La découverte en 1991 de gisements de kimberlite diamantifère dans les lointaines contrées du Nunavut et des Territoires du Nord-Ouest a entraîné un développement considérable pour soutenir l’industrie minière du diamant en plein essor. Facteur de croissance économique pour ces deux territoires fédéraux du Grand Nord canadien, la seule production des trois mines historiques des Territoires du Nord-Ouest ^[1]L’exploitation de la quatrième mine de diamant des Territoires du Nord-Ouest, Gahcho Kué, n’a débuté qu’en septembre 2016., Ekati – la plus septentrionale, située à 200 km au sud du cercle polaire arctique –, Diavik et Snap Lake, a généré 1,96 milliard de dollars canadiens pour l’année 2013 ^[2]Données « Natural Resources Canada » de 2014..

Diavik : mine de diamant à ciel ouvert proche du cercle polaire boréal
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Mais une assistance logistique et matérielle massive est indispensable à l’exploitation tout au long de l’année de sites d’extraction aussi reculés. L’industrie minière de ces trois sites subpolaires est totalement dépendante d’une route de glace, trait d’union vital pour ces zones accessibles uniquement par voie aérienne dix mois par an, aucune autre route n’existant dans ce secteur.

Cette route saisonnière, la plus longue au monde, s’étend sur 600 km depuis le lac Tibbitt, situé à quelques dizaines de kilomètres au nord-est de la ville de Yellowknife – capitale des Territoires du Nord-Ouest distante de 521 km du cercle polaire –, jusqu’au lac Contwoyto au Nunavut. Franchissant des lacs et rivières gelés sur plus de 87 % de sa longueur, elle est reconstruite chaque hiver, requérant plus d’un mois de travail, puis maintenue et exploitée pendant environ deux mois (voir encadré) pour un coût annuel compris entre 16 et 20 millions de dollars ^[3]Interview CBC News en date du 30/01/2015 de Ron Near, gérant de la route de glace pour la coentreprise des propriétaires de mines : « All-season road to N.W.T. mines could extend ice road use by a month ».. C’est cependant à ce prix qu’elle peut être empruntée chaque année par des milliers de poids lourds (avec un record de près de 11 000 camions en 2007) chargés principalement de carburant diesel, mais aussi de charges lourdes (ciment ou autres matériaux de construction, pneus, explosifs, etc.) ou de grands équipements (tels que des pales d’éoliennes), acheminés à vitesse réduite vers les mines.

Cependant, cette route traverse plusieurs écorégions de l’écozone ^[4]L’écozone – ou région biogéographique – est une portion de surface terrestre ou marine représentative d’une unité écologique à grande échelle, caractérisée par des facteurs abiotiques (non vivants) et biotiques (vivants) particuliers. Elle est subdivisée en écorégions (carte des écozones du Canada). de la taïga du Bouclier ^[5]Au nord du Canada, la majeure partie de la taïga du Bouclier occupe le Bouclier canadien, vaste étendue de substrat rocheux datant du Précambrien. Cette forêt, dont la superficie dépasse 1,3 million de kilomètres carrés, est l’une des plus grandes écozones du Canada. Un tiers de cette région couvre les Territoires du Nord-Ouest (écozone de la taïga du Bouclier)., depuis la forêt boréale jusqu’à la toundra du Bas-Arctique canadien en passant par la zone de transition écologique forêt-toundra. Or, les régions polaires et subpolaires sont particulièrement fragiles et sensibles aux pollutions d’origine anthropique, notamment celles générées par l’extraction de ressources naturelles. Les compagnies minières dépensent déjà des millions de dollars chaque année pour surveiller l’environnement immédiat de leurs mines respectives. Mais une attention limitée a été portée jusqu’à présent à l’impact environnemental sur le milieu aquatique, pourtant présent tout au long de la route d’accès aux trois mines de diamant des Territoires du Nord-Ouest.

Transport routier sur une route de glace
Crédit photo : Nonac Digi
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Outre le trafic routier intense d’une centaine de camions par jour, les températures hivernales extrêmement froides dues au climat continental polaire qui règne sous ces latitudes (en moyenne inférieures à -30 °C, mais pouvant descendre en-deçà de -50 °C) obligent les chauffeurs à faire tourner les moteurs des camions en permanence, y compris lorsque les véhicules sont à l’arrêt, contribuant ainsi à une émission continue de gaz d’échappement. Les émissions dues au trafic routier sont considérées comme une source majeure de métaux lourds et d’hydrocarbures aromatiques polycycliques dont un grand nombre sont reconnus comme toxiques, carcinogènes et mutagènes. Ces polluants atmosphériques, émis sous forme de gaz ou d’aérosols, peuvent être captés et entraînés par les précipitations neigeuses et ainsi s’accumuler au sol dans le manteau neigeux. Au moment du dégel, les crues printanières peuvent alors générer des pics de pollution dans les lacs et les rivières, et les polluants, ainsi transférés, présenter un risque pour le biota aquatique qui y vit.

C’est une problématique d’importance pour les Dénés – groupe aborigène de Premières nations des Territoires du Nord-Ouest avec lesquels cette étude a été menée en partenariat –, soucieux de l’impact de plus de trente ans d’exploitation de cette route sur la qualité des eaux lacustres. Les lacs les plus grands, qui s’échelonnent le long de la route d’hiver, abritent en effet certaines espèces de poissons culturellement ou économiquement importants pour eux (pêchés dans un but de subsistance ou pour le plaisir), et qui pourraient être affectés par ces polluants. En outre, la route coupe le parcours migratoire de troupeaux de caribous de la toundra, dont la population en déclin depuis 2006 sans qu’on en connaisse la cause, constitue une composante vitale du style de vie traditionnelle des communautés Inuit et Premières nations du Nunavut et des Territoires du Nord-Ouest. Comprendre et limiter l’empreinte écologique potentielle du développement de l’extraction minière et des infrastructures associées se révèle quoi qu’il en soit crucial pour le maintien de l’intégrité écologique d’écosystèmes sensibles, à l’heure où d’autres projets d’exploitation sont à l’étude et où la prospection se poursuit.

Routes de glace sur le Grand Lac des Esclaves (vieux Yellowknife)
Crédit photo : Steve Goodyear
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Les émissions dues à la combustion du carburant diesel des convois de camions sont-elles donc une source majeure de métaux lourds et de composés aromatiques polycycliques pour les écosystèmes fragiles des milieux aquatiques subarctiques le long de cette route ? Pour répondre à cette interrogation, une équipe de scientifiques canadiens a prélevé en mars 2014, à la fin de la saison de camionnage, des échantillons de neige, d’eau et de sédiments lacustres ^[6]Une fois la neige échantillonnée, eau et sédiments de surface lacustres ont été prélevés au travers d’un trou percé dans la glace recouvrant le lac. Mais certains lacs n’ont pu être échantillonnés en raison d’une épaisseur de glace trop importante ou bien lorsque toute la hauteur d’eau était gelée. en provenance de 9 lacs localisés le long de la route de glace, 3 d’entre eux étant situés au début du parcours, dans l’écozone de forêt boréale, et 6 dans la zone de transition forêt-toundra. Ils ont été comparés avec ceux issus de 6 lacs situés dans un environnement urbain, à proximité ou dans l’agglomération de Yellowknife. Chacun de ces 6 lacs urbains, longé par une artère très passante à la chaussée asphaltée, est susceptible de recevoir des polluants, aussi bien métaux lourds que composés aromatiques polycycliques de multiples sources urbaines.

Les concentrations dans le manteau neigeux en plusieurs métaux lourds ^[7]Analyse des éléments traces dans les échantillons de neige par spectrométrie de masse ICP., dont six sont caractéristiques des gaz d’échappement de moteur diesel – antimoine, baryum, chrome, cuivre, plomb et zinc –, sont inférieures aux limites de détection dans les échantillons prélevés le long de la route de glace. Même le chrome et le cuivre qui sont associés au trafic de poids lourd sont en faible concentration aussi bien à Yellowknife que le long de la route. Le baryum, quant à lui, considéré comme un traceur des émissions diesel des camions, présente un taux élevé dans la neige de Yellowknife par rapport à celle des lacs traversés par la route de glace, y compris au lac Lockhart, site de repos et d’entretien où les moteurs des camions tournent en permanence au ralenti durant toute une nuit. Le métal présent en plus forte concentration se révèle être le zinc, mais sa teneur avoisine les 2,5 µg/l aux environs de la route d’hiver tandis qu’elle atteint 8.0 µg/l à Yellowknife ^[8]L’arsenic est présent en concentration élevée dans la neige du lac Pocket, aux environs de la ville de Yellowknife, mais les scientifiques penchent pour une remobilisation, lors de la construction récente d’une bretelle de contournement à proximité, de l’arsenic stocké dans la poussière du sol et accumulé là par d’anciennes opérations d’exploitation d’une mine d’or abandonnée depuis.. Ces résultats démontrent qu’il n’y a pas de contamination par les métaux lourds de la neige – et donc de l’environnement subpolaire – due au trafic de poids lourds vers les mines de diamant.

Hiver à Yellowknife
Crédit photo : Hideyuki Kamon
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Curieusement, l’analyse des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), substitués ou non ^[9]Analyse des hydrocarbures aromatiques polycycliques dans les échantillons de neige, d’eau et de sédiment au moyen de la chromatographie en phase gazeuse associée à de la spectrométrie de masse. Des analyses en composantes principales sur les trois milieux ont été menées pour rendre compte de la tendance spatiale de la variabilité des compositions en HAP. Les « diagnostic ratios » ont permis l’identification et l’évaluation des sources de pollution., dans les échantillons de neige, d’eau ou de sédiment collectés aux environs de la ville de Yellowknife où les sources anthropiques de cette classe de polluants y sont plurielles et permanentes, n’indique pas de concentrations plus élevées relativement à celles mesurées dans les échantillons issus des sites plus isolés de la route saisonnière, pour laquelle la source polluante d’origine humaine est liée au trafic routier hivernal, et donc limitée à quelques mois par an. Bien que capitale et centre d’activités économiques des Territoires du Nord-Ouest, la ville de Yellowknife n’est cependant qu’un petit centre urbain, rassemblant près de 20 000 habitants en 2011 – soit plus de la moitié de la population de ce territoire fédéral – et sans développement industriel majeur.

Au lac Lockhart, où l’on pourrait s’attendre à un impact plus conséquent des gaz d’échappement sur l’environnement, la concentration dans la fraction particulaire de la neige – révélatrice de l’influence humaine – est parmi les plus basses. Les taux les plus élevés en HAP sont enregistrés dans les échantillons de neige et d’eau provenant des 3 lacs situés au début de la route saisonnière, en plein cœur de la forêt boréale, à 60-70 km au nord-est de la ville de Yellowknife. Le transport atmosphérique sur de longues distances des émissions humaines en provenance de cette ville ne peut expliquer ce résultat, car les vents dominants qui soufflent en hiver sur Yellowknife sont orientés au nord-ouest ou au sud-est.

L’analyse plus fine des concentrations de quelques membres de cette classe de polluants, utilisés comme indicateurs des gaz d’échappement diesel, confirme ce résultat opposé à celui qui était attendu. Les HAP choisis sont-ils finalement de bons indicateurs ? La composition en HAP émis dans les gaz d’échappement varie en effet avec la catégorie du véhicule (lourd ou léger), le type de carburant et les conditions de conduite, ce qui rajoute une difficulté supplémentaire dans l’identification d’une contribution potentielle du trafic diesel à la pollution mesurée.

Forêt boréale dans le parc national de Nahanni (Territoires du Nord-Ouest – Canada)
Crédit photo : Susan Drury
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Les scientifiques émettent l’hypothèse d’une autre source de pollution d’origine naturelle : les feux de végétation pendant l’été. Une indication de la contribution des incendies de forêts sur la concentration dans la neige en HAP est fournie par le calcul du quotient entre deux composés particuliers (rétène / rétène + chrysène, le rétène étant caractéristique de la combustion de conifères) qui doit être compris entre 0,8 et 1. C’est précisément le cas de tous les échantillons de neige prélevés le long de la route. Les chercheurs démontrent ainsi que les feux de forêt constituent bien la source prédominante de cette classe de polluants en ces lieux, expliquant les concentrations anormalement élevées mesurées dans les lacs situés dans la forêt boréale, comparativement aux lacs plus septentrionaux, qui sont eux dans la zone limite des arbres (zone de transition avec la toundra). En outre, cette source de pollution naturelle est confirmée par des restes calcinés d’incendies récents en plusieurs points aux abords de la route d’hiver. Les cendres volantes produites lors des feux estivaux peuvent ensuite être transportées par le vent vers la route et devenir source de contamination en HAP dans le manteau neigeux l’hiver venu.

De manière inattendue, les incendies de forêt estivaux sont donc vraisemblablement une source plus importante d’hydrocarbures aromatiques polycycliques dans les lacs traversés par la route de glace de Tibbitt à Contwoyto que le trafic routier hivernal. Mais cette étude souligne aussi l’importance des sources de pollution de fond, d’origine naturelle, qui peuvent masquer la contribution de pollutions d’origine anthropique dans des régions reculées où les activités humaines sont faibles à modérées.