Supervision par :

Marc Amyot (Membre associé.e)

Description du projet de recherche

Une première centrale hydroélectrique au fil de l'eau au Nunavik : impacts à court terme sur le cycle du mercure et du carbone

Introduction

Une centrale au fil de l'eau (ROR) alimentera la communauté inuite d'Inukjuak en énergie renouvelable en 2023. Ces constructions ont récemment été liées à la modification du cycle du mercure (Hg) et à la bioaccumulation de méthylmercure (MeHg) dans les réseaux alimentaires, pouvant ainsi exposer les communautés voisines à cette neurotoxine. Le projet repose en zone de pergélisol, un potentiel réservoir de Hg. La mise en eau pourrait favoriser son dégel, se traduisant possiblement par des flux de carbone ancien et de Hg historique vers la rivière. Par ailleurs, le carbone organique dissous (COD) est un traceur efficace du Hg, et l'étude de sa qualité (i.e. âge et composition) pourrait aider à préciser le devenir du Hg en système riverain. Dans une perspective d’accroissement futur des développements hydroélectriques, il est capital de mieux comprendre comment les RORs peuvent impacter les flux et les transformations du Hg, dans un contexte septentrional en changement.

Objectifs

L’objectif principal de l’étude est d’identifier les impacts d’un nouveau développement hydroélectrique au fil de l’eau en zone de pergélisol sur la bioaccumulation et la bioamplification du MeHg au sein d’un réseau trophique aquatique, en investiguant le couplage entre le Hg et la quantité ainsi que la qualité du COD riverains. Les objectifs spécifiques sont i) estimer la quantité de carbone organique (CO), de THg et de MeHg dans le pergélisol de la zone submergée, sur la base de la distribution des stocks; ii) évaluer les effets de l’inondation sur la concentration et la composition du carbone organique dissous exporté dans le cours d’eau ainsi que sa relation avec le Hg et iii) Établir l’état de base de la contamination du réseau alimentaire par le Hg ainsi que les effets à court terme de la mise en eau.

Sites d'études

L’étude prend place au Nunavik (Québec), en zone de pergélisol continu. La rivière Innuksuac traverse 300 km, drainant un bassin versant de 11 370 km2, et se jette dans la Baie d’Hudson à un débit moyen annuel de 100 m3/s. Le ROR est construit à 10,3 km de son embouchure et se situe en amont de la station de pompage de la communauté inuite d’Inukjuak. Le paysage, typique de la toundra à arbustes dressés, présente un important complexe hydrologique, de nombreux affleurements rocheux et sols minéraux à nu ainsi qu’une végétation dominée par des arbustes, des herbacées, des lichens et des mousses, présents durant la courte saison de croissance. La couche active varie entre 0,8 à 2,0 mètres d’épaisseur. La zone étudiée est située dans la province tectonique du lac Supérieur, et les dépôts de surface y sont majoritairement des dépôts de sédiments marins et fluviaux.

Matériel et méthodes

2 campagnes d'échantillonnage en 2022 ont permis de récolter les données pré-inondation, tandis que 2 autres campagnes sont prévues en 2023 afin de suivre de près les impacts à court terme de la mise en eau. 9 pédons caractérisés et échantillonnés dans différentes unités de terrain permettront d'estimer les stocks de Hg, de MeHg et de CO dans le pergélisol qui sera inondé. 6 sites d'échantillonnage permettront de mesurer les concentrations aqueuses de Hg, de MeHg, de gaz à effet de serre, de nutriments, de COD et sa qualité (propriétés optiques, 14C). À chacun de ces sites, du périphyton, des invertébrés benthiques et des poissons seront collectés afin d'analyser leur contenu en Hg et en MeHg, ainsi que leur niveau trophique et leur diète, à l'aide d'analyses isotopiques. Leur facteur de bioaccumulation ainsi que des courbes de bioamplification seront finalement calculées. Le dispositif permettra des contrastes avant-après et amont-aval.

Résultats attendus

La pergélisol devrait contenir une importante quantité de Hg fortement corrélé à la matière organique. Après la mise en eau, une méthylation accrue pourrait se traduire par une hausse du MeHg dans la couche de surface. Durant la mise en eau, une hausse de la MPS ainsi que de la concentration de MO, de THg et de MeHg exportés dans le cours d’eau sous forme particulaire, dans la zone inondée et en aval de celle-ci devraient être observées. Une hétérogénéisation du profil physicochimique de la rivière (Hg et MeHg) est attendue quelques mois suivants l'inondation et pourra être expliquée par la quantité, l’âge et la composition du COD. Ce dernier devrait présenter une dominance de C de source allochtone, ainsi qu’un Δ14C plus âgé, dans la zone inondée et en aval du barrage. Finalement quelques mois suivants l’inondation, nous devrions observer une légère hausse des concentrations de MeHg à la base du réseau trophique, pour les sites situés dans la zone inondée et en aval de celle-ci.

Coordonnées des sites de recherche