La bactérie E.Coli suivi en temps réel avec la sonde PROTEUS

Après la ville de Chicago aux Etats-Unis, c’est en Irlande que RS Hydro a mis à l’épreuve avec succès la sonde multiparamètre PROTEUS.

En effet, RS Hydro a mené une étude comparative concernant la mesure de la bactérie E.Coli dans la rivière Lagan, l’une des plus grande en de la région de Belfast en Irlande du Nord.

L’objectif était de comparer les résultats obtenus par un laboratoire d’analyse à ceux issus de la sonde Proteus.

Une demande du gouvernement britannique

C’est à la demande des instances gouvernementales britanniques que RS Hydro a effectué cette mission comparative concernant la mesure de la bactérie E.Coli.

Dans cette étude, les prises de mesures ont été faites dans une rivière d’eau douce nommée Lagan, au nord de l’Irlande (voir figure 1a et 1b).

Les informations collectées ont une importance capitale pour contrôler la qualité des eaux de baignades et d’aquaculture.

Une sélection de 5 points a été réalisée sur différents sites urbains et ruraux :

• Site 1 – Zone de flux « Blackstaff » – proximité d’une station de distribution de gaz
• Site 2 – « Culvert » – proximité d’une station de distribution de gaz
• Site 3 – Pont de « Shaws », Newforge lane à Belfast
• Site 4 – Centre civique à Lisburn
• Site 5 – En amont de la rivière Lagan

Fig1a et 1b – Lieu d’installation de la sonde Proteus

La zone à surveiller est vaste (~500Km2). La partie amont de la rivière est fortement agricole (~15% de la surface). À proximité de Belfast, en aval du cours d’eau, la zone est essentiellement urbaine.

De nombreuses stations d’épuration déversent leurs effluents dans la rivière.

Aussi, les taux d’E.coli mesurés quotidiennement sont importants, notamment sur le site 1 de 7h à 9h et de 18h à 21h.

Le protocole d’échantillonnage

Sur chaque site, une sonde Proteus a été suspendue à un poteau en position latérale. Ce dernier était long d’un à deux mètres afin que la sonde soit en plein flux de la rivière et que l’analyse ne soit pas impactée par les sédiments provenant des berges.

Tous les paramètres ont été enregistrés dans la mémoire interne de la sonde PROTEUS, par intervalles de 5 minutes. Une analyse en temps réel a été réalisée parallèlement grâce aux prélèvements d’échantillons effectués toutes les 10 à 15 minutes.

Le volume de chaque échantillon est d’un litre, tous ont été pris à la même profondeur.

Au total, 49 mesures en temps réel ont été relevées et analysées afin de rechercher d’éventuelles traces de coliformes (MSLB medi, 37°C) et E.coli (TBX, 30°C pour 4 heures , 44°C 16 heures).

Avant l’analyse, tous les échantillons ont été stockés une nuit (4°C).

Les résultats

La mesure moyenne des paramètres clés enregistrés dans tous les sites (a) oxygène-dissous, (b) turbidité, (c) mesures transformées en log d’E.coli et (d) mesures transformées en log laboratoires d’E.coli.

Les mesures analysées en temps réel par PROTEUS et celles effectuées en laboratoire, ont clairement mis en évidence, une baisse de la concentration d’oxygène dissous par rapport à une augmentation de la distance en aval de la rivière.

La concentration d’oxygène dissous la plus élevée, 10.82 ± 0.01 mg L-1 (moyen ± écart standard), a été mesurée en aval de Dromore (site 5). La concentration la plus fiable, 9.06 ± 0.92 mg L-1, a été mesurée au« Black Staff » du centre de Belfast (site 1).

Sur tous les sites, la turbidité était peu importante. La turbidité la plus basse a été relevée au centre civique de Lisburn (site 4) avec 2.43 ± 0.42 NTU. La turbidité la plus élevée a été trouvée en amont de la rivière Lagan (site 5) avec 4.90 ± 0.36 NTU.

Les mesures effectuées en laboratoires ont affiché des résultats variables suivant la nature urbaine ou rurale de la zone. Les taux les plus élevés concernaient le site 1 (en zone urbaine), avec 22,962 ± 19,570 CFU 100ml -1. Le site 5 affichait les taux les plus faibles (250 ± 76 CFU 100ml -1).

Les mesures relevées sur site par la sonde PROTEUS ont démontré des tendances similaires à celles réalisées en laboratoires. La valeur la plus élevée concernait le site 1 avec 25,298 ± 19,109 CFU 100ml -1) alors que la valeur la plus faible était de 241 ± 51 CFU 100ml -1.

Relation entre les mesures d’E.coli issues de la sonde Proteus et celles du laboratoire

Les analyses d’E.coli provenant de la sonde Proteus et celles du laboratoire, affichent une parfaite cohérence lorsque l’ensemble des données sont prises en compte (Figure 4A).

Figure 4 (a) La relation entre les mesures d’E.coli prises par PROTEUS et celles du laboratoire pour tous les échantillons. (b) Relation entre les mesures d’E.coli prises par PROTEUS et celles du laboratoire pour les échantillons de bas de gamme.

Mais en analysant séparément les valeurs les plus basses (LD:<1250 CFU 100 ml-1), une relation linéaire a été mise en évidence (LD:<1250 CFU 100 ml-1).

Les résultats ont été obtenus par addition ( FD ~300 – 25,000 CFU 100 ml-1). Pour les échantillons de bas de gamme (LD) <1250 CFU 100 ml-1.

L’erreur moyenne : FD = 116 CFU 100 ml-1 LD =32 116 CFU 100 ml-1, le coefficient de corrélation « Pearson » FD = 0.95, LD = 0.83, pourcentage de distorsion : FD = 1% et LD = 0.1%.

Les données du laboratoire et celles de PROTEUS ont été classifiées selon des standards de la qualité d’eau baignade du WFD : excellent (< 500 CFU 100 ml-1) – bien (500-1000 CFU 100 ml-1) – mauvais (1000 > CFU 100 ml-1).

Table 3. Tableau montrant la relation entre la classification d’eau baignade basées sur les mesures d’E.coli de PROTEUS et celles du laboratoire.

L’ensemble des informations ont été classifiées selon les standards de la qualité d’eau de baignade WFD : excellent (< 500 CFU 100 ml-1) – bien (500-1000 CFU 100 ml-1) – mauvais (1000 > CFU 100 ml-1).

La relation entre la classification de Proteus et celle du laboratoire est souligné en gris et la non-classification est souligné en rouge.

Conclusion et recommandations

La sonde PROTEUS a été efficace lors de cette rigoureuse étude destinée à examiner la fiabilité de la mesure d’E.coli. Le capteur a démontré une forte corrélation (r = 0.95) avec les mesures obtenues par le laboratoire. L’utilité du capteur comme un outil permettant un examen rapide de la qualité d’eau baignade a été confirmée.

PROTEUS a affiché un taux de réussite de 90% par rapport aux mesures fournies par le laboratoire.

Ces résultats confirment que PROTEUS peut assurer la surveillance en temps réel de la qualité des eaux usées traitées et rejetées dans le milieu naturel.