Quantification des flux diffus de contaminants: approche multi-méthodes pour optimiser la gestion environnementale des sites miniers

1. Projet

Le développement minier durable comporte de nombreux défis quant à la minimisation des impacts sur la qualité des ressources en eau. En périphérie des communautés, l’enjeu s’avère critique pour la protection des captages d’eau de surface et souterraine destinés à l’approvisionnement en eau potable. Lorsque les mines sont développées loin des secteurs habités, l’enjeu s’avère prioritaire pour la
minimisation des impacts sur les écosystèmes.

Objectif

L’objectif général de cette programmation de recherche est de développer et d’optimiser des approches destinées à la mesure des flux diffus de substances dissoutes en contexte minier.

Les objectifs spécifiques (OS) sont d’optimiser des méthodes géophysiques pour l’estimation de la teneur en eau et de la conductivité hydraulique des rejets miniers et des digues (OS1), de délimiter les zones d’infiltration et d’exfiltration au niveau des rejets miniers et des digues par télédétection optique et thermique par drone (OS2) et d’optimiser les approches de calibration des modèles visant à simuler le transport de masse dissoute par approche de modélisation hydrogéochimique et de traçage isotopique (OS3).

Résultats attendus et retombées escomptées

Les résultats attendus incluent, avec l’utilisation conjointe des données isotopiques et géochimiques de l’OS3 avec les données issues des OS1 et OS2, la réalisation d’un modèle en 2D simulant l’écoulement de l’eau, le transport en phase dissoute et les flux de chaleur. Les coupes ainsi modélisées serviront à estimer les flux diffus de substances dissoutes transitant en sous-surface, en différents points du site minier des zones d’infiltration jusqu’aux zones d’exfiltration. Les résultats seront publiés dans des revues scientifiques et présentés à des événements régionaux et à des congrès nationaux et internationaux. Ce plan de diffusion assurera le transfert des connaissances aux utilisateurs potentiels (minières, ministères, consultants) et à la communauté scientifique.

Les retombées escomptées incluent le développement et l’optimisation d’approches novatrices (géophysique, télédétection, traçage isotopique et modélisation) en contexte minier. Ces approches, par opposition aux mesures traditionnelles, sont non invasives et donc facilement transposables à d’autres sites miniers. Les approches géophysiques et de télédétection développées pourraient s’avérer particulièrement utiles en contexte nordique, où les coûts relatifs à l’installation d’infrastructures de suivi peuvent devenir prohibitifs. Les approches développées seront largement applicables aux sites miniers abandonnés et pourraient constituer des outils essentiels à l’optimisation des approches de restauration, un enjeu critique au Québec. Une retombée importante est la formation d’étudiants et d’
étudiantes aux cycles supérieurs qui va contribuer à répondre aux besoins criants de main-d’œuvre spécialisée dans le domaine minier.

Les organismes participants sont:

• L’Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue (UQAT), par son Groupe de recherche sur l’eau souterraine (GRES) et son Institut de recherche en mines et en environnement (IRME);
• L’École de technologie supérieure (ÉTS);
• L’Institut national de la recherche scientifique (INRS);
• L’Université du Québec à Montréal (UQAM) et;
• La Fonderie Horne, entreprise minière participante au projet et partenaire de la Chaire de recherche institutionnelle
  RÉGENÈRE.

L’Équipe UQAT-ÉTS-INRS-ETE-UQAM-Fonderie Horne vise le développement d’une approche novatrice pour identifier la provenance et quantifier les flux diffus de substances dissoutes, une innovation importante pour améliorer la gestion environnementale des sites miniers.

2. Équipe de recherche

Équipe de recherche

3. Appel de propositions

Le projet est d’une durée de 3 ans et le montant total octroyé est de 300 000 $.

4. Résumé et rapport de recherche

Le développement minier plus durable comporte de nombreux défis quant à la mitigation des impacts sur la qualité des ressources en eau. En périphérie des communautés, l’enjeu s’avère critique pour la protection des captages d’eau de surface et souterraine destinés à l’approvisionnement en eau potable. Lorsque les mines sont développées loin des secteurs habités, l’enjeu s’avère prioritaire pour la réduction des impacts sur les écosystèmes. L’objectif général de ce projet de recherche était de développer et d’optimiser des approches destinées à la mesure des flux diffus de contaminants en contexte minier, depuis les zones d’infiltration jusqu’aux zones d’exfiltration. Les travaux nécessaires à l’atteinte de l’objectif ont été réalisés sur un site pilote du partenaire, soit le Parc à résidus Quémont-2 de l’entreprise Fonderie Horne, situé au nord du périmètre urbain de la Ville de Rouyn-Noranda. L’intégration conjointe des résultats associés aux données chimiques et isotopiques de l’eau (eau souterraine, eau de surface) et des solides (résidus miniers, sol, sédiments), des résultats associés aux travaux de télédétection (visible et thermique) par drone et des données géophysiques permettant d’estimer la teneur en eau et la conductivité hydraulique des résidus miniers et des digues, a permis de réaliser un modèle en 2D simulant l’écoulement de l’eau et le transport en phase dissoute. Les coupes ainsi modélisées peuvent servir à estimer les flux diffus de substances dissoutes transitant en sous-surface, en différents points du site minier, des zones d’infiltration au niveau du parc à résidus jusqu’aux zones d’exfiltration en aval des digues.

Une retombée importante du projet sur le plan scientifique concerne le développement et l’optimisation d’approches novatrices (géophysique, télédétection, traçage géochimique, modélisation) en contexte minier. Ces approches, par opposition aux systèmes de mesures plus traditionnels (lysimètres, piézomètres, forages), sont non invasives et facilement transposables à d’autres sites miniers. Les approches géophysiques et de télédétection développées pourraient s’avérer particulièrement utiles en contexte nordique, où les coûts relatifs à l’installation d’infrastructures de suivi peuvent devenir prohibitifs. Le développement et la mise en œuvre des activités de recherche du projet, incluant le recrutement des étudiantes et étudiants de cycles supérieurs et leur encadrement, ont pris en compte les principes d’ÉDI, contribuant ainsi à la formation d’une relève diversifiée en environnement minier, une des retombées sociales importantes du projet permettant de répondre aux besoins criants de main d’œuvre spécialisée dans le domaine minier. Les résultats des travaux de recherche de ce projet procurent au partenaire les connaissances sur les conditions hydrogéologiques et hydrogéochimiques du site Quémont-2, des informations essentielles en vue de sélectionner la technique de restauration optimale pour le parc à résidus. L’accès à ces nouvelles connaissances contribue à améliorer la gestion environnementale du site Quémont-2 dans la perspective d’en rétablir certains usages au bénéfice de la communauté et des citoyens de Rouyn-Noranda.

Les résultats du projet ont permis d’identifier de nouvelles pistes de recherche prioritaires à développer pour améliorer les connaissances concernant la quantification des flux dissous de contaminants en contexte minier, incluant la quantification des exfiltrations, l’optimisation des protocoles d’acquisition d’images thermiques par drone pour la cartographie des zones d’exfiltrations ainsi que la compréhension de l’écoulement en milieu fracturé. Les approches développées dans ce projet de recherche sont applicables à d’autres sites miniers du Québec, fournissant ainsi des connaissances qui permettront de réduire l’impact des activités minières sur l’eau souterraine et les eaux de surface, contribuant ainsi à une amélioration de l’acceptabilité sociale des projets.

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