Qualité des eaux du bassin de la rivière Etchemin, 1979-1999

• Méthodologie
  • Échantillonnage et analyse de l’eau
  • Traitement statistique

L’échantillonnage de l’eau sur le bassin de la rivière Etchemin a été effectué à six stations d’échantillonnage (figure 1). Les stations principales, incluant les deux stations en tête de bassin, ont été échantillonnées au moins une fois par mois, à tous les mois de l’année, permettant ainsi l’analyse des données sur un plan temporel. Deux autres stations d’échantillonnage, dites secondaires, ont été mises en place pour des périodes restreintes, soit durant les étés 1990, 1992, 1993 et 1997 (tableau 3). Ces dernières ont permis d’obtenir un portrait spatial plus détaillé de la qualité de l’eau dans le bassin de la rivière Etchemin au cours de la saison où les usages de l’eau sont les plus nombreux. Tous les échantillons ont été prélevés au centre du cours d’eau à partir du tablier d’un pont, ce qui favorise le prélèvement dans une zone de mélange et minimise l’influence des sources locales de pollution situées à proximité des rives. Le prélèvement des échantillons est effectué à l’aide de bouteilles en polyéthylène dont le volume varie selon le descripteur à analyser. Fixées à une base lestée, les bouteilles sont descendues et remontées à vitesse constante de manière à échantillonner la colonne d’eau lorsque la profondeur du cours d’eau le permet. Les échantillons sont ensuite conservés à une température de 4 °C jusqu'à ce qu’ils soient analysés en laboratoire. Les méthodes analytiques sont décrites dans Robitaille (1995). Le tableau 3 dresse la liste des périodes pendant lesquelles chacune des stations a été échantillonnée.

* Interruption de l’échantillonnage de mars 1986 à septembre 1989.

Dans un premier temps, une vérification a été effectuée quant à la compatibilité des méthodes d’échantillonnage, de conservation des échantillons et d’analyse des différents descripteurs utilisés au fil des ans. La création et la validation de la matrice de données ont été réalisées à l’aide du progiciel SAS (SAS Institute Inc., 1985). Les données aberrantes ou très élevées ont été vérifiées à partir des archives. L’exercice de validation a permis de constater quelques irrégularités, qui ont été retirées de la matrice initiale.

Les statistiques descriptives globales de 1989 à 1994, et de 1994 à 1999 des stations échantillonnées sur une base mensuelle se trouvent à l’annexe 5; les statistiques descriptives estivales se rapportant aux trois premières tournées estivales (1990, 1992, 1993) ainsi qu’à la dernière (1997) sont présentées séparément à l’annexe 6. Le problème associé aux données se situant sous le seuil de détection des méthodes analytiques a été résolu en leur substituant une valeur équivalant à la moitié de celui-ci (Newman et al., 1989). Cette méthode a permis, entre autres, le calcul des différents paramètres statistiques sur la base de l’ensemble des données (moyenne, médiane, etc.).

La qualité générale de l’eau à chacune des stations d’échantillonnage a été évaluée à partir d’un indice qui utilise les données d’une dizaine de descripteurs de l’eau : phosphore, nitrites-nitrates, azote ammoniacal, coliformes fécaux, DBO₅, saturation en oxygène, chlorophylle a + phéophytine a, pH, matières en suspension et turbidité. L’indice de la qualité bactériologique et physico-chimique de l’eau (IQBP), décrit dans Hébert (1996), est de type déclassant, c’est-à-dire qu’il prend la valeur numérique du descripteur qui affiche la plus faible cote au sein de l’échantillon (facteur déclassant), sur une échelle de 0 à 100. Calculé pour chaque échantillon, l’indice attribué à une station équivaut à la médiane des indices de tous les échantillons prélevés à cette station. Il permet de classer la qualité d’une eau en cinq catégories : A à E, où A correspond à une eau de « bonne qualité » et E à une eau de « très mauvaise qualité ».

Chaque donnée individuelle a de plus été comparée aux critères assurant la protection de la vie aquatique et aux critères assurant la pratique sécuritaire d’activités récréatives de contact avec l’eau ( MEF, 1998).

Les flux massiques annuels à chaque station principale (tonnes d’azote et de phosphore transportées par le cours d’eau) ont été calculés à partir des concentrations médianes et des débits moyens pour chaque mois. Les apports relatifs aux différents tronçons de rivière ont, par la suite, été pondérés par la superficie de territoire drainée afin de connaître les pertes de substances nutritives par unité de surface (kg/ha.an). Les périodes à partir desquelles les flux massiques ont été calculés sont présentées au tableau 4; elles sont relatives à la disponibilité des données sur la qualité de l’eau et le débit.

Les changements à long terme de la qualité de l’eau ont été étudiés sur la base des longues séries de données colligées aux stations principales et à la station témoin, à l’aide du progiciel WQSTAT II (Phillips et al., 1989). L’exercice vise à détecter les tendances statistiquement significatives, à la hausse ou à la baisse, associées à certains descripteurs pour lesquels le nombre d’analyses et leur fréquence permettent ce type de traitement statistique. Il s’agit des différentes formes mesurées de phosphore et d’azote, la conductivité, la turbidité, le pH et les coliformes fécaux. Le test utilisé est celui de Kendall saisonnier. Le calcul de la pente de Sen permet d’estimer le taux de changement du descripteur par année.