Priorisation des sources de contamination fécale en milieu urbain : pertinence de l'utilisation de marqueurs moléculaires et chimiques comme traceurs de rejets d'eaux usées

Une gestion efficace des épisodes de contamination fécale des systèmes aquatiques nécessite dans un premier temps une identification des sources de contamination avant de pouvoir mettre en place des pratiques de gestion et de restauration de la qualité d'un système. Les indicateurs bactériens classiques (E. coli, coliformes fécaux) utilisés dans le suivi de la qualité des eaux bien qu'ils indiquent la présence d'une charge fécale récente ne permettant pas une différenciation de l'origine de la pollution fécale. Un travail important a été réalisé ces dernières années afin de développer une nouvelle approche, dénommée le suivi de sources microbiennes (SSM) ou Microbial Source Tracking (MST). Les techniques de suivi des sources microbiennes sont destinées à permettre aux praticiens et aux chercheurs d'identifier la ou les sources de pollution fécale dans les eaux. Plusieurs recherches ont permis d'identifier des marqueurs microbiologiques et chimiques susceptibles de discriminer les différentes sources, cependant, il n'existe pas de méthodes « standard » définies pour l'approche MST. L'importance d'utiliser plusieurs marqueurs a été soulignée à plusieurs reprises dans la littérature et une approche pragmatique et pratique a semblé être l'adoption d'une « boîte à outils » ou MST « toolbox » constituées de différents marqueurs de suivi des sources. Cette thèse a été consacrée en premier lieu à l'application et la validation de boîtes à outils opérationnelle composées de marqueurs chimiques et moléculaires permettant de tracer les contaminations fécales d'origine humaine (eaux usées) et ce en différentes matrices environnementales et dans différentes conditions hydrométéorologiques et en deuxième lieu au suivi du devenir et du comportement des marqueurs dans le milieu naturel.

Abstract

Effective management of fecal contamination episodes in aquatic systems requires first identifying the sources of contamination before being able to put in place management practices to restore the quality of a system. Fecal indicator bacteria (E. coli, fecal coliforms) are used for monitoring water quality; however, they indicate the presence of a recent fecal load and do not allow a differentiation of the origin of the fecal pollution. A lot of work has been done in recent years to develop a new approach, named Microbial Source Tracking (MST). Microbial source tracking techniques are intended to allow practitioners and researchers to identify the source(s) of fecal pollution in waters. Several studies have identified microbiological and chemical markers that can discriminate among sources; however, there are no defined "standard" methods for the MST approach. The importance of using several markers has been repeatedly emphasized in the literature and a pragmatic and practical approach is the adoption of a "toolbox" or MST "toolbox" consisting of different source tracking markers. This thesis was devoted firstly to the application and validation of operational toolboxes composed of chemical and molecular markers allowing to track human fecal contamination (wastewater) in different environmental matrices and in different hydrometeorological conditions and secondly to the monitoring of the fate and behavior of markers in the natural environment. To do this, 3 main objectives have been targeted. The first objective is in line with the action plan aimed at the research and elimination/correction of illicit connections in several municipalities in Quebec as required by the Ministry of municipal affairs, regions and land occupancy.