Caractérisation du phosphore sédimentaire dans le lac Érié et quantification sur place de la charge interne en phosphore
Citation
Wang, Y.T., Zhang, T.Q., Zhao, Y.C., Ciborowski, J.H.H., Zhao, Y.M., O'Halloran, I.P., Qi, Z.M., Tan, C.S. (2021). Characterization of sedimentary phosphorus in Lake Erie and on-site quantification of internal phosphorus loading. Water Research, [online] 188 http://dx.doi.org/10.1016/j.watres.2020.116525
Résumé en langage clair
Les proliférations d’algues nuisibles et l’hypoxie sont deux problèmes environnementaux du lac Érié qui ont des effets négatifs sur le plan socioéconomique et écologique. Les proliférations d’algues nuisibles sont occasionnées par un excès de phosphore dans le lac, qui provient principalement de sources non ponctuelles telles que le ruissellement agricole (c.-à-d. la charge externe de phosphore). Malgré les efforts déployés pour réduire au minimum la charge externe de phosphore, les proliférations d’algues nuisibles ont augmenté en intensité et en fréquence au cours des 25 dernières années. Il a été avancé que les sédiments du lac Érié constituent un important réservoir de phosphore, de sorte que la charge interne en phosphore pourrait contribuer à la quantité totale de phosphore rejetée dans le lac. On en sait peu sur la charge interne en phosphore des sédiments, ce qui complique l’évaluation de l’efficacité des mesures actuelles d’atténuation et de conservation de la qualité de l’eau. Par conséquent, le présent article visait à combler les lacunes dans les connaissances sur le phosphore sédimentaire et à quantifier les formes du phosphore sédimentaire du lac Érié quant à leur disponibilité pour la croissance des algues dans le lac Érié. D’après les résultats du présent article, le phosphore sédimentaire dans le lac Érié pourrait causer et entretenir des proliférations d’algues nuisibles et l’hypoxie dans le bassin central et retarder le rétablissement de la qualité de l’eau malgré les mesures externes de réduction du phosphore. Cette étude a confirmé que le phosphore sédimentaire, et le cycle biogéochimique qui lui est associé, joue un rôle important dans la libération du phosphore dans les eaux sus-jacentes et contribue à l’eutrophie des lacs.
Résumé
© 2020 Les proliférations d’algues nuisibles et l’hypoxie dans le lac Érié sont deux problèmes environnementaux majeurs qui ont de graves répercussions sur la santé humaine, les écosystèmes aquatiques et l’économie. Cependant, on en sait peu sur la charge interne en phosphore (P) des sédiments, ce qui pose des difficultés pour l’évaluation de l’efficacité des mesures de conservation actuelles visant à améliorer la qualité de l’eau des lacs. Nous avons utilisé un protocole d’extraction de Hedley modifié pour analyser des échantillons de sédiments représentatifs prélevés dans le bassin du lac Érié en vue d’évaluer le stock de P sédimentaire, la disponibilité potentielle pour le rejet dans l’eau du lac et la charge interne de P. Le P inorganique et le P organique des sédiments ont été caractérisés par des extractions séquentielles dans H2O, 0,5 M NaHCO3, 0,1 M NaOH et 1,0 M HCl, respectivement. Dans les sédiments de 0 à 10 cm de profondeur, le stock total de P était de 172, 191 et 170 tonnes métriques km−2 dans les bassins ouest, central et est, respectivement. Il semble peu probable que le P sédimentaire contribue à la charge interne de P dans le bassin ouest, tandis que dans le bassin est, il peut potentiellement contribuer à une charge interne de 359 tonnes métriques de P/an. Dans le bassin central, 41 % du P organique, 15 % du P inorganique non extractible au HCl et 9,7 % du P résiduel dans les sédiments de 0 à 10 cm de profondeur peuvent être rejetés dans l’eau du lac; dans les sédiments de 10 à 20 cm, le P organique extrait par le NaHCO3 et le NaOH est aussi partiellement disponible. Le bassin central contribue potentiellement à la charge interne de P à hauteur de 10 599 tonnes métriques/an. La charge interne de P peut ne pas contribuer aux HAB dans le bassin ouest, mais elle peut causer et maintenir l’hypoxie dans le bassin central et retarder le rétablissement de la qualité de l’eau du lac pendant une longue période à la suite de mesures de réduction de la charge externe de P.