Guide technique des pâtes et papiers : critères et directives pour l’eutrophisation prononcée, chapitre 4

Critères d’eutrophisation

Les critères généraux pour l’eutrophisation habituellement présentés dans la documentation scientifique publiée sont plutôt centrés sur les risques potentiels pour le milieu aquatique et ne prédisent pas nécessairement la présence d’impacts négatifs. Habituellement, on utilise des indicateurs communs de la qualité de l’eau pour définir le degré d’eutrophisation. Les indicateurs les plus souvent utilisés sont les suivants : phosphore total, chlorophylle a, et transparence mesurée avec le disque de Secchi (Gray et al., 2002).

Selon des études scientifiques sur le benthos, le niveau d’eutrophisation peut se traduire par des variations de l’abondance des invertébrés benthiques (nombre d’animaux par unité de superficie, ou densité) et de la richesse taxinomique (nombre de familles distinctes par échantillon) (Grall et Chauvaux, 2002; Nixon, 1995). Ces mesures terminales ont été établies pour la plupart des sites dans le cadre du programme des ESEE et sont facilement accessibles.

La figure 1, basée sur Lowell et al. (2003), illustre les variations graduelles de l’abondance et de la richesse taxinomique suivant un gradient d’enrichissement en éléments nutritifs, de toxicité ou d’étouffement, et généralise les profils particuliers de la réponse benthique présentés dans le Guide technique pour l’étude du suivi des effets sur l’environnement aquatique par les fabriques de pâtes et papiers (chapitre 12, figure 12-2 dans Environnement Canada, 2005a). Selon ce profil de réponse largement accepté, l’eutrophisation prononcée se caractérise dans les communautés d’invertébrés benthiques par une abondance élevée d’individus d’espèces dites opportunistes (p. ex. vers d’eau douce de la famille des tubificidés et chironomides) et la disparition locale d’espèces fauniques sensibles, appartenant habituellement à des taxons dont les individus sont de grande taille (p. ex. mollusques). Par ailleurs, l’hypereutrophisation se caractérise habituellement par un déclin de l’abondance ou de la biomasse d’organismes benthiques; une forte sédimentation de matières organiques peut étouffer le zoobenthos, ouvrant ainsi une niche pour les colonisateurs opportunistes (p. ex. des polychètes) (Gray et al., 2002).

Figure 1. Variations de l’abondance (densité) et de la richesse taxinomique des invertébrés benthiques à un site exposé par rapport à une site de référence suivant un gradient croissant d’enrichissement en éléments nutritifs, produisant soit un effet de toxicité, soit un effet d’étouffement.
Ce graphique est basé sur une figure de Lowell et al., 2003.
Remarque : les lignes correspondant à + et - 2 é. t. pour l’abondance et la richesse taxinomique sont théoriques. Pour la signification des cas 1, 2 et 3, voir le texte.
*é. t. = écart type

Aux fins du programme des ESEE, et sur la base de l’information scientifique recueillie dans le cadre du programme ainsi que de l’analyse de la figure 1, les critères suivants ont été élaborés et proposés pour permettre de définir l’eutrophisation prononcée et l’hypereutrophisation (tableau 1).

Tableau 1. Critères d’eutrophisation prononcée et d’hypereutrophisation appliqués aux données de SEE sur les communautés d’invertébrés benthiques*.

Remarques

• + signifie une augmentation statistiquement significative d’au moins 2 écarts types par rapport à la moyenne de la zone de référence.
• - signifie une diminution statistiquement significative d’au moins 2 écarts types par rapport à la moyenne de la zone de référence.
• * critères valides pour les études contrôle-impact, les études sur substrat artificiel et les études en mésocosme. Pour les protocoles fondés sur des gradients, le critère d’eutrophisation prononcée est une diminution statistiquement significative de l’abondance et/ou une augmentation statistiquement significative de la richesse taxinomique avec l’accroissement de la distance depuis le point de rejet (ce qui correspond à une abondance accrue et/ou une richesse taxinomique réduite dans les zones davantage exposées aux effluents à proximité du point de rejet). Le critère d’hypereutrophisation est une augmentation statistiquement significative de l’abondance et de la richesse taxinomique avec l’accroissement de la distance depuis le point de rejet (ce qui correspond à une abondance et une richesse taxinomique réduites dans les zones davantage exposées aux effluents à proximité du point de rejet).

Les données des études de SEE ont montré que la plupart des fabriques ont signalé des effets statistiquement significatifs pour au moins une des principales mesures terminales dans le cadre des études sur les populations d’invertébrés benthiques et de poissons. Les différences statistiquement significatives n’étant pas considérées comme nécessairement graves, le concept de seuils critiques d’effet a été élaboré pour établir les différences qui pourraient avoir des effets écologiques significatifs. Les seuils critiques d’effet pour les mesures terminales concernant les communautés d’invertébrés benthiques correspondent au point où le changement des mesures terminales excède la plage de variabilité naturelle, avec un critère statistique de deux écarts types ( (?2 é. t.). Cette même règle a été retenue pour la classification de l’eutrophisation décrite dans le présent document, les augmentations ou diminutions signalées étant classées suivant une double exigence : 1) significativité statistique, et 2) ampleur de l’effet excédant deux écarts types.

Un bon nombre de fabriques utilisent des protocoles fondés sur des gradients plutôt que des plan d’étude contrôle-impact; pour ces fabriques, les augmentations ou diminutions signalées sont fondées sur des corrélations statistiquement significatives (valeur de la mesure terminale en fonction de la distance du site depuis le point de rejet). Certaines fabriques ont opté pour des études de benthos sur substrats artificiels ou des études en mésocosme. Pour ces deux derniers types d’études, les mêmes seuils critiques d’effet ont été appliqués.

Selon la figure 1 et le tableau 1, les données des relevés du benthos révèlent la présence d’une eutrophisation prononcée quand l’abondance (densité) moyenne au site exposé est significativement plus élevée que l’abondance moyenne au site de référence, et la différence est de plus de +2 é. t. par rapport à la moyenne au site de référence (cas no 1 de la figure 1).

Un autre scénario indiquant la présence d’une eutrophisation prononcée est celui où la richesse taxinomique moyenne au site exposé est significativement inférieure à la richesse taxinomique moyenne au site de référence, et où la réduction est de plus de 2 é. t. par rapport à la moyenne au site de référence (cas no 2 de la figure 1).

L’hypereutrophisation (tableau 1) est le scénario correspondant à des conditions pires que celles associées à l’eutrophisation prononcée. Nous l’avons défini comme la situation où les moyennes tant de l’abondance que de la richesse taxinomique sont significativement inférieures aux valeurs moyennes respectives au site de référence, et où les différences sont de plus de 2 é. t. par rapport aux moyennes respectives au site de référence (cas no 3 de la figure 1).

Des conditions hypereutrophes peuvent apparaître dans les cas où un important rejet de matières organiques est combinée à de faibles concentrations d’oxygène dissous. Une telle situation peut aussi survenir en cas de dépôt important de particules, qui a pour effet d’« étouffer » les milieux benthiques. Par ailleurs, il peut arriver qu’une toxicité associée aux sédiments donne lieu dans la zone exposée à un profil de réponse du benthos qui ne soit pas attribuable à un enrichissement en éléments nutritifs mais comparable au cas numéro 3 de la figure 1 (« Toxicité ou étouffement »). Cependant, pour chacun de ces scénarios, de l’information additionnelle est nécessaire pour bien établir le mécanisme constituant la cause principale des effets en question. Quelle que soit la cause, les fabriques dont les résultats reflètent une hypereutrophisation (tableau 1), susceptible d’entraîner des effets graves, devraient envisager d’effectuer d’autres études.