Deuxième évaluation nationale des données d’études de suivi des effets sur l’environnement des mines de métaux : chapitre 4

4.0 Étude des poissons

• 4.1 Traitement des données et méthodologie
• 4.2 Résumé de la taille des effets mesurés
• 4.3 Profils de réponse - Moyennes nationales
• 4.4 Profils de réponse - Autres méta-analyses

L’étude des poissons adultes sert à comparer les poissons dans les zones exposées à ceux des zones de référence afin de déterminer si les effluents des mines de métaux nuisent aux populations de poissons. L’étude s’appuie sur la croissance des poissons, leur reproduction, leur coefficient de condition et la structure par âge pour évaluer l’état de santé global des poissons dans les zones exposées. Pour ce faire, cinq principaux critères sont mesurés : poids selon l’âge, poids relatif des gonades, poids relatif du foie, coefficient de condition (rapport du poids corporel à la longueur) et âge. Le Guide technique pour l’étude de suivi des effets sur l’environnement des mines de métaux (Environnement Canada, 2012) recommande aux mines de prélever des échantillons de deux espèces sentinelles adultes et de procéder à l’analyse des cinq principaux critères sur les deux espèces.

4.1 Traitement des données et méthodologie

Les données de 54 études sur les poissons par échantillonnage destructeur ont servi à la deuxième période d’évaluation nationale. Au total, 41 de ces études, dont deux études conjointes (quatre mines prenaient part à une étude; deux mines prenaient part à l’autre), contenaient des données sur les poissons adultes dont le degré de répétition était suffisant (au moins 12 poissons de même sexe et de même espèce par zone) pour permettre l’analyse statistique. De plus, 13 mines ont mené des études sur les poissons uniquement par échantillonnage non destructeur, et cinq mines ont réalisé des études alternatives, dont une étude sur des poissons en mésocosme (étude conjointe à laquelle trois mines prenaient part), une étude sur des bivalves en cage et une étude d’incubation des œufs de poissons. Étant donné qu’elles faisaient appel à des critères de nature différente, les études non destructrices et les études alternatives n’ont pas été retenues dans les présentes analyses sommaires. Avant l’analyse, les données soumises sous forme électronique ont été examinées pour éliminer les erreurs et les données incomplètes. La plupart des données soumises étaient de bonne qualité.

Les mines de métaux qui ont effectué des études par échantillonnage destructeur au cours de la deuxième période d’évaluation nationale ont utilisé 26 espèces sentinelles de poissons. Sur ces 26 espèces, 24 ont été retenues dans l’évaluation nationale. La fréquence d’utilisation des espèces dans des études par échantillonnage destructeur apparaît au tableau 3. Toutes les études des poissons comprises dans l’évaluation nationale ont été menées en eau douce.

^a Comprend toutes les espèces et toutes les études pour lesquelles des données partielles ont été soumises.

^b Comprend seulement les études dont les données électroniques fournies sont suffisantes pour les inclure dans l’évaluation nationale (p. ex., sont exclus les cas où le nombre de poissons adultes capturés est insuffisant).

^c Dans le cas de l’épinoche à neuf épines, une étude a été réalisée en eau douce, et une autre, en eau salée; seules les données électroniques sur l’eau douce étaient suffisantes pour l’évaluation nationale. À noter que toutes les autres études sur les poissons ont été menées en eau douce.

4.2 Résumé de la taille des effets mesurés

Pour chacun des cinq principaux critères, la figure 2 montre la distribution de fréquence de l’ampleur des différences mesurées. Les différences mesurées sont ici les différences entre les moyennes pour les zones exposées et les zones de référence, exprimées en pourcentage de la moyenne pour les zones de référence (moyennes ajustées pour l’analyse de covariance). Toutes les différences mesurées (significatives ou non) ont été prises en considération. La figure 2 porte sur les comparaisons pour lesquelles les pentes de l’analyse de covariance des données des zones exposées et des zones de référence étaient parallèles (majorité des comparaisons). Pour une mine et un critère donnés, un maximum de quatre comparaisons était possible (deux espèces de poissons et deux sexes). Pour chaque critère, les distributions de fréquence sont illustrées pour les catégories suivantes : 1) toutes les mines ayant effectué des études de phase 1 au cours de la première période d’évaluation nationale, 2) toutes les mines ayant effectué des études de phase 2 au cours de la deuxième période d’évaluation nationale (ce sont les mêmes mines qui étaient à la phase 1 durant la première période d’évaluation nationale) et 3) toutes les mines de métaux nouvellement réglementées ayant effectué leurs études de phase 1 au cours de la deuxième période d’évaluation nationale.

Figure 2a. Distribution des différences mesurées (en pourcentage) entre la condition des poissons des zones exposées et celle des poissons des zones de référence

Figure 2b. Distribution des différences mesurées (en pourcentage) entre le poids relatif du foie des poissons des zones exposées et celui du foie des poissons des zones de référence

Figure 2c. Distribution des différences mesurées (en pourcentage) entre le poids relatif des gonades des poissons des zones exposées et celui des gonades des poissons des zones de référence

Figure 2d. Distribution des différences mesurées (en pourcentage) entre le poids selon l’âge des poissons des zones exposées et celui des poissons des zones de référence.

Figure 2e. Distribution des différences mesurées (en pourcentage) entre l’âge des poissons des zones exposées et celui des poissons des zones de référence.

Pour toutes les périodes et les phases d’étude, le critère comportant le plus petit écart entre les différences en pourcentage est la condition, la plupart des effets mesurés se situant entre -30 % et 30 %. La condition est par nature un critère moins variable, et on a observé ce genre de plage étroite chez les poissons exposés aux effluents des fabriques de pâtes et papiers (Lowell et al., 2003, 2005; Tessier et al., 2009). La distribution était plus étendue pour le poids du foie, l’essentiel des effets mesurés s’établissant entre -50 % et 70 %. Le poids des gonades, le poids selon l’âge et l’âge avaient les plages les plus étendues, de nombreux effets mesurés allant de -70 % à beaucoup plus que 100 % (jusqu’à 350 % dans le cas du poids des gonades).

Mises à part les indications de la section 4.3, des distributions semblables des effets ont été observées pour toutes les catégories de mines de métaux montrées à la figure 2. Pour les mines réalisant les ESEE de la phase 1 au cours de la deuxième période d’évaluation nationale, le profil du poids du foie et du poids des gonades s’est trouvé davantage sur la droite (c.-à-d. plus d’augmentation que de diminution pour ces critères). Cependant, les échantillons étant de plus petites tailles, il est probablement trop tôt pour déterminer si cette tendance apparente est significative.

La figure 3 illustre le nombre de comparaisons révélant des différences non significatives, des différences significatives dans les moyennes (moyennes ajustées pour l’analyse de covariance) ou des interactions significatives pour chacun des cinq critères mesurés chez les poissons. Les différences significatives dans les moyennes sont réparties entre celles qui sont égales ou supérieures au seuil critique d’effet et celles qui y sont inférieures. On observe une interaction significative quand les pentes de l’analyse de covariance des données des zones exposées et des zones de référence sont statistiquement différentes, c’est-à-dire lorsqu’elles peuvent être considérées comme non parallèles. Par exemple, dans une régression du poids des gonades sur le poids corporel, des pentes non parallèles de l’analyse de covariance des données des zones exposées et des zones de référence peuvent indiquer que les poissons exposés à l’effluent allouent des ressources au poids des gonades de façon différente selon la taille, relativement aux poissons de la zone de référence. Tant les différences significatives dans les moyennes que les interactions significatives sont considérées comme des effets significatifs. Il est à noter que les interactions significatives sont calculées par la méthode employée au cours des première et deuxième périodes d’évaluation nationale (et non par la méthode plus récente décrite par Barrett et al., 2010). À noter également que les données sur l’âge ont été traitées par analyse de variance et ne produisent donc pas d’interactions. Pour plus de renseignements sur les procédures d’analyse de covariance et d’interprétation des résultats, voir Environnement Canada (2012).

Figure 3. Nombre de comparaisons de poissons des zones exposées et des zones de référence révélant des différences non significatives, des différences significatives dans les moyennes (différences inférieures, égales ou supérieures au seuil critique d’effet) ou des interactions significatives au cours de la première et de la deuxième période d’évaluation nationale (EN - évaluation nationale)

Pour les cinq critères, entre 33 % (âge - première période d’évaluation nationale) et 60 % (condition - première période d’évaluation nationale; poids selon l’âge - deuxième période d’évaluation nationale) des comparaisons étaient significatives (ce qui inclut tant les différences significatives dans les moyennes que les interactions significatives; voir la figure 3). Pour chaque critère, la proportion de comparaisons significatives par rapport à celles qui ne l’étaient pas est assez semblable entre la première et la deuxième période d’évaluation nationale.

4.3 Profils de réponse - Moyennes nationales

Les profils des moyennes nationales des réponses pour les poissons exposés sur le terrain aux effluents des mines de métaux sont obtenus en représentant par un graphique les moyennes générales et les intervalles de confiance à 95 % d’après les méta-analyses de toutes les mines dans l’ensemble du pays (figure 4). Durant la première période d’évaluation nationale (lorsque toutes les mines effectuaient les études de la phase 1), ces analyses ont montré que, en moyenne, les poissons dans les zones exposées présentaient une baisse significative du coefficient de condition et de la taille relative du foie - c’est-à-dire qu’ils étaient plus maigres et que leur foie était plus petit. Au cours de la première période d’évaluation nationale, un effet semblable n’a pas été observé à l’échelle nationale pour la taille relative des gonades, le poids selon l’âge ou l’âge (mesures se rapportant respectivement à la reproduction, au taux de croissance et à la survie), les intervalles de confiance à 95 % chevauchant le zéro pour ces trois dernières variables.

Figure 4. Moyenne nationale des effets des mines de métaux sur les poissons dans les études de phase 1 (P1) effectuées au cours de la première période d’évaluation nationale et dans les études de phase 2 (P2) effectuées au cours de la deuxième période d’évaluation nationale. Les barres d’erreur représentent les intervalles de confiance à 95 %. Nombre de comparaisons : condition (P1 = 77, P2 = 80), foie (P1 = 79, P2 = 84), gonades (P1 = 79, P2 = 70), poids selon l’âge (P1 = 67, P2 = 62), âge (P1 = 86, P2 = 89). (EN - évaluation nationale)

Au cours de la deuxième période d’évaluation nationale, les poissons dans les zones exposées présentaient encore une baisse significative de la condition et de la taille relative du foie (figure 4). Ils présentaient également un taux de croissance réduit significativement, et une diminution de la taille des gonades non significative. Une modification significative de la structure par âge a aussi été observée; en moyenne, des poissons plus vieux se trouvaient dans les zones exposées. Il est à noter que les résultats des méta-analyses montrés dans la figure qui précède et les résultats qui suivent ne concernent que la majorité des mines de métaux qui ont procédé aux études de phase 2 au cours de la deuxième période d’évaluation nationale (et qui avaient effectué les études de phase 1 au cours de la première période d’évaluation nationale). Ainsi, les résultats des méta-analyses révèlent des variations (ou l’absence de variation) dans les profils de réponse des mêmes mines au cours des deux périodes d’évaluation nationale. Dans ces méta-analyses et dans les suivantes, le nombre de comparaisons diffère légèrement d’une phase à l’autre en raison du nombre différent d’ensembles de données utilisables.

Ces profils des moyennes nationales des réponses pour les mines de métaux sont nettement différents des profils de réponse à grande échelle qui ont été observés de façon répétée chez les poissons exposés aux effluents des fabriques de pâtes et papiers (Lowell et al., 2003, 2004, 2005; Tessier et al., 2009). Les poissons exposés aux effluents des fabriques de pâtes et papiers sont fréquemment plus gros, ont un taux de croissance plus rapide et un foie plus gros, mais des gonades plus petites. Ce dernier profil de réponse indique généralement un enrichissement en nutriants couplé à une perturbation métabolique (Munkittrick et al., 2000) et constitue un domaine actif de recherche (Hewitt et al., 2005, 2008; McMaster et al., 2005; Parrott, 2005; Kovacs et al., 2011). Les fabriques de pâtes et papiers apportent en général des matières organiques et autres nutriants aux eaux réceptrices (enrichissement en nutriants), ce qui se traduit par des effets stimulants généralisés sur les poissons (poissons plus gras), à l’exception d’une perturbation de l’allocation des ressources aux gonades.

En comparaison, les moyennes nationales des effets des mines de métaux représentées à la figure 4 indiquent un profil de réponse d’inhibition sur les poissons, pour plus de critères au cours de la deuxième période d’évaluation nationale qu’au cours de la première. Au cours de la deuxième période d’évaluation nationale, en moyenne, les poissons dans les zones exposées étaient plus maigres et plus vieux, avaient une croissance plus lente et un plus petit foie, et la taille de leurs gonades était plutôt réduite. Des réponses d’inhibition de même type ont été signalées dans un certain nombre d’études antérieures portant sur des poissons exposés à des contaminants métalliques (voir notamment Eastwood et Couture, 2002; Rajotte et Couture, 2002; Hansen et al., 2004; Rickwood et al., 2006). En général, les effets inhibiteurs induits par les effluents peuvent être attribuables à des causes diverses (voir les études de Munkittrick et Dixon, 1988; Munkittrick et al., 1991, 1994, 2000). Par exemple, il peut s’agir d’effets inhibiteurs directs de l’effluent sur les poissons ou de la limitation des ressources alimentaires résultant de l’altération de l’habitat et des effets inhibiteurs sur les proies, comme les invertébrés benthiques.

4.4 Profils de réponse - Autres méta-analyses

L’industrie canadienne des mines de métaux est diversifiée; il est donc instructif de subdiviser les résultats des méta-analyses en répartissant les mines en sous-groupes. Dans la première évaluation nationale (Lowell et al., 2008), les résultats étaient subdivisés de façon détaillée selon l’habitat et le type de minerai. Dans le cadre de la deuxième évaluation nationale, il est particulièrement intéressant d’examiner de plus près trois critères (poids selon l’âge, taille relative des gonades et âge) dont le profil de réponse montre des variations au cours de la deuxième période d’évaluation.

Si on subdivise les données selon les grands types d’habitats des eaux réceptrices au cours des deux périodes d’évaluation, des profils de réponse plus détaillés se dessinent (figure 5, qui comprend la moyenne générale nationale pour le poids selon l’âge présentée à la figure 4). Les deux types d’habitats les plus courants sont les lacs et les rivières. On a regroupé, parmi les habitats lotiques, les zones d’érosion et de sédimentation, la nature mobile des poissons rendant problématique leur différenciation (voir les méta-analyses sur les invertébrés benthiques). Au cours de la première période d’évaluation nationale, une baisse significative du poids selon l’âge avait été observée dans les rivières, alors que dans les lacs, le poids selon l’âge avait augmenté. Au cours de la deuxième période d’évaluation nationale, cependant, le poids selon l’âge avait diminué de façon significative dans les deux types d’habitats, ce qui a été la principale cause de la réduction de la moyenne du poids selon l’âge à l’échelle nationale au cours de la deuxième période d’évaluation nationale.

Figure 5. Poids selon l’âge des poissons par type d’habitat dans les études de phase 1 (P1) effectuées au cours de la première période d’évaluation nationale et dans les études de phase 2 (P2) effectuées au cours de la deuxième période d’évaluation nationale. Les barres d’erreur représentent les intervalles de confiance à 95 %. Nombre de comparaisons : rivière (P1 = 15, P2 = 12), ruisseau (P1 = 5, P2 = 8), étang (P1 = 4, P2 = 4), lac (P1 = 43, P2 = 38). (EN - évaluation nationale)

Une augmentation du poids selon l’âge chez les poissons dans les zones exposées a également été observée dans les étangs et les ruisseaux au cours de la deuxième période d’évaluation nationale (figure 5), mais vu la faible taille des échantillons pour ces deux types d’habitats, il est possible que le phénomène soit dû à des facteurs autres que le type d’habitat (p. ex., un apport différent d’éléments nutritifs). On peut donc accorder une plus grande confiance aux conclusions basées sur les résultats obtenus pour les lacs et les rivières.

Au cours de la première période d’évaluation nationale, le poids relatif des gonades semblait augmenter davantage que les autres critères (figure 4), et une grande partie de cette augmentation était attribuable aux poissons échantillonnés dans les rivières (figure 6). Bien que ce critère se soit situé davantage sur la droite que la plupart des autres au cours de la deuxième période d’évaluation nationale, la distribution moyenne à l’échelle nationale indiquait des diminutions beaucoup plus marquées qu’au cours de la première période d’évaluation nationale. Cette tendance était principalement attribuable aux diminutions observées dans les rivières. Les profils de réponse du poids des gonades dans les autres types d’habitats sont restés relativement stables au cours des deux périodes d’évaluation.

Figure 6. Poids relatif des gonades des poissons par type d’habitat dans les études de phase 1 (P1) effectuées au cours de la première période d’évaluation nationale et dans les études de phase 2 (P2) effectuées au cours de la deuxième période d’évaluation nationale. Les barres d’erreur représentent les intervalles de confiance à 95 %. Nombre de comparaisons : rivière (P1 = 17, P2 = 18), ruisseau (P1 = 7, P2 = 9), étang (P1 = 5, P2 = 5), lac (P1 = 50, P2 = 38). (EN - évaluation nationale)

Au cours de la première période d’évaluation nationale, aucune tendance moyenne à l’échelle nationale ne laissait entendre que les poissons auraient pu être plus vieux ou plus jeunes dans les zones exposées comparativement à ceux dans les zones de référence, mais des différences significatives s’observaient lorsque les données étaient réparties par type d’habitat (figure 7). Au cours de la deuxième période d’évaluation nationale, une modification significative de la structure par âge a été relevée à l’échelle nationale, les poissons des zones exposées étant plus vieux. Cette modification était surtout attribuable au vieillissement observé de la structure par âge chez les poissons des zones exposées dans les deux types d’habitats les plus courants : les rivières et les lacs.

Figure 7. Âge des poissons par type d’habitat  dans les études de phase 1 (P1) effectuées au cours de la première période d’évaluation nationale et dans les études de phase 2 (P2) effectuées au cours de la deuxième période d’évaluation nationale. Les barres d’erreur représentent les intervalles de confiance à 95 %. Nombre de comparaisons : rivière (P1 = 18, P2 = 25), ruisseau (P1 = 6, P2 = 12), étang (P1 = 6, P2 = 8), lac (P1 = 56, P2 = 44). (EN - évaluation nationale)

La subdivision des mines de métaux selon le type de minerai a révélé des profils de réponse plus détaillés. Là encore, il est particulièrement intéressant de s’attarder à trois des critères dont les profils de réponse ont montré des variations au cours de la deuxième période d’évaluation : le poids selon l’âge, la taille relative des gonades et l’âge. Les deux catégories de type de minerai les plus courantes étaient les métaux précieux et les métaux communs. Au cours de la première période d’évaluation nationale, le poids selon l’âge des poissons dans les zones exposées présentait une diminution significative dans le sous-groupe des métaux précieux, mais une augmentation significative dans le sous-groupe des métaux communs (figure 8). Au cours de la deuxième période d’évaluation nationale, cependant, le profil du groupe des métaux précieux a montré une moindre diminution du poids selon l’âge, tandis que la diminution s’est creusée pour le groupe des métaux communs, ce qui a déplacé vers la gauche la moyenne générale. Ces profils, combinés aux diminutions observées du poids selon l’âge pour les sous-groupes de l’uranium et du minerai de fer, ont mené à la réduction, à l’échelle nationale, de la moyenne du poids selon l’âge au cours de la deuxième période d’évaluation nationale.

Figure 8. Poids selon l’âge des poissons par type de minerai  dans les études de phase 1 (P1) effectuées au cours de la première période d’évaluation nationale et dans les études de phase 2 (P2) effectuées au cours de la deuxième période d’évaluation nationale. Les barres d’erreur représentent les intervalles de confiance à 95 %. Nombre de comparaisons : uranium (P1 = 10, P2 = 11), métaux communs (P1 = 18, P2 = 15), métaux précieux (P1 = 33, P2 = 31), minerai de fer (P1 = 6, P2 = 5). (EN - évaluation nationale)

Au cours de la première période d’évaluation nationale, le poids relatif des gonades n’était statistiquement significatif pour aucun des sous-groupes de types de minerais (figure 9). Au cours de la deuxième période, cependant, les profils des deux types de minerais les plus courants (métaux précieux et métaux communs) montrent des diminutions significatives, ce qui s’est traduit par une tendance à la baisse, à l’échelle nationale, de la moyenne du poids des gonades des poissons dans les zones exposées. Pour ce qui est du critère de l’âge, un glissement important vers des poissons plus vieux a été observé dans les zones exposées aux effluents des mines de métaux précieux au cours de la deuxième période d’évaluation nationale (figure 10). Ce glissement est un grand facteur du glissement de la moyenne nationale vers des poissons plus vieux dans les zones exposées au cours de la deuxième période d’évaluation nationale, et du vieillissement de la structure par âge des poissons exposés aux effluents des mines d’uranium et, dans une moindre mesure, des poissons exposés aux effluents des mines de métaux communs.

Figure 9. Poids relatif des gonades des poissons par type de minerai  dans les études de phase 1 (P1) effectuées au cours de la première période d’évaluation nationale et dans les études de phase 2 (P2) effectuées au cours de la deuxième période d’évaluation nationale. Les barres d’erreur représentent les intervalles de confiance à 95 %. Nombre de comparaisons : uranium (P1 = 10, P2 = 11), métaux communs (P1 = 27, P2 = 24), métaux précieux (P1 = 36, P2 = 32), minerai de fer (P1 = 6, P2 = 3) (EN - évaluation nationale)

Figure 10. Âge des poissons par type de minerai  dans les études de phase 1 (P1) effectuées au cours de la première période d’évaluation nationale et dans les études de phase 2 (P2) effectuées au cours de la deuxième période d’évaluation nationale. Les barres d’erreur représentent les intervalles de confiance à 95 %. Nombre de comparaisons : uranium (P1 = 13, P2 = 11), métaux communs (P1 = 23, P2 = 26), métaux précieux (P1 = 44, P2 = 47), minerai de fer (P1 = 6, P2 = 5). (EN - évaluation nationale)