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L’accumulation biologique de mercure (Hg) dans des organismes aquatiques dépend de
nombreux facteurs biotiques, tels que la position occupée par l’organisme dans le réseau
trophique et divers paramètres biologiques. Elle dépend aussi de facteurs abiotiques, tels
que le pH, le carbone organique dissous et autres conditions saisonnières et
limnologiques. Les interactions possibles entre les éléments chimiques et l’accumulation
de Hg sont méconnues et l’information actuelle est souvent obtenue en laboratoires où les
conditions expérimentales sont caractérisées par des concentrations trop élevées en Hg (et
en autres éléments), ainsi que par un temps d’exposition irréaliste. L’objectif principal de
nos recherches est de comprendre les effets du sélénium (Se) sur l’accumulation de Hg,
dans des conditions naturelles, dans la chaîne alimentaire des lacs d’eau douce.
Les premiers résultats démontrent un net effet antagoniste entre le Se et le Hg dans les
tissus de deux espèces de poisson d’eau douce, soit la perchaude et le doré jaune. Ces
résultats furent confirmés par la faible teneur en Hg des tissus affichant des
concentrations élevées en Se et vice-versa (figure 1). Les concentrations en Hg et en Se,
ainsi que l’information sur la spéciation du Se, ont également été mesurées dans les lacs
où furent effectués les prélèvements. Au cours de la deuxième année du projet, notre
attention a porté sur d’autres espèces aquatiques représentant les niveaux inférieurs du
réseau trophique des lacs caractérisés par des niveaux variables de concentration en Hg et
Se solubles. Nous avons prélevé des échantillons de zooplancton, d’éphéméroptères et
d’amphipodes dans dix lacs situés à des distances croissantes des fours de fusion de
Sudbury. Nous avons également prélevé des échantillons d’eau à deux périodes de
l’année. Nous avons pu établir une corrélation directe entre les concentrations totales en
Hg dans les tissus et la distance des fours de fusion de Sudbury, ainsi qu’une relation
inverse entre cette même distance et les concentrations en Se dans les eaux lacustres, ce
qui évoque l’effet d’un mécanisme antagoniste exercé par le Se sur l’assimilation de Hg.
La corrélation entre les concentrations totales de Hg et de Se dans les organismes
représentant les niveaux inférieurs du réseau trophique n’était pas aussi concluante que la
corrélation concernant les tissus de poissons. Toutefois, lorsque les concentrations
totales en Se sont remplacées par un coefficient Se/Hg, les corrélations s’améliorent de
façon remarquable pour l’ensemble des espèces, y compris les espèces ayant fait l’objet
d’une étude antérieure. Cette situation nous mène à croire que le Se ne représente pas
une variable indépendante et que l’assimilation de Hg est influencée d’une façon ou
d’une autre par la présence de Se. Lorsque la concentration en Se est sensiblement
supérieure à celle en Hg, le Se joue alors un rôle de pointe dans les processus
d’assimilation de Hg.
Il est maintenant évident que le Se joue un rôle important dans l’assimilation biologique
de Hg dans les systèmes aquatiques; ce fait est maintenant intégré à d’autres projets du
COMERN.
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Figure 1. Concentrations en Hg par rapport aux concentrations en Se dans les tissus
musculaires du doré jaune. Chaque point représente des échantillons prélevés du même
lac.
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Figure 2. Concentrations en Hg dans les tissus des amphipodes par rapport aux
concentrations en Hg dans les eaux lacustres.
Nous étudions également la fonction du Se dans l’assimilation de Hg par les bactéries et
les cellules. Plus particulièrement, ce projet examine la distribution de Se et de Hg dans
divers composantes de la bactérie (solution, membrane cellulaire, précipité, etc.) et prend
en considération quelques paramètres biochimiques importants. Les résultats démontrent
que les bactéries en milieu de culture ont la capacité d’éliminer en grande partie le Se
présent, en le réduisant à une forme insoluble de Se(0), et qu’elles peuvent éliminer le Hg
en produisant une forme volatile de ce métal, vraisemblablement le Hg(0), dès les
premières manifestations de certains enzymes réductases de Hg. Lorsque les deux
éléments sont présents dans la culture, il semble probable que le Se assume un rôle de
détoxificateur dans sa capacité de mitiger la disponibilité de Hg à la bactérie.
Les autres projets que nous avons élaborés ici même ont trait au comportement de Se
dans les sédiments et à l’influence des espèces chimiques du Se sur la géochimie du Hg
dans les sédiments lacustres. Cette dimension sera élaborée davantage au cours de la
troisième année et les années suivantes afin d’étudier le rôle du Se dans la méthylation et
dans l’accumulation biologique du Hg. Nous avons prélevé des échantillons de
sédiments et d’eaux porales dans deux lacs situés dans la région de Sudbury, et
effectuons actuellement une analyse de leurs teneurs en Hg et en Se. Ces deux projets
font partie intégrante de notre objectif de comprendre l’effet des teneurs élevées en Se
dans les sédiments sur la capacité de méthylation du Hg.
Nous avons aussi consacré beaucoup de temps à la spéciation du Se présent dans l’eau,
notamment en ce qui concerne l’identification et la caractérisation du Se (VI) et de
l’extraction de Se (0) à partir de sédiments. Une part importante de notre attention a
aussi été accordée à la détermination du méthylmercure (MeHg); nous sommes
maintenant en mesure d’obtenir des résultats reproductifs après avoir résolu quelques
problèmes techniques.
Depuis le début de la troisième année, nos activités de prélèvement se déroulent
principalement au lac Ramsey situé au centre de la ville de Sudbury. Notre objectif est
de déterminer les effets saisonniers sur le processus d’accumulation biologique de Hg et
de Se dans le zooplancton dans quatre bassins différents du lac. Ce lac est un des
principaux réservoirs d’eau potable de la ville et fait l’objet d’un programme de
surveillance approfondie ainsi que d’un projet d’appréciation des risques pour la santé
appuyés par Inco Limitée et Falconbridge Limitée.
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Notre étude du comportement géochimique du Hg dans des sédiments lacustres va bon
train; nous nous attendons à poursuivre celle-ci grâce à notre travail sur le terrain et aux
simulations en laboratoire, afin de vérifier les effets du Se sur le cycle environnemental
du Hg.
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