Par Robert Bowen
Les milieux d’eau douce urbains subissent de plus en plus d’influences anthropiques qui créent trop souvent des déséquilibres dans les processus naturels des lacs. Un exemple courant de ceci est l’enrichissement des nutriments provenant du mouvement des eaux souterraines et du puissant ruissellement des engrais. Les impacts de ces enrichissements conduisent souvent à l’apparition de proliférations d’algues nuisibles et à des fluctuations généralisées des niveaux d’oxygène dissous (DO).
Afin de mieux comprendre l’interaction entre les nutriments, la croissance des algues et le DO, Diversified Scientific Solutions a mené des enquêtes pour mesurer la variabilité saisonnière du DO, du pH, du potentiel d’oxydoréduction, de la température, de l’azote et du phosphore au lac des Cygnes à Victoria, en Colombie-Britannique. Le programme d’échantillonnage a débuté en 2016 et consistait en un profilage hebdomadaire de la colonne d’eau à l’aide de sondes portatives YSI et des collectes d’échantillons d’eau provenant de plusieurs sites du lac, à partir de chaque mois de mai et jusqu’à la fin de septembre.
Comme le lac des Cygnes est un lac peu profond et chaud, de forts gradients de DO s’installent au milieu de l’été où les niveaux de DO sont super-saturés à la surface, en grande partie en raison de la production photosynthétique d’oxygène par les cyanobactéries Aphanizomenon flos-aquae, ainsi que d’autres espèces. Les niveaux de DO diminuent rapidement avec la profondeur jusqu’à des conditions anoxiques à seulement quelques mètres sous la surface. Au fur et à mesure de l’été, cette zone anoxique commence à migrer vers la surface. C’est à cette période que les fleurs de diverses algues deviennent étendues, créant des volumes importants de biomasse. Cette biomasse est soutenue par les niveaux de phosphore enrichi, mais ces niveaux commencent rapidement à diminuer, entraînant une disparition massive des algues.
Avec cette extinction, les niveaux d’oxygène s’effondrent à mesure que la turbidité augmente, que la photosynthèse diminue et que la décomposition bactérienne consomme le DO appauvrissant restant. Dans les données recueillies en 2018, on peut voir que le lac a connu trois événements hypoxiques (< 2 mg / l) à la fin de l’été et au début de l’automne. (Figure 1)
Une grande mortalité de poissons a été observée en 2017 et une plus petite en 2018.
Afin d’améliorer la compréhension des fluctuations de l’oxygène juste avant et pendant les événements hypoxiques, un enregistreur d’oxygène dissous RINKO du pool de location d’ASL Environmental Sciences a été installé pour étendre la sonde hebdomadaire YSI DO. L’enregistreur a été réglé pour échantillonner toutes les 10 minutes. Des fluctuations allant jusqu’à 16 mg / l sur un intervalle de 17 heures ont été observées juste avant le début, avec un amortissement général des oscillations pendant l’hypoxie. (Voir Figure 2)
Ceci a capturé le cycle diurne de la photosynthèse (production d’oxygène de jour) et de la respiration (respiration de nuit).
Comme le lac des Cygnes présente un schéma général d’événements hypoxiques à la fin de l’été, une modeste intervention a été mise en place en septembre dernier pour atténuer cette tendance inquiétante. Deux lignes de barboteur d’aération linéaire Aquatech O2B2 de 15 m de long ont été placées sur le fond à une profondeur d’environ trois mètres. Le tube d’aération se compose d’une double rangée de fines bulles qui s’élèvent doucement à travers la colonne d’eau pour favoriser le mélange et la réduction de la stratification thermique et de la stratification. Comme le lac des Cygnes a une superficie d’environ neuf hectares, ces lignes fourniraient des zones de refuge en période d’épuisement des ressources naturelles.
Pour examiner l’impact de ces barboteurs, deux enregistreurs ASL RINKO DO ont été installés cette année. L’un est adjacent aux bulles et l’autre est en dehors de l’influence des bulles. Ces enregistreurs seront récupérés en octobre.
Un autre outil qui a été utilisé en 2018 pour donner un aperçu de l’abondance et de la répartition des algues et des poissons dans la colonne d’eau était le Profileur acoustique de poissons zooplanctoniques d’ASL. Cet instrument, dans cette configuration spécifique, disposait de trois transducteurs de fréquence acoustique (200, 769 et 1250 kHz) qui surveillaient en permanence la rétrodiffusion dans la colonne d’eau.
Ceci a été particulièrement utile car les transducteurs ont pu détecter l’espèce Aphanizomenon flos-aquae. Les données de rétrodiffusion ont montré la migration verticale diurne de ces cyanobactéries et ont montré que le déclin de cette espèce coïncidait avec l’effondrement de l’oxygène.
Des rapports annuels ont été générés à partir de ce programme de surveillance et des comparaisons interannuelles de séries chronologiques fournissent les données pour guider les discussions sur des stratégies d’atténuation potentielles telles que les lignées de barboteurs introduites en septembre 2018. La surveillance de la qualité de l’eau du lac Swan et les rapports annuels générés concernaient le sanctuaire naturel de Christmas Hill du lac Swan et étaient financés par la Banque royale du Canada.
Robert Bowen est avec des solutions scientifiques Diversifiées. Cet article paraît dans le numéro d’octobre 2019 du magazine ES&E.