Puits résidentiels et systèmes septiques: la règle des 30 mètres est-elle suffisante ?

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Rafini, S., Chesnaux, R., Lompe, K. M., et al. (2023). Modeling the fate of viruses in aquifers: Multi-kinetics reactive transport, risk assessment, and governing parameters. Science of the Total Environment, 903, 166276. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.166276

Contexte et objectif de l’étude

Les eaux souterraines représentent une source majeure d’eau potable à l’échelle mondiale, notamment en milieu rural où les puits privés sont largement utilisés. Au Québec, une part importante de la population dépend de ces ressources. Toutefois, les systèmes septiques individuels, utilisés en l’absence de réseaux collectifs, constituent une source significative de contamination microbiologique, en particulier par des virus pathogènes. Ces virus peuvent migrer dans les aquifères (formations géologiques contenant de l’eau souterraine) et atteindre les puits d’alimentation en eau potable, entraînant des risques pour la santé publique. Dans ce contexte, les distances séparatrices entre les installations septiques et les puits sont utilisées comme mesure préventive. L’objectif de cette étude est de mieux comprendre le transport des virus dans les aquifères et d’évaluer si ces distances sont adéquates, en développant un modèle permettant de relier la dynamique des virus au risque sanitaire.

Méthodologie

Les auteurs ont développé un modèle numérique de transport réactif en milieu souterrain. Ce type de modèle combine les processus hydrodynamiques (déplacement de l’eau, incluant l’advection, soit le transport par le flux d’eau, et la dispersion, soit l’étalement du contaminant) et les processus réactionnels affectant les virus. Quatre mécanismes principaux sont intégrés sous forme de cinétiques (processus dépendant du temps) : l’attachement des virus aux particules du sol (katt), le détachement des virus (kdet), ainsi que l’inactivation des virus sous forme mobile (μl) et immobile (μs). Le modèle a été validé à l’aide de données expérimentales provenant d’études en laboratoire et sur le terrain. Ensuite, des simulations multiples ont été réalisées pour analyser la sensibilité des résultats aux différents paramètres. Finalement, les concentrations simulées ont été converties en risque sanitaire à l’aide d’un modèle dose–réponse, qui estime la probabilité d’infection en fonction de la quantité de virus ingérée.

Faits saillants des résultats et interprétation

Les résultats démontrent que le transport des virus dans les aquifères est fortement influencé par les conditions hydrogéologiques et les paramètres cinétiques. Les paramètres hydrauliques, tels que la vitesse de l’eau souterraine liée à la conductivité du sol et au gradient hydraulique, ressortent comme les facteurs dominants dans la propagation des virus. Les mécanismes d’attachement et d’inactivation, en particulier pour les virus fixés (immobiles), jouent également un rôle crucial. Les simulations montrent que les virus peuvent se déplacer sur des distances allant de quelques mètres à plusieurs dizaines de mètres, avec des réductions très variables de leur concentration. Un phénomène important est la persistance de faibles concentrations de virus dans le temps, causée par le détachement progressif des virus initialement fixés au sol. Même à faibles concentrations, ces virus peuvent maintenir un risque sanitaire significatif en raison de l’exposition cumulative. L’étude révèle que la distance réglementaire de 30 m n’est pas toujours suffisante, surtout dans des aquifères à forte conductivité ou à écoulement rapide, où le risque peut rester élevé, voire atteindre des niveaux très élevés.

Portée pour la compréhension, la protection et la gestion des eaux souterraines du Québec

Cette étude est particulièrement pertinente pour le Québec, où une grande proportion de la population utilise des puits individuels en milieu rural. Elle met en évidence les limites des approches actuelles basées sur des distances fixes, qui ne tiennent pas compte de la variabilité des conditions hydrogéologiques. Les résultats suggèrent qu’une gestion plus efficace devrait être basée sur une approche adaptée au site, intégrant des caractéristiques locales telles que le type d’aquifère, la vitesse d’écoulement et les propriétés du sol. L’étude souligne également l’importance d’améliorer les connaissances sur les processus de transport et d’inactivation des virus dans les aquifères, afin de soutenir l’élaboration de politiques basées sur le risque. Cela pourrait contribuer à une meilleure protection des sources d’eau potable et à la prévention des maladies d’origine hydrique.

Limites de l’étude

L’étude comporte plusieurs limites importantes. Les coefficients cinétiques utilisés pour modéliser les processus d’attachement, de détachement et d’inactivation présentent une grande variabilité et une incertitude élevée, en raison des différences entre les études expérimentales. Le modèle repose également sur des hypothèses simplificatrices, notamment un milieu homogène et un écoulement constant, qui ne reflètent pas toujours la complexité des aquifères réels. De plus, certains processus potentiellement importants ne sont pas pris en compte, comme le rôle de la zone non saturée (qui peut agir comme barrière naturelle), l’effet des précipitations ou encore les caractéristiques des milieux fracturés. Ces limites rendent difficile la généralisation des résultats et soulignent la nécessité de poursuivre les recherches.