202 - Environnement

Le cadmium (Cd) représente un des plus dangereux métaux contaminant l'environnement aquatique via les effluents des eaux usées. Dans une approche de phycoremédiation des eaux polluées par les métaux, la sélection des espèces algales les plus appropriées est primordiale. Dans cette étude, les effets de la bioaccumulation de Cd ont été comparés chez deux souches d’algues vertes, C. reinhardtii et C. acidophila, exposées 72 heures aux concentrations nominales de Cd variant entre 50 et 600 mM et sous deux conditions de pH. L’espèce C. reinhardtii a montré une capacité d’accumulation intracellulaire plus élevée par rapport à C. acidophila. La division cellulaire et le transport des électrons photosynthétiques ont été affectés chez C. reinhardtii indiquant une plus faible tolérance de cette souche. Les changements cellulaires de taille et de granulosité plus élevés chez C. reinhardtii expliquent l’inhibition de la division cellulaire et les dommages cellulaires, malgré l’activité élevée des enzymes estérases. À faible pH, l’exclusion à la suite de la compétition des ions de H⁺ avec  les ions de Cd²⁺ pour leur liaison à la surface de l’algue a empêché l’accumulation intracellulaire en Cd chez C. acidophila, de sorte que les changements de granulosité plus élevés à 48 h indiquent une membrane endommagée à cause de l’accumulation de Cd en dehors du cytosol. Par conséquent, ce projet va contribuer au développement d’une stratégie de phycoremédiation des eaux polluées.

L’ammoniac, l’espèce azotée la plus réduite, est présent en solution sous la forme d’ions ammonium (NH₄⁺) qui proviennent principalement de la décomposition de la matière organique. Ils sont très solubles et donc difficiles à extraire ou à précipiter. Leur extraction est toutefois possible en utilisant un contacteur liquide-liquide. La mise en application consiste alors à faire circuler le liquide chargé en NH₃ (NH₄⁺) dans un faisceau de fibres creuses qui trempent dans une solution acide circulant à contre-courant. La faible taille des pores et la nature hydrophobe des fibres en polypropylène empêchent les liquides de se mélanger. Les taux d’extraction en NH₃ sont de l’ordre de 95% à 99%. Ces modules peuvent traiter des volumes allant de quelques millilitres à plusieurs mètres cubes par minute. Pour éviter le colmatage, l’effluent doit être préfiltré sur une membrane de 10 microns et pour induire le transfert, le pH de la solution à traiter doit être supérieur à 9,25. Pour que le déplacement s’effectue à une vitesse intéressante, l’acide doit aussi être maintenu à un pH inférieur à 2. La neutralisation du gaz est immédiate et le demeure aussi longtemps que l’acide n’est pas saturé. Sa capacité de neutralisation est la force motrice de l’échange et de sa réussite. Le procédé peut être opéré à 40-50°C pour améliorer le dégazage. Ces systèmes sont idéaux pour traiter des solutions dont la concentration en ammoniaque est supérieure à 500 mg/L (mais ce n’est pas limitant).

 

Les nanoparticules manufacturées (ENP) possèdent au moins une dimension entre 1 et 100 nm et elles sont actuellement incorporés dans un grand nombre de produits de consommation. Par contre, les impacts sur les écosystèmes et sur la santé humaine des ENP sont largement inconnus dû au fait qu’il est très difficile de les détecter dans des matrices environnementales. L’objectif de la présente étude est d’optimiser une technique analytique pour détecter les ENP dans les eaux usées. La chromatographie hydrodynamique (HDC) a été couplée à un détecteur de diffusion statique et dynamique de la lumière (SLS et DLS) afin d’optimiser la séparation de mélanges de nanoparticules. La caractérisation de la séparation a été réalisée à l’aide d’un spectromètre de masse par torche au plasma en mode ‘‘single particle’’ (SP-ICP-MS), celui-ci ayant permis d’évaluer l’influence du débit et de la concentration des ENP sur la qualité de la séparation. En effet, un mélange d’ENP standards ajouté à de l’eau naturelle a été séparé, les nanoparticules de polystyrène (nPS), d’argent (nAg) et d’or (nAu) respectivement de 60, 40, 20 et 10 nm de rayons ayant présenté des temps de rétention de 12.51, 12.68, 12.94 et 13.14 minutes. De plus, à l’aide de détecteurs DLS et SP-ICP-MS, l’analyse de fractions d’éluant récoltées à ces temps de rétention a permis de déterminer que les rayons des ENP sont de 51.1, 40.2, 25.0 et 13.0 nm respectivement (DLS) et de 19.3 nm pour les nAg (SP-ICP-MS).

Les activités agricoles représentent la plus importante source de diffusion d’éléments nutritifs dans l’environnement. Les problèmes reliés à la gestion des déchets agricoles au Canada, de l’entreposage à l’épandage et les différents aspects environnementaux qui sont problématiques pourraient être améliorés par une gestion appropriée des fumiers et des résidus de culture. Selon plusieurs scientifiques, la digestion anaérobie semble la technologie la plus prometteuse pour réduire l’emprunte écologique de l’agriculture en réduisant les émissions dans l’air, l’eau, le sol et l’eau du sol. Cette présentation fait une revue des différents aspects environnementaux et agronomiques qui peuvent être améliorés par la digestion anaérobie de façon générale et plus spécifiquement de la digestion anaérobie de déchets organiques solides. Cette étude fait un bilan environnemental associé à la gestion des déchets agricoles de plusieurs secteurs de l’agriculture canadienne et énumère certains constats sur la gestion des fumiers et des sols agricoles, les principaux problèmes environnementaux rencontrés et comment la biométhanisation de fumier solide peut influencer ces phénomènes.

La protéomique de l'état rédox est de plus en plus utilisée pour étudier les impacts du stress oxidatif sur les protéines, qui subissent la majeure partie des dommages causés par les radicaux libres. Le statut rédox des protéines est maintenant reconnu pour son implication dans le mécanisme de toxicité de nombreux polluants, de même que dans les processus normaux de signalisation cellulaire. De plus, le récent séquençage de Daphnia pulex ouvre à porte à l'application efficace des outils de la biologie des systèmes chez les daphnies, le taxon le plus étudié en écotoxicologie aquatique. La présente étude démontre le potentiel de la protéomique de l'état rédox pour découvrir les protéines modifiées par différents polluants classiques et émergents (cuivre, paraquat, argent et nanoparticules d'argent) chez Daphnia magna. Des protéines associées à la reproduction, au métabolisme des glucides et à la réponse au stress furent identifiées. De plus, l'approche utilisée (électrophorèse à deux dimensions d'échantillons marquées pour la présence de carbonyles) permet de clairement différencier les toxiques en terme de leur effet sur le protéome. Il est donc possible d'utiliser la protéomique pour la comparaison de polluants. De plus, cette famille de méthodes est d'intérêt particulier pour l'étude de polluants émergents de façon à déterminer leurs mécanismes d'action et leurs potentielles interactions avec d'autres toxiques.

Les réseaux d’aires protégées (AP) sont la principale approche utilisée en conservation à l’échelle mondiale pour protéger la biodiversité. Peu d’information est toutefois disponible sur leur efficacité en termes de conservation et de coûts/bénéfices économiques. Nous avons réalisé une étude de cas sur le caribou forestier (Rangifer tarandus caribou) dans trois unités d’aménagement forestier (UAF), situées en forêt boréale sur la Côte-Nord au Québec, pour évaluer l’efficacité économique et écologique des APs en relation avec l’approvisionnement en bois, le risque de feu de forêt et la conservation du caribou. À l’aide d’un modèle de simulation des paysages spatialement explicite, nous montrons que lorsque les niveaux de récolte en volume de bois sont calculés sans considérer de manière explicite et a priori les feux et les APs, les objectifs initiaux à moyen et long termes d’approvisionnement constant en volume de bois, ainsi que les objectifs de conservation du caribou forestier ne sont rencontrés dans aucune des trois UAFs. Les résultats sont identiques avec ou sans la présence de coupes de récupération après feu. Nous quantifions 1) le pourcentage de baisse en volume qui est nécessaire pour que le niveau de récolte soit durable en présence des feux et des APs et 2) la contribution respective de ces deux processus sur le pourcentage de baisse du niveau de récolte. Ces résultats seront utiles pour orienter des stratégies futures de conservation et d’aménagement forestier. 

Le benzène est classé comme cancérogène pour l'homme par le Centre international de Recherche sur le Cancer. Historiquement, des concentrations élevées de benzène ont été mesurées dans l’est de la ville de Montréal, près des industries chimiques et pétrochimiques. La station de surveillance de la qualité de l'air localisée en aval de ce secteur a mesuré les concentrations les plus élevées de benzène au Canada pendant plusieurs années.

 Depuis 1989, le réseau de surveillance de la qualité de l’air utilise la méthode TO-14 de l’EPA afin de mesurer les BTEX prélevé à cette station. Cette technique implique l’échantillonnage de l’air ambiant pendant 24 heures consécutives, une fois, à tous les 6 jours. Les échantillons sont ensuite analysés par chromatographie en phase gazeuse (CG) couplée à la spectrométrie de masse. Cette procédure entraîne des délais de plusieurs mois entre la prise d’un échantillon et l’obtention des  résultats.

 En 2009, un CG avec détecteur à ionisation de flamme, AirmoBTX1000 de Chromatotec, a été installé à cette station d’échantillonnage. Cet appareil fonctionne en continu et le temps de résolution de 15 min offre de nouvelles perspectives pour suivre l'évolution en temps réel des BTEX dans l'est de Montréal. Cela permet aussi une intervention rapide de l’équipe du contrôle des rejets industriels lorsque des concentrations élevées de BTEX sont identifiées par l’appareil. Les deux méthodes et leurs résultats seront présentés lors de cette communication.

Le milieu de moyenne montagne des climats tempérés froids? est un environnement complexe compte tenu des interactions entre l'héritage glaciaire Pléistocène, le dynamisme des processus géomorphologiques sur les versants raides et le climat avoisinant les conditions périglaciaires. Ces facteurs, couplés à la fragmentation des habitats alpins, contribuent à augmenter la diversité topographique et floristique de ces milieux dans le Nord-Est nord-américain. Cette synthèse de la dynamique postglaciaire des environnements alpins du Nord-Est nord-américain prend en considération les interactions entre la géosphère, l'atmosphère et la biosphère afin de démontrer la complexité de la mise en place de ces paysages. Bien que la colonisation ait suivi le même patron régional que le retrait de l'inlandsis Laurentidien, l'interaction de facteurs locaux en termes de déglaciation, de forçage climatique et de processus paraglaciaire ont influencé l'occurrence et la durée des différents stades de végétation. La présentation de cas d'études appuie trois caractéristiques de cette complexité: 1) l'élasticité du temps paraglaciaire et son impact sur les paysages alpins; 2) les effets de synergie entre les changements climatiques et les perturbations écologiques, et 3) la sensibilité et la résilience de ces milieux.

Des études ultérieures se sont intéressées aux représentations sociales de l’environnement de dirigeants d’entreprises et d’élus provinciaux québécois (Gendron, 2001, 2006, 2012) et à celles de fonctionnaires et d’employés ministériels français en charge de l’environnement (Jodelet et Scipion, 1992). Ces études uniques en leur genre, montraient l’importance de s’intéresser aux représentations sociales de l’environnement des personnes travaillant dans le domaine ou ayant une importance influence sur la société car les représentations sociales sont le reflet de leur discours et ce que disent ou pensent ces gens influencent leur action et modifient leur comportement (Jodelet, Abric, Moscovici). Dans cette communication, nous nous intéressons aux représentations sociales de l’environnement et du développement durable d’Élus municipaux montréalais. En effet, la moitié de la population mondiale vit dans des villes, ce qui n’est pas sans conséquence car le mode de vie urbain aggrave certaines problématiques comme la pollution liée aux transports individuels ou la pollution des eaux et représente des défis considérables en matière de gestion des déchets, de pollution, de gestion de l’eau, d’énergie et de changements climatiques. La ville de Montréal n'échappe pas à cette réalité. Nous allons présenter leurs représentations sociales de l’environnement et du développement durable et réfléchir aux conséquences que celles-ci peuvent avoir sur la gestion municipale de l’environnement.

La prolifération des cyanobactéries (algues bleu-vert) dans les plans d’eau représente un problème environnemental mondial et les toxines produites par plusieurs genres peuvent être à l’origine de problèmes de santé. Le rôle de ces toxines est encore mal connu et ce n’est qu’avec une meilleure connaissance de ces rôles qu’on pourra mieux prévoir et contrôler l’éclosion de fleurs d’eau de cyanobactéries. Dans cette étude, une souche toxique (Microcystis aeruginosa, PCC7806) sera comparée à son mutant (PCC7806mcyB-), dans le but d’étudier le taux de croissance des deux cultures lorsqu’elles sont exposées à un facteur de stress oxydatif, soit en monoculture ou en compétition. Le gène mcy étant responsable de la production de microcystine, on pourra déterminer si celle-ci possède un rôle de protection. Une revue de la littérature sur différentes expérimentations suggère que les facteurs de stress tels que les herbicides, l’exposition aux UV et une augmentation de nutriments peuvent déclencher la libération de toxine et la surproduction de H₂O₂, démontrant ainsi une forte réponse cellulaire. Si le rôle des toxines est bel et bien de protéger les cellules contre ces stress extérieurs, alors la souche sauvage devrait être plus résistante et montrer un plus grand taux de croissance. Dans cette étude, l’atrazine, un herbicide employé en Amérique du Nord en agriculture, sera un moyen utilisé pour induire le stress oxydatif chez ces cyanobactéries.

Dans le cancer du sein hormono-dépendant, l'expression de l'aromatase dans les fibroblastes est augmentée via l'activation des promoteurs PII, I.3 et I.7. L'exposition à certains contaminants est associée à une augmentation de l'expression de l'aromatase, enyme assurant la synthèse des oestrogènes. Pour déterminer l'effet de pesticides sur l'expression de l'aromatase, une méthodologie de la mesure de l'expression des promoteurs spécifiques a été établie par RT-qPCR, dans des cellules cancéreuses surrénaliennes (H295R) et dans des cellules endothéliales (HUVEC). Ces cellules ont été exposées à l'herbicide atrazine (0.3, 3, 10, 30uM), au fongicide vinclozolin (10, 30, 100uM), ainsi qu'à deux pesticides néonicotinoïdes (thiamethoxam et thiaclopride) (0.3, 3, 10, 30, 100uM). Chez les H295R, l'atrazine et le vinclozolin ont induit l'expression des promoteurs PII et I.3. Le thiaclopride et le thimathoxam, à 30uM, induisent l'expression de l'aromatase via PII et I.3 de façon significative. Chez les HUVEC, l'atrazine, le vinclozolin et le thiaclopride (10uM) augmentent l'expression de l'aromatase, bien que les promoteurs impliqués ne soient pas encore identifiés. Ce projet est d'une importance certaine puisqu'il permettra d'évaluer l'effet de certains contaminants sur l'expression de l'aromatase, via des promoteurs uniquement activés lors d'un cancer du sein hormono-dépendant. 

L'équilibre entre la production et la respiration est à la base de notre compréhension des flux de carbone dans les écosystèmes marins. À l’échelle globale, les zones côtières jouent un rôle important dans le cycle du carbone. Le sujet de recherche s’insère dans le cadre d’un projet international en collaboration avec l’Argentine : MARine Ecosystem health of the San Jorge Gulf (MARES). Dans ce contexte, le projet a pour objectif d’étudier la variation spatiale et temporelle de la production et de la respiration des communautés planctoniques du golfe de San Jorge afin de caractériser l’état physiologique de ces communautés. L’échantillonnage et les mesures in situ de la production primaire et de la respiration de la communauté planctonique se dérouleront durant le mois de février 2014 à bord du navire de recherche océanographique Coriolis II. Sur une grille de 20 stations et sur une station fixe avec échantillonnages durant 48 h, nous allons mesurer la production et la respiration de la communauté planctonique naturelle à l’aide d’un incubateur simulant les conditions de lumière et de température dans la colonne d’eau. Nos résultats fourniront des paramètres de base pour la construction de modèles métaboliques et éco-systémiques qui pourraient servir à évaluer les impacts à court et à long terme de l’exploitation des hydrocarbures sur les écosystèmes marins côtiers.

Cette nouvelle technique permet de réaliser des analyses morphométriques et taxonomiques des dinoflagellés, et a l’avantaged’être plus simple et rapide que les techniques actuelles.

Nous présentons une nouvelle technique utilisant une solution de nitrate d’argent (AgNO₂) afin d’augmenter la radio-opacité de spécimens de microalgues marines destinés à l’analyse par micro-tomodensitométrie. En effet, la faible radio-opacité des microalgues (dinoflagellés) requiert l’utilisation de teintures ou revêtements radio-opaques pour les rendre visibles aux rayons x.

La préparation des échantillons, réalisée à la noirceur pour éviter la précipitation de l’argent, consiste en : a) tamisage humide à 20 μm; b) immersion des spécimens dans une solution d’AgNO₂; c) rinçage à l’eau distillée; d) séchage à l’air; e) transfert des spécimens sur support radiotransparent.

L’analyse subséquente des spécimens par micro-tomodensitométrie indique que l’AgNO₂ permet l’observation des dinoflagellés car il se lie au contenu et à la paroi cellulaire et augmente la radio-opacité des spécimens.

Cette technique présente des avantages importants par rapport à d’autres (recouvrement des spécimens d’un alliage or/palladium par pulvérisation cathodique ou teintures à base d’iode ou de zinc). En effet, la pulvérisation cathodique ne permet que d’augmenter la radiopacité des composantes externes des spécimens, alors que les teintures ne font qu’augmenter la radio-opacité du contenu cellulaire.

À ce jour, peu d’études sur l’aléa d’érosion côtière tiennent compte de la géomorphologie de l’estran. Son influence sur la vitesse de recul de la côte n’a jamais été quantifiée au Québec. L’objectif principal de cette étude est de déterminer si l’une ou plusieurs des caractéristiques géomorphologiques principales de l’estran (largeur, pente, rugosité et structure) ont une influence significative sur la vitesse de recul de la côte et ce, pour les différents types de côtes retrouvés entre Rimouski et Sainte-Anne-des-Monts. D’abord, afin de segmenter le terrain d’étude, une typologie d’estran regroupant neuf catégories a été établie en fonction des caractéristiques géomorphologiques et des éléments pouvant affecter l’hydrodynamique des vagues. Pour chaque segment uniforme, des profils d’estran ont été générés à partir de données LiDAR. Chacun des profils a été caractérisé notamment en calculant différentes pentes, la largeur de l’estran et un indice de rugosité, ainsi qu’en notant le type de substrat et sa structure. Ces différentes caractéristiques ont ensuite été comparées avec les taux d’érosion de la ligne de rivage pour chaque type de côte (terrasse de plage, falaise meuble ou rocheuse) afin de souligner les corrélations existantes entre ce taux de recul et le type d’estran ou une variable morphologique commune à plusieurs types d’estran. Les conclusions de ces analyses contribueront à améliorer la cartographie des risques d’érosion sur les côtes du Québec maritime.



Notre étude porte sur une source d’eau hypersaline qui se trouve à l’île d’Anticosti au Québec. Cette source est caractérisée par une émanation permanente de saumure et est associée à une accumulation carbonatée en forme de monticule (~ 1 m de hauteur; 30 m en diamètre) au-dessus du substrat rocheux. La géochimie des eaux hypersalines suggère une formation à partir de l’eau de mer, mais modifiée par une forte évaporation à l’origine et lors de l’enfouissement subséquent. Le méthane associé montre une signature isotopique d’origine thermogénique en lien avec un réservoir profond dans la succession sédimentaire du Paléozoïque. Cependant, les isotopes stables de ces eaux suggèrent que leur remontée vers la surface s’accompagne d’un mélange important avec des eaux météoriques. Les dépôts carbonatés de ce monticule sont issus de la précipitation de calcite prismatique d’origine abiotique et d’agrégats de micrite en forme de buisson d’origine microbienne. Nous avons effectué des analyses minéralogiques, pétrologiques, et isotopiques et de datation radiométrique qui devraient nous renseigner sur les processus de précipitation des calcaires associés à la source et leur évolution au cours de l’Holocène. Notre étude montre qu’il y a une connectivité naturelle entre les aquifères profonds salins riches en méthane thermogénique et la surface et que l’on doit tenir compte de cet aspect dans le contexte possible de l’exploitation pétrolière par fracturation à l’île d’Anticosti.

Dans les conditions naturelles des décharges publiques, le gypse présent dans les résidus de placo-plâtre représente un risque majeur pour la qualité de l’environnement. Les dépôts humides peuvent permettre la libération et la lixiviation d’ions sulfate (SO₄^2-) vers les eaux souterraines à des concentrations très toxiques (250 - 1500 ppm). En outre, leur compaction crée souvent un milieu anaérobique qui stimule la croissance de bactéries sulfato-réductrices (Desulfovibrio desulfuricans). Celles-ci produisent des émissions gazeuses de sulfure d’hydrogène (H₂S) qui génèrent des odeurs nauséabondes pouvant provoquer l’arrêt respiratoire chez l’être humain à des concentrations létales (≥250 ppm).

Ce travail propose différentes méthodes susceptibles d’assurer une gestion économique et respectueuse de l’environnement des résidus de placo-plâtre. Il suggère d’intervenir suivant deux leviers d’action : i) en amont de la phase d’enfouissement par la Réduction, le Réemploi, le Recyclage et la Valorisation des résidus (Principe des 3RV); et ii) au moment de la phase d’enfouissement en procédant au traitement chimique, physico-chimique ou biologique des résidus.

Nous concluons que l’application du principe des 3RV et le recouvrement des sites d’enfouissement par des matériaux alcalins tels que des résidus de béton, d’agrégats (roches calcaires), de cendres peuvent s’avérer une alternative très prometteuse pour une gestion durable des résidus de placo-plâtre au Québec.

La préservation de la biodiversité est un enjeu essentiel du développement durable. Au-delà des engagements étatiques, sa protection ne peut être assurée que par l’acquisition soutenue de connaissances sur les divers processus régissant son maintien et sa restauration. Cette étude vise ainsi à déterminer comment la végétation des sous-bois de peuplements de peupliers faux-trembles (Populus tremuloides Michx.) est influencée par le régime des feux et le climat dans la forêt boréale du Canada. Elle cherche à discerner l’importance des processus déterministes dans l’assemblage des végétaux, telle que la compétition pour l’utilisation des ressources, et celle des processus stochastiques, tels que les feux de forêt, qui surviennent aléatoirement dans l’environnement. Dans cette optique, la végétation de sous-bois de 33 peupleraies a été échantillonnée le long d’un gradient longitudinal de précipitations et de régimes de feux s’étendant de l’ouest à l’est du Canada. L’équitabilité des espèces serait ainsi 12,5 % plus élevée à l’ouest, caractérisé par des précipitations plus faibles et un cycle de feux plus court, qu’à l’est du pays qui bénéficie de plus de précipitations et d’un cycle de feux plus long. Cependant, les richesses spécifiques sont similaires entre ces grandes régions et ce paramètre ne semble pas corrélé aux variables considérées. Ces résultats préliminaires laissent déjà supposer une similarité inhérente aux peuplements de peupliers faux-trembles en forêt boréale.

En 2011, 542 000 tonnes de papier et carton ont été éliminés au Québec. Car certains d’entre eux ne peuvent être recyclés, il est donc considéré judicieux de rechercher des techniques de valorisation énergétique permettant non seulement une meilleure gestion de ces rebuts mais également d’en produire de l’énergie.

Pour cela, une caractérisation élémentaire et une étude de son comportement thermique a été menée par analyse thermogravimétrique (TGA) et thermogravimétrie dérivée (DTG). Cette analyse dans son ensemble présente aussi l’outil principal de calcul des paramètres cinétiques. L’échantillon de carton a également été étudié par la technique de calorimétrie différentielle à balayage (DSC).

La TGA permet de déterminer l’intervalle de température effectif à sa dégradation massique (T entre 203 et 436ºC) correspondant à la formation de biochar. D’autrepart, le traçage de la courbe de DSC montre que les transformations du carton (Déshydration du carton-Volatilisation et perte massique- Transformation lente du biochar) correspondent bien à des pics endothermiques. Enfin, une détermination des paramètres cinétiques a bien été réalisée en traçant la courbe ln[g(α)/T²] en fonction de 1/T.

Les données récoltées de TGA, DTG et DSC permettent d’avoir une vue générale permettant de valoriser le carton en biochar. Une pyrolyse des déchets sera faite en variant deux principaux paramètres à savoir la température et le temps de
réaction afin de maximiser le rendement en biochar.