Cette thèse illustre que dans un contexte de mesure de l'exposition (ex., dans les études épidémiologiques), les principales difficultés liées à l'estimation des niveaux de SPC dans l'eau potable de la population étudiée sont principalement associées à la qualité des données relatives à la présence des SPC étudiés. En effet, les données de SPC intègrent généralement peu la variabilité spatiale et temporelle de l'occurrence des SPC dans les réseaux de distribution. Les quatre chapitres de cette thèse démontrent donc l'importance des approches utilisées pour estimer l'exposition de la population aux SPC dans l'eau potable.
L'évaluation de l'exposition aux SPC la plus précise est la mesure directe des niveaux de SPC dans l'eau potable à la résidence de chaque sujet et à une fréquence régulière (quotidienne voire horaire). Cependant, les difficultés reliées à la génération de ce type de données entraînent l'utilisation de données alternatives. Le chapitre 1 présente une revue critique des méthodes employées pour mesurer l'exposition aux SPC dans l'eau potable des sujets participant aux études épidémiologiques qui s'intéressent aux problèmes de reproduction. Les considérations portées dans ces approches envers la variabilité spatiale et temporelle de l'occurrence des SPC dans les réseaux de distribution ont plus particulièrement été étudiées. Par conséquent, les différents facteurs à considérer pour intégrer ces variabilités dans l'estimation de l'exposition sont mis en évidence dans ce chapitre.
Dans le chapitre 2, la comparaison de différentes méthodes d'assignation des données relatives à la présence des THM et des AHA dans l'eau potable à la population étudiée démontre l'influence de la variabilité spatiale de ces composés sur l'exposition estimée. En effet, selon le degré de variabilité spatiale des THM et des AHA dans les réseaux de distribution, d'importantes différences peuvent être obtenues selon la méthode utilisée. Une meilleure connaissance de la structure des systèmes (ex., présence de poste de rechloration), de la taille du système (pouvant influencer le temps de contact entre l'agent désinfectant et la MO) et de la qualité de l'eau à la sortie de l'usine (présence de précurseurs organiques) permettrait une meilleure intégration des variations spatiales des
THM et des AHA lors de l'assignation des données. Étant donné que, dans la majorité des études épidémiologiques ces informations ne sont pas ou peu considérées, des erreurs potentielles peuvent se produire dans l'estimation de l'exposition de la population sous étude (c.-à-d., utilisation de données non représentatives de la qualité de l'eau au robinet). Des recommandations adaptées au degré de variabilité des SPC dans les réseaux et à la qualité des données disponibles (ex., nombre et localisation des sites de prélèvement dans les réseaux de distribution) sont proposées dans ce chapitre.
Dans le chapitre 3, une analyse de risque pour la santé humaine associé aux SPC dans l'eau potable est réalisée pour la région à l'étude. D est important de mentionner qu'étant donné les incertitudes reliées aux données toxicologiques des composés étudiés et à la mesure de l'exposition, diverses précautions doivent être prises quant à l'interprétation des résultats concernant les niveaux de risque (c.-à-d., le danger réel pour la population à l'étude). Cependant, l'objectif principal de ce chapitre était de déterminer l'impact de la variabilité du niveau de SPC dans les réseaux de distribution sur la mesure de l'exposition par l'application d'une analyse de risque. En effet, les résultats issus du chapitre 3 montrent que le niveau de risque pour la santé humaine (cancer et d'effets non- cancérigènes) varie à l'échelle régionale (c.-à-d., entre les réseaux de distribution à l'étude). Une analyse spatiale du risque considérant les différents facteurs qui peuvent entraîner la présence de variations spatiales des SPC dans les réseaux de distribution a également été réalisée pour chacun des réseaux à l'étude. Les résultats de cette analyse démontrent que le risque pour la santé humaine varie également à l'échelle des réseaux de distribution. Par conséquent, la non-considération de la possible variabilité spatiale des SPC dans les réseaux de distribution (ex., utilisation de données issues d'une seule localisation dans le réseau de distribution) lors de l'analyse de risque pour la santé humaine peut entraîner la non-représentativité du risque estimé. Ce chapitre démontre ainsi qu'une analyse spatiale du risque (comme celle réalisée dans ce chapitre) permettrait l'obtention d'estimations du risque plus représentatives de la réalité. De plus, ce type d'analyse permettrait l'optimisation de la gestion du risque. Finalement, des recommandations sont émises dans ce chapitre afin d'améliorer la procédure d'analyse du risque pour la santé humaine associé à l'exposition de la population aux SPC dans l'eau potable.
Il est généralement difficile d'obtenir des données relatives à l'occurrence des SPC dans l'eau potable au robinet de la population ou dans les réseaux de distribution qui intègrent la variabilité spatiale et temporelle des SPC. Par conséquent, au chapitre 4, deux modèles spécifiques à chaque groupe de SPC étudié (THM et AHA) sont développés afin d'estimer l'exposition de la population à ces composés dans les réseaux de distribution de la ville de Québec. L'approche multi-niveaux utilisée pour la modélisation permet d'intégrer la variabilité saisonnière et spatiale de l'occurrence des SPC dans les réseaux de distribution. Étant donné que ces modèles sont développés en considérant tous les réseaux de la région à l'étude (c.-à-d., la rive nord), ils sont applicables quelque soit la nature et le type de source, la structure et la taille du réseau ainsi que la qualité de l'eau et la taille de la population desservie. Combiné avec l'approche utilisée pour réaliser la modélisation, ceci confère l'originalité de l'étude. Ces modèles intègrent des paramètres facilement disponibles ou pouvant être facilement générés (en termes de coûts et de temps) et leur efficacité d'estimation est démontrée. Par conséquent, ils constituent d'intéressants outils pour mesurer plus précisément l'exposition de la population aux THM et aux AHA dans l'eau potable. Ces modèles sont spécifiques à la région à l'étude, cependant la même approche peut être utilisée pour développer des modèles dans d'autres régions. En effet, cette approche a été appliquée aux réseaux de distribution de la rive sud (c.-à-d., la ville de Lévis) dont les résultats sont présentés aux Annexes F et G.
En résumé de cette thèse axée sur la variabilité des SPC dans les réseaux de distribution d'eau potable, différentes stratégies sont proposées afin d'améliorer l'estimation de la présence des THM et des AHA dans l'eau potable de la population à travers les aspects suivants:
• L'assignation des données relatives à la présence des SPC dans les réseaux de distribution d'eau potable généralement utilisées dans les études épidémiologiques à la population afin d'estimer leur exposition.
• L'analyse du risque pour la santé humaine en considérant la variabilité spatiale de l'exposition de la population aux SPC dans les réseaux de distribution.
• Le développement et l'utilisation de modèles pour estimer l'exposition de la population intégrant des paramètres plus aisés à obtenir que des mesures précises de SPC.
Cette thèse confirme qu'une estimation représentative du niveau de SPC dans l'eau potable de la population en utilisant des données alternatives à des mesures directement effectuées au robinet nécessite l'intégration de la variabilité des SPC dans les réseaux de distribution. Par conséquent, l'étude de la variabilité de l'occurrence des SPC spécifique à chaque réseau de distribution d'eau potable sous étude constitue une étape (généralement préliminaire) indispensable dans le processus d'évaluation de l'exposition aux SPC (quel que soit l'aspect mentionné dans le précédent paragraphe). Diverses actions facilement réalisables devraient être menées pour obtenir une vue de cette variabilité dans les réseaux à l'étude, et ce afin de déterminer l'approche adaptée pour obtenir une représentative estimation de l'exposition de la population. D s'agit de :
1. La détermination des caractéristiques structurelles du réseau de distribution pouvant entrainer la variabilité de l'occurrence de chaque groupe de SPC, à savoir la taille du réseau, la présence d'infrastructures intermédiaires à l'usine de production d'eau potable (ex., poste de rechloration ou réservoir), la qualité de l'eau à la sortie de l'usine (ex., présence des précurseurs de SPC, dose de chlore ajoutée).
2. La délimitation géographique de toutes les aires dans le réseau de distribution desservies par une infrastructure différente (c.-à-d., directement par l'usine de traitement ou par l'intermédiaire d'un poste de rechloration ou un réservoir) : création de sous- réseaux.
3. L'estimation du degré de la variabilité spatiale des SPC dans chacun des sous-réseaux dans le réseau de distribution. Cette étape peut être réalisée par l'intermédiaire de données issues de la surveillance réglementaire de la qualité de l'eau potable (ex. données de SPC, de chlore résiduel libre ou consommé).
4. La comparaison de la localisation géographique des sites de prélèvement dans le réseau de distribution et dans celle de la résidence de chaque sujet étudié.
Lors de cette thèse, une importante base de données sur l'occurrence des SPC a été générée dans la région à l'étude. En effet, la thèse s'intéresse à de nombreux réseaux de distribution différents pour lesquelles de nombreux sites ont été échantillonnés à une fréquence importante. Cette base de données à déjà été utilisée dans le cadre d'une étude épidémiologique menée sur la relation entre le risque de retard de croissance intra-utérin et l'exposition aux SPC durant la grossesse (Levallois et al, 2009). En effet, l'utilisation
de cette base de données combinée à l'application des stratégies issues de cette thèse ont permis d'estimer le niveau de THM et de AHA dans l'eau potable de chaque sujet de l'étude pendant chaque période de grossesse étudiée (projet réalisé parallèlement à cette thèse) et ainsi de contribuer à la réalisation de l'étude épidémiologique.
En plus des mesures de THM et de AHA (dont chacun des composés individuels de ces groupes a été analysé), d'autres SPC ont été mesurés tels que les haloacétaldéhydes (dichloroacétaldéhyde, hydrate de chloral, bromochloroacétaldéhyde, bromoacétaldéhyde, bromodichloroacétaldéhyde, chlorodibromoacétaldéhyde et tribromoacétaldéhyde), les haloacétonitriles (trichloroacétonitrile, dichloroacétonitrile, bromochloroacétonitrile et bromoacétonitrile), le l,l-Dichloro-2-propanone, le 1,1,1- Trichloro-2-propanone, la chloropicrine, le chlorure de cyanogène et les nitrosamines (N- Nitrosodiméthylamine et N-Nnitrosodiphénylamine). Les données sur ces composés n'ont pas été utilisées dans cette thèse. Par contre, elles pourraient être utilisées dans les recherches futures afin d'améliorer les connaissances sur les SPC ou à des fins d'études épidémiologiques et d'analyse de risque.
Dans cette thèse, les systèmes d'information géographique (SIG) ont permis de réaliser différentes étapes, à savoir: la représentation géographique de la structure des réseaux de distribution, la détermination des sous-réseaux, la localisation des sites de prélèvement et de la population sous étude. De plus, les SIG ont permis la représentation visuelle (c.-à- d., sur des cartes géographiques) de l'occurrence des SPC et de la répartition du risque pour la santé humaine dans la région à l'étude. Par conséquent, les SIG constituent un outil précieux pour l'étude des SPC et plus particulièrement dans la prise de décision lors de l'assignation des données de SPC à la population ou lors du processus de gestion du risque.
Cependant, cette thèse comporte certaines limites. Par exemple, dans le premier chapitre l'influence de la variabilité temporelle de la qualité de l'eau sur l'occurrence des SPC est soulignée. Cependant, cet aspect n'est pas traité dans le chapitre 2. De plus, lors de la modélisation de l'exposition de la population aux SPC, uniquement les variations saisonnières sont considérées (chapitre 4). Par conséquent, les variations sur une période
plus courte (ex., mois, semaine) ne sont pas intégrées. Différents paramètres pouvant influencer la variabilité spatiale des SPC dans les réseaux de distribution autres que ceux considérés ne sont pas intégrés: le temps de résidence de l'eau dans les canalisations, dans les réservoirs et dans les postes de rechloration, la qualité et l'âge des canalisations, les caractéristiques hydrauliques précises ainsi que la présence du biofilm dans les parois des conduites. Lors de l'analyse de risque réalisée au chapitre 3, la variabilité de l'exposition de la population aux SPC inter et intra-réseaux de distribution est considérée. Cependant la variabilité des caractéristiques de la population (ex., socio-économiques, démographiques, comportementales) à ces mêmes échelles n'est pas considérée. De plus, dans cette thèse, l'exposition aux THM est représentée par la somme des niveaux de quatre composés1 et celle aux AHA par la somme de ses cinq plus communs composés2
ou de neuf composés3. Par conséquent, la variabilité de l'occurrence dans l'eau potable
propre à chacun de ces composés n'est pas considérée.
La représentativité des données de SPC issues du suivi réglementaire à des fins de mesure de l'exposition de la population est remise en question dans cette thèse. La génération de données spécifiques à chaque aire d'étude qui intégreraient la variabilité spatiale de l'occurrence des SPC dans chaque réseau de distribution permettrait une meilleure estimation de l'exposition. L'étude de la variabilité temporelle des SPC dans l'eau potable permettrait une meilleure étude de la représentativité des données habituellement utilisées pour estimer l'exposition de la population. Les modèles développés pour mesurer l'exposition de la population aux SPC devraient également intégrer plus précisément la variabilité temporelle des SPC et particulièrement pour la région à l'étude où les variations climatiques sont très importantes. De cette manière, des modèles plus performants pourraient être développés. Les études futures devraient également s'intéresser à l'occurrence d'autres SPC dans les réseaux de distribution qui peuvent être également potentiellement néfastes pour la santé humaine (Hrudey, 2009). Les futures recherches sur la modélisation des SPC dans les réseaux de distribution devraient mettre
1 Chloroforme, BDCM, DBCM et bromoforme.
2 Les acides monochloroacétique (MCAA), dichloroacétique (DCAA), trichloroacétique (TCAA), monobromoacétique (MBAA) et dibromoacétique (DBAA).
3 Les acides monochloroacétique (MCAA), dichloroacétique (DCAA), trichloroacétique (TCAA), monobromoacétique (MBAA) et dibromoacétique (DBAA), tribromoacétique (TBAA), bromochloroacétique (BCAA), dibromochloroacétique (DBCAA), bromodichloroacétique (BDCAA).
l'emphase sur l'utilisation d'approches multi-niveaux afin de considérer les associations (spatiales et temporelles) entre les mesures de SPC dans un même réseau de distribution.