DIAGNOSTIC DE LA QUALITÉ DE L EAU DE LA RIVIÈRE SAINTE-ANNE DU NORD

FRANÇOIS TURGEON DIAGNOSTIC DE LA QUALITÉ DE L EAU DE LA RIVIÈRE SAINTE-ANNE DU NORD Essai présenté à madame Payse Mailhot dans le cadre du programme de maîtrise professionnelle en biogéosciences de l environnement pour l obtention du grade de maître ès sciences (M.Sc.) MME MAILHOT EST CHARGEE DE PROJET POUR LA REDACTION DU PDE ORGANISME DE BASSINS VERSANTS CHARLEVOIX MONTMORENCY QUÉBEC 2012 François Turgeon, 2012

Résumé Depuis que le Québec s est doté, à l automne 2002, d une politique nationale de l eau, l élaboration du portrait de la qualité de l eau à l échelle nationale est au cœur d une multitude de projets. Le mandat d élaborer un Plan directeur de l eau (PDE) est vaste et s inscrit dans la nouvelle vision de gestion intégrée de l eau par bassins versants. L Organisme de bassins versants Charlevoix- Montmorency (OBV-CM), assigné par le ministère du Développement durable, de l Environnement et des Parcs (MDDEP) pour élaborer le PDE de la zone hydrique Charlevoix-Montmorency, est à l heure actuelle sur le point de déposer son Portrait, à la suite duquel, une fois son approbation officialisée, s ensuivra le dépôt de son Diagnostic. Les objectifs (3) de cet essai étaient de calculer l indice de qualité bactériologique et physicochimique de l eau (IQBP) pour les quatre stations d échantillon du bassin versant de la rivière Sainte-Anne du Nord, d énumérer les sources de détérioration et leurs impacts négatifs sur la qualité de l eau de surface du territoire, puis d élaborer une carte thématique regroupant les principales informations discutées, à l aide du logiciel ArcGIS. Le Développement d un indice de la qualité de l eau bactériologique et physico-chimique de l eau (IQBP) pour les rivières du Québec, élaboré par le MDDEP constitue la base de la méthode employée pour calculer l IQBP, de pair avec l utilitaire de calcul fourni sur demande par le MDDEP. La carte thématique a été exécutée aux bureaux de l OBV-CM, grâce à une base de données déjà établie. Pour l énumération des sources de détérioration et de leurs impacts sur la qualité de l eau, les cas connus ont été répertoriés et discutés, puis des hypothèses ont étés proposées pour les cas où l absence de documentation ne permettait pas de poser un diagnostic de façon quantifiable. Le calcul de l IQBP pour les quatre stations a révélé que la qualité de l eau dans le bassin versant est considérée comme étant de «bonne» à «satisfaisante», selon la station. Quelques problématiques de qualité de l eau ont été cernées, pour lesquelles des liaisons entre les causes et les effets ont été établies. La carte thématique réalisée lors de l essai résume de façon illustrée ces principales sources de problèmes possibles, ainsi que certains éléments en lien avec le diagnostic de la qualité de l eau du bassin versant discutés dans ce texte.

iii Table des matières Résumé.... ii Table des matières...iii Liste des tableaux.... iv Liste des figures... iv INTRODUCTION... 5 CHAPITRE 1 Région d étude et description des données.. 8 1.1 Région d étude.. 8 1.2 Paramètres analysés lors de cette étude.. 12 1.3 Données disponibles et points d échantillon...14 CHAPITRE 2 Méthode..17 2.1 Pour l analyse des données et le calcul de l IQBP.17 2.1.1 La prise des échantillons..17 2.1.2 Processus d analyse des échantillons.. 18 2.2 Pour l inventaire des sources de détérioration et des leurs impacts négatifs sur la qualité de l eau du territoire 19 2.3 Pour l élaboration des cartes thématiques...20 CHAPITRE 3 Analyse des résultats. 21 3.1 Analyse des données.. 21 3.2 IQBP 5. 23 3.2.1 Présentation de l IQBP 5...23 3.2.2 Calcul de l IQBP 5... 26 CHAPITRE 4 Discussion.29 4.1 Appréciation des IQBP 5..29 4.1.1 Paramètres déclassant pour chaque IQBP 5 calculé..29 4.1.2 Corrélation avec les facteurs météorologiques 31 4.1.3 Conclusions générales.32 4.2 Problématiques relevées.32 4.2.1 Problématiques relevées sur les rivières..33 4.2.1.1 Le phosphore 33 4.2.1.2 Les coliformes fécaux...35 4.2.2 Problématiques relevées sur les lacs...37 4.3 Problématiques générales...43 4.4 Cartographie des problématiques et des éléments d intérêt en lien avec le diagnostic de la qualité de l eau...54 CONCLUSION....55 BIBLIOGRAPHIE.... 57

iv Liste des tableaux Tableau 1 : Liste des paramètres à analyser sur les échantillons... 13 Tableau 2 : Coefficients utilisés pour le calcul du débit estimé de la rivière Sainte-Anne du Nord..... 22 Tableau 3 : Exemple type d une grille de calcul d IQBP....24 Tableau 4 : Cotes selon les classes, ainsi que leurs valeurs seuils pour les sous-indices de chaque paramètre analysé.. 27 Tableau 5 : Source de phosphore dans l environnement.... 35 Tableau 6 : Résultats des analyses bactériologiques dans le bassin de la rivière Sainte-Anne du Nord... 36 Liste des figures Figure 1 : Étapes d élaboration d un PDE; 16 éléments du Diagnostic.. 6 Figure 2 : Limites du bassin versant de la rivière Sainte-Anne du Nord et de ses municipalités et territoires 8 Figure 3 : Topographie du bassin versant de la rivière Sainte-Anne du Nord 10 Figure 4 : Précipitations annuelles moyennes dans le bassin versant de la rivière Sainte- Anne du Nord..11 Figure 5 : Exemple d échantillonnage.18 Figure 6 : Spectrophotomètre et séance d analyse d échantillon 19 Figure 7 : Exemple de courbe d appréciation de la qualité de l eau, dans ce cas-ci le phosphore total. 26 Figure 8 : IQBP5 obtenus pour les 4 stations d échantillonnage..28 Figure 9 : Concentrations de phosphore total analysé dans le bassin versant de la rivière Sainte-Anne du Nord.. 33 Figure 10 : Ancien lit du lac Savane 37 Figure 11 : Lac des Trois Castors 40 Figure 12 : Lac des Sources. 41 Liste des annexes Annexe 1 : Hydrographie du bassin versant de la rivière Sainte-Anne du Nord Annexe 2 : Principaux affluents et lacs du bassin versant de la rivière Sainte-Anne du Nord Annexe 3 : Coordonnées des points d échantillon Annexe 4 : Résumé de la méthode et des réactifs utilisés pour chaque paramètre Annexe 5 : Résultats d analyse des échantillons Annexe 6 : Grille de calcul pour l estimé du débit de la rivière Sainte-Anne du Nord Annexe 7 : IQBP5 des 4 stations d échantillonnage Annexe 8 : IQBP 6 calculé par le MDDEP pour le point d échantillonnage du pont Tashereau Annexe 9 : Carte thématique des éléments d intérêt en lien avec le diagnostic de la qualité de l eau de la rivière Sainte-Anne du Nord

Introduction Pour la première fois de son histoire, le Québec s est doté, à l automne 2002, d une politique nationale de l eau. Parmi les objectifs fixés par la politique, il y a celui d instaurer les principes de gestion intégrée des cours d eau en subdivisant les territoires d intervention par bassins versants. Les bassins versants prioritaires (33) ont ainsi été confiés à la charge d organismes de gestion indépendants, les organismes de bassins versants (OBV). Ces organismes ont été mandatés pour établir le Plan directeur de l eau (PDE) de leur bassin versant. Le PDE «présente entre autres les problèmes d ordre hydrique et environnemental ainsi que les solutions envisagées, notamment en matière de protection, de restauration et de mise en valeur de l eau pour atteindre les objectifs fixés de manière concertée par les acteurs de l eau».(mddep) En 2009, la loi sur l eau a été adoptée et elle confirme le statut juridique des ressources en eau comme faisant partie du patrimoine de la collectivité. Elle aura aussi comme conséquence d étendre les principes de gestion de la politique à l ensemble des bassins versants du Québec méridional, en divisant cet ensemble en 40 zones hydriques confiées chacune à la charge d un OBV. C est ainsi que le Conseil de bassin de la rivière Montmorency (CBRM) s est vu confié la charge de la zone hydrique Charlevoix- Montmorency, et est devenu l OBV-CM. L organisme formé de trois employés permanents, appuyé à l occasion par quelques étudiants et stagiaires, a le mandat de produire le PDE pour tout le territoire couvert par la zone hydrique Charlevoix-Montmorency (les limites de la zone sont précisées à la figure 2, p.8). Le PDE est un document très exhaustif, qui s élabore en plusieurs étapes. La figure 1 démontre d une part les différentes étapes descriptives d un Plan directeur de l eau et d autre part les différents items que devrait contenir le Diagnostic. C est donc suite au Portrait, qui est une description de toutes les caractéristiques du bassin versant qui peuvent avoir un intérêt pour la gestion intégrée de l eau, que s élabore le Diagnostic. Il s agît d une étude des problèmes liés à l eau et aux écosystèmes associés. Ces problèmes peuvent avoir trait aux eaux de surface et souterraines et concernent les enjeux de quantité, qualité, sécurité, accessibilité et les écosystèmes. Contrairement au Portrait qui expose les causes

des problèmes, le Diagnostic expose les problèmes et leurs effets, puis établit des relations entre les causes et les effets. 6 Figure 1 : Étapes d élaboration d un PDE; 16 éléments du Diagnostic retrouvés dans la première génération des PDE [site internet du CBRM] L OBV-CM avance actuellement la rédaction de son PDE en subdivisant la zone hydrique Charlevoix-Montmorency en 9 chapitres, se rattachant soit à une grande rivière, comme la

7 rivière Montmorency par exemple, ou encore à un regroupement de plusieurs petits bassins versants indépendants (plus un chapitre général). L un de ces chapitres est le bassin versant de la rivière Sainte-Anne du Nord. Le but de ce travail est de réaliser une partie du Diagnostic pour ce bassin versant. Ce travail se limitera plus spécifiquement à l élément du PDE qu est la qualité de l eau de surface. Les objectifs spécifiques de l essai, sont : 1. Déterminer l IQBP (indice de qualité bactériologique et physico-chimique de l eau): 1.1. Compiler les données de qualité de l eau existantes (Été 2010 et été 2011), puis celles acquises cet automne (2011) sur les 5 points d échantillon 1.2. À l aide du document en ligne sur le site du MDDEP, Développement d un indice de la qualité de l eau bactériologique et physico-chimique de l eau (IQBP) pour les rivières du Québec, effectuer le calcul de l IQBP pour les stations d échantillonnage 1.3. Faire une appréciation des résultats 2. Énumérer les sources de détérioration et leurs impacts négatifs sur la qualité de l eau de surface du territoire 2.1. Décrire les problématiques relevées et faire des liens entre les causes et les effets de ces dernières 2.2. Décrire les problématiques générales et faire des liens entre les causes et les effets de ces dernières 3. Élaborer une carte thématique illustrant les principaux éléments discutés ayant une influence sur la qualité de l eau dans le bassin versant à l aide du logiciel ArcGIS Ce projet d essai s inscrit directement au cœur des enjeux, des orientations et des objectifs du PDE de l Organisme de bassins versants Charlevoix-Montmorency (OBV-CM). L information qu il contient servira directement ou indirectement à la rédaction d une partie intégrante du PDE pour cet organisme.

8 Chapitre 1 : Région d étude et description des données 1.1 Région d étude Cette section reprend en partie le texte original contenu dans le portrait préliminaire de l OBV-CM La rivière Sainte-Anne du Nord prend sa source dans le lac Sainte-Anne du Nord situé dans le parc des Grands-Jardins et se jette dans le fleuve Saint-Laurent à Sainte-Anne-de- Beaupré. Le bassin versant a une superficie de 1083 km², dont la majorité est sous couvert forestier. La figure 2 montre une carte du bassin versant avec ses principales limites. Figure 2 : Limites du bassin versant de la rivière Sainte-Anne du Nord et de ses municipalités et territoires [OBV-CM, 2012]

9 Le territoire du bassin versant est couvert par 8 municipalités et 3 territoires non-organisés, qui sont compris dans 2 municipalités régionales de comté (MRC). Selon une estimation sommaire, il y aurait un peu plus de 7000 résidents sur le territoire du bassin versant [OBV- CM, 2012]. La population est majoritairement située près du fleuve Saint-Laurent, soit à l embouchure de la rivière et le long de la route 138 et de l avenue Royale à Saint-Ferréolles-Neiges. Les sites de villégiature accueillent également des résidences secondaires. Une grande portion du territoire est occupée par des éléments importants tels qu une partie des terres appartenant au Séminaire de Québec, la pourvoirie Gesti-Faune du Manoir Brûlé, une section de la Réserve faunique des Laurentides, une partie du parc national des Grands- Jardins, ainsi qu une petite portion de la ZEC des Martres. La rivière Sainte-Anne du Nord prend sa source en altitude, soit à 1000 m, dans le parc national des Grands-Jardins et dans la Réserve faunique des Laurentides. Elle parcourt environ 90 km jusqu à son embouchure qui est située dans la ville de Beaupré [Canards Illimités Canada, 2008]. Le débit moyen de la rivière avoisine les 25 m³/s et varie entre 0,14 m³/s et 708,0 m³/s en fonction des périodes de crues et d étiage [MDDEP, 2000]. Selon le MRNF, il y aurait 1443 km d hydrographie dans le bassin versant de la rivière Sainte-Anne du Nord et il comporterait environ 500 lacs. L annexe 1 présente une carte illustrant l hydrographie du bassin versant, alors que l annexe 2 présente des tableaux où figurent les principaux affluents et lacs du bassin versant. Le bassin versant de la rivière Sainte-Anne du Nord est principalement situé sur le Bouclier canadien, dans la province géologique de Grenville, à l exception d une petite partie du territoire près de l embouchure, qui se situe dans les basses-terres du Saint-Laurent. Les deux entités géologiques sont séparées par la faille de Cap Tourmente qui se trouve au pied du Canyon Sainte-Anne. [OBV-CM, 2012] Aussi appelé la chaîne des Laurentides, le Bouclier canadien est associé à un paysage accidenté et morcelé. Dans le nord du bassin versant, les pentes sont plus accentuées et les affleurements rocheux fréquents. Dans ces secteurs montagneux, l altitude peut varier de 300 à 500 mètres sur de courtes distances et dépasse fréquemment les 800 mètres d altitude

10 au-dessus du niveau de la mer. Par contre, le long de la rivière Sainte-Anne, les reliefs sont plus doux et les formes sont plus arrondies. [Rompré et Gagnon, 2000] Suite à la faille de Cap tourmente et jusqu à l embouchure de la rivière, les basses-terres du Saint-Laurent sont surtout caractérisées par un bassin sédimentaire provenant d une succession de dépôts glaciaires et marins durant la période du Quaternaire composés essentiellement de grès, de calcaire et de schistes [Rompré et Gagnon, 2000]. La figure 3 montre la topographie du bassin versant de la rivière Sainte-Anne du Nord. Figure 3 : Topographie du bassin versant de la rivière Sainte-Anne du Nord [OBV-CM, 2012]

11 Le climat retrouvé dans le bassin versant de la rivière Sainte-Anne du Nord est subhumide de type continental tempéré, à hivers froids et à étés chauds. Selon les altitudes et la proximité du fleuve Saint-Laurent, des variations de température sont enregistrées. Les précipitations moyennes annuelles varient entre 1 100 mm et 1 400 mm par an selon la localisation dans le bassin versant. La figure 4, tirée du portrait préliminaire de l OBV-CM, présente les précipitations annuelles moyennes pour l ensemble du bassin versant et de ses environs. Figure 4 : Précipitations annuelles moyennes dans le bassin versant de la rivière Sainte-Anne du Nord [OBV- CM, 2012]

12 Le territoire du bassin versant est majoritairement forestier, mais la région du sud connaît une forte activité agricole, là où la population y est plus fortement peuplée. On retrouve également des milieux humides, soit 559 hectares, ce qui représente 0.5% de la superficie. La rivière Sainte-Anne du Nord offre un spectacle grandiose avec ses nombreuses chutes en aval. On note la présence des chutes Sainte-Anne d une hauteur de 74 mètres, encaissées dans un impressionnant canyon où la rivière a creusé un lit de près de 120 mètres de profond sur une distance de plus de 1,6 km de long [Faessler, 1940]. De même, les Sept- Chutes qui dévalent en cascades un escarpement de près de 128 mètres et qui s engouffrent dans des gorges taillées dans le roc composé de gneiss et de granites précambriens [Hydro- Québec, 2010b]. Au pied du Mont-Sainte-Anne, les Chutes Jean-Larose sont composées de trois cascades majestueuses de 12, 19 et 41 mètres de hauteur. Ces magnifiques chutes creusent des sillons dans la roche calcaire pour terminer leurs courses dans de magnifiques bassins. [OBV-CM, 2012] Selon mes hypothèses, l occupation particulière de ce territoire devrait restreindre l observation de problématiques majeures au niveau de la qualité de l eau. En effet, le territoire n est que relativement densément peuplé dans sa portion très au sud, la seule où l on rencontre des zones urbaines et agricoles ; la majeure partie du territoire est par ailleurs gérée par des organismes privés et gouvernementaux auxquels sont associées des réglementations strictes et contrôlés, ainsi l industrie forestière, qui est la principale activité économique du territoire, est bien encadrée. Ces informations sont pour la plupart illustrées sur la carte thématique réalisée lors de cet essai et présentée à la section 4.4. 1.2 Paramètres analysés lors de cette étude Il existe une très grande quantité de paramètres qui peuvent caractériser l état de la qualité d une eau. Certains sont cependant plus descriptifs que d autre, selon la problématique que l on souhaite caractériser. Le niveau d eutrophisation ou la potabilité sont des exemples de problématiques susceptibles d être rencontrées lors de l étude de la qualité de l eau. Selon

les moyens qui leur sont disponibles, et avec l objectif de se centrer sur des paramètres «clés», l OBV-CM a choisi quelques paramètres physiques, chimiques et biologiques pour lesquels il s est donné comme objectif d acquérir des données, de les analyser, puis de les commenter. Le tableau 1 à la page suivante, présente l ensemble des paramètres qui sont analysés. Liste des paramètres physiques, chimiques et biologiques analysés Chimiques Physiques Biologiques Azote ammoniacal (mg/l NH3) Solides en suspension (mg/l TSS) Coliformes fécaux (UFC/100ml) Orthophosphate (mg/l P) Couleur apparente (u Ptco) Nitrites / Nitrates (mg/l NO 3 ) Température de l'eau ( C) Phosphore total (mg/l P) ph Tableau 1 : Liste des paramètres analysés sur les échantillons Comme il le sera mentionné plus en détail dans la section 2.1.2 (p. 19), l essentiel des paramètres sont analysés directement par l OBV-CM, à l aide d une trousse d analyse portable (trousse Hach ) constituée essentiellement d un spectrophotomètre et de réactifs de colorimétrie. Cet outil est un moyen économique et fiable d obtenir des résultats, mais il est toutefois limité au traitement de quelques paramètres chimiques. Il y a des paramètres, telle la chlorophylle a, que l OBV-CM n est malheureusement pas en mesure d acquérir. Le choix de ces paramètres «clés» est en grande partie justifié par l objectif d être en mesure de calculer l IQBP 5 (à 5 paramètres, voir section 3.2, p. 24) pour certains points d échantillon. Ces 5 paramètres sont : l azote ammoniacal (mg/l NH3); les nitrites / nitrates (mg/l NO 3 ); le phosphore total (mg/l P); les solides en suspension (mg/l TSS; TSS vient de l anglais pour solides en suspension totaux); les coliformes fécaux (UFC/100ml; UFC pour unités formant une colonie). L orthophosphate, qui est la portion de phosphore libre et non-dissoute contenue dans l eau, est un paramètre compilé d abord puisqu il est facile à obtenir avec les équipements disponibles, mais surtout puisqu il permet dans certains cas de valider le paramètre du phosphore total. Il arrive en effet que, suite aux diverses manipulations, la lecture du 13

14 phosphore total soit irrégulière; en tel cas on subtilise alors celle-ci par la valeur de l orthophosphate, en mentionnant qu il s agît d une valeur ajustées (voir en exemple, dans l annexe 5 qui compile les données obtenues, les valeurs de phosphore ayant un *). De façon similaire, le paramètre de la couleur apparente joue le même rôle que l orthophosphate, en ce sens qu il est compilé afin de valider les résultats obtenus pour le paramètre des solides en suspension. La lecture du ph était prise au début de la campagne d échantillonnage, car à cette époque ce paramètre faisait parti de ceux inclus dans le calcul de l IQBP (voir section 3.2.1, p. 24); sa compilation a été laissée de côté dès l été 2011. Enfin, la température est compilée pour deux raisons principales : elle sert d abord dans les équations de calcul de l IQBP 5, puisqu elle a une influence sur les coefficients de solubilité dans l eau des différentes substances, puis parce qu elle constitue un outil simple à acquérir et permet d effectuer diverses interprétations. 1.3 Données disponibles et points d échantillon Pour le PDE, le MDDEP demande aux OBV d utiliser les données de qualité de l eau déjà existantes pour caractériser la qualité de l eau de leurs bassins versants. Pour le bassin versant de la rivière Sainte-Anne du Nord, il n existe pas de données complètes s appliquant à la méthode de calcul de l IQBP ; le peu de données recueillies ne sont souvent que ponctuelles et/ou n intègrent pas l ensemble des paramètres d intérêt. L OBV- CM a donc procédé à l échantillonnage du bassin dans sa région densément peuplée selon des points jugés d intérêt, de façon à considérer des endroits susceptibles de rencontrer des problématiques de qualité (exutoire de la rivière, amont et aval d une usine de traitement des eaux usées, etc.) Les données disponibles sont limitées à quelques prises d échantillons effectuées par l OBV Charlevoix-Montmorency, ainsi qu à un point d échantillonnage du Réseau-rivière dont les analyses mensuelles ont été réalisées à partir du 11 juillet 2011. La campagne d échantillonnage s est effectuée de la mi-juin à la mi-octobre pour les 2 années 2010 et 2011, en allant généralement à la plupart des points d échantillon aux 2 semaines. Ne disposant pas des moyens d effectuer des prises d échantillons sur l ensemble du territoire,

15 les points d échantillon ont été choisis afin d obtenir une vue d ensemble adéquate de la qualité de l eau de la région délimitée par le bassin versant. Deux des points d échantillon sont par conséquent rattachés à la surveillance globale de la qualité de l eau de la rivière Sainte-Anne du Nord, caractérisant celle-ci à l amont de la zone affectée par la densification de la population, puis à l exutoire, soit à l aval de cette zone. D autres points ont été choisis sur des tributaires, à des endroits visant à maximiser les chances de rencontrer une problématique de qualité de l eau. L annexe 3 cartographie les points d échantillon et en précise les coordonnées GPS. Un résumé des caractéristiques de ces points suit : 1. Pont Abitibi-Price : Il est situé à la limite des Terres du Séminaire de Québec, sur la rivière du Mont-Saint-Étienne, à l endroit le plus rapproché et accessible de l embouchure de cette rivière dans la Sainte-Anne du Nord. L intérêt de sonder l exutoire de cette rivière est de savoir si elle est une source de contamination pour la rivière Sainte-Anne du Nord. Les données couvrent la période des étés 2010-2011. Ce point constitue à lui seul la station Mont St-Étienne (alors qu un point d échantillonnage est un point fixe et unique où l on puise une donnée, une station peut inclure plus d un points d échantillonnage situés assez près pour faire partie ensemble d un calcul de l IQBP). (9 mesures) 2. Pont rang Sainte-Marie : Légèrement en aval du point 1, sur la même rivière du Mont-Saint-Étienne. Ce point de mesure a été ajouté durant l été 2011 pour vérifier si les E. Coli retrouvés en grand nombre lors du sondage du point 1 (voir annexe 5 pour les valeurs) proviennent des chalets situés entre les 2 premiers points ou en amont. Un autre objectif était de faire un suivi avec la municipalité (Saint-Ferréolles-Neige). Les données couvrent la période de l été 2011 uniquement et seulement les coliformes fécaux. Ce point n est pas inclus dans une station pour le calcul de l IQBP. (2 mesures) 3. Pont Saint-Léon : Situé sur la rivière Sainte-Anne du Nord en amont de la zone où la population du bassin versant est la plus dense, les valeurs de ce point sont considérées comme étant moins influencées par les activités humaines. Il est estimé

16 que ces valeurs représentent assez fidèlement ce que l on retrouverait sur l ensemble du parcours de la rivière Sainte-Anne du Nord précédant ce point. Un sous-objectif était de vérifier le pouvoir de dilution de la rivière sur d éventuels contaminants en provenance de la rivière du Mont St-Étienne dont la confluence est située à quelques centaines de mètres. Les données couvrent la période des étés 2010-2011, les coliformes fécaux n ayant été analysés qu à partir de juillet 2011. Ce point constitue à lui seul la station Saint-Léon. (9 mesures) 4. Pont Taschereau : Situé à quelques centaines de mètre avant l exutoire de la rivière Sainte-Anne du Nord dans le fleuve Saint-Laurent, ce point caractérise la partie la plus basse de la rivière. Les données couvrent la période des étés 2010-2011. À partir du 11 juillet 2011, les données ont été prises par le MDDEP via le Réseau- Rivière. Ce point constitue à lui seul la station Taschereau. (9 mesures) 5. Pont rue du Pont : Situé sur la rivière Lombrette, dans la municipalité de Saint-Titedes-Caps, l intérêt est similaire à celui du point 1, mais pour ce tributaire. Les données couvrent la période des étés 2010-2011. À partir du 20 juillet 2011, le point d échantillon a été déplacé au point 6. Avec ce dernier, ce point constitue la station Lombrette. (7 mesures). 6. Lombrette : Quelques centaines de mètres en aval du point 5, ce point est situé en aval de l usine de traitements des eaux usées de la municipalité. L intérêt de ce point est de vérifier si les rejets de l usine ont une influence sur la qualité de l eau de la rivière. Il est aussi encore plus près de l exutoire de la Lombrette. Les données couvrent la période de l été 2011 uniquement et sont les seules à inclure les coliformes fécaux pour la station Lombrette, incluant les point 5 et 6. Il fait partie de la station Lombrette. (2 mesures) 7. Parc des Grands-Jardins : Une seule mesure a été prise le 4 octobre 2011 à ce point. L objectif est de caractériser l état de la qualité de l eau à la source de la rivière Sainte-Anne du Nord. Ce point n est pas inclus dans une station pour le calcul de l IQBP.

Chapitre 2 : Méthode Cette section présente la méthode utilisée. Il est question dans un premier temps de la méthode utilisée pour faire le calcul de l IQBP, de la prise des échantillons jusqu à leur analyse. On y retrouve ensuite la méthode adoptée pour dresser l inventaire des problématiques associés à la qualité de l eau du bassin versant. S ensuit la façon dont a été réalisée la carte thématique. 2.1 Analyse des données et calcul de l IQBP La méthode du calcul de l IQBP est décrite en détail dans la section 3.2 (p. 24) en même temps que la présentation générale de cet outil pour des raisons de fluidité du texte. 2.1.1 La prise des échantillons Les données recherchées sont obtenues pour chaque point d échantillon à partir de deux prélèvements; l un est réservé à l analyse des paramètres biologiques (coliformes fécaux) et l autre pour les paramètres chimiques. Il est donc nécessaire de remplir deux bouteilles par point d échantillon à chaque échantillonnage. Pour chaque prélèvement, la méthode consiste à immerger une bouteille en plastique stérilisé dans le cours d eau à une certaine profondeur, soit environ un pied sous la surface. On évite ainsi de prendre directement l eau de surface et ce qui y surnage et on évite également de toucher le fond du cours d eau. Les coordonnées GPS de chaque point d échantillon ont été prises à l aide d un GPS et annotées avec les données. Suite à une erreur de manipulation, ces coordonnées ont été laissées de côté, puis ont été récupérées ensuite à l aide du logiciel Google Earth, qui a permis de les déterminer avec une grande efficacité. Ces coordonnées sont disponibles à l annexe 3. Les échantillons sont généralement pris à partir d un pont, car cela facilite les manipulations et il est facile de retourner échantillonner exactement au même endroit. La bouteille est maintenue à la verticale grâce à une fixation spécialement conçue pour cet usage (voir photo à la figure 5) et est suspendue à une corde. 17

18 Figure 5 : Exemple d échantillonnage (rivière Montmorency, par Payse Mailhot) On rempli une première fois la bouteille de prélèvement afin de conditionner celle-ci à l eau du cours d eau; les lectures de la température et du ph sont effectuées à cette étape. On vide ensuite la bouteille pour la remplir à nouveau; on rempli alors avec son contenu la deuxième bouteille, qui est destinée à l analyse bactériologique. On rempli finalement une troisième fois la bouteille de prélèvement en s assurant qu il y ait le moins d air possible une fois fermée avec le bouchon (qui a été conditionné lui aussi préalablement); cette bouteille contient alors l échantillon servant à l analyse de tous les autres paramètres. Les bouteilles sont identifiées, puis conservées dans une glacière afin de maintenir la température autour de 4 C pour de ne pas altérer l intégrité des échantillons jusqu à ce qu en soit fait l analyse. Préservés de la sorte, il ne faudra pas leur faire excéder un délai supérieur à 24 heures avant l analyse. Il faut prévoir ainsi le temps nécessaire à la cueillette et à l analyse des échantillons à l intérieur de cette période. Les bouteilles servant à déterminer la quantité de coliformes fécaux sont également reconduites au laboratoire qui en effectue l analyse, durant la même période. 2.1.2 Processus d analyse des échantillons Les coliformes fécaux sont analysés par un laboratoire accrédité par le MDDEP pour ce type d analyse. La température et le ph sont annotés au site d échantillonnage à l aide d un thermomètre et de bandes de papier ph. Tous les autres paramètres sont analysés à l aide

19 d une trousse de laboratoire portable, essentiellement constituée d un spectrophotomètre et de divers réactifs de colorimétrie préemballés selon un dosage fixé; le modèle du spectrophotomètre est le DR-2800 de la compagnie Hach. Ces paramètres sont : solides en suspension, couleur apparente, azote ammoniacal, orthophosphates, nitrites/nitrates et phosphore total. Le principe commun à l analyse de ces paramètres à l aide du spectrophotomètre est la méthode d obtention des mesures. L appareil interprète la longueur d onde obtenue à travers un échantillon soumis à divers réactifs colorant selon les paramètres à mesurer. Pour permettre l analyse, l appareil compare chaque échantillon avec un blanc constitué d eau déminéralisée ou d eau de rivière, selon le protocole. Un calcul s effectue automatiquement en utilisant des relations entre la longueur d onde lue par l appareil et la concentration du paramètre d intérêt analysé dans l échantillon; la mesure est alors affichée dans les unités qui correspondent à celles du paramètre. L appareil comporte une programmation préétablie pour chaque paramètre analysé. On obtient ainsi des données semi-quantitatives des paramètres recherchés. L annexe 4 présente un résumé de la méthode et des réactifs utilisés pour chaque paramètre, tandis que la figure 6 montre d une part une photo de l appareil et d autre part une séance d analyse d échantillon. Figure 6 : Spectrophotomètre et séance d analyse d échantillon (par Payse Mailhot) 2.2 Inventaire des sources de détérioration et de leurs impacts négatifs sur la qualité de l eau du territoire Au sein de cet inventaire, il y a deux sous-groupes : les problématiques relevées, pour lesquelles il existe des données ou des études précises qui font état de la situation, puis les

20 problématiques générales, pour lesquels il n y a pas d outil de quantification ou d évaluation mais qui constituent néanmoins des menaces pour la qualité de l eau. Dans un premier temps une liste de problématiques générales a été dressée, à la manière d un brainstorming. Chaque item de la liste a été développé selon les impacts sur la qualité de l eau qui lui étaient associés. La liste a été révisée par Payse Mailhot afin de bien représenter la réalité de ce bassin versant. Il faut cependant garder en tête qu à la manière de l ensemble du PDE, cette partie est vouée à une constante évolution et que d autres problématiques risquent d être relevées ou envisagées. En se servant des cas déjà soulignés dans le Portrait du bassin versant, de même qu à certains cas répertoriés suite à une enquête auprès des différents propriétaires du territoire, et enfin à la suite des analyses effectuées par l OBV-CM, les items de la liste ont été divisés selon leur nature (problématiques relevées ou générales). En procédant cas par cas, une discussion sur la nature de la problématique s est établie, avec une emphase sur les relations entre les causes et les effets de cette dernière. Les sections 4.2 (p. 33) et 4.3 (p.44) présentent l ensemble de ces discussions. 2.3 Élaboration des cartes thématiques La carte thématique est effectuée à l aide du logiciel ArcGIS, dans les locaux de l OBV- CM qui en détient une licence. Ce logiciel, comme son nom le suggère, est un outil permettant de travailler sur un système d information géographique (SIG), en utilisant les données spatialement référencés qui proviennent de la base de données ACRIGéo. L Approche de coopération en réseau pour l information géographique (ACRIGéo) a été mise en place au gouvernement du Québec. Cette approche a permis le partage de l information géographique entre les différents ministères et organismes et leur réseau, dont l OBV-CM. Les jeux de données intégrées contiennent plus de 300 couches d information de divers ordres (réseau hydrographique, routes, base topographique, etc.) dans l infrastructure et les applications. [MSP, 2010]

21 Chapitre 3 : Analyse des résultats Cette section présente les résultats de l analyse des données suite à la collecte des échantillons, puis le calcul des IQBP. Les autres objectifs de l essai constituant en des discussions sur les problématiques rencontrées et leur cartographie, ces derniers seront exploités plutôt dans la section 4 (p. 30). 3.1Analyse des données Les résultats des analyses chimiques et bactériologiques sur les échantillons ne révèlent pas à première vue de problématique sévère. Dans son ensemble, la rivière Sainte-Anne du Nord présente les caractéristiques d une eau de relativement bonne qualité, ce qui semble vérifier les hypothèses soulevées auparavant (dernier paragraphe de la section 1.1, p. 13). L annexe 5 présente la liste complète des données obtenues suite aux analyses. Selon le point d échantillon, on y voit les valeurs obtenues et ses unités pour chaque paramètre, les espaces en blanc correspondant en l absence de donnée à cette date. Il faut dire que la stratégie discutée jusqu ici pour le choix des endroits d échantillonnage et des paramètres stratégiques (voir les sections 1.2, p. 13 et 1.3, p. 15) s est établie au fur et à mesure que progressait l acquisition des connaissances du terrain, ainsi les données ne contiennent pas toujours tous les paramètres d intérêt pour chaque point d échantillon. On peut voir également des valeurs surlignées en jaune, indiquant que les valeurs seuils selon l indice IQBP ont été dépassées pour la classe «bonne»; (se référer au tableau 4 p. 28 pour les valeurs des seuils). En plus des données, l annexe 5 précise, pour chaque date d échantillon, certaines conditions générales associées à l ensemble du bassin versant, soit : un qualitatif de condition météorologique du jour de prise des échantillons (Soleil ou Pluie); le niveau estimé du débit de la rivière Sainte-Anne du Nord à son exutoire, en m 3 /s; puis les précipitations totales de la veille du jour d échantillonnage, en mm d eau. Ces conditions générales s avèrent utiles afin de commenter les résultats obtenus, puisqu elles ont une grande influence sur les conditions physico-chimiques du cours d eau. La quantité des

22 précipitations et surtout l intensité des averses ont en effet une action directe sur la dynamique de transfert des matières solides et dissoutes en provenance des sols vers les cours d eau. Les données de précipitations ont été obtenues suite à une demande envoyée à M. Benoît Gagnon du Service de l'information sur le milieu atmosphérique (SIMAT), à la Direction du suivi de l'état de l'environnement (DSÉE) du (MDDEP). Elles ne permettent cependant pas à elles seules d évaluer l intensité des précipitations, n informant que sur la quantité totale quotidienne atteinte. Il a été par ailleurs choisi d observer les précipitations de la veille, pour tenir compte du délai d écoulement moyen avant que la majeure partie de l eau libre, provenant des précipitations, se soit acheminée à l exutoire. Selon M. Jean Landry, directeur de l OBV-CM, ce délai se situe aux alentours de 12 heures. Puisque les données de précipitations disponibles n indiquent qu un total quotidien et comme les échantillonnages se sont effectués généralement le matin, les données de la veille sont les plus pertinentes. Les données de débit estimé de la rivière Sainte-Anne du Nord à son exutoire ont été obtenues à l aide d un calcul basé sur les données des rivières Montmorency et Malbaie, dont les bassins versants bordent respectivement à l ouest et au nord-est celui de la rivière Sainte-Anne du Nord. Il n y a pas de station hydrométrique sur la rivière Sainte-Anne du Nord, contrairement aux deux autres, dont les données sont disponibles en ligne au Centre d expertise hydrique du Québec à l adresse suivante : http://www.cehq.gouv.qc.ca/suivihydro/index.asp. L annexe 6 présente la grille de calcul utilisée et les résultats obtenus, en gris, pour les valeurs estimées de débit. Les équations utilisées sont également indiquées au bas de la grille. Les coefficients des équations sont résumés dans le tableau qui suit : Bassin Superficie (km2) Précipitation moyenne annuelle (mm) Montmorency 1100 1550 Malbaie 1700 1050 Sainte-Anne du Nord 1083 1300 Tableau 2 : Coefficients utilisés pour le calcul du débit estimé de la rivière Sainte-Anne du Nord (données de précipitation tirées de la figure 4, p. 12)

23 La méthode de calcul a été proposée par un ingénieur en hydrologie du centre d expertise hydrique du Québec (M. Louis-Guillaume Fortin) et adaptée par Mme Payse Mailhot, directrice de l essai, pour tenir compte de deux facteurs : d une part, la relation linéaire entre le rapport des superficies des bassins versants adjacents et le rapport de leurs débits respectifs (si l on considère des précipitations égales), d où les rapports 1083km 2 /1100km 2 et 1083km 2 /1700km 2 ; d autre part, la relation linéaire entre le rapport des précipitations annuelles moyennes des bassins versants adjacents et le rapport de leurs débits respectifs, d où les rapports 1300mm/1550mm et 1300mm/1050mm. Les données du débit estimé de la rivière Sainte-Anne du Nord à son exutoire renseignent sur la tendance volumétrique instantanée (basée sur des mesures quotidiennes) engendrée par les précipitations récentes, mais ne précisent toujours pas l intensité atteinte par ces dernières. Par contre, en considérant ces données de pair avec celles des précipitations de la veille, il est alors possible d évaluer de façon satisfaisante le degré d intensité des précipitations, et donc de savoir si les conditions météorologiques ont eu un impact sur les paramètres analysés. 3.2 IQBP 5 Avant d aborder le calcul de l IQBP, une présentation générale de l indice est ici décrite et permet de comprendre entre autre la nuance qu apporte le sous-indice «5» dans l IQBP 5. 3.2.1 Présentation de l IQBP 5 Pour profiter de l avantage d un point de comparaison commun et standardisé entre les cours d eau de la zone hydrique Charlevoix-Montmorency, voire ceux contenus dans les autres zones hydriques du Québec, il a été choisi de calculer l indice de la qualité bactériologique et physico-chimique de l eau (IQBP), pour les principaux points d échantillon où s est établi le suivi de la qualité de l eau sur les deux dernières années. Grâce à ce calcul, quatre valeurs d IQBP 5 ont ainsi été attribuées, correspondant aux lieux suivants : IQBP_MSE pour la station Mont St-Étienne; IQBP_PSL pour la station Pont St- Léon; IQBP_Lombrette pour la station Lombrette; puis IQBP_PT pour la station Pont Taschereau.

24 Mis au point par la Direction du suivi de l'état de l'environnement (DSEE) du MDDEP, l indice IQBP utilise une série de variables physico-chimiques (voir première ligne en noir du Tableau 3) afin d évaluer la qualité générale de l eau des cours d eau. Les abréviations utilisées dans le tableau se rapportent aux paramètres à analyser, qui sont dans l ordre : coliformes fécaux (UFC/100 ml), chlorophylle a (µg/l), demande biochimique en oxygène dissous (mg/l), matières en suspension (mg/l), azote ammoniacale (mg/l), nitrites et nitrates (mg/l), oxygène dissous (mg/l), ph (potentiel d hydrogène), phosphore total (mg/l), puis la turbidité. La température est généralement incluse dans les données pour être tenue en compte dans les calculs, étant donné son influence sur la solubilité des différents constituants dans l eau. Le résultat correspond aux besoins en matière de qualité, pour assurer certains usages potentiels associés à l eau (baignade, activités nautiques, approvisionnement en eau pour la consommation, protection contre l'eutrophisation, protection de la vie aquatique). À l origine, le MDDEP préconisait l utilisation des dix variables comprises dans le tableau 3, mais avec le temps, certaines variables ont été retranchées (quatre parmi les dix) et l IQBP 6 est désormais le standard utilisé au ministère. Exemple type de grille de calcul d'iqbp CF CHLA DBO5 MES NH3 NOX OD PH PTOT TURB IQBP N 13 12 13 12 13 13 13 13 13 13 13 I_MIN 0 89 91 74 93 86 31 88 49 67 0 I_Q25 2 92 96 80 96 90 88 91 87 77 2 I_MÉDIAN 17 93 97 83 96 93 94 94 97 79 17 I_Q75 36 96 99 90 98 94 99 96 97 81 36 I_MAX 66 97 99 96 100 95 100 100 100 90 66 Tableau 3 : Exemple type d une grille de calcul d IQBP Selon M. Marc Simoneau, coordonnateur des études de bassin versant à la DSÉE du MDDEP, les quatre variables ont été retranchées pour les raisons suivantes : La DBO 5 et l'oxygène dissous ont cessé d'être mesurés à la suite du constat que la majorité des mesures de DBO 5 se situaient en deçà de la limite de détection de la méthode analytique et que les mesures diurnes d'oxygène dissous ne posaient pas de problème. Le retrait de la variable ph du calcul de l'indice découle du fait que ce paramètre présente sur le Bouclier canadien des mesures naturellement faibles, qui ont pour effet de limiter la qualité de l'eau. Une modification à venir de l'indice permettrait

25 de prendre en compte les particularités régionales de ce paramètre et de le réintégrer dans le calcul. La turbidité a été retranchée suite à l observation qu'elle constituait souvent la seule variable qui limitait la qualité de l'eau. Lorsque la turbidité ne s'accompagne pas d'autres mesures élevées de MES ou de phosphore, lesquelles démontreraient un problème de ruissellement de surface et d'érosion des sols. Il devient alors évident que la turbidité est une caractéristique intrinsèque du cours d'eau et de son bassin versant. Elle ne dénote pas alors un quelconque problème associé à des activités humaines. Parmi les six paramètres restants, seule la chlorophylle a n a pu être analysée, puisque la trousse Hach TM, avec laquelle l OBV-CM exécute ses analyses, ne permet pas de le faire pour ce paramètre. Qui plus est, le MDDEP recommande de compiler des données pour chaque paramètre sur trois ans, à intervalles réguliers entre mai et octobre. C est pendant cette période de l année que la composition physico-chimique et la qualité bactériologique de l eau sont le plus susceptibles d affecter la vie aquatique et les usages associés aux cours d eau. [Hébert, S., 1997] Les données disponibles ne sont cependant compilées que sur deux ans dans notre cas. Finalement, les données pour le paramètre bactériologique des coliformes fécaux ne sont pas complètes pour plusieurs points et/ou périodes d échantillonnages. Le calcul de l IQBP n a ainsi pu être réalisé de façon strictement conforme avec la méthode préconisée par le MDDEP. Il n est alors pas possible de comparer directement les résultats obtenus avec ceux calculés selon cette méthode. Toutefois, la mécanique de calcul de l'indice est identique et la notion de facteur limitant de la qualité de l'eau, qui est à la base du calcul de l IQBP 6, est maintenue pour l exercice [Selon Marc Simoneau, MDDEP]. Les résultats du calcul demeurent donc une évaluation sommaire efficace de la qualité de l eau pour les différents points d observation. Il est certain que sa précision s améliorera en même temps que sa qualité selon la poursuite des analyses des prochaines saisons à venir.

26 3.2.2 Calcul de l IQBP 5 La méthode de calcul de l IQBP est la suivante : pour chacune des stations échantillonnées, la valeur analytique de chacune des variables est transformée en un sous-indice (0 à 100) à l aide d une courbe d appréciation de la qualité de l eau, dont un exemple est donné à la figure 7. La variable qui déclasse correspond au paramètre ayant le sous-indice le plus faible. La valeur de ce sous-indice représente l IQBP du paramètre. Figure 7 : Exemple de courbe d appréciation de la qualité de l eau, dans ce cas-ci le phosphore total [Hébert, S., 1997] L IQBP attribué à une station donnée, pour une période donnée, correspond à la valeur médiane des sous-indices obtenus par toutes les données d un point d échantillon, pour toute la période de suivi (voir exemple au tableau 3, p. 25). Une eau de bonne qualité peut cependant dépasser un ou plusieurs critères de qualité. Les valeurs de l IQBP varient de 0 à 100 et constituent les cotes qui sont divisées en 5 classes, soit de très mauvaise à bonne (voir Tableau 4 à la page suivante).

27 Paramètres Abréviation Coliformes fécaux CF Unités UFC/100 ml Bonne 80-100 200 UFC/100 ml Satisfaisante 60-79 1000 UFC/100 ml Douteuse 40-59 2000 UFC/100 ml Mauvaise 20-39 3500 UFC/100 ml Très mauvaise 0-19 > 3500 UFC/100 ml Phosphore total PTOT mg/l 0,03 mg/l 0,05 mg/l 0,1 mg/l 0,2 mg/l > 0,2 mg/l Azote ammoniacal Nitrites- Nitrates Matières en suspension NH3 NOX MES mg/l mg/l mg/l 0,23 mg/l 0,5 mg/l 6 mg/l 0,5 mg/l 1 mg/l 13 mg/l 0,9 mg/l 2 mg/l 24 mg/l 1,5 mg/l 5 mg/l 41 mg/l > 1,5 mg/l > 5 mg/l > 41 mg/l Tableau 4 : Cotes selon les classes, ainsi que leurs valeurs seuils pour les sous-indices de chaque paramètre analysé [Hébert, S., 1997] Le calcul en tant que tel de l IQBP 5 fait appel à diverses formules dont l application s avère relativement rigoureuse. C est pourquoi la DSÉE du MDDEP a développé un utilitaire simple, fonctionnant sur la plateforme EXCEL, à l aide duquel il est possible d obtenir directement le résultat de l indice IQBP 5. Il n y a qu à compiler adéquatement les données dans la feuille prévue à cet effet. L utilitaire affiche alors un tableau duquel on soutire l indice, ainsi qu un graphique nous permettant d apprécier visuellement l état des différents paramètres et leur dispersion. L annexe 7 présente les résultats obtenus, pour le calcul des IQBP 5 des 4 stations d échantillonnage, grâce à cet utilitaire. La figure 8 présente quant à elle un résumé des résultats obtenus pour l ensemble des stations. La position des boîtes dans le graphique se réfère aux quartiles Q 25 et Q 75, soit respectivement les valeurs pour lesquelles 25% et 75% des autres valeurs leur sont inférieures. Les lignes verticales représentent l étendue des valeurs observées en délimitant les minima et maxima.

IQBP_PT IQBP_Lombrette IQBP_PSL IQBP_MSE N 10 9 8 9 I_MIN 50 42 37 50 I_Q25 78 55 69 68 I_MÉDIAN 90 69 83 79 I_Q75 94 81 88 80 I_MAX 96 88 92 92 28 100 80 60 IQBP 40 20 0 IQBP_PT IQBP_Lombrette IQBP_PSL IQBP_MSE Classes de qualité : 80-100 Bonne 60-79 Satisfaisante 40-59 Douteuse 20-39 Mauvaise 0-19 Très mauvaise Figure 8 : IQBP5 obtenus pour les 4 stations d échantillonnage L indice IQBP 5 démontre une eau dont la qualité est qualifiée d au moins satisfaisante pour l ensemble des stations d échantillonnage. Il est intéressant de constater que le plus bas indice est celui de la rivière Lombrette, un tributaire qui lorsqu on le compare avec l ensemble du territoire, est situé dans une zone densément peuplée. Par ailleurs, le meilleur indice est attribué à la station située à l exutoire, comme quoi le grand pouvoir de dilution de la rivière Sainte-Anne du Nord sur les quelques polluants de ses tributaires est ici illustré. À titre de comparaison, le MDDEP a calculé un IQBP 6 de 93, à l aide des données collectées par le Réseau-Rivière à cette même station (fin d été 2011 seulement). Tout comme l indice calculé dans ce travail, l indice du MDDEP pour cette station est basé sur

29 une courte période et il gagnera en précision au fur et à mesure que s agrandira l étendue de la période échantillonnée. Chapitre 4 : Discussion Cette section aborde dans un premier temps la discussion avec une appréciation globale des indices développés dans la section précédente, puis il y est discuté des différentes problématiques relevées sur le territoire et des impacts qu ils ont sur la qualité de l eau. Ensuite, il est question des problématiques générales, pour lesquelles il existe des enjeux réels sans qu on ne possède d outils de quantification ou d évaluation, et auxquelles des hypothèses sur les impacts probables sur la qualité de l eau de surface seront associées. Pour finir, il sera présenté la carte thématique schématisant la plupart des problématiques relevées et envisagées, ainsi que des éléments clés qui ont un impact sur la qualité de l eau du bassin versant de la rivière Sainte-Anne du Nord. 4.1 Appréciation des IQBP 5 Il est discuté ici d abord de quels ont été les paramètres déclassant pour les valeurs d IQBP 5 de chaque station et quels en ont été les causes. Les questions de corrélation des résultats avec les facteurs météorologiques sont ensuite examinées, puis quelques conclusions générales sont émises sur la portée et la valeur des indices calculés. 4.1.1 Paramètres déclassant pour chaque IQBP 5 calculé Pour la lecture de cette section, il est préférable de se référer au tableau 4 de la section 3.2.2 (P. 28), afin de retrouver les classes ainsi que les valeurs seuils pour les sous-indices de chaque paramètre. Station PSE : Ce sont les matières en suspension qui ont surtout affecté à la baisse la valeur de l IQBP 5 calculé, qui demeure cependant au-dessus du seuil de la classe bonne qualité (résultat = 83 > 80). C est en effet relié à l épisode de forte concentration en matières en suspension du 20 juillet 2011 (mesure de 26 mg/l TSS), une journée pourtant peu affectée par des précipitations et dans une moindre mesure au 13 juin 2011 (mesure de 8 mg/l TSS), où de très fortes précipitations

30 auront assurément entraîner une hausse pour cette variable. Cette susceptibilité à des événements ponctuels de la valeur de l IQBP 5 sera réduite avec plus de mesures dans le temps. Station Lombrette : Le résultat du pire IQBP 5 (résultat = 69) calculé lors de l exercice est attribuable au paramètre du phosphore. Le tiers des mesures ont révélés des valeurs en-deçà du seuil de 60, la classe de qualité douteuse, alors qu un autre tiers des mesures sont dans la classe satisfaisante. Cette station présente alors une certaine problématique au niveau de ce paramètre ; la poursuite des mesures et leur analyse confirmeront ce qui semble être, d après l actuelle distribution des données, une problématique qui n est pas ponctuelle sans être constante. Elle est plutôt épisodique avec une certaine occurrence. La section 4.2.1.1 (P. 34) présente les effets potentiels reliés à la trop grande concentration de phosphore dans les cours d eau. Station MSE : Le paramètre déclassant est également le phosphore pour cette station, quoiqu il ait pu en être autrement s il existait davantage de données pour le paramètre des coliformes fécaux, puisque l on a vu une certaine variabilité dans les valeurs de ce dernier à cette station. Il y a alors une sensibilité à rencontrer des problématiques au niveau de ces deux paramètres, pour laquelle se confirmera l ampleur avec l ajout de données. Se reporter aux sections 4.2.1.1 (P. 34) et 4.2.1.2 (P. 36) pour les effets potentiels reliés à la trop grande concentration de ces paramètres dans l eau. Station PT : Bien que ce semble n être attribuable qu à des événements ponctuels, c est encore une fois le paramètre du phosphore qui abaisse le plus significativement la valeur de l IQBP 5, là où on retrouve le meilleur résultat (90) parmi toute les stations. Il ne semble pas y avoir de problématique à cette station, la valeur calculée de l IQBP (et non l IQBP 5, puisque les futures mesures seront prises par le réseau rivière qui analyse la chlorophylle a) perdra sa sensibilité aux événements ponctuels où la concentration est anormalement élevée en phosphore. Le suivi permettra également de confirmer qu il n y a pas de problématique majeure ou même mineure avec ce paramètre à cet endroit.

31 4.1.2 Corrélation avec les facteurs météorologiques Suite à l examen des données de précipitation de la veille des jours d échantillonnage (en mm/j), ainsi que les données de débit estimé de la rivière Sainte-Anne du Nord (en m 3 /s), il n y a pas d évidence de corrélation qui se démarque entre ces dernières et les valeurs obtenues pour les paramètres analysés. On s attend généralement à rencontrer davantage de problématiques lors d épisodes d averse, puisque les précipitations entraînent par lessivage divers constituants dans les cours d eau. Cela dépend cependant des conditions hydrogéologiques locales ; les quantités d'eau et d'éléments lessivés dépendent de la capacité du sol à retenir ces derniers, de la hauteur de la nappe phréatique, du régime hydrique du sol, des précipitations, de la densité du couvert végétal et des pratiques d'épandage d'engrais minéraux ou organiques s il y a lieu. [AAC, 2007] Les données récoltées ont la qualité de représenter une bonne diversité de conditions météorologiques, ce qui est nécessaire afin d obtenir un portrait représentatif de la qualité de l eau du bassin versant. Elles ne démontrent cependant pas de tendance nette à ce que les épisodes d averse soient accompagnés d une hausse des constituants analysés. On remarque d autre part que la logique des saisons (grande crue au printemps, étiage en été, puis petite crue en automne) est respectée, lorsque l on compare la valeur du débit moyen annuel de la rivière, qui est d environ 25 m 3 /s, aux données de débits estimés. On remarque également qu à l été 2011, le débit de la rivière Sainte-Anne du Nord est significativement plus élevé qu en 2010, pour des précipitations totales similaires. Or, c est durant l année 2010 que la plupart des écarts face aux critères de qualité de l eau ont été rencontrés. Ceci suggère que pour cette région, la dynamique de transfert des éléments, dont ceux correspondant aux paramètres de l étude, serait peu sensible à de fortes averses. Rappelons que la géologie du bouclier canadien est constituée de roches ignées et métamorphiques, qui sont très peu solubles dans l eau et qui n ont pas une grande capacité de rétention. Comme il y a peu de rétention, il y a peu d éléments dissouts, adsorbés ou déposés prêts à être libérés lors d une variation significative de débit d écoulement (tel lors d une forte averse). Une plus grande période d échantillonnage aiderait cependant à vérifier cette hypothèse.

32 4.1.3 Discussion Tel qu il est présentement calculé, l IQBP 5 est limité pour les trois raisons suivantes : 1. Il manque dans les données le paramètre de chlorophylle a afin de pouvoir calculer l IQBP 6 (ou IQBP) et non un IQBP 5, pour alors avoir un point de comparaison avec un plus grand inventaire d indices calculés pour d autres stations situées ailleurs sur d autres bassins ou sous-bassins versants; 2. La période couverte minimale suggérée par le MDDEP est de trois ans, alors que les données disponibles ne le sont que pour une période de deux ans, ce qui affaiblie statistiquement la représentativité des résultats obtenus; 3. Pour le paramètre des coliformes fécaux, les données disponibles ne couvrent pas toute la période de suivi de 2 ans. Ce paramètre n est pas celui qui est limitant pour les quatre IQBP 5 calculés, mais il est possible qu il l aie été si les données étaient disponibles pour l ensemble de la période. Les indices calculés demeurent toutefois très intéressants, en dépit de ces limitations, car ils conservent la mécanique de calcul qui repose sur un facteur déclassant. Il est possible, sachant la portée statistique de l exercice, d avoir une bonne idée du niveau de qualité de l eau qui caractérise une station d échantillonnage, tout en soulignant quelles sont les problématiques à surveiller davantage et en suivre leur évolution dans le temps. Il faut prendre conscience également que l exercice n est pas terminé et qu il sera amélioré par l addition des données futures qui continueront à être recueillies au cours des prochaines années. L OBV-CM poursuivra d une part l échantillonnage de ses mêmes points discutés ici et d autre part le Réseau Rivière poursuivra sa collecte de données à la station du pont Taschereau à l exutoire de la rivière Sainte-Anne du Nord conjointement pour le compte du MDDEP et de l OBV-CM. 4.2 Problématiques relevées Bien que l on pourrait attribuer un bilan assez positif, en matière de qualité de l eau de surface, au bassin versant de la rivière Sainte-Anne du Nord, plusieurs problématiques ont été relevées par divers intervenants et acteurs de l eau et on verra plus tard que d autres

sont envisagées en dépit qu elles ne soient répertoriées ou de par leur caractère très général. Dans un premier temps seront situés les endroits de la rivière ou de ses tributaires, où des paramètres bactériologiques et physico-chimiques ont dépassé les seuils des critères du MDDEP pour la protection des activités récréatives et de l esthétique ou pour le maintient de la vie aquatique, selon celui qui s applique. Ensuite seront présentés des lacs pour lesquels des problématiques de qualité de l eau ont été identifiées. 4.2.1 Problématiques relevées sur les rivières 4.2.1.1 Le phosphore Tel qu on peut l apercevoir dans les données acquises par l OBV-CM (annexe 5), deux paramètres parmi ceux analysés comportent des écarts avec les critères du MDDEP : le phosphore total et les coliformes fécaux. L occurrence de ces écarts varie cependant dans le temps, ce qui implique que ce sont des problématiques d ordre ponctuel et/ou épisodique. Dans son Portrait, l OBV-CM avait résumé ses observations dans la figure 9 et le tableau 6 (voir section 4.2.1.2, P. 36), révisés ici pour tenir compte des données les plus à jour. 33 mg/l P 0,1 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 Mont-St- Étienne Lombrette Ste-Anne Ste-Anne pont à rte St- pont Léon Taschereau 0,03 mg/l Critère pour le maintient de la vie aquatique 15-juin-10 29-juin-10 13-juil-10 10-août-10 31-août-10 13-juin-11 06-juil-11 20-juil-11 04-oct-11 moyenne Figure 9 : Concentrations de phosphore total analysé dans le bassin versant de la rivière Sainte-Anne du Nord en 2010 et 2011[OBV-CM, 2012] On remarque que le phosphore total a fréquemment dépassé le critère pour le maintient de la vie aquatique établit à 0.03 mg/l. Les valeurs semblent globalement plus élevées dans les tributaires (Mont-St-Étienne et Lombrette) que dans la rivière Sainte-Anne du Nord (la valeur moyenne du pont Taschereau est probablement plus élevée que celle du Mont-St- Étienne puisque plusieurs autres tributaires se jettent dans la rivière entre les deux stations); il est plus aisé de le remarquer en comparant les valeurs de la station Mont-St-Étienne avec

34 celle du pont Saint-Léon situé à environ 1.6 km en aval de la confluence des rivières. Il en est de même en comparant les valeurs de la station Lombrette avec celles de la station pont Taschereau. On remarque également que, en amont des tributaires de la portion sud du bassin versant, où la population commence à être significativement présente, la rivière Sainte-Anne du Nord a des caractéristiques d une eau de bonne qualité, notamment pour ce qui est du paramètre du phosphore total (voir annexe 5, données du Parc des Grands- Jardins) ; les tributaires de la portion sud du bassin connaissent par ailleurs des épisodes pour lesquels le critère pour le maintien de la vie aquatique du phosphore total est excédé. Le pouvoir diluant de la rivière Sainte-Anne du Nord semble en diminuer l importance dans cette dernière. Il en demeure que la qualité de l eau pour certaines portions du bassin versant est affectée par cet excès de phosphore et des impacts sont envisagés. Le critère de qualité de 0.03 mg/l vise à limiter la croissance excessive d'algues et de plantes aquatiques dans les ruisseaux et les rivières [MDDEP, 2002]. C est que le principal effet négatif qu entraîne la hausse de la concentration en phosphore est la hausse de la biodisponibilité de cet élément, généralement limitant pour plusieurs organismes. C est le cas des plantes et des algues aquatiques, de même que pour une multitude de microorganismes, dont les cyanobactéries. La production accrue de ces organismes s accompagne d une transformation des caractéristiques du cours d eau, qui se traduit notamment par une plus grande accumulation de sédiments et de matières organiques, une réduction de l oxygène dissous dans l eau et le remplacement d organismes par d autres mieux adaptées aux nouvelles conditions. Ces effets apparaissent surtout dans les lacs plutôt que dans les rivières, où le débit généralement plus élevé limite les accumulations et où les mécanismes d oxygénation y sont favorisés. Il n en demeure pas moins que l excès du critère du maintien de la qualité de la vie dans les rivières démontre une susceptibilité à leur sous-bassin versant à rencontrer ces problématiques, dans les portions à plus faible débit les constituant (ruisseaux, étangs et lacs). Ces impacts ne sont pas seulement localisés, car le bassin versant de cette rivière est englobé par celui du fleuve Saint-Laurent, où il s y déverse. Il est important de souligner l altération anthropique dans les cycles biogéochimiques du phosphore, afin de bien éclairer le choix des actions à entreprendre dans la gestion intégrée de l eau par bassin versant qui

35 sera proposée dans les étapes subséquentes du PDE. Pour illustrer l importance des apports anthropiques, le tableau 5 présente les sources de phosphore dans l environnement et leur vitesse de libération en kg/hectare/an, sur l échelle des océans. C est en partie en ayant une vision globale des impacts que l on est parfois en mesure d évaluer l importance de ces derniers sur un plus petit territoire, comme celui d un bassin versant. Tableau 5 : Source de phosphore dans l environnement [CRAAQ, 2008] L apport anthropique est largement mis en évidence dans ce tableau. En effet, en cumulant les sources des zones urbaines et agricoles, il est clair qu ils constituent à eux seuls entre 48% et 70% des sources totales. Plusieurs études ont démontré qu une portion relativement restreinte du territoire est responsable de la majorité des exportations de phosphore qui sont concentrés sur une courte période [CRAAQ]. Pionke et al. (1997) estiment par ailleurs que 90% des exportations de phosphore des bassins versants proviennent de seulement 10% du territoire et surviennent surtout au cours de quelques événements de ruissellement de forte intensité. Il n y a cependant pas de données ou d observations à ce sujet sur le bassin versant de la rivière Sainte-Anne du Nord. 4.2.1.2 Les coliformes fécaux Un seul échantillon, soit celui pris le 6 juillet 2011 au pont Saint-Léon, n a révélé aucune trace de coliforme fécal, et ce pour l ensemble des périodes et pour tout le territoire couvert par le suivi de l OBV-CM et du Réseau Rivière. Comme leur nom l indique, les coliformes fécaux font partie d une famille qui regroupe plusieurs types de bactéries, ayant toutes pour origine les matières fécales, qu elles soient en provenance de l homme ou de l animal. On porte une attention particulière à la bactérie Escherichia coli (E. coli), puisqu elle