Chimie de l'eau du lac McGlashan

Le lac McGlashan, situé à Val-Des-Monts, au Québec, est un magnifique lac d'eau douce claire et profonde. Il fait plus de trente mètres de profondeur à son point le plus profond et est relié à son plan d'eau voisin, le lac Girard, par un petit ruisseau.

Le lac McGlashan est entouré de collines escarpées, tant du côté nord que du côté sud, le protégeant des vents dominants. Du côté sud, derrière la montagne, un vaste réseau de ruisseaux et de milieux humides avec de nombreux étangs de castors constitue le principal bassin versant du lac.

Le lac McGlashan est classé comme un jeune lac oligotrophe, ce qui signifie que l'eau est très claire, que la croissance des plantes est clairsemée et qu'il contient peu de nutriments. Nous prélevons des échantillons mensuels de la qualité de l'eau de surface afin de vérifier la qualité de l’eau. Vous pouvez consulter les données ici.

Prise des « profils » de la qualité de l'eau

En 2017 et en 2018, notre fondatrice, Kat Kavanagh, est sortie avec Stéphanie Milot de la Fédération des Lacs de Val-des-Monts pour prendre un 'profil' : c'est à ce moment-là que nous avons abaissé une sonde dans l'eau et que nous avons enregistré les valeurs à chaque mètre pour la température, le pH, la conductivité et l'oxygène dissous. La sonde a pu mesurer 30 des 35 mètres de profondeur au point le plus profond du lac, fournissant des résultats incroyablement intéressants ! À différentes profondeurs, l’eau du lac a une chimie distincte, ce qui a amené certains de nos partenaires limnologues (limnologues = scientifiques du lac) à déterminer qu'il est méromictique.

Qu'est-ce qu'un lac méromictique ?

L'eau de la plupart des lacs se mélange complètement au cours d'une année typique. Cependant, un lac méromictique ne le fait pas et une partie du plan d'eau reste nettement différente. L'un des lacs méromictiques les plus célèbres est Le Lac Pink, situé dans le parc de la Gatineau, où l'eau de son fond y est restée depuis la dernière période glaciaire (et est très salée!). Les lacs méromictiquessont rares : la recherche montre qu'il y en a un sur mille lacs. Alors, découvrir que le lac McGlashan est méromictique est très excitant !

Nous allons passer en revue les différents paramètres que nous avons mesurés. Il est important de prendre des profils au cours des différentes saisons pour comprendre les changements.

Température

Normalement, au fil des saisons, plus vous descendez en profondeur, plus les températures deviennent fraîches car il y a peu ou pas de chaleur du soleil pour réchauffer l'eau à de grandes profondeurs. Cependant, au lac McGlashan, en decà de 15 mètres de la surface, la température de l'eau devient constante à 4 degrés Celsius.

Comme le montre le graphique ci-dessus, les 15 premiers mètres d'eau varient en fonction de la saison. En août et en septembre, les températures dans la couche supérieure sont assez chaudes (entre 20-25 degrés Celsius), mais en novembre, elles avoisinent les 6 degrés Celsius. Cette couche supérieure est appelée Epilimnion, et la marque de 15 mètres, qui agit comme une frontière entre la couche supérieure et la couche inférieure, est appelée Thermocline. La couche inférieure où la température devient constante à tous les niveaux est appelée Hypolimnion. La formation de couches, appelée stratification, se produit souvent dans les lacs profonds. La température n'est pas le seul paramètre qui diffère entre les couches.

Oxygène dissous

Vous pouvez voir au-dessus de la thermocline que l'oxygène dissous est très élevé : entre 8 et 13 mg/L entre août et novembre. Cependant, sous la thermocline de 15 mètres, l'eau devient anoxique, ce qui signifie qu'aucun oxygène ne se trouve dans la couche inférieure du lac.

Pourquoi n'y a-t-il pas d'oxygène au fond du lac ?

Des organismes comme les champignons et les bactéries aiment décomposer la matière organique qui s'accumule au fond du lac. Ils utilisent tout l'oxygène dissous par la décomposition microbienne, et il n'y a pas d'oxygène atmosphérique ou d'oxygène provenant de la photosynthèse pour le remplacer.

Le lac McGlashan ne supporte pas de grandes populations de poissons, mais vous pouvez trouver des crapets-soleil, des achigans, des brochets et des ménés dans la couche supérieure de l'eau. Vous ne trouverez pas de poisson dans l'hypolimnion (couche inférieure) car il n'a pas l'oxygène dont les poissons ont besoin pour respirer.

Par exemple, la truite a besoin d'eau oxygénée à une concentration d'au moins 4 ppm. La truite a besoin d'endroits où le niveau d'oxygène dissous est constamment élevé, ou la température de l'eau est constamment fraîche, ou où il y a une bonne combinaison des deux. En raison de la chimie de l'eau, les poissons comme la truite ne pouvaient pas prospérer dans le lac McGlashan.

Peut-on dire méromictique ? Comprendre les lectures de conductivité

La conductivité change également radicalement entre les différentes couches. Dans la couche supérieure, l'épilimnion, il y a peu d'ions (environ 100 µS/cm), mais dans la couche inférieure, la conductivité grimpe à environ 900 µS/cm ! Les minéraux et les ions proviennent en partie des roches et du sol du fond du lac. Cela enrichit la conductivité au fond du lac. Bien que les pointes de lecture de la conductivité puissent parfois être un indicateur d'un phénomène de pollution, dans ce cas, les particules comme les sels, les minéraux et les métaux qui s'accumulent au fond sont naturelles pour ce lac. Stéphanie et Kat ont spécifiquement revérifié en novembre (dans la neige !) et en mai 2018 pour s'assurer que la barrière à 21 mètres était stable. Lorsque les experts examinent ces lectures de conductivité, ainsi que les lectures de faible teneur en oxygène, ils concluent que le lac est méromictique : la couche inférieure ne se mélange pas avec le reste de l'eau du lac comme le fait généralement un lac.

pH

Le graphique montre que le lac devient légèrement acide à mesure que la saison se refroidit. Mais en général, le pH ne change pas radicalement car l’eau contient des particules appelées tampons qui maintiennent le pH dans une plage relativement fixe. Vous remarquerez qu'après la thermocline, il y a peu de variation du pH aux profondeurs inférieures. Ceci est encore une fois dû à la stratification du lac, où il y a des couches distinctes dans l'eau qui ne se mélangent pas.

La stratification du lac se produit parce que la variation de température dans les différentes profondeurs de l'eau a des densités différentes. L'eau à haute densité, soit à environ 4 degrés Celsius se sépare de l'eau à faible densité à des températures élevées. Cependant, lorsque la saison change et que l'eau devient uniformément à la même température, toutes les couches d'eau peuvent se mélanger, ce qui s'appelle un « retournement » ou un « renversement » des eaux du lac.

Que signifient ces résultats ?

En science, nous devons vérifier pour confirmer notre hypothèse. Kat, notre fondatrice, a emprunté à des experts en surveillance lacustre un appareil qui permet de prélever des échantillons du fond du lac. L'eau recueillie était colorée en rouge et sentait le soufre. Les résultats de laboratoire ont montré des niveaux élevés de composés qui ont confirmé que le lac ne se retournait pas. Elle a ensuite demandé à des experts d'examiner les données. Trois experts ont confirmé que les profils sont typiques d'un lac méromictique.

Comme le lac McGlashan ne se retourne pas complètement, c'est qui est rare : c'est pourquoi on l'appelle un lac méromictique ! Cela le rend également plus sensible aux impacts humains, en particulier les vagues excessives des bateaux à moteur.

Nous disons toujours que « chaque étendue d'eau a sa propre chimie », et dans le cas du lac McGlashan, c'est vraiment un lac sur mille !

Plongez plus profondément

• En savoir plus sur les lacs méromictiques
• Voir les données sur la qualité des eaux de surface pour Lac McGlashan

Cet article a été écrit par Peter McClaren (étudiant en biologie, Université d'Ottawa) avec des modifications et des mises à jour par Kat Kavanagh (directrice exécutive de Water Rangers, maîtrise en sciences de l'Université McGill).