Poursuite du projet de recherche sur les sédiments du lac Aylmer en 2010

Réjean  Hébert, directeur d’A.R.L.A. et géologue

Une  deuxième campagne de carottage a été menée en autant d’années sur les sédiments du lac Aylmer. En effet, le 2 mars 2010, quatre (4) carottes de sédiments ont été prélevées près de la rive ouest du lac, secteur Beaulac-Garthby et près de l’embouchure du ruisseau du Troisième, secteur de Stratford. L’équipe de l’Université Laval était formée par le technicien du département de génie civil M. Denis Jobin, le stagiaire Elvis Feuhouo et le professeur Réjean Hébert du département de géologie et de génie géologique. Ces carottages avaient deux objectifs.  Le premier objectif visait à récupérer deux carottes afin d’établir une référence  minéralogique et chimique pour des sédiments non contaminés. Le secteur  Beaulac-Garthby a été choisi. Le deuxième objectif visait à documenter l’embouchure du ruisseau du Troisième, afin d’y caractériser les sédiments comportant une contamination probable d’origine minière. Il faudra attendre quelques mois afin de pouvoir comparer les nouveaux résultats à ceux de 2009. Cette étude vise à évaluer les risques environnementaux pour la santé, la faune et la flore du lac Aylmer. Des recommandations pourront êtres faites aux riverains de même qu’au Ministère du Développement Durable, de l’Environnement et des Parcs du Québec.

Les sédiments du lac Aylmer, Estrie, livrent leurs secrets.

Réjean Hébert, professeur Département de géologie et de génie géologique et directeur de l’A.R.L.A.; Alexandre Gauthier, stagiaire M.Sc. et Rosa Galvez-Cloutier, professeure, Département de génie civil, Université Laval

Cet article documente les résultats géochimiques préliminaires obtenus suite au prélèvement de cinq carottes de sédiments en mars 2009 par une équipe de recherche de l’Université Laval. Le projet de recherche a pour objectif général de poursuivre la caractérisation minéralogique et chimique des sédiments du lac Aylmer suite à une étude fédérale publiée en 1994 et qui avait relevé des teneurs en métaux lourds totaux élevées en certains points des prélèvements.  L’objectif plus spécifique du projet de recherche est d’évaluer l’effet de la rémédiation naturelle des sédiments lacustres contaminés par les activités minières.

Données historiques.

     En 1958, un gîte métallifère est découvert par le Groupe minier Sullivan et va devenir la mine Solbec qui exploitera de 1960 à 1971 des minerais de cuivre, de zinc, de plomb, de cadmium, d’or et d’argent. En 1960, un autre gîte métallifère est découvert plus à l’ouest de la mine Solbec et va devenir la mine Cupra-D’Estrie. Cette mine exploitera de 1965 à 1977, des minerais de cuivre, de plomb, de zinc, d’or, de cadmium et de bismuth.  Des déversements de résidus miniers provenant des parcs à résidus contamineront le ruisseau du Troisième et la rivière Maskinongé (appelé autrefois, ruisseau Bernier). Ces deux cours d’eau sont d’importants tributaires qui se jettent dans le lac Aylmer. En 1983, les sites miniers sont classés à haut risque pour la santé humaine par le Ministère de l’Environnement (MEQ). En 1987, Cambior Ltd. devient le propriétaire de Sullivan Mines Ltd. et entreprend, de concert avec le MEQ, la réhabilitation des anciens sites miniers. En 1994, l’étude fédérale publiée comme Open File 3011, révèle sans aucun doute des concentrations totales anomaliques en métaux lourds dont la provenance est attribuée aux activités minières. Par exemple, l’étude rapporte des teneurs totales maximales (ppm : parties par million; 1% = 10,000 ppm) en cuivre de 225-454 ppm, en zinc de 496-659 ppm, en nickel de 328-410 ppm, en cadmium de 3-3.8 ppm, en plomb de 101-167 ppm et en chrome de 115-114 ppm. Ces teneurs, quoiqu’alarmantes, ne rendent pas compte de la solubilisation et de la biodisponibilité de ces métaux c'est-à-dire le potentiel de dispersion dans l’eau et le risque d’absorption toxique par la faune et la flore. En 2003, une étude sur l’efficacité des méthodes de restauration des sites miniers révélait que les travaux de restauration avaient réussi à endiguer le drainage minier dans le ruisseau du Troisième. Depuis 2009, le présent projet de recherche vise donc à faire le suivi environnemental des déversements passés et notamment vérifier la biodisponibilité et la solubilisation des métaux.

Méthodologie et résultats.

 La méthodologie employée est l’extraction séquentielle sélective (e.s.s.) qui permet une étude de spéciation des métaux lourds soit en déterminant à quelles fractions sédimentaires sont associés les métaux tels les carbonates, les oxydes et les hydroxydes, la matière organique,  l’argile  et les associations de métaux interchangeables et solubles. Quatre carottes ont été investiguées par cette méthode ( voir figure). La carotte 1 prélevée par 14.7 m de profondeur dans une fosse au large du quai de Stratford a été analysée à l’aide d’une autre méthode soit l’ITRAX  (microfluorescence X à très haute résolution) qui permet d’obtenir des résultats d’analyse en continu sur les carottes pour une gamme d’éléments plus étendue. Par contre, cette méthode ne permet pas de connaître le type d’attachement des métaux aux fractions sédimentaires. Les résultats obtenus pour la carotte 2 prélevée à 9.6 m de profondeur montrent des concentrations importantes en cuivre (300 ppm), en plomb (90 ppm) et en cadmium (4 ppm) dans le haut de la  carotte (à 6-10 cm sous le  fond du lac) alors que les teneurs décroissent respectivement à 25 ppm, 17 ppm et 1.5 ppm à plus de 14-36 cm sous le  fond du lac.  Pour les carottes 3 et 4 prélevées respectivement à 3.4 et 8.9 m de profondeur, les teneurs mesurées sont plus variables (cuivre  max.: 325 ppm, min. 25 ppm; plomb max. 120 ppm, min. 5 ppm; cadmium 4.2 ppm, min. 0.6 ppm. Les teneurs sont relativement faibles près du quai de Stratford. Les résultats obtenus par e.s.s. pour la carotte 5 prélevée à 1.9 m de profondeur près de l’embouchure de la rivière Maskinongé sont les plus élevés et les plus variables. Les teneurs en cuivre varient entre 800 et 210 ppm, en plomb entre 170 et 5 ppm et en cadmium entre 11 et 1 ppm. Les teneurs sont maximales à 16 cm sous le fond du lac. Les teneurs en nickel sont élevées dans toutes les carottes et varient entre 170 et 138 ppm sans égard à la position stratigraphique de l’échantillon dans chaque carotte. Ces teneurs sont probablement des teneurs régionales liées à la répartition par les glaciers de fragments de roches particulièrement riches en nickel affleurant à l’ouest et au nord du lac. De plus, les teneurs en nickel des gisements exploités étaient très faibles excluant une contamination résultant de l’activité minière.  Les teneurs en métaux échangeables et solubles sont faibles dans presque tous les échantillons, sauf près de l’embouchure de la rivière Maskinongé où les teneurs maximales et minimales sont de 25 et 4 ppm pour le cuivre, 1.4 et 1ppm pour cadmium et de 3,8 et1.1 ppm pour le plomb. Les mesures par ITRAX sur la carotte 1 sont comparables à celles obtenues par e.s.s. mais on obtient des données supplémentaires pour des éléments d’intérêt tels que le zinc, le soufre, le fer, le chrome, le Ta, etc.  Les concentrations maximales en zinc (750 ppm), en cuivre, (400 ppm), en plomb (180 ppm), en soufre (7,800 ppm) et en tantale (566 ppm) sont obtenues à  environ 5 cm sous la surface des sédiments. Pour référence, les concentrations provoquant un effet probable sur l’environnement selon les données de Plan St-Laurent sont de 200 ppm pour le cuivre, 91 ppm pour le plomb,  3.5 ppm pour le cadmium, 90 ppm pour le chrome et 310 pour le zinc.

Le projet de recherche se poursuit en 2010 par l’obtention de nouvelles carottes prélevées près de l’embouchure du ruisseau du Troisième afin de vérifier l’état de la contamination métallifère des sédiments dans cette zone et dans une zone de l’ouest du lac qui n’a pas subi de contamination par les rejets miniers afin d’obtenir les concentrations naturelles pour les sédiments du lac Aylmer.

Conclusion.

     Les concentrations en métaux lourds des sédiments du lac Aylmer dépassent les normes de qualité acceptables selon les critères établis par Plan St-Laurent en plusieurs endroits de l’étude.  Les teneurs les plus élevées sont à une profondeur de 16 cm sous le fond du lac malgré que dans la fosse au large du quai de Stratford des teneurs élevées dépassant les normes à 5cm sous le fond du lac soient observées. Une fraction infime des métaux est biodisponible ou soluble. Ces deux dernières constatations sont considérées comme des résultats positifs pour la qualité environnementale du lac à long terme. À la lumière de ces résultats préliminaires, nous pensons que le risque lié à la toxicité des métaux lourds dosés est relativement peu élevé dans l’ensemble sauf près de l’embouchure de la rivière Maskinongé. Cependant il est recommandé de ne pas remobiliser les sédiments afin d’éviter une dispersion secondaire des métaux dans l’eau et dans le bassin sédimentaire.  Une étude plus détaillée du delta de la rivière Maskinongé permettrait de délimiter la zone fortement contaminée et d’émettre des recommandations en ce qui a trait aux activités récréatives comme la baignade dans ce secteur. Des spécialistes en écotoxicité devraient se pencher sur ces résultats afin d’évaluer l’impact des fortes concentrations métallifères  sur la vie lacustre.

Note : Les données de cet article sont tirées principalement de :

Gauthier, A.A. (2009). Caractérisation avancée des métaux lourds et du phosphore dans les eaux et les sédiments du lac Aylmer. Essai de M.Sc., Université Laval, Québec, 32 p. et annexes.

Gauthier, A.A. (2010). Caractérisation avancée des métaux lourds dans les eaux et les sédiments du lac Aylmer. Sujet spécial, Département de génie civil, Université Laval, Québec, 32 p. et annexes.

Poursuite du projet de recherche sur les sédiments du lac Aylmer

Par  Réjean  Hébert, pour A.R.L.A.

  Le 2 mars 2010, un carottage de sédiments a été réalisé par une équipe de l’Université Laval formée par le technicien du département de génie civil M. Denis Jobin, le stagiaire Elvis Tallo et le professeur Réjean Hébert du département de géologie et de génie géologique. Ces carottages avaient deux objectifs.  Le premier objectif visait à récupérer deux carottes afin d’établir une référence  minéralogique et chimique pour des sédiments non contaminés. Ces sédiments proviennent de la portion ouest du lac près de Beaulac-Garthby (figure 1). Le deuxième objectif visait à documenter l’embouchure du ruisseau du Troisième, afin d’y caractériser les sédiments comportant une contamination probable d’origine minière. Deux carottes ont été prélevées dans ce secteur (figure 1). À première vue, les deux objectifs semblent avoir été atteints. En effet la couleur bleutée typique des dépôts argileux des deux premières carottes ne semble pas indiquer une quelconque contamination par des métaux. Par contre, la couleur brunâtre des sédiments prélevés dans l’embouchure du ruisseau du Troisième, laisse présager des teneurs non négligeables en métaux. Les carottes de sédiments sont soumises actuellement à une série de tests afin d’en préciser la composition minéralogique et chimique à l’Université Laval.

  Cette campagne de carottage est la deuxième menée en autant d’années sur les sédiments du lac Aylmer. En effet, le 3 mars 2009, cinq (5) carottes de sédiments avaient été prélevées au large du quai de Stratford et près de l’embouchure de la rivière Maskinongé. Les analyses sur les carottes de 2009 sont terminées et les résultats très intéressants seront présentés à l’Assemblée annuelle de l’A.R.L.A. le 17 juillet 2010 au camp Bel-Air de Stratford.  Quand aux carottes 2010, il faudra attendre quelques mois afin de pouvoir comparer les nouveaux résultats à ceux de 2009. Cette étude vise à évaluer les risques environnementaux pour la santé, la faune et la flore du lac Aylmer. Des recommandations pourront êtres faites aux riverains de même qu’au Ministère de l’Environnement et des Parcs du Québec. C’est donc un rendez-vous à l’assemblée annuelle pour plus de détails sur ce projet de recherche.

• Carottage du lac Aylmer 2010 :

• Carottage lac Aylmer 2009 :

Un nouveau projet de recherche sur le lac Aylmer est lancé (2009)

Les résultats de 2009 sont maintenant disponibles ici (3,46Mo.pdf.61 pages).

Réjean Hébert, géologue/directeur de l’A.R.L.A.

La conservation de la qualité environnementale du lac Aylmer est une des missions poursuivies par l’Association des Riverains du lac Aylmer (A.R.L.A.). Soucieuse de faire avancer la connaissance du lac et de son bassin versant, elle parraine un nouveau projet de recherche qui a débuté concrètement le 6 mars 2009 par l’échantillonnage des sédiments lacustres en cinq points différents. Le but est d’en connaître davantage sur les caractéristiques physiques et chimiques des sédiments tapissant le fond du lac.

Le projet de recherche

Depuis de nombreuses années, l’A.R.L.A. prélève des échantillons d’eau du lac et de ses tributaires afin d’en déterminer la qualité chimique et biologique en ce qui a trait aux teneurs en phosphore, en nitrate et en coliformes.

Cependant, un lac, c’est aussi un réservoir où s’accumulent des sédiments formés de particules solides et de l’eau qui proviennent de tout le bassin versant. Or, on en sait peu sur la composante des sédiments du lac. Une étude, menée par la Commission géologique à Ottawa et dont le rapport a été publié en 1994, a montré une contamination complexe provenant à la fois de l’environnement lui-même et de sources minières. Mais aucune donnée permettant d’identifier des sources agricoles ne sont présentées dans le rapport.

Ainsi, on sait que les sédiments sont côtoyés par la faune et par la flore qui s’y fixe en partie. Il devient donc important de savoir de manière exhaustive, quelle est la composition de ces sédiments. L’échantillonnage réalisé en mars 2009 n’est que l’amorce d’un projet de plus grande envergure. Ce projet vise aussi l’étude des tributaires du bassin versant. Cet échantillonnage a été mené par une équipe de l’Université Laval composée de Réjean Hébert, professeur au Département de géologie et de génie géologique, Denis Jobin, technicien, Alexandre Bourget, professionnel de recherche et Rosa Galvez, professeure, ces deux derniers étant  rattachés au Département de génie civil. Guy St-Laurent, directeur à l’A.R.L.A., s’est joint à l’équipe au cours de la journée.

Vue du mini derrick et d’une partie du train de tiges et Alexandre Bourget, professionnel de recherche à l’Université Laval.

Cinq carottes ont été prélevées dans le secteur du quai de Stratford et deux dans le secteur de la rivière Maskinongé. Ces carottes contiennent jusqu’à 60 cm de sédiments prélevés à l’aide d’un tube de plexiglas de 5 cm de diamètre, fixé au bout d’un dispositif muni d’une valve permettant la rétention de l’échantillon et descendu ainsi au fond à l’aide de tiges rigides. L’opération est facilitée par l’installation d’un mini derrick que l’on peut apercevoir sur la photo.

Maintenant, les carottes reposent dans une chambre réfrigérée à 2°C dans un laboratoire de l’Université Laval en attendant leur étude détaillée. On apprendra ainsi leur composition minéralogique, la composition chimique des divers éléments et composés  comme par exemple : le phosphore, les nitrates, le cuivre, le fer, le zinc et les spores d’algues bleues.

Exemple d’une carotte prélevée le 6 mars et se protégeant du froid, Denis Jobin, technicien au Département de génie civil de l’Université Laval.

La suite du projet

À l’été 2009, le projet se poursuivra par l’échantillonnage de l’eau et des sédiments de deux tributaires importants : le ruisseau du Troisième et la rivière Maskinongé. On sait que ces tributaires ont subi l’influence des opérations minières menées à Stratford dans les années 60 et 70. L’équipe de recherche veut ainsi vérifier l’état actuel des tributaires après plus de 30 ans d’arrêt des activités minières. Le projet estival sera supervisé par les professeurs Rosa Galvez, Réjean Hébert et un étudiant-stagiaire sera embauché, Alexandre Gauthier, pour réaliser les étapes de prélèvements, d’analyses en laboratoire, d’exploitation des données et de leur interprétation. Les résultats seront rendus publics au cours de 2010.

Pour consulter ces résultats, cliquer ici (3,46 Mo.pdf, 61 pages).

mise à jour mai 2010

PERFORMANCE, édition électronique