SOMMAIRE

L'étude du site de la mine Heath Steele (Nouveau-Brunswick) est l'une des quatre évaluations sur le terrain effectuées en 1997 dans le cadre du Programme d'évaluation des techniques de mesure d'impacts en milieu aquatique (ETIMA), programme conjoint gouvernement-industrie destiné à évaluer le rapport coût-efficacité des technologies d'évaluation des impacts liés aux activités minières dans le milieu aquatique. Les trois autres sites miniers étudiés étaient ceux de Dome (Ontario), de Mattabi (Ontario) et de Myra Falls (Colombie-Britannique). On présente un résumé et une évaluation des résultats de ces quatre études dans un rapport sommaire distinct.

La division Heath Steele de Noranda Inc. est une mine de métaux communs située au nord-ouest de Miramichi, dans le bassin du cours supérieur de la rivière Tomogonops, qui se jette dans la partie nord-ouest de la rivière Miramichi. Depuis le milieu des années 50, cette mine produit du zinc, du plomb, du cuivre et de l'argent et, malgré les efforts considérables faits au cours des dernières années pour éliminer les eaux d'exhaure acides (EEA) et pour régler des problèmes de lixiviation de métaux, cette exploitation minière continue de rejeter d'importantes charges de métaux dans le bras Little South de la rivière Tomogonops à cause des EEA. On travaille à réduire progressivement ces charges.

En 1997, on a effectué les études sur le terrain dans le bras Little South de la rivière Tomogonops et en aval du cours principal de la rivière Tomogonops, en amont du point de rejet de l'effluent traité du bassin de décantation des résidus. On a effectué l'échantillonnage à cet endroit plutôt qu'en aval de l'effluent parce que ce tronçon rendait possible une étude dans un gradient de qualité de l'eau plus étendu. On n'a pas étendu l'échantillonnage à la zone en aval du point de rejet de l'effluent traité à cause d'effets venant brouiller les indices; en effet, l'addition de calcium sous forme de chaux pour le traitement de l'effluent entraîne une forte augmentation de la dureté de l'eau dans la rivière. Toute cette section de la rivière étudiée consiste en un habitat de zones de courant et de rapides à substrat de roches et de galets. Les objectifs du programme sur le terrain de 1997 étaient de vérifier 13 hypothèses formulées pour tenter de répondre à quatre questions principales :

1. Est-ce que les contaminants pénètrent dans le réseau aquatique (et dans l'affirmative, dans quelle mesure et dans quels compartiments)?
2. Les contaminants sont-ils biodisponibles?
3. La réponse (biologique) est-elle mesurable?
4. Les contaminants sont-ils la cause de ces réponses?

Ces hypothèses représentent des questions plus spécifiques concernant la capacité (relative) des différents outils de surveillance de répondre à ces quatre questions générales sur les effets des activités minières. L'évaluation des outils prévoyait notamment la surveillance des sédiments (tests de toxicité des sédiments), la surveillance des poissons (dosage de la métallothionéine et des métaux des tissus et détermination des indicateurs des populations/communautés) et, enfin, l'intégration des outils (rapports entre l'exposition et les réponses biologiques et utilisation de la toxicité sublétale des effluents).

On a vérifié 8 des 13 hypothèses au site de la mine Heath Steele (voir le tableau 1.1.). Les hypothèses non vérifiées à ce site sont notamment les comparaisons des teneurs en métaux et en métallothionéine des tissus (parce que les poissons qui y résident sont petits et qu'on utilisait l'ensemble des entrailles plutôt que des organes particuliers pour les analyses), ainsi que les hypothèses concernant les sédiments parce qu'on ne trouve pas de sédiments meubles dans le bief touché. On a testé une hypothèse concernant les sédiments au site Heath Steele (rapport entre le benthos et la qualité des sédiments) en utilisant le périphyton comme substitut pour les sédiments.

Plan de l'étude

Le plan de l'étude au site Heath Steele était basé sur l'échantillonnage des poissons et du benthos de la rivière selon un gradient, et il comportait cinq tronçons d'exposition et trois tronçons de référence, chacun comportant deux stations. À l'intérieur du gradient, chacun des tronçons était caractérisé par différentes concentrations de métaux, dont les principaux sont le zinc, le cuivre, le cadmium et le plomb. On a choisi trois tronçons de référence de façon à représenter la gamme des largeurs de la rivière correspondant au gradient d'exposition.

Programme d'échantillonnage

On a terminé les relevés sur le terrain pour le site Heath Steele en août 1997, notamment :

• l'échantillonnage de l'eau à chacune des 16 stations (8 tronçons) où l'on a échantillonné les poissons et le benthos;
• l'échantillonnage du benthos à chacune des 16 stations (2 échantillons par station) à l'aide d'un échantillonneur en T;
• l'échantillonnage du périphyton à chacune des 16 stations (2 échantillons par station), prélevés en grattant la surface de substrats rocheux);
• la détermination des populations et des communautés de poissons à chacune des 16 stations à l'aide d'une méthode normalisée de pêche électrique;
• la collecte de jusqu'à 134 juvéniles de saumon de l'Atlantique et de 47 naseux noirs pour les mesures de longueur, de poids et d'âge (par analyse des fréquences de longueur avec confirmation par l'âge). Dans certaines stations, on n'a prélevé ni saumons ni naseux à cause de la toxicité apparente observée dans la plupart des sites exposés et, dans un cas, à cause des limites de l'habitat (barrières entravant la migration des poissons);
• la collecte de 4 échantillons de viscères de juvéniles de saumon par station (si possible) (un poisson par échantillon), de 1 à 6 échantillons composés de naseux noirs par station et de nombres variables d'ombles de fontaine à chaque station. De plus, on a obtenu deux échantillons de viscères de chacun des deux juvéniles de saumon en cage provenant d'une écloserie voisine, après une exposition de 9 jours à deux stations;
• la collecte de trois échantillons d' <effluent > pour des tests de toxicité chronique basés sur le test de survie et de reproduction de Ceriodaphnia dubia, le test de survie et de croissance de la tête-de-boule, le test de croissance de Selenastrum capricornutum et le test de croissance de Lemna minor. L' «effluent» était constitué d'eau recueillie dans la bras Little South de la rivière Tomogonops, à l'endroit le plus touché par les activités minières, et surveillé de façon régulière par le personnel de la mine.

Aperçu des données

Qualité de l'eau

Les concentrations de Zn, Cd, Pb, Cu, Al et Fe totaux et dissous (après traitement avec un filtre à mailles de 0,45 µm) indiquaient toutes la présence de gradients de concentration en aval du site Heath Steele. Tous ces paramètres sauf Al restait élevés par rapport aux concentrations des sites de référence à l'extrémité aval du gradient d'exposition, et tous dépassaient les limites des Recommandations pour la qualité des eaux du Canada dans certains des tronçons d'exposition ou dans la totalité de ceux-ci (selon le métal). Les concentrations de métaux dissous et totaux étaient semblables dans le cas du Zn, du Cu et du Cd, alors que celles de l'Al, du Fe et du Pb dissous étaient beaucoup plus faibles que leurs concentrations totales.

Périphyton

Les échantillons de périphyton étaient riches en espèces et leur biomasse était variable; on n'a observé aucune tendance en réponse au gradient de qualité de l'eau ou entre les tronçons exposés et les tronçons de référence. Pour ce qui est des concentrations de métaux, le périphyton exposé contenait de plus fortes teneurs en Cd, Cu, Zn et Pb, bien que seule la teneur en Pb du périphyton semblait correspondre au gradient de qualité de l'eau dans les biefs exposés.

Macroinvertébrés benthiques

La structure de la communauté benthique variait selon le gradient de qualité de l'eau; en effet, on observait, dans les stations exposées, des nombres totaux réduits de taxons et des nombres réduits des taxons Ephemeroptera, Plecoptera et Trichoptera (EPT). On a également observé des tendances chez des taxons considérés comme des indicateurs apparents, par exemple Micropsectra, qui est sensible aux fortes expositions, et Rheocricotopus, qui était abondant aux fortes expositions. Toutefois, la densité benthique totale ne semblait pas répondre à l'exposition aux métaux.

Poissons

La structure des communautés de poissons variait d'un tronçon à l'autre, les densités des juvéniles de saumon de l'Atlantique étant absents de la partie amont de la plupart des tronçons d'exposition en aval, ce qui s'expliquait apparemment par la présence d'une barrière partielle entravant la migration. Dix espèces étaient représentées dans les collections, les plus communes étant les juvéniles de saumon, les naseux noirs, les ménés de lac et les ombles de fontaine. On n'a observé aucun poisson à la station la plus exposée, sans doute à cause de la toxicité.

Les prises par unité d'effort (nombres) et la biomasse par unité d'effort (toutes espèces confondues) correspondaient nettement au gradient d'exposition et augmentaient graduellement d'amont en aval.

La taille des poissons selon l'âge ne semblait pas touchée par l'exposition, même si les alevins de saumon de l'Atlantiques étaient plus gros dans la zone d'exposition que dans la zone de référence. Cet effet est probablement dû aux densités d'alevins plus élevées et à une plus forte compétition dans la zone de référence.

Les teneurs en métallothionéine (MT) dans les viscères des poisson étaient plus élevées chez les saumons et les naseux exposés que chez les poissons de référence. Les concentrations de MT dans les viscères et les branchies des juvéniles de saumon en cage correspondaient assez bien aux concentrations de métaux dans l'eau après la période d'exposition.

Les concentrations de certains métaux dans les viscères semblaient élevées chez les poissons sauvages exposés pour certains métaux, même si cette réponse était moins évidente chez les poissons en cage.

Toxicité des effluents

Dans tous les échantillons d'effluents testés, on observait une toxicité chronique pour Ceriodaphnia, Selenastrum et Lemna, ainsi qu'une toxicité sublétale et létale pour deux des trois tests utilisés avec la tête-de-boule. Le degré de toxicité correspondait à la concentration de métaux chez Ceriodaphnia et Selenastrum, alors que les réponses de Lemna et des têtes-de-boules ne semblaient pas correspondre aux concentrations des métaux dans les échantillons.

Vérification des hypothèses

Les résultats des vérifications des hypothèses sont résumés au tableau 5.2; ils indiquent que certains des métaux sont biodisponibles, qu'on observe des réponses biologiques dans le benthos et chez les poissons, et que les métaux semblent être la cause de certaines de ces réponses.

Évaluation des techniques

Beaucoup d'outils de surveillance évalués au site Heath Steele indiquaient l'existence d'effets dus aux activités minières. Les outils basés sur la structure des communautés de périphyton, la croissance des poissons et la densité des communautés benthiques n'étaient pas efficaces. Les outils sensibles aux effets des activités minières, même de façon partielle, étaient notamment ceux qu'on utilise pour déterminer la qualité de l'eau, les métaux du périphyton, les teneurs en métaux et en MT des viscères et des branchies des poissons, les indicateurs des populations ou des communautés de poissons, ainsi que les indicateurs de la toxicité chronique des effluents et ceux de la communauté benthique. Le tableau 6.2 résume les données sur l'efficacité des divers outils testés sur le site Heath Steele.

Certains des différents outils comparés pour la vérification des hypothèses semblent plus efficaces que d'autres. Le tableau 6.3 présente un résumé des comparaisons entre ces outils.

Un document distinct, «Summary and Cost-Effectiveness Evaluation of Aquatic Effects Monitoring Technologies Applied in the 1997 AETE Evaluation Program», présente les conclusions sur le rapport coût-efficacité de ces outils, qui sont basées sur les résultats obtenus pour les quatre sites miniers étudiés en 1997.