Using SWAT, Bacteroidales microbial source tracking markers, and fecal indicator bacteria to predict waterborne pathogen occurrence in an agricultural watershed.

Frey, S.K., Topp, E., Edge, T.A., Fall, C., Gannon, V.P.J., Jokinen, C.C., Marti, R., Neumann, N.F., Ruecker, N.J., Wilkes, G.A., et Lapen, D.R. (2013). « Using SWAT, Bacteroidales microbial source tracking markers, and fecal indicator bacteria to predict waterborne pathogen occurrence in an agricultural watershed. », Water Research, 47(16), p. 6326-6337. doi : 10.1016/j.watres.2013.08.010  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Il est essentiel de renforcer notre capacité de prévoir la présence de microorganismes pathogènes dans les eaux de surface afin de réduire le risque qu’ils posent pour la santé humaine. Dans cette étude, nous avons examiné trois scénarios fondés sur des données primaires (mesure du débit et de la qualité de l’eau, modèle du débit et de la qualité de l’eau, et Bacteroidales associées à l’hôte) au moyen d’un arbre de classification et de régression (CART) pour déterminer la présence ou l’absence des agents pathogènes E. coli 0157:H7, Salmonella, Campylobacter, Cryptosporidium et Giardia dans l’émissaire d’un bassin versant agricole de 178 km2. Pour obtenir des données modélisées, nous avons mis au point un outil d’évaluation du sol et de l’eau (SWAT) pour prévoir le débit de l’eau, le total des solides en suspension (TSS), la quantité d’éléments nutritifs et la charge de bactéries indicatrices. Toutefois, le modèle permettait uniquement d’effectuer des simulations du débit et de la quantité d’éléments nutritifs et n’arrivait pas à simuler avec précision le TSS et le déplacement des bactéries indicatrices. En outre, le modèle SWAT n’était pas sensible à une réduction de la population bovine observée à l’intérieur du bassin versant, laquelle aurait pu se traduire par une réduction importante des concentrations de E. coli et du nombre de Salmonella. Les résultats modélisés indiquent que lorsqu’elles sont combinées à la température de l’air et aux précipitations, les valeurs de débit d’eau et de concentration d’éléments nutritifs obtenues avec l’outil SWAT étaient utiles à la classification des agents pathogènes présents ou absents (P/A) à l’aide de la méthode CART. Selon les marqueurs de Bacteroidales associées à l’hôte employés dans l’analyse CART, nous avons constaté que la présence de ruminants était le plus important facteur de classification des agents pathogènes P/A, alors que d’après les données mesurées, la température de l’air, le débit d’eau et le phosphore total constituaient les facteurs les plus importants. Les résultats révèlent une relation étroite entre la pollution causée par les bovins et la présence d’agents pathogènes dans ce bassin versant, et un lien particulièrement fort entre la population de bovins et le nombre de Salmonella.

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