Diversité et structure du zooplancton : importance pour la conservation de la biodiversité aquatique en zone urbaine

L'écologie urbaine est un nouveau champ de recherche qui cherche à comprendre les structures et les patrons des communautés et des écosystèmes situés dans des paysages urbains. Les petits plans d’eau sont connus comme des écosystèmes aquatiques qui peuvent contenir une biodiversité considérable pour plusieurs groupes taxonomiques (oiseaux, amphibiens, macroinvertébrés), ce qui en fait des écosystèmes intéressants pour les études de conservation. Cependant, la biodiversité du zooplancton, un élément central des réseaux trophiques aquatiques, n’est pas entièrement connue pour les plans d’eaux urbains et devrait être mieux décrite et comprise. Cette étude a évalué les patrons de biodiversité des communautés zooplanctoniques dans des plans d’eau urbains sur l’Ile de Montréal et leurs sources de variation. Des suggestions pour l’évaluation et la conservation de la biodiversité sont aussi discutées. La biodiversité zooplanctonique des plans d’eaux urbains s’est avérée être assez élevée, avec les cladocères et les rotifères montrant les contributions à la diversité gamma et bêta les plus élevées. Sur l’ensemble des plans d’eau, il y avait une corrélation négative entre les contributions à la bêta diversité des cladocères et des rotifères. Au niveau de chaque plan d'eau, la zone littorale colonisée par des macrophytes s'est avérée être un habitat important pour la biodiversité zooplactonique, contribuant considérablement à la richesse en taxons, souvent avec une différente composition en espèces. Les communautés zooplanctoniques répondaient aux facteurs ascendants et descendants, mais aussi aux pratiques d’entretien, car le fait de vider les plans d’eau en hiver affecte la composition des communautés zooplanctoniques. Les communautés de cladocères dans ces plans d’eau possédaient des quantités variables de diversité phylogénétique, ce qui permet de les classer afin de prioriser les sites à préserver par rapport à la diversité phylogénétique. Le choix des sites à préserver afin de maximiser la diversité phylogénétique devrait être correctement établi, afin d’eviter de faire des choix sous-optimaux. Cependant, pour des taxons tels que les cladocères, pour lesquels les relations phylogénétiques demeurent difficiles à établir, placer une confiance absolue dans un seul arbre est une procédure dangereuse. L’incorporation de l’incertitude phylogénétique a démontré que, lorsqu’elle est prise en compte, plusieurs différences potentielles entre la diversité phylogenétique ne sont plus supportées. Les patrons de composition des communautés différaient entre les plans d’eau, les mois et les zones d’échantillonnage. Etant donné les intéractions sont significatives entres ces facters; ceci indique que tous ces facteurs devraient êtres considérés. L’urbanisation ne semblait pas sélectionner pour un type unique de composition des groupes alimentaires, étant donné que les communautés pouvaient changer entres des assemblages de types alimentaires différents. Les variables environnementales, surtout la couverture du plan d’eau en macrophytes, étaient des facteurs importants pour la biodiversité zooplanctonique, affectant la richesse spécifique de divers groupes taxonomiques et alimentaires. Ces variables affectaient aussi la composition des communautés, mais dans une moindre mesure, étant des variables explicatives modestes, ce qui indiquerait le besoin de considérer d’autres processus.

Expertise sur 3 masses d’eau de la Réunion (étangs de Saint-Paul et du Gol) et de Martinique (étang des Salines) : typologie et surveillance DCE

Trois masses d’eau situées sur le littoral de l’île de la Réunion et de la Martinique présentent des fonctionnements et des caractéristiques atypiques, ce qui pose actuellement des difficultés dans le cadre de l’application de la DCE. Les deux masses d’eau réunionnaises, l’étang du Gol et l’étang de Saint-Paul, sont actuellement identifiées en tant que plans d’eau au titre de la DCE. La masse d’eau martiniquaise, l’étang des Salines, est quant à elle identifiée en tant que masse d’eau de transition. L’objectif de cette étude est d’apporter une expertise, sur la base des données disponibles et des échanges avec les experts locaux et nationaux, concernant : · la typologie des masses d’eau, · les paramètres chimiques, physico-chimiques et biologiques pertinents à suivre dans le cadre de la surveillance DCE, · des pistes de travail pour consolider des grilles de diagnostic sur les masses d’eau. Cette expertise s’appuie également sur les retours d’expériences et les études réalisées dans le cadre de la mise en oeuvre de la DCE sur les lagunes des bassins Rhône Méditerranée et Corse, dont la morphologie et le fonctionnement se rapprochent des trois masses d’eau étudiées. L’analyse des données et études fournies sur les étangs réunionnais du Gol et de Saint-Paul conduit à poser la question de la pertinence de leur maintien dans le référentiel des masses d’eau au titre de la DCE. Si le choix est cependant fait de conserver ces étangs en tant que masses d’eau DCE, leurs caractéristiques correspondraient à la typologie des eaux de transition et à la gamme de salinité oligohaline. Des recommandations sont formulées en termes d’études complémentaires visant à préciser le fonctionnement hydrologique de ces étangs et de priorisation des suivis de leur qualité physico-chimique et biologique, pour aboutir à une surveillance DCE pérenne. Les recommandations formulées à partir des données fournies sur l’étang martiniquais des Salines concernent l’évaluation des pressions anthropiques pesant sur cette masse d’eau, la priorisation des suivis de sa qualité chimique, physico-chimique et biologique dans le cadre de la surveillance DCE. Des pistes sont également données pour l’élaboration et la consolidation de grilles de diagnostic adaptées à cet étang.

Applicabilité de la texture couleur à la différentiation des classes d’occupation du territoire sur des images satellitales multispectrales

La texture est un élément clé pour l’interprétation des images de télédétection à fine résolution spatiale. L’intégration de l’information texturale dans un processus de classification automatisée des images se fait habituellement via des images de texture, souvent créées par le calcul de matrices de co-occurrences (MCO) des niveaux de gris. Une MCO est un histogramme des fréquences d’occurrence des paires de valeurs de pixels présentes dans les fenêtres locales, associées à tous les pixels de l’image utilisée; une paire de pixels étant définie selon un pas et une orientation donnés. Les MCO permettent le calcul de plus d’une dizaine de paramètres décrivant, de diverses manières, la distribution des fréquences, créant ainsi autant d’images texturales distinctes. L’approche de mesure des textures par MCO a été appliquée principalement sur des images de télédétection monochromes (ex. images panchromatiques, images radar monofréquence et monopolarisation). En imagerie multispectrale, une unique bande spectrale, parmi celles disponibles, est habituellement choisie pour générer des images de texture. La question que nous avons posée dans cette recherche concerne justement cette utilisation restreinte de l’information texturale dans le cas des images multispectrales. En fait, l’effet visuel d’une texture est créé, non seulement par l’agencement particulier d’objets/pixels de brillance différente, mais aussi de couleur différente. Plusieurs façons sont proposées dans la littérature pour introduire cette idée de la texture à plusieurs dimensions. Parmi celles-ci, deux en particulier nous ont intéressés dans cette recherche. La première façon fait appel aux MCO calculées bande par bande spectrale et la seconde utilise les MCO généralisées impliquant deux bandes spectrales à la fois. Dans ce dernier cas, le procédé consiste en le calcul des fréquences d’occurrence des paires de valeurs dans deux bandes spectrales différentes. Cela permet, en un seul traitement, la prise en compte dans une large mesure de la « couleur » des éléments de texture. Ces deux approches font partie des techniques dites intégratives. Pour les distinguer, nous les avons appelées dans cet ouvrage respectivement « textures grises » et « textures couleurs ». Notre recherche se présente donc comme une analyse comparative des possibilités offertes par l’application de ces deux types de signatures texturales dans le cas spécifique d’une cartographie automatisée des occupations de sol à partir d’une image multispectrale. Une signature texturale d’un objet ou d’une classe d’objets, par analogie aux signatures spectrales, est constituée d’une série de paramètres de texture mesurés sur une bande spectrale à la fois (textures grises) ou une paire de bandes spectrales à la fois (textures couleurs). Cette recherche visait non seulement à comparer les deux approches intégratives, mais aussi à identifier la composition des signatures texturales des classes d’occupation du sol favorisant leur différentiation : type de paramètres de texture / taille de la fenêtre de calcul / bandes spectrales ou combinaisons de bandes spectrales. Pour ce faire, nous avons choisi un site à l’intérieur du territoire de la Communauté Métropolitaine de Montréal (Longueuil) composé d’une mosaïque d’occupations du sol, caractéristique d’une zone semi urbaine (résidentiel, industriel/commercial, boisés, agriculture, plans d’eau…). Une image du satellite SPOT-5 (4 bandes spectrales) de 10 m de résolution spatiale a été utilisée dans cette recherche. Puisqu’une infinité d’images de texture peuvent être créées en faisant varier les paramètres de calcul des MCO et afin de mieux circonscrire notre problème nous avons décidé, en tenant compte des études publiées dans ce domaine : a) de faire varier la fenêtre de calcul de 3*3 pixels à 21*21 pixels tout en fixant le pas et l’orientation pour former les paires de pixels à (1,1), c'est-à-dire à un pas d’un pixel et une orientation de 135°; b) de limiter les analyses des MCO à huit paramètres de texture (contraste, corrélation, écart-type, énergie, entropie, homogénéité, moyenne, probabilité maximale), qui sont tous calculables par la méthode rapide de Unser, une approximation des matrices de co-occurrences, c) de former les deux signatures texturales par le même nombre d’éléments choisis d’après une analyse de la séparabilité (distance de Bhattacharya) des classes d’occupation du sol; et d) d’analyser les résultats de classification (matrices de confusion, exactitudes, coefficients Kappa) par maximum de vraisemblance pour conclure sur le potentiel des deux approches intégratives; les classes d’occupation du sol à reconnaître étaient : résidentielle basse et haute densité, commerciale/industrielle, agricole, boisés, surfaces gazonnées (incluant les golfs) et plans d’eau. Nos principales conclusions sont les suivantes a) à l’exception de la probabilité maximale, tous les autres paramètres de texture sont utiles dans la formation des signatures texturales; moyenne et écart type sont les plus utiles dans la formation des textures grises tandis que contraste et corrélation, dans le cas des textures couleurs, b) l’exactitude globale de la classification atteint un score acceptable (85%) seulement dans le cas des signatures texturales couleurs; c’est une amélioration importante par rapport aux classifications basées uniquement sur les signatures spectrales des classes d’occupation du sol dont le score est souvent situé aux alentours de 75%; ce score est atteint avec des fenêtres de calcul aux alentours de11*11 à 15*15 pixels; c) Les signatures texturales couleurs offrant des scores supérieurs à ceux obtenus avec les signatures grises de 5% à 10%; et ce avec des petites fenêtres de calcul (5*5, 7*7 et occasionnellement 9*9) d) Pour plusieurs classes d’occupation du sol prises individuellement, l’exactitude dépasse les 90% pour les deux types de signatures texturales; e) une seule classe est mieux séparable du reste par les textures grises, celle de l’agricole; f) les classes créant beaucoup de confusions, ce qui explique en grande partie le score global de la classification de 85%, sont les deux classes du résidentiel (haute et basse densité). En conclusion, nous pouvons dire que l’approche intégrative par textures couleurs d’une image multispectrale de 10 m de résolution spatiale offre un plus grand potentiel pour la cartographie des occupations du sol que l’approche intégrative par textures grises. Pour plusieurs classes d’occupations du sol un gain appréciable en temps de calcul des paramètres de texture peut être obtenu par l’utilisation des petites fenêtres de traitement. Des améliorations importantes sont escomptées pour atteindre des exactitudes de classification de 90% et plus par l’utilisation des fenêtres de calcul de taille variable adaptées à chaque type d’occupation du sol. Une méthode de classification hiérarchique pourrait être alors utilisée afin de séparer les classes recherchées une à la fois par rapport au reste au lieu d’une classification globale où l’intégration des paramètres calculés avec des fenêtres de taille variable conduirait inévitablement à des confusions entre classes.

Analyse quantitative des cyanotoxines d'eau douce par LDTD-APCI-MS/MS

Avec la hausse mondiale de la fréquence des floraisons de cyanobactéries (CB), dont certaines produisent des cyanotoxines (CT), le développement d’une méthode de détection/quantification rapide d’un maximum de CT s’impose. Cette méthode permettrait de faire un suivi quotidien de la toxicité de plans d’eau contaminés par des CB et ainsi d’émettre rapidement des avis d’alerte appropriés afin de protéger la santé publique. Une nouvelle technologie utilisant la désorption thermique induite par diode laser (LDTD) couplée à l’ionisation chimique sous pression atmosphérique (APCI) et reliée à la spectrométrie de masse en tandem (MS/MS) a déjà fait ses preuves avec des temps d'analyse de l’ordre de quelques secondes. Les analytes sont désorbés par la LDTD, ionisés en phase gazeuse par APCI et détectés par la MS/MS. Il n’y a donc pas de séparation chromatographique, et la préparation de l’échantillon avant l’analyse est minimale selon la complexité de la matrice contenant les analytes. Parmi les quatre CT testées (microcystine-LR, cylindrospermopsine, saxitoxine et anatoxine-a (ANA-a)), seule l’ANA-a a généré une désorption significative nécessaire au développement d’une méthode analytique avec l’interface LDTD-APCI. La forte polarité ou le poids moléculaire élevé des autres CT empêche probablement leur désorption. L’optimisation des paramètres instrumentaux, tout en tenant compte de l’interférence isobarique de l’acide aminé phénylalanine (PHE) lors de la détection de l’ANA-a par MS/MS, a généré une limite de détection d’ANA-a de l’ordre de 1 ug/L. Celle-ci a été évaluée à partir d’une matrice apparentée à une matrice réelle, démontrant qu’il serait possible d’utiliser la LDTD pour effectuer le suivi de l’ANA-a dans les eaux naturelles selon les normes environnementales applicables (1 à 12 ug/L). Il a été possible d’éviter l’interférence isobarique de la PHE en raison de sa très faible désorption avec l’interface LDTD-APCI. En effet, il a été démontré qu’une concentration aussi élevée que 500 ug/L de PHE ne causait aucune interférence sur le signal de l’ANA-a.

Les macroinvertébrés benthiques littoraux : bioindicateurs de la qualité écologique des milieux humides en zone urbaine

Les milieux aquatiques en zone urbaine sont reconnus comme des îlots de biodiversité qui offrent de nombreux services écologiques. Dans cette étude, nous avons utilisé les macroinvertébrés comme bioindicateurs de la qualité écologique des étangs, petits lacs et marais de l’Île de Montréal. Les macroinvertébrés ont été récoltés durant l’été 2011 dans la zone littorale de 20 sites variant par leur urbanisation et leurs caractéristiques limnologiques. Nous avons évalué la variation dans la richesse en taxa, les indices de diversité et plusieurs métriques basées sur la composition taxonomique ou les traits fonctionnels. Nous avons déterminé la réponse des métriques aux changements dans l’urbanisation, l’aménagement et les conditions des plans d’eau. Notre étude montre que les étangs, marécages et petits lacs constituent des réserves importantes de biodiversité en zone urbaine. Les marécages naturels et les étangs et lacs permaments avaient une meilleure qualité écologique et supportaient des communautés de macroinvertébrés plus diverses et abondantes que les petits étangs temporaires aménagés. Le couvert de végétation aquatique, l’enrichissement en nutriments et en matière organique ainsi que la biomasse des algues expliquaient le plus de variation dans les macroinvertébrés. Les aménagements, la densité urbaine et la permanence de l’eau avaient aussi une bonne influence. Les métriques univariées avaient moins de potentiel que les métriques multivariées. Nous avons discuté les implications de notre étude pour le suivi environnemental de la biodiversité et la qualité écologique des milieux aquatiques en zone urbaine.

Gérer les installations septiques individuelles québécoises : lignes directrices pour un programme de gestion municipal

Au Québec, environ un million de résidences sont isolées des réseaux d’égouts municipaux et doivent traiter leurs eaux usées à l’aide de systèmes d’assainissement autonomes. Également nommés installations septiques, ces systèmes sont susceptibles de contaminer l’environnement lorsqu’ils sont défaillants, désuets ou non conformes. Les épisodes de cyanobactéries survenus de 2006 à 2012 dans les plans d’eau québécois ont été attribués à d’importants apports de phosphore, que libèrent notamment les installations septiques polluantes. Les municipalités, les municipalités régionales de comté et les régies intermunicipales ont des compétences et des obligations en vertu du Règlement sur l’évacuation et le traitement des eaux usées des résidences isolées et de l’article 25.1 de la Loi sur les compétences municipales portant sur une gestion adéquate des installations septiques. Une gestion optimale de celles-ci permettant de protéger l’environnement et de prévenir la contamination est possible par la mise en place d’un programme de gestion qui concerne plus spécifiquement la vidange des fosses septiques et l’inspection des systèmes. L’objectif de cet essai est de faire une analyse des éléments constituants d’un programme de gestion des installations septiques et de discuter de leur mise en oeuvre pour assurer leur fonctionnement optimal. L’essai a été rédigé de manière à présenter l’information sous forme de lignes directrices pour guider les gestionnaires de programme ainsi que les preneurs de décisions. Un programme de gestion optimal se traduit par la prise en charge de la vidange des fosses septiques d’un territoire par une des trois entités municipales qui peuvent exercer un meilleur contrôle des systèmes d’épuration autonomes par la vidange des fosses septiques et de leur inspection régulière. Les inspections prennent la forme de relevés sanitaires qui permettent de classifier les installations en fonction de leur performance et d’inspections sommaires qui visent à faire un diagnostic simple et rapide d’une installation. Plusieurs autres éléments doivent être pris en compte dans le cadre d’un programme de gestion. Soit l’application d’un règlement municipal, la fréquence et le type de vidange, le recours à des experts, la sensibilisation des propriétaires des systèmes d’épuration autonomes, une démarche d’acceptabilité sociale et l’emploi de logiciels de suivi. L’efficacité d’un programme de gestion dépendra de la rigueur avec laquelle les instances municipales appliqueront les éléments de gestion. Il est recommandé au ministère du Développement durable, de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques d’apporter des modifications au règlement provincial dans le but de le rendre plus contraignant pour les systèmes vecteurs de contamination indirecte et ceux antérieurs à 1981. Le ministère des Affaires municipales et de l’Occupation du territoire devrait offrir son soutien aux municipalités dans le cadre de leur programme de gestion en offrant de l’aide financière, de la documentation et des formations.

Facteurs environnementaux et réseaux d’eau, Arthabaska et Victoriaville, 1880-1934

Ce mémoire porte sur l’étude de deux réseaux d’eau distincts, soit celui de la ville d’Arthabaska et celui de la ville de Victoriaville. Nous souhaitons éclairer le rôle joué par les facteurs environnementaux, naturels et urbains, au cours du processus ayant mené à l’implantation de réseaux d’eau potable et d’eaux usées dans les deux villes à l’étude. Divers travaux ont traité de la mise en place des réseaux d’aqueduc et d’égout à la grandeur du Canada. Toutefois, ce sont essentiellement les grandes villes comme Montréal ou Toronto qui ont retenu l’attention de l’histoire urbaine, politique et environnementale canadienne. L’objectif de cette démarche consiste à montrer que le milieu physique rural doit être incorporé à l’analyse comme élément vivant qui se transforme, qui influence et qui est influencé à son tour par l’être humain, puisqu’un et l’autre sont en constante interaction. Nous soutenons que la mise en place et le développement de réseaux d’eau sont influencés par le territoire dans lequel ils sont implantés et qu’ils ne peuvent pas être correctement analysés sans celui-ci. Afin de mettre l’espace au cœur de l’étude, nous avons mené une analyse des villes d’Arthabaska et de Victoriaville en considérant la géographie de la région à l’aide des cartes et des plans d’assurance-incendie, en plus de consulter des documents officiels et des articles tirés des journaux locaux.

Intégration du concept de capacité de support d’un plan d’eau aux apports en phosphore à l’aménagement du territoire au Québec : Réalité ou utopie?

Ce mémoire a comme objectif de présenter une revue de la littérature et une analyse comparative des différents modèles existants pour le calcul de la capacité de support d’un plan d’eau aux apports en phosphore. Ce document a aussi pour but d’évaluer les différentes options pour l’utilisation de ce genre d’outil au Québec, ainsi que d’amorcer une réflexion sur les applications possibles de ce concept au niveau local, en lien avec l’aménagement du territoire des bassins versants. L’analyse comparative des modèles théoriques, combinée à la réflexion d’acteurs clés impliqués actuellement dans un processus qui consiste à tester leur utilisation dans les Laurentides au Québec, a permis de mettre en relief l’importance de calibrer les modèles régionalement. De plus, certains avantages semblent résider dans l’utilisation d’un modèle de nature empirique afin d’effectuer les prédictions sur les apports naturels et totaux en phosphore pour les lacs de cette région. Par contre, l’utilisation d’une approche de type « bilan de masse », s’avère tout de même indispensable afin de relativiser l’importance des différents apports anthropiques en phosphore du bassin versant. Dans l’avenir, l’utilisation de tels modèles permettra possiblement de justifier certaines mesures restrictives au développement des bassins versants, qui pourront s’insérer parmi les outils d’urbanisme actuels. Ce sont principalement les municipalités qui détiennent les pouvoirs nécessaires afin d’intégrer les prescriptions découlant de ce genre d’analyse à l’aménagement du territoire des bassins versants. Plusieurs outils d’urbanisme, tels que les plans d’aménagement d’ensemble (PAE) ou bien les règlements de zonage et de lotissement, semblent donner assez de latitude afin de permettre aux municipalités d’intervenir en ce sens. Toutefois, les modèles de capacité de support ne pourront pas être utilisés afin de calculer un nombre précis d’habitations qu’il est possible de construire dans le bassin versant d’un lac.

The suitability for building of zones liable to flooding or the territorial negotiation of Flood Prevention Plans

International audience

Radiobiological model comparison of 3D conformal radiotherapy and IMRT plans for the treatment of prostate cancer

The main aim of radiotherapy is to deliver a dose of radiation that is high enough to destroy the tumour cells while at the same time minimising the damage to normal healthy tissues. Clinically, this has been achieved by assigning a prescription dose to the tumour volume and a set of dose constraints on critical structures. Once an optimal treatment plan has been achieved the dosimetry is assessed using the physical parameters of dose and volume. There has been an interest in using radiobiological parameters to evaluate and predict the outcome of a treatment plan in terms of both a tumour control probability (TCP) and a normal tissue complication probability (NTCP). In this study, simple radiobiological models that are available in a commercial treatment planning system were used to compare three dimensional conformal radiotherapy treatments (3D-CRT) and intensity modulated radiotherapy (IMRT) treatments of the prostate. Initially both 3D-CRT and IMRT were planned for 2 Gy/fraction to a total dose of 60 Gy to the prostate. The sensitivity of the TCP and the NTCP to both conventional dose escalation and hypo-fractionation was investigated. The biological responses were calculated using the Källman S-model. The complication free tumour control probability (P+) is generated from the combined NTCP and TCP response values. It has been suggested that the alpha/beta ratio for prostate carcinoma cells may be lower than for most other tumour cell types. The effect of this on the modelled biological response for the different fractionation schedules was also investigated.

On feasibility of regional frequency-based emergency control plans

Decentralized and regional load-frequency control of power systems operating in normal and near-normal conditions has been well studied; and several analysis/synthesis approaches have been developed during the last few decades. However in contingency and off-normal conditions, the existing emergency control plans, such as under-frequency load shedding, are usually applied in a centralized structure using a different analysis model. This paper discusses the feasibility of using frequency-based emergency control schemes based on tie-line measurements and local information available within a control area. The conventional load-frequency control model is generalized by considering the dynamics of emergency control/protection schemes and an analytic approach to analyze the regional frequency response under normal and emergency conditions is presented.

The efficacy of waste management plans in Australian commercial construction refurbishment projects

Renovation and refurbishment of the existing commercial building stock is a growing area of total construction activity and a significant generator of waste sent to landfill in Australia. A written waste management plan (WMP) is a widespread regulatory requirement for commercial office redevelopment projects. There is little evidence, however, that WMPs actually increase the quantity of waste that is ultimately diverted from landfill. Some reports indicate an absence of any formal verification or monitoring process by regulators to assess the efficacy of the plans. In order to gauge the extent of the problem a survey was conducted of twenty four consultants and practitioners involved in commercial office building refurbishment projects to determine the state of current practice with regard to WMPs and to elicit suggestions with regard to ways of making the process more effective. Considerable variation in commitment to recycling policies was encountered indicating a need to revisit waste minimisation practices if the environmental performance of refurbishment projects is to be improved.