Gestion des eaux de surface et souterraines dans l’industrie des sables bitumineux

Chercheur principal - George Dixon, vice-recteur aux recherches et professeur, Université de Waterloo (2002-2012)

Enjeu

Une des principales préoccupations concernant les sables bitumineux canadiens est le fait qu’on trouve dans les eaux de procédé un mélange complexe de composés appelés acides naphtéiques (AN). On craint que des substances comme les AN présentes dans les eaux de procédé puissent nuire à la santé environnementale des options de remise en état des eaux ou bien s’échapper dans la rivière Athabasca. De plus, la surveillance insuffisante réalisée dans le passé avec des méthodes d’analyse inexactes et obsolètes a fourni peu de données utiles pour évaluer l’innocuité et le risque de façon scientifique. Il est essentiel d’analyser les AN et de définir des critères d’effets écologiques et toxicologiques afin de surveiller et d’évaluer la santé environnementale des stratégies de remise en état des eaux des sables bitumineux. Le concept de remise en état inclut le développement de marais artificiels, de bassins et de lacs qui reçoivent les eaux résiduelles des sables bitumineux et qui seront éventuellement connectés au bassin versant de l’Athabasca. Pour que la stratégie de remise en état soit une option viable, on doit l’évaluer à l’échelle du terrain. Enfin, on s’inquiète des effets cumulatifs potentiels sur la santé et sur l’environnement en aval de l’industrie des sables bitumineux, dans le bassin versant de la rivière Athabasca.

Ce projet, sous la direction de George Dixon, aborde les problèmes des milieux aquatiques associés à l’exploitation des sables bitumineux afin d’en arriver à une meilleure gestion des eaux usées.

Projet

L’équipe du projet a étudié l’exposition (analyses chimiques des AN), le devenir (processus d’assainissement des AN) et les effets (écologiques et toxicologiques) des eaux résiduelles des sables bitumineux. Les chercheurs ont ainsi pu améliorer la capacité de caractériser la quantité d’AN. On comprend maintenant mieux la toxicité du mélange complexe d’AN. Ce projet a permis de concevoir des méthodes d’assainissement qui pourraient être utilisées pour détoxiquer les eaux de procédé des sables bitumineux, améliorer la qualité de l’eau et finalement réduire les répercussions potentielles sur la rivière Athabasca et ses affluents.

Les résultats de nombreuses études en laboratoire indiquent que des facteurs de stress associés aux AN limitent le développement et la survie des plantes et des invertébrés. Cependant, bien que l’eau de procédé des sables bitumineux à concentration intégrale soit toxique pour la majorité du biote aquatique, cette toxicité décline avec le temps lorsque certaines classes d’AN commencent à se dégrader. Par conséquent, avec le temps, l’eau de procédé des sables bitumineux des sites de remise en état devient semblable à celle des sites de référence. Toutefois, si les réseaux trophiques des sites de restauration deviennent semblables à ceux de sites de référence avec le temps, d’importantes différences dans la structure de ces réseaux demeurent. Par exemple, les tendances de succession écologique sont plus lentes et les taux de production de carbone sont inférieurs à ceux observés dans les eaux de surface de référence. Ces études et plusieurs autres études nous aident à mieux comprendre les milieux aquatiques afin d’améliorer la remise en état des lacs, bassins, terres humides et tourbières basses dans le paysage post-sables bitumineux.

Produits

• Les connaissances acquises ont été diffusées dans des publications, lors d’ateliers et de congrès et dans les médias populaires. Les récentes publications découlant de ce projet ont donné lieu à neuf articles parus dans les journaux, deux entrevues télévisées et six diffusions radiophoniques et webdiffusions.
• Les chercheurs participant à ce projet ont contribué au rapport sur l’industrie du Programme de surveillance aquatique régional de l’Alberta concernant le transport et la toxicité des AN.  www.ramp-alberta.org
• Les techniques de modélisation conçues pour simuler la libération de métaux dans les sédiments sont utilisées actuellement dans le cadre des recherches continues effectuées par Suncor.
• Des membres de l’équipe ont participé aux ateliers « Wetland Technology Transfer » et « Development of a Regional Monitoring Program to Assess the Effects of Oil Sand Development on Wetland Communities ».
• L’équipe a contribué au manuel sur les terres humides (Wetlands Manual) de la Cumulative Environmental Management Association

Publications :

• Grewer, D.M., R.F. Young, R.M.  Whittal et P.M. Fedorak. « Naphthenic acids and other acid-extractables in water samples from Alberta: what is being measured? », Sci. Total Environ., vol 408, n^o 23 (2010), p. 5997-6010.
• Martin, J.W., T. Barri, X. Han, P.M. Fedorak, M. Gamal El-Din, L. Perez, A.C. Scott et J. Tiange Jiang. « Ozonation of Oil Sands Process-Affected Water Accelerates Microbial Bioremediation », Environmental Science and Technology, vol 44, n^o 21 (2010), p. 8350–8356.
• Oiffer, A.A.L., J.F. Barker, F.M. Gervais, K.U. Mayer, C.J. Ptacek et D.L. Rudolph. « A detailed field-based evaluation of naphthenic acid mobility in groundwater »,Jour. Contam. Hydrol., vol 108 (2009), p. 89-106.
• Kavanagh, R.J., R.A. Frank, K.D. Oakes, M.R. Servos, R.F. Young, P.M. Fedorak, M. Mackinnon, K.R. Soloman, D.G. Dixon et G. Van Der Kraak. « Fathead minnow Pimephales promelas reproduction is impaired in aged oil sands process-affected waters », Aquat. Toxicol., vol. 101 (2011), p. 214-220.
• Kovalenko, K.E., J.J.H. Ciborowski, C. Daly, D.G. Dixon, A.J. Farwell, A.L. Foote, K.R. Frederick, J.M. Gardner Costa, K. Kennedy, K. Liber, M.C. Roy, C.A. Slama, et J.E.G. Smits. « Food web structure in oil sands reclaimed wetlands », Ecological Applications, vol. 23, n^o 5 (2013), p. 1048-1060.

Résultats

• Amélioration des communications entre les scientifiques et leurs homologues dans l’industrie et au gouvernement. Le transfert des connaissances s’est fait dans le cadre d’ateliers où des membres de l’industrie ont été informés de la complexité des AN des sables bitumineux.
• Changements potentiels des politiques concernant l’infiltration des eaux de procédé dans les rivières.
• Sensibilisation accrue de nombreux secteurs (industrie, universités, gouvernement) et du grand public au rôle de l’eau dans l’industrie des sables bitumineux, grâce à ce projet de recherche et aux multiples articles et entrevues avec les médias qui en ont découlé.