker populations along the Saint John River main stem, New Brunswick, Canada: an example of effects-based cumulative effects assessment », Water Qual Res J Can, vol. 40, n^o 3, p. 361-373.
• Vallis, L., D.L. MacLatchy et K.R. Munkittrick (2007). « Assessment of the potential of the rock gunnel (Pholis gunnellus) along the Atlantic coast of Canada as a species for monitoring the reproductive impacts of contaminant exposures », Environmental Monitoring and Assessment, vol. 128, p. 183-194.
• Gray, M.A. et K.R. Munkittrick (2005). « An effects-based assessment of slimy sculpin (Cottus cognatus) populations in agricultural regions of northwestern New Brunswick », Water Qual. Res. J. Can, vol. 40, p. 16-27.