Méthode d’essai biologique servant à déterminer la toxicité des sédiments à l’aide d’une bactérie luminescente : chapitre 3

Section 1 : Introduction

La présente méthode de référence précise les marches à suivre et les conditions à employer pour préparer et entreprendre un essai de mesure, en phase solide, de la toxicité d’échantillons d’un sédiment à l’aide de bactéries luminescentes (Vibrio fischeri). Représentant une des méthodes biologiques employées dans le cadre d’évaluations des sédiments compatibles avec le règlement fédéral concernant l’immersion en mer, sous le régime de la Loi canadienne sur la protection de l’environnement (EC, 1997a ; LCPE, 1999 ; Gouvernement du Canada, 2001), cette méthode peut aussi servir à mesurer la toxicité d’échantillons de sédiment dont on envisage l’élimination sur la terre ferme ou dans les emplacements en eau douce, estuarienne ou marine pour lesquels sont prescrits des évaluations réglementaires ou des modes opératoires rigoureux. Environnement Canada a publié une autre méthode de référence, destinée aux échantillons de sédiment (EC, 1998). Il existe aussi d’autres méthodes fédérales (Environnement Canada) d’essai biologique pour mesurer la toxicité de sédiments (v. annexe A).

Les chercheurs et les responsables de la réglementation au Canada, aux États-Unis et ailleurs utilisent les essais en phase solide pour mesurer la toxicité d’un sédiment à l’aide de bactéries luminescentes (V. fischeri, auparavant identifié comme Photobacterium phosphoreum) depuis la première application de ce mode opératoire, par des chercheurs canadiens, aux sédiments du port de Hamilton (Brouwer et al., 1990). La société Microbics (Carlsbad, Californie) a ultérieurement normalisé un essai de toxicité aiguë d’un sédiment (ou d’un sol) en phase solide et l’a inclus dans ses méthodes Microtox^MD(Microbics, 1992). À l’époque, Environnement Canada (1992) a recommandé la méthode Microtox en phase solide pour évaluer la toxicité d’échantillons de sédiments ou de matières solides semblables, tout en reconnaissant que sa normalisation se trouvait encore à ses premiers balbutiements. Néanmoins, la méthode publiée par Environnement Canada (1992), qui reste une référence utile (et de mise pour les essais en phase liquide), complétera bien la présente méthode, lorsqu’il s’agira de réaliser des essais de toxicité aiguë en phase solide avec des bactéries luminescentes.

Beaucoup de conditions et d’éléments des modes opératoires précisés dans la présente méthode correspondent aux indications et aux approches décrites pour la mesure de la toxicité de sédiments en phase solide au moyen de V. fischeri, dans diverses méthodes ou divers modes opératoires normalisés de laboratoire, notamment : EC (1992), Microbics (1992, 1995a), ASTM (1995), EC (1996a), AZUR (1997), AZUR (1998a, b), EC (1999a) et NICMM (1999). L’annexe E examine les similitudes et les différences que présentent ces documents. Reconnaissant leur apport à toutes les parties de la présente méthode, nous recommandons de les consulter comme sources explicatives. Toutefois, dans la planification et la réalisation, à des fins réglementaires, d’essais de toxicité de sédiments en phase solide à l’aide de bactéries luminescentes (V. fischeri) au Canada, il faudrait considérer les modes opératoires et conditions énoncés ici comme définitifs.

Outre les lignes directrices méthodologiques ou les modes opératoires normalisés dont on résume, dans l’annexe E, les conditions et manipulations s’appliquant avant et pendant les essais, un certain nombre de publications scientifiques offrent désormais d’autres précisions utiles sur la réalisation d’essais de toxicité des sédiments en phase solide à l’aide de bactéries luminescentes. Ce sont notamment (et l’énumération n’est pas limitative) : des études de l’influence de la composition des sédiments sur la toxicité apparente (Benton et al., 1995 ; Ringwood et al., 1997 ; Tay et al., 1998) ; une étude du rôle de la toxicité des sulfures dans les sédiments réduits comme facteur de la toxicité des sédiments des eaux douces (Brouwer et Murphy, 1995) ; une étude des corrélations entre un certain nombre d’essais de toxicité des sédiments en phase solide et la structure in situ des communautés benthiques (Day et al., 1995) ; la contribution des essais de toxicité des sédiments en phase solide à l’aide de V. fischeri aux plans d’expérience et à l’interprétation des données (Ross et Leitman, 1995) ; une étude de la toxicité des sédiments du port de Halifax (Cook et Wells, 1996) ; le rôle de cet essai et d’autres essais de toxicité des sédiments dans l’évaluation de la toxicité des sédiments (Ross, 1998 ; Bombardier et Birmingham, 1999) et la précision interlaboratoires d’un essai de toxicité des sédiments en phase solide employant V. fischeri (Ross et al., 1999).

Avant de donner à la présente méthode de référence sa forme finale, on a effectué deux séries d’études interlaboratoires avec des échantillons de référence et des sédiments contaminés, pour déterminer sa précision intra- et interlaboratoires et la valider. À chaque série ont participé les mêmes laboratoires (six) diversement expérimentés (de moins d’une à huit années d’expérience) dans les essais de toxicité des sédiments en phase solide à l’aide de bactéries luminescentes. La première série a été appliquée par chaque laboratoire à un ensemble identique de parties aliquotes (sous-échantillons) de huit matières sèches, uniquement identifiées par les numéros 1 à 8. Sept matières étaient des sédiments étalons certifiés (de référence ou contaminés), secs, fournis par le CNRC, tandis que la huitième était constituée à 100 % de kaolin (une argile) séché. Bien qu’elles n’aient pas été identifiées comme telles, quatre de ces huit matières étaient des sous-échantillons prélevés dans le même lot d’un seul échantillon composite de sédiment étalon contaminé du CNRC. Pour la seconde série d’essais, on a envoyé à chaque laboratoire, un ensemble identique de 11 sous-échantillons de sédiment « humide », prélevés sur le terrain, dans un certain nombre de stations contaminées ou de stations d’échantillonnage de référence, situées dans les eaux côtières du Canada. Bien qu’elles n’aient pas été identifiées comme telles, trois des 11 matières provenaient du même lot d’un échantillon composite d’un seul sédiment de référence. Les conclusions de ces études, qui sont exposées en détail dans un rapport technique que l’on peut obtenir de la Section de l’élaboration et de l’application des méthodes d’Environnement Canada (McLeay et al., 2001), ont révélé une très bonne précision intra- et interlaboratoires pour chaque série d’essais ayant respecté les conditions préalables à l’essai et les conditions d’essai exposées en détail dans la présente méthode de référence.