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Techniques et paramètres d'échantillonnage de l'eau

POURQUOI EFFECTUER L’ÉCHANTILLONNAGE DE L’EAU DES LACS?

Cette question pourrait être répondue en partie par une autre question : pourquoi effectuer un examen médical si je suis en bonne santé? L’échantillonnage de l’eau des lacs permet de prévenir ou identifier plusieurs problématiques. Il permet aussi d’orienter ses actions pour le maintien ou l’amélioration de la santé des lacs. Comment savoir si  la couche d’eau froide au fond des lacs (hypolimnion) est bien oxygénée ou s’il y a un manque d’oxygène (anoxie)? Est-ce que le lac contient beaucoup de phosphore et qu’est-ce que cela implique? Voici donc un petit aide-mémoire qui vous permettra de résumer chacun des paramètres d’échantillonnage, la technique d’échantillonnage, la provenance et les effets sur la qualité de l’eau ainsi que la façon d’interpréter les résultats. 

 

Vidéo SUR LES techniques d'échantillonnage du phosphore et lecture de la transparence

Texte accompagnant la vidéo

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ÉCHANTILLONNAGE DES LACS

Important : les informations suivantes s’appliquent uniquement à la qualité de l’eau pour usage récréatif et non pour les eaux potables. 

 

Pourquoi effectuer l’échantillonnage de l’eau des lacs?

Cette question pourrait être répondue en partie par une autre question : pourquoi effectuer un examen médical si je suis en bonne santé? L’échantillonnage de l’eau des lacs permet de prévenir ou identifier plusieurs problématiques. Il permet aussi d’orienter ses actions pour le maintien ou l’amélioration de la santé des lacs. Comment savoir si  la couche d’eau froide au fond des lacs (hypolimnion) est bien oxygénée ou s’il y a un manque d’oxygène (anoxie)? Est-ce que le lac contient beaucoup de phosphore et qu’est-ce que cela implique? Voici donc un petit aide-mémoire qui vous permettra de résumer chacun des paramètres d’échantillonnage, la technique d’échantillonnage, la provenance et les effets sur la qualité de l’eau ainsi que la façon d’interpréter les résultats. 

 

Le phosphore total

Qu’est-ce que le phosphore? Le phosphore est un élément nutritif essentiel à la croissance des plantes et des algues. Le phosphore est directement lié à l’eutrophisation (vieillissement prématuré) d’un lac (voir la figure 1). Selon certaines études (Carignan et al., 2003), trois (3) principaux facteurs sont reliés à la concentration de phosphore mesurée dans un lac soit, les milieux humides, le temps de renouvellement de l’eau d’un lac et l’impact de l’humain (notamment les perturbations dans la bande riveraine). Un taux de phosphore de 10 µg/litre serait donc la limite avant que les problèmes d’eutrophisation prématurée (croissance des plantes et algues) ne deviennent sérieux, selon Richard Carignan.

 

Eutrophisation prématurée d’un lac (classes d’état trophique).  http://www.zonebayonne.com/2015/pages/LACS/eutrophisation.html


Pourquoi échantillonner le phosphore et quand? L’échantillonnage du phosphore pourrait être effectué tous les mois à compter du printemps jusqu’à l’automne puisqu’il est directement lié à la croissance des plantes aquatiques. Toutefois, il est recommandé, selon le réseau de surveillance volontaire des lacs (RSVL) créé par le ministère du Développement durable, de l’Environnement et Lutte contre les Changements climatiques (MDDELCC), d’effectuer l’échantillonnage du phosphore à trois reprises durant l’été, soit vers la mi-juin, la mi-juillet et la mi-août. La compilation d’un échantillonnage du phosphore échelonné sur les 3 mois de la période estivale permet de dresser un portrait représentatif du taux de phosphore dans le lac. Il est également possible d’effectuer l’échantillonnage du phosphore au printemps et à l’automne lors des périodes de brassage des eaux (immédiatement après fonte des glaces et avant la prise des glaces). Cette dernière mesure nous permet d’identifier le taux de relargage du phosphore dans le lac. Cette donnée peut également être indicatrice d’un manque d’oxygène dans les eaux profondes d’un lac ainsi que de la floraison éventuelle de cyanobactérie (algue bleue vert).    

Technique d’échantillonnage : Le taux de phosphore d’un lac est connu suite au prélèvement d’un échantillon d’eau à l’endroit le plus profond du lac (la fosse) ou au centre du lac soit à environ 2 mètres sous la surface pour les prélèvements faits en été ou sur toute la colonne d’eau pour les échantillons prélevés au brassage printanier et automnal. Les échantillons sont ensuite envoyés rapidement dans un laboratoire et les données sont normalement notées en µg/litre ou en mg/litre. Pour connaitre les détails de la technique complète, veuillez consulter le protocole d’échantillonnage de la qualité de l’eau à l’adresse suivante : http://www.mddelcc.gouv.qc.ca/Eau/rsvl/protocole-echantill-qualite.pdf ou consulter la vidéo ici : https://www.youtube.com/watch?v=_9jt5WoBB-s

 

Interprétation des résultats : Les résultats des taux de phosphore dans un lac permettent de classifier le lac selon son état trophique (état de vieillissement). Voir le tableau I.

Classes des niveaux trophiques des lacs avec les valeurs correspondantes de phosphore total, de chlorophylle a, de carbone organique dissous et de transparence de l’eau

Classes trophiques

Phosphore total

(ug/L)

Chlorophylle a

(ug/L)

Transparence

(mètres)

Ultra-oligotrophe

0 - 4

0 - 1

12 et +

Oligotrophe

4 - 10

1 - 3

12 - 5

Oligomésotrophe

7 - 13

2,5 - 3,5

6 - 4

Mésotrophe

10 - 30

3 - 8

5 - 2,5

Méso-eutrophe

20 - 35

6,5 - 10

3 - 2

Eutrophe

30 - 100

8 - 25

2,5 - 1

Hypereutrophe

100 et +

25 et +

1 - 0

Carbone organique dissous (mg/L)

Couleur

Incidence sur la transparence

< 3

Peu coloré

Très faible incidence

≥ 3 > 4

Légèrement coloré

Faible incidence

≥ 4 > 6

Coloré

Incidence

≥ 6

Très coloré

Forte incidence

 

Provenance : Les apports naturels de phosphore dans les lacs proviennent principalement des pluies et des débris apportés par le vent se déposant dans les lacs, par les ruisseaux, les milieux humides et les étangs de castor. Les apports de phosphore d’origine humaine proviennent principalement des installations septiques non conformes, des fertilisants à jardins et pelouse, du déboisement excessif des bandes riveraines, des effluents industriels, de l’érosion des bandes riveraines et de l’agriculture non durable.

 

Effet sur la qualité de l’eau : Lorsque le taux de phosphore dans l’eau est en excès, cela peut augmenter considérablement la croissance des plantes aquatiques et des algues (cyanobactérie). Il peut altérer le goût et l’odeur de l’eau, créer une anoxie (manque d’oxygène) dans les eaux profondes et contribuer au remplacement des poissons-salmonidés (truites) par des espèces plus tolérantes. En résumé, l’augmentation du phosphore dans un lac est directement liée à l’eutrophisation du lac (vieillissement).

 

La chlorophylle a

Qu’est-ce que la chlorophylle a et pourquoi l’échantillonner? La chlorophylle a est un pigment qui donne la couleur verte aux plantes, aux algues et aux cyanobactéries. Elle nous indique l’abondance d’algues microscopiques (phytoplancton) présente dans le lac. Ces algues déterminent le taux de production de matière organique dans le lac et elles augmentent en fonction de la concentration de phosphore dans le lac. Les lacs eutrophes produisent une importante quantité d’algues.

Technique d’échantillonnage : Pour mesurer la chlorophylle a, un échantillon d’eau est prélevé à trois (3) reprises pendant l’été (en juin, en juillet et en août) près de la surface à environ 1 mètre de profondeur et transféré dans une bouteille opaque destinée à l'analyse. Cet échantillon est ensuite envoyé rapidement dans un laboratoire où les algues seront analysées. La concentration en chlorophylle a se mesure en microgramme de pigment par litre d’eau (g/l) ou en milligramme de pigment par mètre cube d’eau (mg/m³). Moins de 1 µg/l étant très faible et plus de 25 µg/l étant extrêmement élevés (voir tableau I). La comparaison des données de chlorophylle a au fil des années permet de déterminer si la productivité du lac est stable.

 

Le carbone organique dissous

Qu’est-ce que le carbone organique dissous et pourquoi l’échantillonner? Le carbone organique dissous (COD) provient de la décomposition de la matière organique (végétaux, microorganisme, animaux morts, contaminants apportés par l’homme) responsable de la coloration jaunâtre ou brunâtre de l’eau. Il permet de déterminer l’évolution de la pollution organique qui, en concentration élevée, affecte les réserves d’oxygène dans l’eau.

Technique d’échantillonnage : L’échantillonnage du carbone organique dissous s’effectue de la même manière que pour la chlorophylle a. Les résultats sont exprimés en milligramme par litre (mg/L) où moins de 3 mg/L représente une eau peu colorée et 6mg/l et plus représente une eau très colorée (voir tableau I). Par conséquent, la concentration en carbone organique dissous a une incidence directe sur la transparence de l’eau.

 

La transparence de l’eau

Qu’est-ce que la transparence de l’eau et pourquoi l’inventorier? La transparence c’est la propriété de l’eau à transmettre la lumière. Elle est mesurée à l’aide d’un disque de Secchi (voir figure 2) et elle nous informe sur la quantité de matière en suspension dans l’eau. Plus l’eau est transparente et plus elle est de bonne qualité. La transparence diminue avec l’augmentation d’algues microscopiques dans le lac.

Technique d’échantillonnage : En résumé, la transparence de l’eau est mesurée à l’aide d’un disque de Secchi (disque circulaire noir et blanc de 20 cm de diamètre) attaché à une corde graduée. Celui-ci est plongé dans l’eau sur le côté ombragé de l’embarcation et on mesure la profondeur à laquelle il disparaît. Idéalement, la transparence devrait être effectuée à toutes les deux semaines entre le mois de juin au mois d’octobre, car les données obtenues sont très qualitatives et changeantes selon les conditions climatiques. Ainsi on s'assure d'avoir une valeur moyenne représentative de la réalité. La transparence est notée en mètres et nous indique l’état trophique du lac (voir tableau I). Pour tous les détails de la technique complète, vous pouvez vous référer au document suivant : http://www.mddelcc.gouv.qc.ca/eau/rsvl/transparence.pdf .

 

http://forumnationalsurleslacs.org/wp-content/uploads/2014/02/diapo3.jpg

Figure 2. Disque de Secchi. Source : http://forumnationalsurleslacs.org/images/forum-2014/

 

Les coliformes fécaux

Qu’est-ce que des coliformes fécaux et pourquoi les échantillonner? Les coliformes fécaux sont des bactéries qui proviennent des matières fécales produites par les humains et les animaux à sang chaud. Leur présence dans l’eau indique une certaine contamination par les matières fécales et les microbes qui y sont associés. L’échantillonnage des coliformes fécaux permet d’évaluer si l’eau est suffisamment sécuritaire pour qu’on puisse l’utiliser à des fins récréatives (baignade surtout).

Technique d’échantillonnage : L’échantillonnage des coliformes fécaux est assez simple. Il consiste à se positionner dans les eaux peu profondes, soit environ à la hauteur des genoux, et récolter un échantillon de l’eau juste sous la surface. L’échantillon est envoyé rapidement au laboratoire pour analyse. Les résultats sont exprimés en unité par 100 millilitres d’eau (voir le tableau II). Il est recommandé de répéter l’échantillonnage aux divers endroits réservés à la baignade et à plusieurs reprises, car des facteurs tels que le vent, la température, la contamination peuvent influencer les résultats. La santé des utilisateurs est donc le premier incitateur pour effectuer ce genre de test.

 

Méthode de prélèvement de l’eau. MDDELCC

 

Tableau II. Classification de la qualité de l’eau utilisée pour les usages récréatifs

Qualité de l’eau

Coliformes fécaux / 100 millilitres

Détails

Excellente

0 - 20

Tous les usages récréatifs permis

Bonne

21 – 100

Tous les usages récréatifs permis

Médiocre

101 – 200

Tous les usages récréatifs permis

Mauvaise

Plus de 200

Baignade et autres contacts directs avec l’eau sont compromis

Très mauvaise

Plus de 1000

Tous les usages récréatifs sont compromis

 

 

Les cyanobactéries (algues bleu vert)

Qu’est-ce que les cyanobactéries et pourquoi les échantillonner? Les cyanobactéries (également appelées algues bleu vert) sont des microorganismes aquatiques pouvant produire des poisons naturels, soit des cyanotoxines. Même si elles sont naturellement présentent dans l’eau, les cyanobactéries ne sont problématiques que si elles deviennent abondantes. Si les conditions sont favorables, par exemple lorsqu’il y a de grandes quantités de phosphore dans l’eau, les cyanobactéries peuvent se reproduire rapidement. Elles forment alors ce qu’on appelle une fleur d’eau (ou bloom) qui est visible à l’œil nu et qui se retrouve généralement à la surface de l’eau. Les fleurs d’eau sont généralement vertes ou turquoise et elles ressemblent à un déversement de peinture en surface, à de l’écume sur les rivages ou de la soupe aux pois (ou brocoli). D’autre part, certaines cyanobactéries (plus rare) possèdent des pigments rouges et peuvent ressembler à des masses étendues ou diffuses (même sous la glace) de différentes teintes de rouges. Pour des exemples de fleurs d’eau de cyanobactéries, consulter le Guide d’identification des fleurs d’eau de cyanobactéries disponible dans les bureaux du MDDELCC ou en ligne à http://www.mddelcc.gouv.qc.ca/eau/eco_aqua/cyanobacteries/guide-identif.pdf.

 

Risque pour la santé des usagés : Lorsque les cyanobactéries produisent des toxines, celles-ci peuvent être nocives pour la santé. Il est fortement recommandé de ne pas entrer en contact et de ne pas consommer l’eau. Les malaises sont principalement de la diarrhée, des nausées et vomissements, des douleurs abdominales lorsqu’il y a ingestion et des irritations de la peau, des yeux et des oreilles s’il y a contact. Si elles sont consommées en quantité, l’ingestion des cyanotoxines peut affecter le système digestif, le foie et le système nerveux.   

 

Mesures à prendre : Si vous suspectez la présence de fleur d’eau sur un lac, vous devez contacter le MDDELCC sans délai au 819-772-3434 ou Urgence-Environnement au 1 866 694-5454 en dehors des heures d’ouverture. Vous pouvez également remplir le formulaire de constat visuel de la présence de fleurs d’eau de cyanobactéries ici : http://www.mddelcc.gouv.qc.ca/eau/eco_aqua/cyanobacteries/formulaire/formulaire.asp

 

 

Recommandations et bonnes pratiques : Comme vous avez pu le remarquer, toutes les composantes de l’eau sont liées ensemble. Le simple déboisement des berges d’un lac peut augmenter le taux de phosphore et déclencher une réaction en chaine pouvant affecter tous les éléments et les organismes vivants d’un plan d’eau.  C’est pourquoi il est important de respecter l’équilibre fragile de ces milieux de vie et d’appliquer individuellement les bonnes pratiques environnementales qui se résument en ces quelques points et davantage.

  • Effectuer l’échantillonnage de l’eau de son lac annuellement par le biais de son association de lacs, la Fédération des lacs de Val-des-Monts ou le RSVL.
  • Respecter l’intégrité de la bande riveraine, ne pas tondre la pelouse et reboiser au besoin.
  • Ne pas déposer du remblai ou des matériaux susceptibles de se lessiver ou de polluer à l’intérieur de la bande riveraine.
  • Devenir membre et prendre part à la vie associative de son lac.
  • Entretenir et faire inspecter son installation septique. S’assurer que toute la plomberie se déverse dans la fosse septique (lavabo, lessiveuse, etc.) et non dans le drain français de la maison ou directement dans le milieu naturel.
  • Utiliser des embarcations de plaisance non motorisées ou restreindre sa limite de vitesse afin de réduire l’impact des vagues sur les bandes riveraines.
  • Restreindre l’utilisation de pesticide, herbicide et de produits domestiques à base de phosphore.
  • Réduire la contamination des espèces aquatiques envahissantes en lavant son embarcation avant d’utiliser un autre plan d’eau.
  • Ne pas tondre la pelouse ni déposer de remblai ou autres matériaux à l’intérieur de la bande riveraine.
  • S’assurer de la stabilité des ponceaux sur les chemins privés pouvant entrainer du lessivage du sable ou autres matériaux dans les plans d’eau.

 

Références :

Pour en savoir davantage, pour s’inscrire au réseau de surveillance volontaire des lacs (RSLV) et s’informer sur les rubriques sur l’eau et les protocoles d’échantillonnage de l’eau du Ministère du Développement durable, de l’Environnement et de la lutte contre les changements climatiques consulter le : http://www.mddelcc.gouv.qc.ca/eau/rsvl/methodes.htm

Pour accéder à la trousse des lacs : http://www.troussedeslacs.org/

Pour accéder au Conseil Régional de l’Environnement (CRE) Laurentides : http://www.crelaurentides.org/