Monitoring et surveillance de l'environnement : gestion des produits chimiques

Programme de monitoring et de surveillance de l’environnement du Plan de gestion des produits chimiques

Le Programme de monitoring et de surveillance de l’environnement du Plan de gestion des produits chimiques (PGPC) recueille des données sur les substances présentes dans l’environnement. Le Programme est mené par des scientifiques d’Environnement et Changement climatique Canada (ECCC), et il comprend des protocoles normalisés et des activités d’échantillonnage régulières. Les activités de monitoring ciblent les milieux suivants :

• Air
• Eau
• Poissons
• Sédiments
• Espèces sauvages
• Eaux usées 

La figure 1 montre l’emplacement des sites d’échantillonnage pour le monitoring de l’air, de l’eau, des sédiments, des eaux usées, des poissons et des oiseaux. Les substances faisant l’objet d’une surveillance varient d’un milieu à l’autre et d’une année à l’autre. Les données recueillies servent à éclairer diverses activités, comme l’établissement des priorités, l’évaluation des risques, la gestion des risques ou la mesure du rendement pour les substances.

Figure 1. Sites d’échantillonnage du Programme de monitoring et de surveillance de l’environnement du PGPC

Milieux environnementaux

Les sections ci-dessous présentent brièvement chaque milieu faisant l’objet d’un suivi dans le cadre du Programme de monitoring et de surveillance de l’environnement du PGPC.

Air

L’air peut transporter des produits chimiques volatils, des matières particulaires et d’autres contaminants qui ont une incidence sur la qualité de l’air sur de grandes distances. Le monitoring des concentrations de substances chimiques dans l’air et les précipitations aide à assurer la sécurité des personnes et des espèces sauvages qui ont besoin d’air pur.

Pour obtenir de plus amples renseignements sur les projets de surveillance de l’air et des précipitations et consulter des ensembles de données :

• Réseau mondial d’échantillonnage atmosphérique passif — entrepôt électronique de données du plan mondial de surveillance de la Convention de Stockholm (en anglais seulement)
• Suivi de l’air dans le bassin des Grands Lacs
• Suivi de l’air à Alert (en anglais seulement)

Stations

Le monitoring du milieu atmosphérique comprend des mesures dans l’air, la pluie et la neige. Pour répondre aux besoins du PGPC, les infrastructures actuelles du réseau atmosphérique sont mises à profit :

• le Réseau de contrôle et de surveillance du bassin des Grands Lacs
• le Programme de lutte contre les contaminants dans le Nord de la région de l’Arctique
• les sites canadiens du Réseau mondial d’échantillonnage atmosphérique passif
• le Réseau national de surveillance de la pollution de l’air

Les activités de monitoring de l’air menées dans le cadre du PGPC visent à mesurer les substances chimiques à deux sites de surveillance de l’air et à cinq sites de surveillance des précipitations dans les Grands Lacs, ainsi qu’à deux sites de surveillance de l’air dans l’Arctique et à 10 stations de surveillance atmosphériques urbaines et rurales au Canada.

Les activités d'échantillonnage des précipitations du Programme consistent à recueillir des échantillons de pluie ou de neige sur une période d'un mois à l'aide d'un échantillonneur spécialisé.

1. Dès que le capteur détecte de la pluie ou de la neige, le couvercle de l'échantillonneur s'ouvre.
2. Le couvercle de l'échantillonneur se referme lorsqu'il cesse de pleuvoir ou de neiger.
3. L'échantillonneur recueille l'eau des précipitations dans une bouteille.
4. L'échantillon passe ensuite dans un piège à résine et il est dissout dans un solvant.

Les scientifiques d'ECCC effectuent certaines analyses de laboratoire et confient d'autres analyses à des laboratoires privés reconnus pour leur capacité d'analyse de polluants particuliers.

Méthodes d’échantillonnage et d’analyse

Des échantillons d’air sont prélevés à l’aide de méthodes d’échantillonnage active et passive.

• Échantillonnage actif de l’air : Une pompe aspire l’air dans un échantillonneur qui sépare les phases gazeuses et particulaires.
• Échantillonnage passif de l’air : Un échantillonneur qui fonctionne sans électricité est laissé à l’extérieur pendant plusieurs mois.  
  • Les échantillonneurs passifs recueillent les phases gazeuses et particulaires sur un disque.

En laboratoire, les scientifiques du Programme extraient les polluants atmosphériques recueillis par les échantillonneurs et les disques d’échantillonnage. Les échantillons sont ensuite analysés à l’aide de techniques analytiques sensibles, comme la chromatographie en phase gazeuse et la spectrométrie de masse.

Figure 2

Figure 3

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Figure 6

Figure 7

Eau

Les plans d’eau peuvent contenir plusieurs types de substances. Certaines substances peuvent nuire à la qualité de l’eau potable et avoir des effets sur le biote aquatique du plan d’eau, ainsi que sur le biote terrestre qui boit de cette eau. Il est important de protéger les fonctions écologiques des écosystèmes aquatiques.

Les ensembles de données des projets de monitoring et de surveillance de l’eau du PGPC sont accessibles sur le portail de la science ouverte du gouvernement du Canada, dans le Catalogue de données d’ECCC — programme de surveillance des eaux de surface du PGPC.

Stations

Un élément fondamental du Programme de monitoring et de surveillance de l’environnement du PGPC est l’exactitude des données de suivi de la qualité de l’eau. Les substances prioritaires pour le monitoring de l’eau du PGPC sont mesurées dans le cadre d’activités menées avec d’autres programmes fédéraux de monitoring et de surveillance. Le PGPC complète d’autres programmes par l’ajout de stations d’échantillonnage supplémentaires. Des échantillons d’eau sont prélevés dans de nombreux bassins versants au Canada, et ce, jusqu’à quatre fois par année.

Les scientifiques choisissent les stations en tenant compte de la nature des substances d’intérêt et de la probabilité de les trouver dans un plan d’eau.  

Méthodes d’échantillonnage et d’analyse

Les scientifiques recueillent de l’eau dans des bouteilles et, pour réduire au minimum la contamination des échantillons et assurer leur stabilité, les méthodes sont adaptées en fonction de la composition chimique des substances.

Les échantillons sont analysés par les laboratoires d’ECCC ou des laboratoires commerciaux accrédités, ce qui est déterminé en fonction des substances et des milieux.

Sédiments

Les sédiments sont constitués de particules qui se déposent sur le lit des plans d’eau. Certaines substances nocives présentes dans les sédiments représentent un risque pour le biote aquatique, notamment les organismes qui vivent dans les sédiments et ceux qui s’alimentent au fond des plans d’eau. Les scientifiques utilisent des carottes de sédiments pour déterminer si une substance est présente et pour comprendre les tendances temporelles de différentes substances dans les plans d’eau.

Les ensembles de données de monitoring et de surveillance des sédiments du PGPC sont accessibles sur la page Programme de surveillance des sédiments de surface du Plan de gestion des produits chimiques.

Stations

Dans le cadre du PGPC, les sédiments sont prélevés dans des sites ciblés et sentinelles partout au Canada, y compris dans les Grands Lacs et d’autres lacs et cours d’eau importants. Les sites sont choisis en fonction de l’endroit où les substances sont susceptibles d’être présentes ou pour déterminer la répartition globale des substances (p. ex., dans les grands plans d’eau). Des zones de référence sont aussi échantillonnées pour déterminer les concentrations ambiantes.

Des échantillons sont prélevés chaque année à de nombreuses stations nationales du PGPC. Dans le bassin des Grands Lacs, les scientifiques prélèvent des échantillons dans certains lacs chaque année et les lacs échantillonnés changent sur une base annuelle. Les scientifiques recueillent aussi des sédiments supplémentaires à chaque station pour les archiver. Les scientifiques peuvent utiliser les échantillons archivés pour d’éventuels nouveaux besoins d’analyse de substances.

Méthodes d’échantillonnage et d’analyse

Les scientifiques prélèvent des échantillons de sédiments superficiels, ce qui correspond aux 3 cm supérieurs de la couche de sédiments.

1. Les sédiments sont prélevés dans le lit d’un lac ou d’un cours d’eau à l’aide de bennes ou de carottiers.
2. Les échantillons prélevés sont placés dans des contenants en verre ou en plastique, puis congelés.
3. Les échantillons sont remis à des laboratoires d’ECCC aux fins d’analyse.
4. Les analyses chimiques sont effectuées conformément à des protocoles certifiés.
5. Les échantillons de sédiments sont séchés et les substances sont extraites des sédiments séchés à l’aide d’une technique de purification sur colonne ouverte.  
6. Les substances sont analysées par spectrométrie de masse/chromatographie en phase gazeuse à haute résolution ou par spectrométrie de masse/chromatographie en phase liquide à haute performance.

Poissons

Les poissons font partie intégrante de l’écosystème des lacs et des cours d’eau au Canada, et ils constituent donc un bon indicateur de la contamination des milieux aquatiques. Ils accumulent des substances chimiques présentes dans l’eau, les sédiments et le réseau trophique.

L’échantillonnage des poissons prédateurs de niveau trophique supérieur permet d’évaluer les substances qui s’accumulent dans le réseau trophique aquatique, car ces prédateurs sont les plus touchés par les effets de la bioaccumulation chimique.

Consultez Gouvernement ouvert pour en savoir plus sur le monitoring des poissons et accéder aux ensembles de données qui y sont associées : Données de surveillance et de monitoring des contaminants des poissons.

Stations

Le Programme de monitoring et de surveillance de l’environnement du PGPC aligne ses activités de suivi des poissons sur le Programme de surveillance des contaminants du poisson des Grands Lacs.

L’échantillonnage a commencé il y a plus de 45 ans, et il s’étend maintenant à des écosystèmes d’eau douce dans tout le Canada. Les sites d’échantillonnage couvrent les principaux bassins versants ou bassins hydrographiques de l’Amérique du Nord qui se déversent dans l’océan Atlantique, la baie d’Hudson, l’océan Arctique et l’océan Pacifique, y compris :

• le littoral du Pacifique;
• le fleuve Yukon;
• le fleuve Columbia;
• le fleuve Mackenzie;
• le littoral maritime de la baie d’Hudson;
• la rivière Nelson;
• le fleuve Saint-Laurent;
• le littoral de l’Atlantique.

Ces données permettent d’étudier les tendances temporelles et spatiales des substances préoccupantes chez les poissons partout au Canada.

Méthodes d’échantillonnage et d’analyse

Les scientifiques collaborent avec des partenaires et des organisations locales pour prélever de 10 à 20 poissons prédateurs de niveau trophique supérieur à chaque site. Des filets maillants sont utilisés pour capturer les poissons dans la plupart des sites. Il s’agit de filets en monofilament ou en nylon multibrin que les scientifiques maintiennent à la verticale dans la colonne d’eau à l’aide de plusieurs poids et flotteurs. Dans certains sites, les scientifiques capturent les poissons à la ligne.

Les scientifiques suivent l’accumulation des substances dans le réseau trophique. L’échantillonnage d’espèces de poissons-proies et d’organismes de niveau trophique inférieur, comme le zooplancton, permet d’analyser le réseau trophique. Les scientifiques prennent des mesures et consignent des données, comme l’espèce, le sexe, l’âge et la taille, sur chaque poisson. Ils prélèvent également des échantillons pour analyser les isotopes stables afin de confirmer l’état trophique. Les poissons entiers sont broyés, puis analysés pour déterminer la présence de substances préoccupantes. Des parties de tous les poissons récoltés sont congelées et conservées aux fins d’analyse future.

Depuis 1977, les scientifiques prélèvent et archivent des échantillons de nombreux poissons et éléments du réseau trophique pour la Banque nationale de spécimens biologiques aquatiques, qui sont congelés et conservés au Centre canadien des eaux intérieures, à Burlington, en Ontario. De nombreux scientifiques utilisent les archives pour effectuer des analyses rétrospectives (suivi des tendances temporelles des substances chimiques à partir d’échantillons archivés). Les scientifiques utilisent également les échantillons pour examiner les changements dans le réseau trophique ou l’état des poissons au fil du temps. Ils tiennent à jour une base de données contenant toutes les données biologiques et les métadonnées associées à chaque spécimen. Les données biologiques comprennent, sans toutefois s’y limiter, l’espèce, le sexe, la longueur et l’âge. Les métadonnées comprennent le lieu d’échantillonnage, la méthode de prélèvement et les données d’archivage. Les résultats de toutes les analyses chimiques effectuées sur le spécimen figurent aussi dans la base de données.

Figure 8

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Espèces sauvages

Les scientifiques peuvent utiliser des œufs d’oiseaux pour évaluer la bioaccumulation des substances chimiques dans les milieux aquatiques et terrestres. Les oiseaux femelles transfèrent des substances chimiques bioaccumulées dans leurs œufs, et ceux-ci sont faciles à recueillir et à analyser. Les scientifiques utilisent les œufs d’oiseaux comme indicateur de la présence de contaminants dans le biote. Les écrevisses sont aussi de bons bioindicateurs, car elles sont sensibles aux changements dans la qualité de l’eau et peuvent accumuler des contaminants par leurs branchies ou leur alimentation. La santé des écrevisses peut être un indicateur de l’état de santé de l’écosystème aquatique.

Stations 

Les activités de suivi des espèces sauvages réalisées dans le cadre du PGPC visent à surveiller les milieux aquatiques et terrestres. Pour les milieux aquatiques, des œufs de trois espèces de goélands sont recueillis pour suivre les contaminants dans les réseaux trophiques aquatiques. Les scientifiques du PGPC travaillent en partenariat avec les responsables du Programme de surveillance des contaminants dans les œufs des goélands argentés des Grands Lacs pour prélever des œufs dans différents sites du bassin des Grands Lacs. D’autres sites d’échantillonnage en soutient au PGPC sont situés au Québec, au Manitoba, en Alberta, en Colombie-Britannique et dans la région de l’Atlantique, ainsi que dans les régions subarctiques des territoires.

Figure 10

Pour les milieux terrestres, les scientifiques recueillent des œufs d’oiseaux chanteurs terrestres (étourneaux) en milieu urbain. Depuis 2008, les scientifiques du programme construisent et installent des nichoirs à Étourneau sansonnet pour faciliter le prélèvement d’œufs. Au total, 20 nichoirs par site ont été installés dans 5 régions métropolitaines, soit Halifax, Montréal, Hamilton, Calgary et Vancouver.

Les scientifiques comparent les substances présentes dans les œufs de chaque site urbain ou industriel à celles détectées dans des sites de référence. 

De plus, des nichoirs ont été installés à proximité de sites d’enfouissement de régions métropolitaines. Les oiseaux qui se nourrissent dans les sites d’enfouissement sont exposés à des substances provenant de produits ménagers, et celles-ci peuvent être détectées dans leurs œufs. Des nichoirs sont aussi installés à proximité de certaines usines de traitement des eaux usées qui reçoivent le lixiviat de sites d’enfouissement. Cela facilite l’intégration des résultats du monitoring des oiseaux et des sites d’enfouissement ou des usines de traitement des eaux usées.

Une troisième composante, de moindre ampleur, a été ajoutée au Programme de monitoring des espèces sauvages pour évaluer les sources locales potentielles de substances perfluoroalkyliques et polyfluoroalkyliques (SPFA). Les scientifiques prélèvent des échantillons d’eau et de biote aquatique (écrevisses) dans les cours d’eau en amont et en aval d’aéroports en Ontario. Les scientifiques ont ainsi déterminé que certains cours d’eau sont contaminés par des SPFA en raison de l’utilisation de mousses extinctrices dans les aéroports.

Figure 11

Méthodes d’échantillonnage et d’analyse

Les prélèvements d’œufs d’oiseaux aquatiques coloniaux ciblent le Goéland hudsonien, le Goéland de Californie et le Goéland à ailes grises. Les scientifiques recueillent des œufs de chacune des espèces présentes dans les colonies de chaque région. Les scientifiques choisissent les colonies de manière à ce que l’une soit plus près des activités humaines et qu’une autre soit plus éloignée (et serve de site de référence). Ils prélèvent au total 15 œufs dans chaque colonie.

Dans les milieux urbains, les scientifiques recueillent des œufs d’Étourneaux sansonnets en avril et en mai. Ils prélèvent 5 groupes d’œufs par sentier, pour un total de 100 groupes à l’échelle du pays.

Ils prélèvent ensuite des échantillons d’œufs aux fins d’homogénéisation, d’archivage et d’analyse.

Les scientifiques prélèvent des écrevisses dans les cours d’eau qui s’écoulent depuis ou vers des sites immédiatement en aval d’aéroports de l’Ontario. Ils capturent les écrevisses à l’aide de filets troubleaux, et prélèvent des échantillons d’eau là où des écrevisses sont capturées. Les scientifiques prélèvent également un petit nombre d’échantillons de plasma d’oiseaux niais afin d’en analyser les contaminants. 

Les échantillons prélevés sont envoyés aux laboratoires d’ECCC aux fins de traitement. Les œufs sont ouverts avec soin et leur contenu est homogénéisé aux fins d’analyse chimique. Cette analyse cible des contaminants, comme les métaux et les polluants organiques persistants (p. ex. BPC, produits ignifuges, SPFA), ainsi que des marqueurs alimentaires (esters méthyliques d’acides gras). De même, le contenu des écrevisses est homogénéisé et analysé pour déterminer si des SPFA sont présentes dans les échantillons d’écrevisses et les échantillons d’eau correspondants. Un sous-échantillon de chaque œuf, ainsi que les matières restantes d’autres types d’échantillons prélevés, sont archivés dans la Banque nationale de spécimens d’espèces sauvages, une collection de tissus d’espèces sauvages créée en 1963. Les scientifiques peuvent utiliser ces échantillons, ainsi que des milliers d’autres échantillons prélevés dans le cadre de différents programmes, pour effectuer des analyses rétrospectives de contaminants nouveaux et émergents et étudier les tendances.

Figure 12

Eaux usées

Des substances chimiques qui proviennent de produits de consommation ou qui sont utilisées par l’industrie sont rejetées dans les infrastructures municipales et acheminées jusqu’aux usines de traitement des eaux usées. Les eaux usées constituent une importante voie de transfert de nombreuses substances chimiques dans l’environnement. Le programme de surveillance des eaux usées recueille des données sur les substances chimiques qui entrent dans les usines de traitement des eaux usées municipales et qui en sortent.

Des usines de traitement des eaux usées du Canada participent à ces activités de façon volontaire et anonyme.

Les ensembles de données du Programme de surveillance des eaux usées du PGPC sont accessibles sur le portail de données ouvertes du gouvernement du Canada.

Stations

ECCC a établi des partenariats avec de nombreuses usines de traitement des eaux usées municipales partout au Canada. Ces usines ont recours à diverses méthodes de traitement des eaux usées, qui figurent parmi les plus couramment utilisées au Canada et comprennent le traitement primaire, secondaire, avancé et en bassin. Les régions géographiques représentées comprennent le littoral, la montagne, la prairie et les Grands Lacs/fleuve Saint-Laurent. À ce jour, plus de 80 usines de traitement des eaux usées ont participé au Programme de surveillance des eaux usées.

Méthodes d’échantillonnage et d’analyse

Les scientifiques prélèvent chaque année des échantillons d’influents primaires, d’effluents finaux et de biosolides. Ces échantillons fournissent des renseignements sur les substances chimiques qui entrent (influents primaires) dans les usines de traitement des eaux usées et qui en sortent (effluents finaux et biosolides).

Les scientifiques analysent des échantillons d’eaux usées et de biosolides pour déterminer s’ils contiennent des substances prioritaires du PGPC, y compris :

• des métaux (p. ex. cobalt, mercure);
• des substances organiques (p. ex. bisphénol A, siloxanes, produits ignifuges, produits pharmaceutiques, hormones et SPFA).

Les analyses sont effectuées par les laboratoires d’ECCC ou des laboratoires commerciaux accrédités et reconnus pour leurs capacités d’analyses spécifiques.