Ma recherche

Développement de techniques d’analyse de pointe pour les contaminants environnementaux:
évaluation de la dynamique des contaminants dans les systèmes aquatiques et terrestres.

Dynamique des contaminants dans les systèmes aquatiques et terrestres

Le programme de recherche que développe Céline Surette et son équipe a comme objectif d’étudier comment l’utilisation des bassins versants affecte la dynamique des contaminants (métaux, produits pharmaceutiques) et de travailler vers le développement de solution à long terme avec les intervenants impliqués. Nous abordons le programme de recherche selon deux axes principaux.

Dans le premier axe, nous approchons la dynamique des contaminants dans les écosystèmes aquatiques selon une approche écosystème globale. Les objectifs de cet axe sont la compréhension des mécanismes expliquant les interactions dynamiques entre écosystèmes et utilisateurs, entre les différents contaminants et les caractéristiques physico-chimiques, biologiques et morphométriques des écosystèmes, et du processus de bioaccumulation dans les êtres aquatiques. Nous visons également le développement d’indicateurs de santé des écosystèmes et d’évaluation des risques pour la santé.

Dans le deuxième axe, nous travaillons à l’amélioration des systèmes de traitement des sources de pollution des milieux aquatiques, tels les eaux usées et les biosolides. Enfin, un objectif transversal à ces deux axes est le développement de méthodes analytiques de pointe afin de permettre l’analyse des contaminants environnementaux.

Quelques exemples de projets en cours et en développement:

Étude écosystémique des effets des métaux lourds sur la ressource halieutique et impact potentiel sur la santé chez les populations côtières de la Baie des Chaleurs au Nouveau-Brunswick  

De nombreux écosystèmes aquatiques sont soumis à une contamination par des métaux lourds issue des activités humaines. Il existe dans le bassin versant de la Baie des Chaleurs de nombreuses industries, tel une fonderie de plomb, des usines de pâtes et papiers, une usine chlore-alcali (utilisant encore le Hg comme catalyseur), des centrales thermiques au charbon, des mines et un incinérateur de sols contaminés qui entrera bientôt en fonction. 

Toutes ces industries rejettent, soit par voie atmosphérique, par voie terrestre ou par rejet directement dans l’eau, des métaux lourds qui se rendent à la Baie et entre ensuite dans le réseau trophique. La contamination aux métaux lourds peut avoir de sérieux effets sur la santé. Certains aliments, dont le poisson, constituent la principale source d'exposition aux contaminants environnementaux. Les communautés ayant une forte dépendance sur la ressource halieutique et vivant dans des milieux fortement industriel sont particulièrement à risque.

Comme le poisson constitue une source importante d’exposition aux métaux lourds, il est important de mieux comprendre les mécanismes de bioaccumulation. De plus, nous connaissons encore très peu les interactions qui existent entre les différents métaux présents dans l’environnement. Un premier projet a comme objectif global est d’étudier les effets de concentrations environnementales de métaux traces et les interactions complexes entre les métaux sur les mécanismes de biodisponibilité et de bioaccumulation dans les organismes aquatiques de la Baie des Chaleurs.  Les objectifs spécifiques sont de: 1) identifier les facteurs clés physico-chimiques, biologiques et environnementaux influant sur les mécanismes de bioaccumulation dans la biote aquatique; 2) comparer les modèles de bioaccumulation entre les métaux essentiels (Ca, Cu, Mn, Se et Zn) et non-essentiels (As, Cd, Hg, Pb) dans la biote soumises à différents niveaux d’exposition à des contaminants afin d’identifier des mécanismes synergiques ou antagonistes.  La méthodologie proposée est basée sur une approche écosystème avec des considérations spatio-temporelles. Afin de faire une première évaluation des potentiels de bioaccumulation, les concentrations de métaux seront déterminées dans l’eau et les sédiments.  Différents organismes aquatiques représentant différents niveaux trophiques seront échantillonnés (des producteurs primaires aux poissons prédateurs). Les petits poissons seront échantillonnés à la seine à trois reprises pendant l’été 2006. 

Nous analyserons les modèles de bioaccumulation à partir des concentrations de métaux et des facteurs de bioconcentration.  Les résultats de cette recherche aideront à élaborer des techniques de mitigation de la pollution par les métaux dans des milieux aquatiques en identifiant les facteurs clés permettant une meilleure compréhension de la bioaccumulation des métaux lourds dans la biote.

Il est bien connu que la mère peut porter préjudice au développement de son fœtus si son alimentation n’est pas adéquate. Par contre, même s’il est fortement suggéré qu’ils puissent altérer négativement la croissance et le développement fœtal, les effets des contaminants environnementaux demeurent encore peu connus.

Un deuxième projet, mené conjointement avec Cathy Vaillancourt, professeure associée au Département de chimie et de biochimie, a comme but de caractériser l’exposition aux différents métaux lourds, présents dans l’environnement et dans la ressource halieutique de la Baie des Chaleurs (N.-B.), des populations côtières minoritaires Acadiennes et Mi’kmaq.

Plus spécifiquement, nous voulons

1)    déterminer les concentrations de métaux lourds (Hg, Cd, Pb, As, Mn) contenus dans les poissons et les fruits de mer régulièrement consommés par les populations locales,
2)    établir le lien entre le régime alimentaire et l’exposition aux métaux chez les femmes enceintes,
3)    déterminer si les concentrations environnementales de métaux lourds, contenus dans le sang maternel au cours de la grossesse, prédisent une altération des fonctions placentaires et par conséquent, de la croissance et du développement du fœtus chez les minorités acadiennes et Mi’kmaq de la Baie des Chaleurs au NB
4)    établir un indicateur permettant de définir le facteur de risque, en partenariat avec les intervenants communautaires des milieux minoritaires acadiens et MikMa’q de la Baie des Chaleur (NB).

 

Impacts des produits pharmaceutiques et de soins personnels dans l’environnement aquatique

On connaît encore peu de choses sur les impacts potentiels des produits pharmaceutiques et les produits de soins personnels (PPSP) et de leurs métabolites sur les organismes aquatiques et sur l’environnement. Après consommation, les PPSP se retrouvent dans les eaux usées qui sont soit traitées, soit déchargés directement à l’environnement aquatique. Cet apport en PPSP se fait de façon continuelle causant une exposition constante aux organismes aquatiques. Des études récentes ont démontré que des PPSP en concentrations parfois élevées peuvent se trouver dans l’eau et dans les sédiments. De plus, des concentrations détectables d’antidépresseur dans des poisons échantillonnés près d’effluents d’eaux usées ont été rapportées. Ces résultats ont des implications importantes sur la santé des écosystèmes aquatiques ainsi que sur le potentiel de bioaccumulation des PPSP dans la biote.

Dans les provinces atlantiques, seulement quelques études ont été menées dans le but d’évaluer la présence et le destin des PPSP dans l’environnement. Les résultats de ces études démontrent que les PPSP sont présents dans les usines de traitement des eaux usées et dans les eaux qui les reçoivent. En collaboration avec Guy Brun, chercheur à Environnement Canada, nous proposons donc une étude détaillée du sort des PPSP dans des bassins versants sélectionnés des provinces atlantiques. Nos objectifs sont les suivants:

Des expériences à petite échelle ont initiées durant l’été 2005 en vue d’étudier l’appréciation des risques à long terme des ruissellements possibles des métaux lourds dans l’environnement ainsi que l’impact de l’utilisation du compost sur la croissance végétale. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés aux concentrations de certains métaux d’intérêt (tels As, Cd, Co, Cu, Mo, Pb et Se) présents dans le compost et à leurs biodisponibilités à différents moments du processus de compostage.  En comparant une série de composts de différents âges, nous avons observé que les concentrations en métaux dans le compost augmentent significativement avec l’âge du compost pour la majorité des métaux étudiés.  Les concentrations sont toutefois largement inférieures aux concentrations limites maximales pour le compost de catégorie A définies par le Conseil Canadien des Ministres de l’Environnement.  La biodisponibilité a été évaluée à l’aide d’une étude de lixiviation et de croissance de végétaux pour différents mélanges de sol contenant du compost mature (24 mois) ou jeune (3 mois).

Nos résultats indiquent que le compostage semble diminuer la biodisponibilité de la majorité des métaux. Afin de mieux comprendre la biodisponibilité des métaux, des extractions séquentielles seront faites sur les composts de différentes maturités.  Nous envisageons une étude à plus grande échelle dès l’été 2007 afin de mieux comprendre le ruissellement et la biodisponibilité des métaux provenant de composts faits à partir de biosolides.