Le lac Saint-Augustin (Québec) étant en état d’eutrophisation avancée, plusieurs options de traitement ont été évaluées à l’été 2009 lors d’un projet pilote de traitements in situ en enclos : (i) coagulation/floculation à l’alun, (ii) recouvrement actif des sédiments par une couche de calcaire, (iii) combinaison de ces deux traitements alun+calcaire, et (iv) enclos témoin. Les enclos Témoin et Alun ont atteint de hautes concentrations en phosphore soluble (0,58 à 1,05 mg/l). L’enclos Alun+Calcaire a montré une forte réduction en phosphore soluble par rapport au Témoin (83 à 90%), suivi par l’enclos Calcaire (65 à 76%). Les indices trophiques de Carlson montrent que l’enclos Alun+Calcaire a offert la meilleure performance avec des indices (49 à 81) près du lac (42 à 73). La forte présence des escargots Cipangopaludina chinensis dans les sédiments a pu jouer un rôle important comme agent de bioturbation, ce qui expliquerait l’hypereutrophie dans les enclos. / A pilot project has been conducted for the remediation of eutrophicated Saint-Augustin lake (Quebec) during the summer of 2009. The efficiency of several restoration techniques has been accessed during an in situ experiment in four isolated water enclosures: (i) alum coagulation/flocculation, (ii) active capping of sediments using limestone, (iii) combination of those methods (Alum+Limestone), and (iv) control enclosure. The control and alum enclosures reached high soluble P concentrations (0.58 to 1.05 mg/l). The Alum+Limestone enclosure presented the strongest reduction in P concentrations compared to the control enclosure (83 to 90%), followed by limestone only (65 to 76%). Carlson’s trophic status indices (TSI) calculations show the best option to be Alum+Limestone with TSI (49 to 81) closest to the lake (42 to 73). Infestation of the sediments by Cipangopaludina chinensis snails observed before experimentation might have served as a strong bioturbation agent, possibly explaining the hypereutrophic state of the enclosures.

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. / This study presents a literature review of current carrying capacity models developed in Ontario and Quebec (Canada) for the estimation of phosphorus (P) loading in lakes. Another objective is to evaluate their applications to land and watershed management practices in Quebec. A comparison of theoretical and empirical models, combined with the observations of keys stakeholders, confirms the importance of calibrating models regionally. The analysis further reveals that empirical models estimate more accurately P concentrations in lakes. However, the use of traditional mass balance approaches is still a necessity for the estimation of different P sources in the watershed. These models can support decision makers and land managers in Quebec in the application of more restrictive measures in lakes where the carrying capacity is currently exceeded. In Quebec, the use of the models and their implementation in the legislation will be a municipal responsibility. Many urbanism tools already allow this kind of intervention (zoning, « outils à caractère discrétionnaire »). But, model use alone will not be sufficient to justify a total interdiction of land development in a watershed or to impose a strict limit to house and cottage development.

L’effet du développement résidentiel des bassins versants sur l’habitat et la distribution des macrophytes dans le littoral de six lacs des Laurentides a été évalué à l’aide de carottes de sédiments et de quadrats. Le développement augmente la proportion de milieux déboisés ce qui réduit l’apport en débris de bois et augmente l’érosion et les apports de nutriments dans les sédiments du littoral. Les sédiments sont plus fins, plus denses et contiennent moins de matière organique. Ces changements favorisent les macrophytes en augmentant leur couverture dans les lacs développés. La présence d’espèces submergées de macrophytes est également favorisée au détriment des espèces à feuilles flottantes, plus caractéristiques des lacs moins développés. Même si la biomasse des macrophytes est limitée dans certains lacs, celle-ci augmente dans les lacs développés et montre des signes d’un effet tampon sur les apports de nutriments. Des quantités équivalentes à des valeurs entre 35 et 230% des apports annuels de phosphore et entre 79 et 659% des apports d’azote par les résidents ont été accumulées dans les tissus des macrophytes des lacs dont le bassin versant est très déboisé. Les sédiments s’enrichissent à la sénescence des macrophytes et contiennent alors plus de nutriments que la colonne d’eau et ce, pour tous les lacs. Une présence accrue d’espèces submergées et plus de nutriments dans les tissus des macrophytes des lacs développés, jumelés à l’absence de prolifération de phytoplancton malgré un plus grand apport de nutriments, laisse penser que les lacs des Laurentides sont en état d’eutrophisation précoce. / Effects of residential development on macrophyte habitat and distribution in the littoral zone of six lakes of the Laurentian region were assessed with quadrats and small cores. Residential development increases the proportion of open area which reduces coarse woody debris inputs and enhances erosion and nutrient inputs into the sediments. Sediments are then finer, more compact and contain less organic matter. With less important proportion of forested area in developed watersheds, nutrients inputs are then more important in sediment as well. These changes in macrophyte habitats enhance coverage of the littoral by aquatic plants in developed lakes. Submerged species are also favoured at the expense of floating species that are more typical of pristine conditions. Despite the limitation of aquatic plants biomass in some lakes, macrophyte biomass is higher in developed lakes and showed signs of a buffering effect on nutrient inputs, especially for phosphorus. Macrophyte nutrient content represented values between 35 and 230% of annual phosphorus inputs by residents on the shore of developed lakes and between 79 and 659% of the annual nitrogen inputs. Sediments are enriched by macrophytes at their senescence and therefore contain more nutrients than the water column and macrophytes for all lakes. The greater presence of submerged macrophytes, and the higher amount of nutrients in macrophytes of developed lakes combined with absence of phytoplankton blooms in spite of greater nutrient supply, suggests that Laurentian lakes are in an early stage of eutrophication.

La question traitée dans cette thèse a été celle de la fiabilité des résultats d'Analyse de Cycle de Vie (ACV) appliquée aux productions agricoles. La production porcine a été prise comme cas d'étude. Construite autour du fil conducteur de l'incertitude des résultats d'ACV, cette thèse a eu pour objet de rechercher et hiérarchiser les sources d'incertitude de ces résultats, afin de contribuer à leur réduction. Cette réduction de l'incertitude peut être atteinte par une meilleure prise en compte de la variabilité des systèmes à la fois anthropiques et environnementaux. A cette fin, des références ont été produites sur la performance environnementale et son incertitude (à l'aide de scénarios favorable et défavorable) pour trois modes de production de porc contrastés répondant respectivement aux cahiers des charges de la production conventionnelle raisonnée, du label rouge fermier d'Argoat et de l'agriculture biologique. L'influence de la qualité des pratiques de fertilisation a également été analysée en évaluant un quatrième scénario de production conventionnel sur-fertilisé. Pour ces scénarios moyens types, une distinction claire a été obtenue pour chaque indicateur, grâce à l'usage de références sur les émissions spécifiques des postes clé de ces systèmes. Le scénario label rouge est notamment apparu comme une alternative intéressante au scénario conventionnel. Pour chaque scénario des points faibles ont été mis en évidence, ainsi que d'importantes marges d'amélioration. L'incertitude liée aux modèles d'évaluation des impacts a été étudiée en analysant dans un premier temps les concepts sous-jacents et modèles employés en ACV pour les catégories d'impact affectant les écosystèmes (eutrophisation, effet de serre, toxicité, acidification). Dans un second temps, une analyse des sources de variabilité principales pour la catégorie eutrophisation aquatique, impact prépondérant pour les systèmes de production agricoles, a permis de proposer un cadre d'amélioration pour son évaluation. La mise en oeuvre de ces propositions pour l'étape du devenir du nitrate dans les bassins versants a confirmé l'existence d'une importante marge d'amélioration pour évaluer l'eutrophisation aquatique. Elle a également permis de montrer la sensibilité du résultat du changement climatique à l'usage de ces facteurs de devenir du nitrate et l'importance du transfert potentiel de pollution depuis le compartiment eau (nitrate) vers le compartiment air (N20) par le processus de dénitrification dans les zones humides. A l'échelle courante de mise en oeuvre de l'ACV, c'est à dire pour des systèmes de production moyens à une grande échelle (région, pays), la hiérarchisation finale des sources d'incertitude a permis d'identifier comme source principale d'incertitude, celle liée aux modèles d'évaluation des impacts. Pour produire une ACV comparative pertinente d'exploitations réelles, la connaissance et la modélisation des émissions directes sur le site d'exploitation, tenant compte des pratiques de l'agriculteur et du milieu, devraient être profondément améliorées.

L'objectif de cette thèse est d'évaluer l'incidence de la pollution azotée des transports sur les écosystèmes de montagne, mais aussi de montrer que la géographie propose une approche complémentaire à celles des chimistes ou des biologistes. Deux vallées Pyrénéennes ont été choisies comme terrain d'étude : le site de Biriatou/Saint-Jean-de-Luz, un axe de passage international (A63) confronté à une progression considérable du trafic, notamment poids lourds avec plus de 7500 PL par jour durant l'année 2000, et la vallée d'Aspe (RN134), pour faire un état de la situation avant l'ouverture du nouveau tunnel routier international du Somport. La recherche dans le domaine de la pollution atmosphérique du trafic routier pose de nombreuses difficultés méthodologiques. Etablir une cartographie de cette pollution constitue pourtant un préalable indispensable à l'étude des risques induits par le trafic. Un modèle de diffusion spatiale de la pollution a été mis en œuvre dans cette optique. Le polluant retenu pour cette étude est le dioxyde d'azote (NO2) car il contribue – avec les autres polluants azotés – à l'acidification et à l'eutrophisation des eaux et des sols. Une méthode intégrant la topographie a permis d'établir une cartographie des dépôts azotés pour les deux secteurs d'étude. Nous montrons que l'évaluation du dépôt polluant (l'aléa) ne permet pas – à elle seule – de déterminer le risque. Chaque écosystème possédant des caractéristiques qui lui sont propres (capacité tampon du sol, nature de la végétation notamment), la vulnérabilité traduite en termes de charges critiques diffère en fonction des conditions environnementales. C'est à travers la mise en relation spatiale des niveaux de pollution avec la connaissance des milieux naturels que les zones à risques peuvent être localisées. La méthodologie proposée dans cette thèse a permis de montrer que les risques environnementaux liés aux transports routiers sont bien réels, même lorsque le trafic est faible selon les conditions de dispersion.

Les déficits chroniques en oxygène et l'eutrophisation, conséquence des nombreux apports résultant des activités humaines, ont été mes principales thématiques de recherche. En effet les déterminismes de ces phénomènes ou la quantification des relations de causes à effet restent mal connus. Ma méthode de travail se base sur le développement et l'utilisation de modèles mathématiques déterministes. Le nécessaire couplage avec des approches de terrain et en laboratoire a été rendu possible par mon intégration dans des programmes nationaux interdisciplinaires, PIREN SEINE et SEINE-AVAL. Le système étudié, la Seine, est un fleuve modeste pour lequel les impacts des activités humaines sont particulièrement importants. À la suite de ma thèse, mes recherches ont eu pour objectif de mieux comprendre les relations quantitatives entre les rejets urbains de temps de pluie (RUTPs) et les déficits en oxygène observés. Partant du constat que des modèles simplifiés étaient peu aptes à les caractériser, l'objectif a été d'analyser les processus responsables de ces déficits. Des mesures in situ ont été exploitées avec le modèle PROSE, développé pendant ma thèse, couplant un modèle hydrodynamique basé sur les équations de Saint-Venant avec le modèle de processus biochimiques RIVE et un modèle de transport sédimentaire en transitoire. Ainsi les déficits en oxygène immédiats sont déterminés par la charge en carbone organique dissous biodégradable (CODB) tandis que la fraction particulaire est responsable d'effets rémanents à grande échelle de temps (20 % du flux d'oxygène consommé en période estivale sur 50 km dans Paris). La mise en évidence de ce phénomène, dû aux dépôts riches en carbone organique en aval des RUTPs, est tout à fait originale. Par ailleurs une partie non négligeable du déficit en oxygène est due à la couverture nuageuse responsable d'une baisse de l'activité phytoplanctonique. Les observations montrent en outre que la fraction biodégradable du carbone organique dissous (COD) est anormalement élevée à l'amont de Paris (70 %). Le site atelier «rivières amont» du PIREN SEINE sur le Grand-Morin, nous a permis de montrer le rôle majeur de l'eutrophisation. Le résultat le plus original est que la contribution du périphyton aux flux de COD à l'exutoire du bassin est du même ordre de grandeur que les apports directs anthropiques et que le produit de la lyse du phytoplancton. La question de l'impact des rejets de l'agglomération parisienne m'a conduit à étendre mes travaux à l'estuaire dans le cadre du programme SEINE-AVAL. Ces rejets sont responsables de teneurs en carbone organique élevées dans les matières en suspension dans la zone du maximum de turbidité. Une modélisation spatialisée à l'aide du modèle SiAM3D-RIVE, a, en outre, permis de mettre en évidence des flux importants de carbone organique en provenance du milieu côtier. Les conséquences de ce phénomène sur le recyclage des éléments nutritifs et le développement de l'eutrophisation côtière doivent encore être étudiées. Le développement d'approches du fonctionnement biogéochimique des hydrosystèmes à l'échelle des bassins reste actuellement un enjeu. Pour caractériser l'évolution sur le long terme de la contamination des hydrosystèmes par les nitrates et comprendre les processus de transformation de cette variable, le modèle PROSE a été couplé à une représentation par SIG de l'occupation des sols, au modèle agronomique STICS (INRA) et à une modélisation multicouches des aquifères (modèle NEWSAM, Mines ParisTech). Le modèle couplé (CaWaQS) a été appliqué sur l'ensemble du bassin du Grand-Morin. Il a permis d'établir que les cours d'eau y sont alimentés, en moyenne et du point de vue hydrologique, à 20 % par l'Oligocène et à 80 % par l'Éocène. Les deux aquifères ont, par ailleurs, des concentrations moyennes en nitrates et des tendances d'évolution très différentes. La modélisation multicouches a permis de représenter explicitement le phénomène de contamination des cours d'eau par des aquifères ayant des niveaux de contamination différents ; ce phénomène est rarement pris en compte ce qui conduit à une mauvaise interprétation des observations et des processus. Finalement les pertes de nitrates par dénitrification ont été estimées à près de 20 % du flux de nitrate infiltré à partir de la zone sous-racinaire. Les recherches doivent se poursuivre pour spatialiser ces pertes. La chaîne de modèles SENEQUE (UMR SISYPHE)/PROSE/SiAM1D-RIVE (IFREMER/MINES PARISTECH)/ SiAM3D-ELISE (IFREMER) a par ailleurs été mise en oeuvre sur l'ensemble du bassin de la Seine afin de mettre en évidence les enjeux futurs de la gestion environnementale sur ce bassin. D'après les modèles, les désoxygénations chroniques seront fortement réduites d'ici 2015 suite à l'amélioration des traitements aux stations d'épuration ; l'eutrophisation et la maîtrise des pollutions diffuses d'origine agricole, tant pour les nitrates que pour les orthophosphates, restent par contre des enjeux importants.

Le Dévonien supérieur est une période marquée par des variations climatiques importantes et de nombreuses perturbations environnementales, tant dans le domaine continental (surrection de chaî-nes de montagnes, développement des plantes vasculaires) que dans le domaine marin (fluctuations du niveau marin, crise biologique, stockage de matière organique). La mise en place de façon quasi-globale de niveaux riches en matière organique au Frasnien terminal, les horizons Kellwasser, et leur impact sur le cycle du carbone ont retenu plus particulièrement notre attention au cours de ce travail. L'étude pluridisciplinaire menée sur des séries sédimentaires situées de part et d'autre de la chaîne éovarisque nous permet de reconstituer les variations des environnements marins à la limite Frasnien-Famennien, dans les régions du Massif Schisteux Rhénan, des Montagnes du Harz (Allemagne), de la Meseta occidentale et de l'Anti-Atlas (Maroc). La démarche adoptée repose principalement sur l'analyse géochimique et l'étude du magnétisme des roches. A partir des résultats obtenus, un modèle de formation des horizons Kellwasser au cours du Frasnien terminal est proposé. <br /><br />L'analyse du signal magnétique montre que les apports détritiques ont progressivement dimi-nué au cours du Frasnien. Ces apports sont minimaux lors du dépôt des deux horizons Kellwasser au Frasnien terminal. A l'inverse, le Famennien inférieur enregistre une hausse de ces apports. Ces varia-tions sont associées aux fluctuations globales du niveau marin reconnues au Dévonien supérieur, ainsi qu'à des changements profonds du régime d'érosion sur les continents. Notre étude suggère que l'évolution du détritisme et de la production carbonatée sur les marges continentales ait été contrôlée par des variations climatiques majeures. Selon nous, la limite entre ces deux étages représente une période de transition entre des conditions chaudes et humides de type "greenhouse", typiques du Dé-vonien, et des conditions plus froides et plus sèches, annonçant les climats de type "icehouse" du Car-bonifère.<br />L'analyse géochimique des horizons Kellwasser a mis en évidence la hausse de la productivité primaire et a confirmé l'appauvrissement en oxygène des eaux de fonds dans la plupart des environ-nements marins. Nos travaux montrent que le degré et la durée de l'appauvrissement en oxygène ne semblent pas être identiques pour chacun de ces deux horizons. L'horizon Kellwasser inférieur est caractérisé par la mise en place de conditions dysoxiques dans les environnements peu profonds (pla-tes-formes ou hauts-fonds marins), alors que l'horizon Kellwasser supérieur enregistre la mise en place de conditions anoxiques à euxiniques dans les environnements profonds (bassins) et oxiques à dysoxiques dans les environnements moins profonds. <br /><br />Durant l'épisode de dépôt de l'horizon Kellwasser inférieur, l'appauvrissement en oxygène se-rait le résultat d'une hausse importante de la productivité primaire. Cette hausse de productivité et la consommation d'oxygène auraient été induites par l'eutrophisation des milieux marins peu profonds. La libération accrue de nutriment proviendrait d'une intensification de l'altération chimique, faisant suite au développement des plantes vasculaires et à la mise en place de la chaîne éovarisque à partir du Dévonien supérieur. Ce phénomène d'altération a vraisemblablement été favorisé par un climat parti-culièrement chaud et humide. Durant l'épisode de dépôt de l'horizon Kellwasser supérieur, l'appauvrissement en oxygène résulterait de la stratification des eaux dans les environnements pro-fonds, due à une diminution de la circulation océanique, causée par un confinement plus important des bassins. Cette stratification a été accrue durant la période de haut niveau marin associée à l'horizon Kellwasser supérieur. Les eaux anoxiques ont pu se répandre dans les environnements de plates-formes à la faveur de la montée eustatique. La mise en place de conditions anoxiques, voire locale-ment euxiniques, a favorisé la diffusion des nutriments libérés par la reminéralisation de la matière organique. Ces nutriments ont pu rejoindre épisodiquement les eaux de surface, à la faveur d'interruptions temporaires de la stratification des eaux, et ainsi intensifier la productivité primaire. <br /><br />Il est proposé que cette période de stockage accrue de carbone organique dans les sédiments ait fortement perturbé le cycle du carbone à long terme, conduisant, au final, à une chute notable de la pression de CO2 atmosphérique et au refroidissement du climat à la base du Famennien. Ainsi, ces travaux suggèrent que la formation des horizons Kellwasser résulte de la conjonction de divers phé-nomènes, comprenant la tectonique s.l., l'évolution des végétaux, la physiographie des océans, la pro-ductivité marine, le tout en interactions directes et indirectes avec le climat.

Caractérisé par des eaux oligotrophes à mésotrophes, le lagon Sud Ouest de Nouvelle-Calédonie reçoit une part importante des effluents urbains de la ville de Nouméa. L'objectif de ce travail était d'évaluer les réponses des communautés phytoplanctoniques et bactériennes aux apports en nutriments dans ce système côtier lagonaire tropical. Un suivi annuel montre une faible saisonnalité des biomasses et productions bactériennes et phytoplanctoniques avec des maxima en Décembre-Janvier (été austral) et Avril-Mai et un minimum en Août, pendant l'hiver austral. Cette tendance saisonnière est entachée par d'importantes fluctuations à court terme de ces variables, vraisemblablement induites par le renouvellement des eaux lagonaires par les eaux océaniques sous l'influence du vent. Les gradients en nutriments au voisinage de Nouméa sont observables à ces 3 périodes caractéristiques. Elles ont donc été choisies pour évaluer la réponse des communautés bactérienne et phytoplanctonique aux enrichissements en nutriments. L'azote semble être l'élément limitant la production phytoplanctonique. La biomasse phytoplanctonique et la production primaire augmentent sensiblement en réponse aux accroissements en nutriments et cette stimulation s'accompagne d'une augmentation de la taille moyenne du phytoplancton. La production bactérienne augmente proportionnellement plus que la production primaire et la demande bactérienne en carbone excède largement la production primaire particulaire planctonique aux stations les plus enrichies. Au sein du picophytoplancton, les Prochlorococccus dominent largement dans les eaux océaniques proches et aux stations lagonaires les plus oligotrophes et sont remplacés par les Synechococcus et des picoeucaryotes autotrophes aux sites les plus enrichis. Au sein du nano- et du microphytoplancton, les peuplements des eaux oligotrophes dominés par les coccolithophoracées et les dinoflagellés sont remplacés par des peuplements où les diatomées prédominent aux sites les plus eutrophisés. La structure des communautés bactériennes étudiée par T-RFLP ne montre pas de variations spatiales importantes des communautés bactériennes libres et attachées aux particules, excepté dans les fonds de baie les plus altérés par les apports nutritifs. En une station représentative des conditions lagonaires, la structure des communautés bactériennes libres reste stable au cours de l'année et n'apparaît pas liée à la production bactérienne. A l'opposé, la structure des communautés bactériennes attachées aux particules montre d'importantes variations à court terme.

L’effet du développement résidentiel des bassins versants sur l’habitat et la distribution des macrophytes dans le littoral de six lacs des Laurentides a été évalué à l’aide de carottes de sédiments et de quadrats. Le développement augmente la proportion de milieux déboisés ce qui réduit l’apport en débris de bois et augmente l’érosion et les apports de nutriments dans les sédiments du littoral. Les sédiments sont plus fins, plus denses et contiennent moins de matière organique. Ces changements favorisent les macrophytes en augmentant leur couverture dans les lacs développés. La présence d’espèces submergées de macrophytes est également favorisée au détriment des espèces à feuilles flottantes, plus caractéristiques des lacs moins développés. Même si la biomasse des macrophytes est limitée dans certains lacs, celle-ci augmente dans les lacs développés et montre des signes d’un effet tampon sur les apports de nutriments. Des quantités équivalentes à des valeurs entre 35 et 230% des apports annuels de phosphore et entre 79 et 659% des apports d’azote par les résidents ont été accumulées dans les tissus des macrophytes des lacs dont le bassin versant est très déboisé. Les sédiments s’enrichissent à la sénescence des macrophytes et contiennent alors plus de nutriments que la colonne d’eau et ce, pour tous les lacs. Une présence accrue d’espèces submergées et plus de nutriments dans les tissus des macrophytes des lacs développés, jumelés à l’absence de prolifération de phytoplancton malgré un plus grand apport de nutriments, laisse penser que les lacs des Laurentides sont en état d’eutrophisation précoce. / Effects of residential development on macrophyte habitat and distribution in the littoral zone of six lakes of the Laurentian region were assessed with quadrats and small cores. Residential development increases the proportion of open area which reduces coarse woody debris inputs and enhances erosion and nutrient inputs into the sediments. Sediments are then finer, more compact and contain less organic matter. With less important proportion of forested area in developed watersheds, nutrients inputs are then more important in sediment as well. These changes in macrophyte habitats enhance coverage of the littoral by aquatic plants in developed lakes. Submerged species are also favoured at the expense of floating species that are more typical of pristine conditions. Despite the limitation of aquatic plants biomass in some lakes, macrophyte biomass is higher in developed lakes and showed signs of a buffering effect on nutrient inputs, especially for phosphorus. Macrophyte nutrient content represented values between 35 and 230% of annual phosphorus inputs by residents on the shore of developed lakes and between 79 and 659% of the annual nitrogen inputs. Sediments are enriched by macrophytes at their senescence and therefore contain more nutrients than the water column and macrophytes for all lakes. The greater presence of submerged macrophytes, and the higher amount of nutrients in macrophytes of developed lakes combined with absence of phytoplankton blooms in spite of greater nutrient supply, suggests that Laurentian lakes are in an early stage of eutrophication.

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. / This study presents a literature review of current carrying capacity models developed in Ontario and Quebec (Canada) for the estimation of phosphorus (P) loading in lakes. Another objective is to evaluate their applications to land and watershed management practices in Quebec. A comparison of theoretical and empirical models, combined with the observations of keys stakeholders, confirms the importance of calibrating models regionally. The analysis further reveals that empirical models estimate more accurately P concentrations in lakes. However, the use of traditional mass balance approaches is still a necessity for the estimation of different P sources in the watershed. These models can support decision makers and land managers in Quebec in the application of more restrictive measures in lakes where the carrying capacity is currently exceeded. In Quebec, the use of the models and their implementation in the legislation will be a municipal responsibility. Many urbanism tools already allow this kind of intervention (zoning, « outils à caractère discrétionnaire »). But, model use alone will not be sufficient to justify a total interdiction of land development in a watershed or to impose a strict limit to house and cottage development.