Encrassement biologique des puits et transport des agents pathogènes dans les aquifères de roche fracturée

Brent Sleep, professeur, Université de Toronto, 2005 - 2007
Enjeu

L’accumulation de matière biologique dans les puits domestiques, appelée encrassement biologique, est un problème très répandu partout au Canada et qui présente un défi particulier dans les aquifères de roche fracturée. Bien que le problème soit reconnu, outre une poignée d’études en laboratoire portant sur l’élimination de contaminants, aucune étude n’a été publiée sur ce phénomène. De la même façon, il n’y a pas eu d’études sur le transport des agents pathogènes dans les aquifères de roche fracturée, malgré le fait que bon nombre de ces aquifères fracturés sont vulnérables à l’invasion par des agents pathogènes et que les fractures peuvent rapidement transmettre ces pathogènes aux puits d’approvisionnement en eau. Pour combler ces lacunes, le projet de recherche se fonde sur l’intégration de la géologie, de l’hydrogéologie, de la chimie et de la microbiologie pour améliorer la compréhension scientifique de l’encrassement biologique et du transport des agents pathogènes dans les aquifères de roche fracturée.

Projet

L’équipe du projet a effectué des études sur le terrain, en laboratoire et des modélisations numériques pour tenter de comprendre l’encrassement biologique et le transport des agents pathogènes dans la roche fracturée. Les études sur le terrain ont été réalisées à deux endroits, un où l’on a évalué le rendement et la réhabilitation des puits et l’autre où les chercheurs ont étudié le potentiel invasif de l’encrassement. Une gamme de tests hydrauliques, de tests avec traceurs, de tests de dépistage microbiologique et des outils de pointe en biologie moléculaire ont été utilisés dans deux types de milieux de roche fracturée. 

En laboratoire, les chercheurs ont évalué la validité et l’étendue d’application de divers tests afin de fournir de meilleures méthodes de dépistage pour diagnostiquer les problèmes de puits dans les aquifères de roche fracturée. Les études se sont centrées plus précisément sur la croissance et la structure du biofilm associé à l’encrassement dans la roche fracturée, et sur le transport des agents pathogènes dans ce milieu. À l’aide de cette information, les chercheurs ont conçu des modèles numériques pour prédire la croissance du biofilm et l’encrassement des puits dans les aquifères de roche fracturée.

Produits
  • Conception de modèles numériques pouvant servir aux professionnels des eaux souterraines et des puits.
  • Présentation d’exposés dans le cadre de congrès d’intérêt pour les organismes gouvernementaux et les professionnels et praticiens des eaux souterraines, y compris des réunions de diverses associations provinciales sur les eaux de puits et les eaux usées (comme la Canadian Water Well Association, l’Association canadienne des eaux potables et usées, l’International Association of Hydrogeologists et la National Groundwater Association).
  • Participation au AD Latornell Conservation Symposium, où étaient présents des praticiens du gouvernement et de l’industrie qui travaillent à la conservation de l’eau. De nombreux intervenants œuvrant à la réglementation et à la gestion des bassins versants et de l’approvisionnement en eau étaient aussi présents.
  • Participation au Grand River Water Forum, l’endroit par excellence pour présenter et discuter des questions de gestion et d’approvisionnement en eau souterraine. Bon nombre des participants à ce forum travaillent directement dans l’industrie de l’eau de puits. 
Résultats
  • Transfert de connaissances et de technologies grâce à la communication des résultats du projet aux partenaires industriels et gouvernementaux, aux publications dans des revues scientifiques et commerciales, à l’enseignement et à la formation d’étudiants de cycles supérieurs. Ce projet a permis de mieux comprendre les processus biogéochimiques impliqués dans l’encrassement des puits.
  • Conception de méthodes pour évaluer la vulnérabilité à l’encrassement de divers milieux de roche fracturée; elles permettront d’améliorer les stratégies de gestion de bassin versant en ce qui concerne l’emplacement des puits et leur fonctionnement et d’améliorer également la protection du bassin versant en évitant les activités qui stimulent l’encrassement. Cela est particulièrement important pour les petites collectivités rurales éloignées dans les régions où l’eau potable provient principalement d’aquifères fracturés. Ainsi, ces technologies améliorées vont directement contribuer aux capacités des petites collectivités rurales éloignées d’assurer un approvisionnement en eau potable propre et sécuritaire.
  • Les modèles numériques élaborés dans le cadre du projet peuvent servir aux professionnels des eaux souterraines et des puits pour évaluer l’état de puits existants, établir des horaires de maintenance de puits appropriés pour divers milieux de roche fracturée, concevoir des protocoles de réhabilitation de puits propres à leur emplacement, et interpréter les résultats des tests faits sur le terrain.
  • Changements dans les façons de faire en lien avec la capacité accrue de l’industrie des puits de fournir de l’eau potable propre et sécuritaire aux collectivités. Les responsables de la réglementation peuvent aussi utiliser ces modèles pour évaluer les risques posés par les agents pathogènes qui réussissent à s’immiscer dans les aquifères de roche fracturée.
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Équipe de Recherche et Partenaires:

Équipe de Recherche

Brent Sleep, professeur, Université de Toronto
Steven Liss, professeur, Université Ryerson
Kent Novakowski, professeur, Université Queen’s
Nathalie Ross, professeure adjointe, Université d’Ottawa

Partenaires

Prairie Farm Rehabilitation Association
Hamilton Region Conservation Authority
Beatty and Associates
NWRI, Environment Canada
Malroz Engineering Inc.
Fédération de l’agriculture de l’Ontario
R. J. Burnside
MacLellan Water Technology
Aquasure Technologies Inc.