Sources non ponctuelles de pollution, effets cumulatifs et mesures d’atténuation dans les bassins du milieu périurbain de la vallée du bas Fraser, en Colombie-Britannique

Chercheurs principaux - Hans Schreier et Ken Hall, Université de la Colombie-Britannique (2001-2004)

Enjeu

La vallée du bas Fraser en Colombie-Britannique a connu une urbanisation rapide au cours des dix dernières années, et la réserve des terres agricoles (RTA) établie a soutenu la croissance et l’intensification des activités agricoles et d’élevage du bétail. En raison d’une bonne infrastructure de transports et du fort potentiel des marchés local et extérieur, la région possède désormais la plus haute densité de bétail au Canada. L’intensification de l’agriculture a mené à l’application d’une quantité excessive de nutriments dans un territoire agricole qui rétrécit. Ces nutriments ont entraîné des problèmes généralisés d’eutrophisation et des répercussions négatives sur les ressources d’eau souterraine qui approvisionnent 25 % de la population en eau potable. La ville se développe sur la pente abrupte d’un terrain montagneux, ce qui peut aggraver le ruissellement des eaux pluviales et les inondations dans les basses terres.

Le projet avait pour objectif d’évaluer l’incidence de sources non ponctuelles de pollution provenant de zones urbaines et agricoles, d’élaborer de nouvelles méthodes permettant d’étudier les effets cumulatifs sur les bassins hydrographiques en mettant l’accent sur les métaux-traces, les agents pathogènes et les antibiotiques, et de mettre à l’essai des façons novatrices de réduire les répercussions sur l’écosystème et la santé humaine.

Les résultats de cette recherche ont permis à des agriculteurs, des municipalités et des organismes de réglementation d’acquérir des techniques de gestion municipale des eaux pluviales, de suivi des agents pathogènes et des antibiotiques dans l’environnement, ainsi que de mise en œuvre de méthodes de gestion intégrée des eaux pluviales et d’évaluation intégrée du captage.

Projet

Le projet a également examiné l’incidence de l’utilisation des terres urbaines sur l’eau, au moyen de données recueillies pendant 25 ans (1973, 1993, 1997-1998) sur des sédiments de revêtements routiers, de ruisseaux et de lacs. Ces échantillons ont été analysés afin de déterminer leur teneur en métaux extractibles totaux et solubles à l’acide. On a constaté une corrélation entre, d’une part, les zones de circulation et les zones perméables et, d’autre part, des métaux ayant tendance à s’accumuler dans les sédiments. Le contrôle de la source (retrait du plomb de l’essence) améliore les conditions environnementales. La collecte du ruissellement des eaux pluviales dans les bassins de retenue et les zones humides avant leur déversement dans les cours d’eau a une efficacité partielle dans l’amélioration de la santé du milieu aquatique. La recherche a montré que la végétation dans les bassins de retenue peut jouer un rôle efficace de rétention des métaux, et donc de réduction des répercussions des eaux de ruissellement urbaines sur les cours d’eau de la région.

Les chercheurs ont également examiné l’incidence de l’excès de nutriments agricoles sur les eaux souterraines et les cours d’eau. En utilisant les données du recensement de l’agriculture, on a divisé la vallée du bas Fraser en 20 communautés et établi un bilan nutritif très détaillé pour chaque zone agricole. Cette étude, réalisée en collaboration avec Environnement Canada, a révélé que l’épandage annuel d’azote dépassait en moyenne 100 kg/ha/an et que celui de phosphore dépassait quant à lui 50 kg/ha par année. Ces apports excessifs de nutriments étaient imputables à une densité élevée d’installations septiques ou à des épandages supplémentaires.

Le troisième domaine de recherche comprenait le développement de méthodes novatrices de suivi des métaux, des agents pathogènes et des antibiotiques dans les bassins versants. Le secteur-échantillon présentait la plus forte densité de bétail du pays. Les études ont révélé une augmentation exponentielle des niveaux de nitrates dans la rivière au cours des 35 dernières années, ainsi qu’une hausse marquée du zinc (utilisé comme additif alimentaire) dans les sédiments au cours des dix dernières années.

Produits

• Le développement d’une nouvelle technique utilisant un gradient de diffusion en couche mince (DGT) pour surveiller les métaux biodisponibles au fil du temps et déterminer l’accumulation de métaux biodisponibles au cours de différents événements pluvio-hydrologiques. Les chercheurs ont analysé, par des méthodes recourant à l’absorption, à la réflexion et à la fluorescence, les concentrations de bactéries, de matières organiques et de sédiments, et ont développé des techniques permettant de suivre les résidus d’antibiotiques et les gènes de résistance à la tétracycline dans les bassins hydrographiques agricoles.
• Un suivi documenté de l’étendue de la pollution diffuse provenant de sources agricoles, sous forme de bilans nutritifs annuels à l’échelle régionale et sur trois réservoirs aquifères pour lesquels on disposait auparavant de très peu d’informations.
• Les chercheurs ont travaillé avec les agriculteurs, les municipalités et les organismes de réglementation pour distribuer les résultats de nouvelles façons (ateliers, CD-ROM) et proposer des pratiques de gestion exemplaires visant à atténuer les problèmes liés aux charges en éléments nutritifs, à la gestion des eaux d’orage et à la contamination. Ils ont également présenté leurs résultats sous forme de publications dans des revues nationales et internationales et des actes de conférence.

Sélection de présentations

Li, K.W., Kilgour, D.M. et Hipel, K.W. “Status Quo Analysis in Conflict Resolution”, présentation dans le cadre de l’événement Group Decision and Negotiation 2002, tenu à l’Université Curtin, à Perth, en Australie, 26-29 août 2002.

Hamouda, L., Hipel, K.W. et Kilgour, D.M. “Strength of Preference in Conflict Resolution”, présentation dans le cadre de l’événement Group Decision and Negotiation 2002, tenu à l’Université Curtin, à Perth, en Australie, 26-29 août 2002.

Kilgour, D.M. et Hipel, K.W. “Demonstration of the Decision Support System GMCR II”, présentation dans le cadre de l’événement Group Decision and Negotiation 2002, tenu à l’Université Curtin, à Perth, en Australie, 26-29 août 2002.

Hipel, K.W., présentation principale sur les “Decision Support Systems in Water Resources Management,” (systèmes de soutien aux décisions en matière de gestion des ressoruces hydriques) livrée dans le cadre de la Third International Conference on Water Resources and Environment Research: Water Quantity and Quality Aspects in Modeling and Management of Ecosystems, ICWRER 2002, qui s’est déroulée à l’Université de technologie de Dresde, Dresde, Allemagne, 22-25 juillet 2002.

Kilgour, D.M., présentation plénière sur “Intergovernmental Decision Making – A Strategic Approach Using GMCR II,” offerte dans le cadre de l’atelier “Workshop on Resolving Conflicts – Acknowledging a Scientific Approach”, tenu au Zentrum für interdisziplinäre Forschung (Centre de recherche interdisciplinaire), Université de Bielefeld, Bielefeld, Allemagne, juin 2002.

Noakes, D.J., Fang, L., Hipel, K.W. et Kilgour, D.M. “Conflict Resolution in Resource Management,” présentation dans le cadre de la 44^e Conférence annuelle de la Société canadienne de recherche opérationnelle, qui s’est tenue à l’hôtel Colony, à Toronto, en Ontario, du 3 au 5 juin 2002.

Zhang, J., Fang, L. et Hipel, K.W., “Walkerton Drinking Water Crisis: Modeling and Analysis,” présentation dans le cadre de la 44^e Conférence annuelle de la Société canadienne de recherche opérationnelle, qui s’est tenue à l’hôtel Colony, à Toronto, en Ontario, du 3 au 5 juin 2002.

Sélection de publications

Hipel, K.W., Kilgour, D.M. et Zhao, N.Z. (2003). “Risk Analysis of the Walkerton Drinking Water Crisis”, Revue canadienne des ressources hydriques, vol. 28, sept., 2003.

Noakes, D. J., Fang, L., Hipel, K. W. et Kilgour, D.M. (2003). “An Examination of the Salmon Aquaculture Conflict in British Columbia using the Graph Model for Conflict Resolution”, Fisheries Management and Ecology, vol. 10, n° 3, p. 123-137.

Obeidi, A., Hipel, K.W. et Kilgour, D.M. (2002). “Canadian Bulk Water Exports: Analyzing the Sun Belt Conflict using the Graph Model for Conflict Resolution”, Knowledge, Technology and Policy, vol. 14, n° 4, p. 145 – 163.

Hipel, K.W., Kilgour, D.M., Fang, L. et Li, K.W. (2002). “Resolution of Water Conflicts between Canada and the United States”, communication sollicitée publiée sous forme de la section 4.3 dans State of the Art Report on Systems Analysis Methods for Resolution of Conflicts in Water Resources Management, révisé par K.D.W. Nandalal et S.P. Simononvic, rapport préparé pour la Division des sciences de l’eau, Organisation des Nations Unies pour l’éducation, la science et la culture (UNESCO), Paris, France.

Résultats

• Les résultats de cette recherche aideront des municipalités et des organismes de réglementation à utiliser des techniques de gestion des eaux pluviales, à assurer le suivi des agents pathogènes et des antibiotiques dans l’environnement, et à mettre en œuvre des méthodes de gestion intégrée des eaux pluviales et d’évaluation intégrée de captage.
• Des changements dans la pratique, puisque des villes telles que Chilliwack et Langley ont décidé d’utiliser des bassins de retenue des eaux d’orage.
• Grâce à ce projet, les chercheurs ont fait du réseautage avec le Centre pour le contrôle et la prévention des maladies de la Colombie-Britannique afin de faciliter la collaboration à venir sur le dépistage des sources d’agents pathogènes. Le travail avec d’autres partenaires de recherche a également été productif et a permis aux membres de l’équipe d’établir des relations, grâce à la recherche menée conjointement avec une entreprise privée (Joule Microsystems inc.) et à la collaboration avec Santé Canada dans le développement de techniques analytiques pour la mesure d’antibiotiques dans l’environnement.