Par James Martin
Des chercheurs du Centre Brace se plongent dans la problématique de l’eau au Canada et à l’étranger
Depuis 1960, la population mondiale a doublé alors que les réserves en eau sont restées les mêmes.
Le Programme des Nations Unies pour l’environnement prévoit que dans 25 ans, plus de la moitié de la population mondiale sera confrontée à des pénuries d’eau et qu’aucun pays ne sera épargné. Déjà, les ressources d’eau communes, comme le Nil, alimentent les conflits internationaux. La hausse du niveau des océans, précipitée par les changements climatiques mondiaux, menace les sources d’eau douce de pays de faible altitude, comme le Bangladesh. Et il n’est pas nécessaire de revenir sur l’épidémie d’E. coli à Walkerton en Ontario pour mesurer les conséquences désastreuses que pourrait avoir la contamination des réserves d’eau.
Si l’eau se révèle être « le pétrole du XXIe siècle », comme de nombreuses personnes le prédisent, les chercheurs du Centre Brace de gestion des ressources en eau de l’Université McGill estiment qu’il est maintenant temps de réfléchir sérieusement à la question, même au Canada, un pays (autrefois) connu pour ses rivières et ses lacs abondants.
« Le Canada possède 15 pour cent des réserves d’eau de la planète, mais ne les gère pas de manière raisonnée », affirme le Pr Chandra Madramootoo, directeur-fondateur du Centre Brace et doyen de la Faculté des sciences de l’agriculture et de l’environnement. « Montréal, par exemple, est l’une des villes qui consomment le plus d’eau au monde, et le niveau des Grands Lacs et de la Voie maritime du Saint-Laurent est si bas qu’il est désormais difficile d’y naviguer. »
Le Centre Brace réunit des spécialistes de l’agriculture, de l’environnement et du génie pour veiller à ce que les ressources d’eau de la planète ne s’assèchent pas. C’est un legs de l’ancien major James Henry Brace, ingénieur civil qui a consacré l’essentiel de sa carrière à des projets de construction et d’aménagement hydrauliques, qui a permis la fondation de l’Institut de recherche Brace et son rattachement à la Faculté de génie en juin 1959. Le mandat de recherche de l’Institut était axé essentiellement sur l’aménagement des terres agricoles arides. Quarante ans plus tard, l’Institut s’est affilié au Centre d’étude sur le drainage de la Faculté des sciences de l’agriculture et de l’environnement. Le Centre Brace voyait ainsi le jour, avec pour mandat de mener des recherches sur le contrôle de la qualité de l’eau et pour ambition de changer la manière dont nous réfléchissons à l’eau.
« Ce que nous voulons, c’est éduquer le Québec et le monde entier sur la nécessité de préserver et de protéger l’eau, sur l’importance de l’eau potable et les moyens à mettre en œuvre pour préserver sa propreté », affirme le Pr Madramootoo.
Ces multiples axes de recherche cadrent à merveille avec le projet du Centre du lac Champlain. Les taux de phosphore dans le lac Champlain (étendue d’eau de 1 130 kilomètres carrés qui s’étend au Québec, au Vermont et dans l’État de New York) et de la baie de Missisquoi sont particulièrement préoccupants. Si le phosphore favorise la croissance des végétaux sur terre, des taux anormalement élevés dans l’eau peuvent favoriser la croissance excessive de plantes aquatiques, y compris les algues bleu-vert qui produisent des toxines et déséquilibrent des écosystèmes entiers. La principale source de contamination provient du fumier des fermes avoisinantes dont le phosphore pénètre dans les sols et infiltre les réserves d’eau.
Vue satellite montrant le recul des berges de la mer d’Aral, laquelle a été l’une des plus grandes mers intérieures. La photo de gauche a été prise en 1989 et celle de droite en 2003. Vue satellite montrant le recul des berges de la mer d’Aral, laquelle a été l’une des plus grandes mers intérieures. La photo de gauche a été prise en 1989 et celle de droite en 2003.
Depuis cinq ans, le Centre Brace déploie des ingénieurs, des spécialistes de l’environnement, de la santé et du climat dans la baie de Missisquoi pour étudier le problème sous diverses perspectives. D’abord, l’équipe cartographie puis classe l’étendue de la pollution par le phosphore dans différents points de la baie pour identifier les sources d’eau qui contribuent le plus à la contamination du lac Champlain.
Ensuite, ces informations sont utilisées dans les enquêtes sur le terrain. Grâce à des sondes à neutrons et du matériel d’échantillonnage de l’eau ultraperfectionnés, l’équipe mesure le taux de pollution en fonction du type de culture, des sols et du climat. Les analyses très poussées des problèmes observés sur le terrain permettent de faire passer la recherche au niveau supérieur : élaborer des modèles hydrologiques et des simulations informatiques.
Les données acquises grâce aux modèles théoriques ne restent pas enfermées très longtemps dans les ordinateurs des chercheurs. Elles sont utilisées pour apporter des changements pratiques et utiles à la région. « Nous poussons l’expérimentation à un niveau supérieur en imaginant les meilleures pratiques de gestion pour réduire la pollution », explique le Pr Madramootoo. « Nous travaillons avec les comités d’examen des bassins d’alimentation et les producteurs agricoles pour trouver des remèdes et des mécanismes de traitement des eaux sur place, puis nous retournons sur le terrain pour en évaluer l’efficacité. »
Lorsque les pollueurs sont identifiés, les chercheurs peuvent proposer des changements précis à l’échelle des exploitations agricoles. Selon Nathalie Tufenkji, professeure à l’Institut Brace et titulaire de la Chaire de recherche du Canada au Département de génie chimique de McGill, ces changements peuvent inclure des décisions très simples sur la quantité de fumier qu’il est possible d’épandre à une certaine distance d’une source ou d’un plan d’eau. Nathalie Tufenkji est professeure de génie chimique et vient tout juste de donner le coup d’envoi à une étude de trois ans sur les interactions entre les sols et différents organismes afin d’en préciser les mécanismes et d’évaluer le risque de contamination.
« Tous les pathogènes ne se comportent pas de la même manière, surtout lorsque les sols diffèrent d’un lieu à un autre », explique-t-elle. « Résistent-ils aux sols en gravier ou préfèrent-ils les sols plus sablonneux? Sont-ils charriés par les rivières ou les eaux souterraines? Comprendre ce comportement est essentiel pour mettre un frein à la pollution. »
De nombreux courants de recherché
Administré conjointement par le Québec, le Vermont et l’État de New York, le lac Champlain est une véritable métaphore de l’importance globale et locale de l’eau propre ainsi que de la vision internationale du Centre Brace. Les chercheurs du Centre travaillent avec le Groupe de recherche du lac Champlain, le ministère du Développement durable, de l’Environnement et des Parcs du Québec et les ministères de l’Agriculture du Vermont et de l’État de New York, et utilisent même des images satellites de la US National Oceanic and Atmospheric Administration pour leur modélisation.
« Ce projet à l’origine provincial a pris des dimensions nationales puis internationales », affirme le Pr Madramootoo. « Nous travaillons avec des partenaires du Québec, mais l’impact de ces recherches est international. Nous intervenons à tous les niveaux, du terrain au ministère. »
Les recherches qui se font au Centre Brace remplissent un besoin important en matière de gestion des eaux partout dans le monde. Outre une enquête échelonnée sur dix ans sur la manière dont l’Égypte peut préserver et réutiliser l’eau utilisée pour l’irrigation, le Centre Brace collabore activement avec les anciennes républiques soviétiques d’Asie centrale. Depuis cinq ans, le Centre assure en effet la formation d’intervenants au Kazakhstan, au Kirghizistan, au Tadjikistan, au Turkménistan et en Ouzbékistan pour leur apprendre à utiliser raisonnablement les réserves d’eau pendant la saison sèche et aride. Il y a 50 ans, la mer d’Aral était la quatrième plus grande mer intérieure du monde. Plusieurs dizaines d’années d’incurie dans la gestion des eaux ont entraîné une baisse de 75 pour cent du volume d’eau de cette mer et triplé son taux de salinité. La mer d’Aral ne retrouvera jamais son ancienne gloire.
« C’est une véritable catastrophe », affirme le Pr Donald Smith, chercheur associé au Centre Brace et titulaire de la Chaire James McGill de sciences végétales. « Les Russes ont considérablement étendu le système d’irrigation dans les années 1950 pour la culture du coton. Il s’agissait d’une culture de grande valeur que l’on appelait l’or blanc. Mais pour augmenter l’irrigation, il fallait puiser de plus en plus d’eau dans les rivières. »
Donald Smith s’est rendu en Ouzbékistan pour étudier les méthodes d’irrigation susceptibles de produire des cultures nourrissantes en utilisant moins d’eau. L’irrigation d’un rang sur deux permet d’économiser 20 à 30 pour cent d’eau sans compromettre le rendement des cultures, une réduction qui n’est pas négligeable dans les régions où les réserves d’eau sont si limitées, selon le chercheur. Le fait de cultiver des légumes adaptés à la sécheresse et à forte teneur en protéines (comme le haricot mungo, une légumineuse originaire d’Asie) qui survivent avec peu d’eau permet aussi aux fermiers de s’adapter aux nouvelles conditions d’aridité.
Les projets en Égypte et en Asie centrale sont sur le point d’être terminés, mais la demande internationale en gestion des eaux continuera de tenir le Centre Brace sur la brèche. En septembre 2006, le Centre proposera le premier diplôme de maîtrise en gestion intégrée des ressources hydriques au Canada. Sur le terrain, un nouveau projet pilote étudiera comment les roseaux friands de phosphore peuvent filtrer naturellement, et en toute sécurité, les eaux polluées. Donald Smith entend pour sa part étudier plus en profondeur la physiologie particulière des plantes qui survivent à la chaleur et aux sols pauvres. La Pre Tufenkji s’intéresse par ailleurs aux nanotechnologies (particules infiniment petites fabriquées sur mesure qui devraient révolutionner l’ensemble des applications humaines, de la production d’énergie aux tissus résistant aux taches) et à la manière dont elles se dispersent dans l’environnement, particulièrement dans les réserves d’eau contaminée. À plus grande échelle, le Centre Brace va lancer une nouvelle enquête pancanadienne, financée par la Fondation Max Bell, sur la qualité des eaux dans le but d’encourager de meilleures pratiques agricoles et de pénaliser la pollution. Et ce n’est qu’un début.
Les agriculteurs du Québec ont déjà mis en œuvre quelques-unes des recommandations du Centre Brace (pratiques aratoires antiérosives, drainage amélioré, bandes ripariennes le long des cours d’eau) mais le Pr Madramootoo estime qu’il est encore trop tôt pour en mesurer les résultats. « Le processus est très lent », souligne-t-il. « Nous avons besoin d’une masse critique de producteurs. Il faut compter 10, 15, voire 20 ans avant que des changements ne se produisent. C’est pourquoi il est essentiel que nous travaillions dès aujourd’hui sur les problèmes de la quantité et de la qualité des eaux. » « Il vous suffit d’ouvrir les pages d’un journal pour lire des articles sur tous les problèmes sur lesquels nous travaillons. La présence de phosphore dans les lacs, les bactéries qui entraînent la fermeture des plages, Walkerton, North Battleford… la crise bat déjà son plein. »
Le financement pour le projet du lac Champlain provient du Fonds québécois de la recherche sur la nature et les technologies. Le financement pour le projet de la mer d’Aral est assuré par l’Agence canadienne de développement international.