Associations among Pathogenic Bacteria, Parasites, and Environmental and Land use Factors in Multiple Mixed-Use Watersheds, Eastern Ontario Canada.

Wilkes, G.A., Edge, T.A., Gannon, V.P.J., Jokinen, C.C., Lyautey, E., Neumann, N.F., Ruecker, N.J., Scott, A., Sunohara, M., Topp, E., et Lapen, D.R. (2011). « Associations among Pathogenic Bacteria, Parasites, and Environmental and Land use Factors in Multiple Mixed-Use Watersheds, Eastern Ontario Canada. », Water Research, 45(18), p. 5807–5825. doi : 10.1016/j.watres.2011.06.021  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Sur une période de cinq ans (2004-2008), nous avons prélevé 1 171 échantillons d’eau de surface dans un réseau d’échantillonnage pouvant comprendre jusqu’à 24 sites représentant un vaste éventail d’ordres de cours d’eau, dans un bassin hydrographique de l’est de l’Ontario, au Canada. Nous avons analysé ces échantillons pour déterminer la densité des oocystes de Cryptosporidium et des kystes de Giardia, et pour rechercher les bactéries Salmonella enterica ssp. enterica, Campylobacter spp., Listeria monocytogenes et E. coli O157:H7. Dans le cadre de notre étude, nous voulions explorer les associations entre la densité/présence des organismes pathogènes et les variables définies objectivement concernant l’utilisation des terres, les conditions météorologiques, l’hydrologie et la qualité de l’eau au moyen d’un arbre de régression et de classification (CART) et de méthodes de régression logistique binaire. E. coli O157:H7 a rarement été détecté, mais sa détection était reliée à la densité du pâturage du bétail en amont, et dans 20 % des cas, il a été détecté là où les bovins avaient accès aux cours d’eau. Le rapport des détections sur les non‑détections pour Campylobacter spp. était relativement élevé (> 1) lorsque la température moyenne de l’air était 6 % au‑dessous des températures moyennes de la période d’étude (périodes relativement plus fraîches). La survie de Campylobacter spp. en saison froide ou à basse température, représentant les conditions où s’effectue généralement l’épandage du fumier, comme au printemps et à l’automne, est probablement reliée à ces facteurs déterminants. Cinquante‑neuf pour cent de toutes les détections de Salmonella spp. ont été observées lorsque le débit dans un bras du système fluvial d’ordre de Shreve égal à 9 550 était supérieur au 83e centile. Des événements hydrologiques favorisant le transport hors de l’exploitation/hors du terrain/dans le cours d’eau doivent se produire pour que Salmonella spp. soit détectée dans les eaux de surface de cette région. Cinquante‑sept pour cent des détections de L. monocytogenes sont survenues au printemps, par comparaison aux autres saisons. Nous avons émis l’hypothèse que le fait de garder le bétail à l’intérieur et de le nourrir d’ensilage en hiver, et d’épandre au printemps du fumier accumulé en hiver pourrait avoir contribué à la détection accrue de cet organisme pathogène au printemps. Dans l’ensemble, la densité des oocystes de Cryptosporidium et des kystes de Giardia présentait une relation positive avec le débit des eaux de surface et une relation négative avec la température de l’air et de l’eau au printemps, en été et en automne. Cependant, certaines des densités d’oocystes de Cryptosporidium les plus élevées étaient associées à des conditions de faible débit dans des cours d’eau d’ordre plus bas, ce qui donne à penser que la faune serait une source de pollution fécale. Cinquante‑six pour cent de toutes les détections de 2 bactéries pathogènes (Campylobacter spp., Salmonella spp. et E. coli O157:H7) ou plus dans l’eau ont été observées lorsque la température de l’eau était basse et lorsque les précipitations totales de la semaine précédant l’échantillonnage étaient supérieures à environ 27 mm (température de l’eau ≤ ~ 14 ºC; principalement au printemps et en automne, et précipitations hebdomadaires > 62e centile). Lorsque la température de l’eau était plus élevée (> ~ 14 ºC), il a fallu des précipitations hebdomadaires plus abondantes pour favoriser la détection de 2 bactéries pathogènes ou plus (principalement en été; précipitations hebdomadaires ~ > 42 mm [> 77e centile]; 15 % de toutes les détections de ≥ 2 bactéries pathogènes). Lorsque l’eau était plus froide, il aurait peut‑être fallu des précipitations moins abondantes pour mobiliser les organismes pathogènes des terres adjacentes et/ou des sédiments de cours d’eau, étant donné que c’est à ce moment que l’épandage de fumier a lieu dans les champs de cette région et que la teneur en eau du sol et la profondeur de la nappe phréatique sont relativement élevées. La saison, l’ordre du cours d’eau, la turbidité, la température quotidienne moyenne, le débit des eaux de surface, la couverture des terres agricoles et la distance en amont vers l’exploitation et le pâturage les plus proches étaient des variables relativement fortes et récurrentes pour ce qui est de la différenciation entre la présence et l’absence d’organismes pathogènes, et la densité des parasites dans les eaux de surface de la région.

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