Chapitre 3. Modélisation probabiliste de la contamination microbienne des eaux récréatives
3.6. Matériels
3.6.1. Base de données de la variable prédictive : la teneur en coliformes fécaux
La teneur en coliformes fécaux des différents sous-bassins versants de 2e niveau constitue
l’élément de base pour la prédiction de son occurrence spatiale ou temporelle. Pour cette étude, nous avons utilisé les données de concentration d’E. coli issues de plusieurs campagnes d’échantillonnage de l’été 2011. Ces données proviennent principalement de la banque de données sur la qualité des milieux aquatiques du MDDELCC, de plusieurs municipalités régionales de comté (MRC) (MRC Memphrémagog, MRC Coaticook, MRC de la Haute Yamaska), des organismes de bassins versants (RAPPEL, COGEBY) et de l’Agence de santé publique du Canada (APSC). Une campagne d'échantillonnage a été effectuée sur une période de quatre mois dans le but d’avoir une variété de mesures sur l’état de la pollution par E. coli des eaux du lac Massawippi. Des échantillons d’eau ont été prélevés sur une plage du mois de mai au mois d’août trois fois par semaine (lundi, mercredi et vendredi). À des endroits préalablement définis pour différentes profondeurs de la plage (15 cm, 60 cm et 70 cm), les échantillons d’eau sont prélevés dans des contenants de 250 ml et gardés à 4°C dans une glacière jusqu'à leur analyse en laboratoire (Laboratoire de lutte contre les zoonoses d’origine alimentaire de l'Agence de santé publique du Canada à Saint-Hyacinthe), dans un délai de 24 h. Ces mesures sont effectuées pour un total de 12 plages en Estrie et 15 plages en Montérégie afin de créer une base
Bassins versants Modelé Drainage Granulométrie Superficie
totale (Km2) Superficie en culture (%) Bassins de validation Yamaska- Nord
Plat Bien drainé Loameuse-grossière 303 28,2
Salvail Plat Mal drainé sableuse 206 53,7
Yamaska
Sud-Est Plat Bien drainé Loameuse grossière 326 59,8
Pot au beurre
Plat Mal drainé Argile fine 208 45,8
Bassin de calibration
Tomifobia Plat Bien drainé Loameuse fine 437 35
Brook Ondulé Bien drainé Loameuse fine 35 43
de données complète sur deux bassins versants : ceux des rivières Saint-François et Yamaska. La méthode utilisée pour le dénombrement d’E.coli, est celle de Quantitray 2000 avec le milieu de culture de Colilert. Il s'agit d'une méthode de dénombrement semi-automatisée basée sur le principe du nombre le plus probable (NPP). Dans un premier temps, les échantillons sont sortis à l'avance des réfrigérateurs, pour qu’ils se réchauffent et qu’ils soient facilement utilisables. À ces échantillons d'eau de 100 ml, une ampoule du milieu de culture Colilert est ajoutée. Les échantillons sont alors agités de façon à aider le réactif à se dissoudre complètement. Après ce mélange, le contenu est distribué dans une galerie Quantitray 2000 puis cette dernière est scellée à l'aide d'un appareil. Après incubation à 35°C pendant environ 24 h, le nombre de puits présentant une coloration jaune (coliformes totaux) est compté en premier. Ensuite, pour les puits de couleur jaune, se fait le décompte du nombre de puits fluorescents (E. coli). Enfin, il suffit de se référer à une table NPP fournie par le laboratoire Idexx (C’est le leader mondial dans la fourniture des services de contrôle de la qualité microbiologique de l’eau). Cette table donne le nombre de coliformes totaux et E.coli/100mL d'eau en fonction du nombre de puits positifs.
Au niveau du BV de la Yamaska, nous disposons de 111 stations d’échantillonnage de la qualité de l’eau. Parmi ces dernières, (37) proviennent du MDDELCC; (9) de APSC, (25) de la MRC de la haute Yamaska et (40) de la COGEBY. Par ailleurs, en ce qui concerne le BV du lac Massawippi, nous disposons des données des stations d’échantillonnage recueillies sur différents ruisseaux et rivières tributaires du BV du lac Massawippi. La majorité des stations d’échantillonnage proviennent des données disponibles de la base de données de la qualité de l’eau des MRC Coaticook et de Memphrémagog. Une seule station provient de l’APSC.
Sur la base des concentrations moyennes des coliformes fécaux calculées, les sites d’échantillonnage ont été classés en deux groupes : (1) sites contaminés, (2) sites non contaminés, avec 200 ufc/100 ml comme valeur seuil. Celle-ci a été sélectionnée sur la base des valeurs préétablies par le MDDELCC.
Figure 2. Distribution spatiale des stations d’échantillonnage.
3.6.2. Base de données nécessaires à l'extraction des variables explicatives
La deuxième base de données dont nous disposons regroupe les informations relatives aux variables prédictives. Dans la littérature, plusieurs variables sont connues pour avoir une influence soit sur la viabilité des coliformes, soit dans le transport de ceux-ci. Par rapport à la disponibilité des données et des connaissances que nous avons des sites d’étude, cinq principales variables ont été retenues. Il s’agit de la pédologique, du climat, de l’occupation du sol, de la distance aux cours d’eau et de la géomorphologie. Nous disposons donc :
- d’un modèle numérique d’altitude (MNA) à l’échelle de 1/250 000 des deux bassins versants de l’étude. Le MNA a été produit à partir de la base des données topographiques du Québec (BDTQ) et a permis de dériver les paramètres descripteurs de la topographie et leurs caractéristiques hydrologiques afin de cartographier les zones de ruissellement maximal;
- d’une carte des sols à l’échelle de 1/20 000 fournie par l’Institut de Recherche et de Développement en Agroenvironnement (IRDA). Cette carte couvre complètement les
Stations d'échantillonnage
¯
0 5 10 km Légende station d'échantillonnage Bassin versant du lac Massawippi Réseau hydrographiquezones d’étude et compte 600 polygones dont chacun est relié à une base de donnée contenant la superficie, la texture du sol, son épaisseur, des pourcentages de sable, le limon, les classes de matière organique ainsi que le drainage;
- des données hydrométéorologiques tirées de la base de données d’Environnement Canada, au pas de temps journalier; cette base de données contient les précipitations journalières mesurées dans les 34 stations recouvrant le BV du lac Massawippi et de la rivière Yamaska;
- d’une image du capteur satellitaire SPOT-5 acquise le 17 juillet 2011 pour la caractérisation de l’occupation du sol.
Le tableau 2 résume l'ensemble des données nécessaires pour l'extraction des variables explicatives.
Tableau 2. Listes des données utilisées pour l’extraction des variables prédictives
Données et paramètres descriptifs Origine des données de base
Limites des BVs Ministère de l’agriculture, des pêcheries et alimentations/Sherbrooke.
Conseil de gestion du BV de la Yamaska (COGEBY)
Limites des SBV Base de données topographiques du Québec (BDTQ)
(1/20 000)
Densité du réseau hydrographique Base de données topographiques du Québec (BDTQ)
(1/20 000) Données
climatiques - Précipitations (mm)
Environnement Canada, « Normales climatiques au Canada 1971-2000 ». Données Topographiques - Altitude (m) - Pente (%); Formes, Orientation
• Base de données topographiques du Québec (BDTQ) (1/25 000) Données numériques d’élévation du Canada
Données
Pédologiques - Type de sol - Granulométrie et drainage
• Bases nationales des données sur les sols (1/20000) • Carte des sols (1/20 000) IRDA
Données satellitaires (image Spot HRV)
• Résolution spatiale : 250 m (rouge et infrarouge) et 500 m (bleu-vert)
• Date d’acquisition : 17 juillet 2011 Données bactériologiques • Campagnes de terrain (2010 - 2011) • MDDELCC (2010 - 2011) • MRC Memphrémagog (2010 - 2011) • MRC de Coaticook (2010-2011) • COGEBY (2010 - 2011)