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Étude d’un bassin de rétention en milieu agricole pour capter les polluants des eaux de surface.

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Marimoutou, Maëva Marie-Josée (2020). Étude d’un bassin de rétention en milieu agricole pour capter les polluants des eaux de surface. Mémoire. Québec, Maîtrise en sciences de la terre, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, 87 p.

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Résumé

Dans une ère où l’agriculture ne cesse de s’intensifier pour répondre à la demande d’une population en perpétuelle croissance, l’utilisation de fertilisants et de pesticides suit également cette tendance. Ces fertilisants, principalement composés d’azote et de phosphore, peuvent provoquer des bouleversements dans les écosystèmes aquatiques et détériorer la qualité de l’eau. Les pesticides, une fois retrouvés en milieu aquatique, peuvent pour leur part présenter des effets toxiques sur les organismes non ciblés. Ce projet de recherche visait à évaluer l’efficacité d'un bassin de rétention en milieu agricole à réduire l’apport de nutriments, de pesticides et de MES dans la rivière Nicolet, tributaire du lac St-Pierre qui se jette dans le fleuve St-Laurent. Les objectifs spécifiques étaient 1) d’évaluer la dynamique des contaminants dans l’eau et les sédiments du bassin en réponse aux précipitations, 2) d’évaluer la toxicité de l’eau du bassin sur le microcrustacé Daphnia magna et la microalgue Raphidocelis subcapitata, ainsi que la toxicité des sédiments sur l’amphipode Hyalella azteca, et 3) d’évaluer l’efficacité du bassin à réduire le phosphore total, l’azote total, la contamination fécale, la toxicité chez la microalgue R. supcapitata, les MES et les pesticides. Dans l’eau du bassin, les concentrations maximales des différents contaminants ont été observées un à deux mois après l'application de pesticides et d'engrais ainsi que pendant les mois de fortes pluies. Des effets toxiques n’ont été observés que dans l’eau du bassin chez la microalgue R. subcapitata, les MES semblant être le facteur influençant la toxicité. Par ailleurs, le bassin n'a pas été efficace pour réduire cette toxicité mais également la contamination fécale et les pesticides. Cependant, les MES, le phosphore total (PT) et l’azote totale (NT) ont été réduits respectivement par 67, 38 et 10% en 2018, et par 79, 53 et 37% en 2019. Enfin, les pourcentages d'élimination des nutriments étaient fortement sousestimés lorsque le calcul de l’abattement était basé uniquement sur les concentrations. Lorsque calculés en fonction des charges, la réduction a atteint 100% pour les MES et 97% pour le PT et l’NT en 2019. Ainsi, les bassins de rétention semblent être une approche efficace pour réduire les fertilisants des rivières drainant des zones agricoles. Toutefois, les résultats indiquent que les bassins de rétention semblent inefficaces pour éliminer les pesticides contrairement aux milieux humides, mais que cette efficacité pourrait être sous-estimée étant donné que le calcul n’a pas pu se baser sur les charges.

The use of fertilizers and pesticides is increasing as agriculture is intensifying, to meet the demand of a constantly growing population. Excessive transfer of nitrogen and phosphorus to aquatic ecosystems can cause a disruption in the ecological services they provide through a deterioration of water quality. Moreover, pesticides making their way to aquatic systems can have toxic effects on non-target organisms. The purpose of this research project is to evaluate the efficiency of an agricultural retention basin in reducing the supply of nutrients, pesticides and suspended solids (SS) to the Nicolet River, which is a tributary of Lake St. Pierre in the St. Lawrence. The specific objectives were 1- to study the behavior of pollutants in pond water and sediments and their response to precipitation, 2- to evaluate the toxicity of the pond water on the microcrustacean Daphnia magna and microalgae Raphidocelis subcapitata, as well as the toxicity of the pond sediment on the amphipod Hyalella azteca, and 3- to evaluate the removal of phosphorus, nitrogen, fecal contamination, toxicity for the algae, SS and pesticides by the pond. Peak concentrations of the various contaminants occurred 1 to 2 months after the application of pesticides and fertilizers, and during the months of highest rainfall. Toxic effects were only observed for the water on the microalgae R. subcapitata, with SS apparently influencing the toxicity. Moreover, the pond was not effective in removing this toxicity also for fecal contamination (X%) and pesticides. However, SS, total phosphorus (TP) and total nitrogen (TN) were respectively reduced by 67, 38 and 10% in 2018, and by 79, 53 and 37% in 2019. Finally, nutrient removal was underestimated when only concentrations were taken into account in the abatement calculation. When calculated using loads, removal reached 100% for the SS, and 97% for TP and TN. The use of retention ponds thus seems an efficient approach to reduce fertilizers in rivers draining agriculture areas. However, the results indicate that retention ponds appear to be ineffective in removing pesticides in contrast to wetlands, but that this effectiveness may be underestimated since the calculation could not be based on loads.

Type de document: Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Laurion, Isabelle
Co-directeurs de mémoire/thèse: Gruyer, Nicolaset Maranger, Roxane
Mots-clés libres: bassin de rétention; contaminants agricoles; nutriments; pesticides; eaux de surface; lessivage; toxicité; retention ponds; agricultural contaminants; nutrients; surface water; leaching
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 20 janv. 2021 19:41
Dernière modification: 17 janv. 2022 05:00
URI: https://espace.inrs.ca/id/eprint/11176

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