Bioremédiation du lac Osisko par des bactéries productrices de calcite : une approche innovante pour réduire la contamination métallique

Abdi, Ons (2026). Bioremédiation du lac Osisko par des bactéries productrices de calcite : une approche innovante pour réduire la contamination métallique. (Mémoire de maîtrise). Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue. Depositum. https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1848

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Résumé

RÉSUMÉ

Le lac Osisko est un lac urbain situé à Rouyn-Noranda, exposé depuis plusieurs décennies à des apports de contaminants d’origine municipale et industrielle. Cette contamination, notamment par les éléments traces métalliques et métalloïdes, a entraîné une dégradation importante de la qualité environnementale du lac et justifie l’évaluation de stratégies de bioremédiation adaptées.

Ce projet de recherche vise à évaluer une approche de bioremédiation innovante basée sur l’activité de bactéries productrices de calcite (Microbiologically Induced Calcium Carbonate Precipitation, MICP), en vue de l’amélioration et de la restauration du lac Osisko. Cette méthode repose sur l’action de bactéries uréolytiques capables d’induire la précipitation de carbonates de calcium, contribuant ainsi à la réduction de la mobilité et de la biodisponibilité des métaux présents dans les eaux et les sédiments. Dans cette perspective, une caractérisation préalable de l'état de la contamination du lac a été réalisée. Par ailleurs, la performance de la souche bactérienne Sporosarcina pasteurii (ATCC 11859) a été évaluée au laboratoire afin de mesurer son efficacité de séquestration des métaux dans les phases aqueuse et sédimentaire.

Les prélèvements ont révélé une contamination métallique généralisée de l'eau et des sédiments, avec des concentrations qui dépassent fréquemment les critères de qualité établis pour la protection de la vie aquatique (MDDELCC, 2013). Le calcul des indices de contamination a confirmé l’existence d’une forte pollution d'origine anthropique. Les résultats obtenus confirment le potentiel de Sporosarcina pasteurii pour la bioremédiation, bien que les taux d’élimination varient selon les métaux considérés. Dans la phase aqueuse, la souche a permis d’éliminer jusqu’à 78 % d’arsenic, environ 64 % d’aluminium et près de 20 % de cuivre et de plomb. Dans les sédiments, les taux d’élimination atteignent jusqu’à 82 % pour l’arsenic, 40,5 % pour l’aluminium, 51 % pour le cuivre, 41 % pour le manganèse et jusqu’à 99 % pour le plomb. Il convient toutefois de souligner que l’efficacité de cette approche dépend fortement de la durée d’exposition ainsi que des propriétés physico-chimiques et hydrochimiques des sites étudiés, lesquelles influencent la mobilité et la biodisponibilité des métaux ciblés.

L'efficacité démontrée de cette approche de bioremédiation contribuera à améliorer l'état écologique du lac Osisko. Par ailleurs, ce travail fournit des données essentielles aux décideurs pour mettre en œuvre des mesures d'atténuation de la pollution métallique à plus grande échelle, visant à préserver et restaurer les fonctions écologiques et récréatives du lac.

ABSTRACT

Lake Osisko is an urban lake located in Rouyn-Noranda, Quebec, that has been exposed for several decades to contaminants originating from municipal and industrial activities. This contamination, particularly by trace metals and metalloids, has led to significant environmental degradation of the lake and highlights the need to evaluate appropriate bioremediation strategies.

This research project aimed to assess an innovative bioremediation approach based on the activity of calcite-producing bacteria through Microbiologically Induced Calcium Carbonate Precipitation (MICP) for the restoration and improvement of Lake Osisko. This method relies on the activity of ureolytic bacteria capable of inducing calcium carbonate precipitation, thereby reducing the mobility and bioavailability of metals present in water and sediments. To achieve this objective, a preliminary characterization of the lake's contamination status was conducted. In addition, the performance of the bacterial strain Sporosarcina pasteurii (ATCC 11859) was evaluated under laboratory conditions to determine its efficiency in metal sequestration within both aqueous and sediment phases.

Sampling results revealed widespread metal contamination in both water and sediments, with concentrations frequently exceeding environmental quality criteria established for the protection of aquatic life (MDDELCC, 2013). Contamination index calculations further confirmed severe anthropogenic pollution. The findings demonstrated the potential of Sporosarcina pasteurii for bioremediation applications, although removal efficiencies varied among the different metals. In the aqueous phase, the bacterial strain achieved removal rates of up to 78% for arsenic, approximately 64% for aluminum, and nearly 20% for both copper and lead. In sediments, removal efficiencies reached up to 82% for arsenic, 40.5% for aluminum, 51% for copper, 41% for manganese, and as much as 99% for lead. However, the effectiveness of this bioremediation approach was strongly influenced by exposure time as well as the physicochemical and hydrochemical characteristics of the studied sites, which affect metal mobility and bioavailability.

The demonstrated effectiveness of this bioremediation strategy highlights its potential contribution to improving the ecological condition of Lake Osisko. Furthermore, this study provides essential information for decision-makers seeking to implement large-scale mitigation measures for metal pollution, with the goal of preserving and restoring the lake’s ecological and recreational functions.

Type de document:	Thèse ou mémoires (Mémoire de maîtrise)
Directeur ou directrice de recherche:	Lamara, Mebarek
Codirecteurs de mémoire/thèse:	Meyer-Jacob, Carsten et Etteieb, Selma
Mots-clés libres:	MICP, Sporosarcina pasteurii, restauration, bioremédiation, métaux lourds, sédiments, restoration, bioremediation, heavy metals, sediments
Divisions:	Forêts > Maîtrise en écologie
Date de dépôt:	26 juin 2026 14:05
Dernière modification:	26 juin 2026 14:05
URI:	https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1848

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