La population des villages du Nunavik, au nord du Québec, a généralement accès à l'eau potable municipale à partir de réservoirs domestiques. L'eau brute, qui vient généralement d'une source de surface, est amenée à l'usine de traitement municipale pour être traitée avec des rayons ultraviolets et du chlore, puis distribuée à la communauté par des camions citernes. Une campagne d'échantillonnage de l'eau réalisée en 2019 dans trois villages du Nunavik a mis en évidence que la désinfection par chloration n'est pas suffisante pour assurer une protection adéquate pendant la distribution et le stockage domestique de l'eau. L'objectif de ce mémoire de maîtrise a été de développer une stratégie pour améliorer la désinfection secondaire de l'eau par chloration au Nunavik, en utilisant comme étude de cas le village de Kangiqsualujjuaq. Pour ce faire, un portrait de la qualité de l'eau entre la source et les robinets a été dressé, avec une emphase sur le chlore résiduel et les sous-produits de désinfection. Avec ce portrait, une démarche a été mise au point pour identifier les quantités adéquates de chlore permettant d'obtenir des concentrations de désinfectant résiduel répondant aux standards internationaux, tout en limitant la génération de sous-produits de désinfection. Ces doses adéquates ont été obtenues à l'aide simulations de chloration en laboratoire réalisées avec des eaux de la communauté collectées en 2020 et en 2021. Avec les informations obtenues sur le terrain et dans les expériences de laboratoire, une base de données d'aide à la décision a été développée pour permettre aux responsables de la communauté de faire des choix éclairés quant à l'application du chlore pour la désinfection secondaire de l'eau. / The inhabitants of the villages of Nunavik, in northern Quebec, have generally access to municipal water stored in their domestic tanks. Municipal drinking water is commonly produced in a treatment plant supplied by a surface source, where ultraviolet light and chlorination are applied. Treated water is then distributed to the community by tanker trucks. A water sampling campaign conducted in 2019 in three Nunavik villages highlighted that secondary disinfection by chlorination is not sufficient to ensure adequate protection during water distribution and storage. The objective of this project was to develop a strategy to improve the secondary disinfection by chlorination, using the village of Kangiqsualujjuaq as case study. A profile of the water quality from source to tap was drawn up, with an emphasis on residual chlorine and disinfection by-products. Based on this portrait, a strategy was implemented to identify adequate chlorine doses to achieve disinfectant residual concentrations that meet international standards, while limiting the generation of disinfection by-products. These adequate doses were obtained using laboratory simulations of chlorination performed with community waters collected in 2020 and 2021. Based on the collected information, a decision support database was developed to allow community managers to make informed choices about the application of chlorine for secondary disinfection of water.

Cette thèse porte sur l'étude des goûts, odeurs et la perception relative à l'eau potable. Le cas à l'étude est l'eau distribuée dans un réseau d'aqueduc de la Ville de Québec. La thèse est divisée en quatre volets. Le premier volet fait la revue de la problématique des composés responsables des goûts et odeurs en réseau de distribution. Plus spécifiquement, les aspects concernant l'origine de ces composés et leurs analyses physico-chimiques et sensorielles sont abordés. Le second chapitre traite de la perception des consommateurs par rapport à l'eau distribuée. Cette étude a été réalisée au moyen de l'information spatialisée d'une enquête postale et des suivis de la qualité physico-chimique et microbiologique de l'eau réalisés entre 2003 et 2005 par la Ville de Québec. Les résultats de ces suivis ont été agrégés dans un indice de qualité d'eau. Les résultats indiquent qu'environ le tiers de la population ne consomme pas l'eau du robinet du réseau à l'étude. L'analyse par régression logistique des résultats de l'enquête montre que l'emplacement de la résidence dans le réseau, l'indice de qualité de l'eau distribuée et les risques perçus par le consommateur sont les principaux facteurs qui 'expliquent le profil de consommation de l'eau du robinet et le choix de consommer ou non l'eau distribuée. Le troisième volet porte sur la détermination des zones sensibles aux goûts et odeurs dans le réseau de distribution. Ces zones ont été établies au moyen d'une analyse multicritère combinant l'information spatialisée des plaintes des consommateurs relatives à l'eau du robinet entre 2002 et 2004, et de la perception de la population concernant l'eau distribuée. Les résultats de cette analyse ont permis de déterminer six secteurs sensibles aux goûts et odeurs dans l'eau potable répartis en 15 zones distinctes. Le dernier volet s'intéresse à l'évolution spatio-temporelle des goûts et odeurs dans le réseau d'aqueduc. Les résultats montrent que les goûts et odeurs en réseau sont liés à certains précurseurs comme les algues, le chlore et le fer. De plus, la variation saisonnière de l'intensité de la flaveur de l'eau est principalement attribuable à la présence des algues diatomées, des algues vertes et des algues bleu-vert (cyanobactéries), leurs sous-produits (géosmine et 2-méthylisoboméol) et au chlore total résiduel. L'intensité de la flaveur de l'eau varie aussi selon l'emplacement dans le réseau. L ' analyse des données en régression linéaire multiple montre que les goûts et odeurs dans l' eau distribuée sont fortement tributaires des variations saisonnières et spatiales. Ils sont aussi directement liés à la présence de cyanobactéries dans l' eau distribuée et inversement liés à la teneur en chlore dans le réseau. Ce qui démontre l'effet masquant du chlore sur les autres flaveurs dans l' eau potable.

La population des villages du Nunavik, au nord du Québec, a généralement accès à l'eau potable municipale à partir de réservoirs domestiques. L'eau brute, qui vient généralement d'une source de surface, est amenée à l'usine de traitement municipale pour être traitée avec des rayons ultraviolets et du chlore, puis distribuée à la communauté par des camions citernes. Une campagne d'échantillonnage de l'eau réalisée en 2019 dans trois villages du Nunavik a mis en évidence que la désinfection par chloration n'est pas suffisante pour assurer une protection adéquate pendant la distribution et le stockage domestique de l'eau. L'objectif de ce mémoire de maîtrise a été de développer une stratégie pour améliorer la désinfection secondaire de l'eau par chloration au Nunavik, en utilisant comme étude de cas le village de Kangiqsualujjuaq. Pour ce faire, un portrait de la qualité de l'eau entre la source et les robinets a été dressé, avec une emphase sur le chlore résiduel et les sous-produits de désinfection. Avec ce portrait, une démarche a été mise au point pour identifier les quantités adéquates de chlore permettant d'obtenir des concentrations de désinfectant résiduel répondant aux standards internationaux, tout en limitant la génération de sous-produits de désinfection. Ces doses adéquates ont été obtenues à l'aide simulations de chloration en laboratoire réalisées avec des eaux de la communauté collectées en 2020 et en 2021. Avec les informations obtenues sur le terrain et dans les expériences de laboratoire, une base de données d'aide à la décision a été développée pour permettre aux responsables de la communauté de faire des choix éclairés quant à l'application du chlore pour la désinfection secondaire de l'eau. / The inhabitants of the villages of Nunavik, in northern Quebec, have generally access to municipal water stored in their domestic tanks. Municipal drinking water is commonly produced in a treatment plant supplied by a surface source, where ultraviolet light and chlorination are applied. Treated water is then distributed to the community by tanker trucks. A water sampling campaign conducted in 2019 in three Nunavik villages highlighted that secondary disinfection by chlorination is not sufficient to ensure adequate protection during water distribution and storage. The objective of this project was to develop a strategy to improve the secondary disinfection by chlorination, using the village of Kangiqsualujjuaq as case study. A profile of the water quality from source to tap was drawn up, with an emphasis on residual chlorine and disinfection by-products. Based on this portrait, a strategy was implemented to identify adequate chlorine doses to achieve disinfectant residual concentrations that meet international standards, while limiting the generation of disinfection by-products. These adequate doses were obtained using laboratory simulations of chlorination performed with community waters collected in 2020 and 2021. Based on the collected information, a decision support database was developed to allow community managers to make informed choices about the application of chlorine for secondary disinfection of water.

Cette thèse a pour objectif d'améliorer la compréhension et les connaissances des problèmes liés à l'occurrence de molécules odorantes présentes dans les eaux brutes et les eaux traitées. Les cas à l'étude sont trois réseaux d'eaux potables dans les villes de Québec et Lévis (Canada). Cette thèse est divisée en quatre chapitres: Le premier chapitre porte sur la mise au point d'une méthode d'analyse pour détecter certaines molécules odorantes. Il introduit une nouvelle méthode analytique pour quantifier cinq composés odorants: géosmine, 2-méthylisobornéol, 2-isopropyl-3-méthoxypyrazine, 2-isobutyl-3-méthoxypyrazine et 2, 4, 6-trichloroanisole. Cette méthode utilise une micro-extraction sur phase solide en espace de tête, combinée à une analyse chromatographique en phase gazeuse (CG) et un spectromètre de masse (SM), de type trappe ionique. La double fragmentation (tandem SM/SM) a été optimisée pour les composés ciblés. Cette méthode a permis d'obtenir des limites de détection inférieures à 1 ngL"1. Elle a été appliquée avec succès pour l'analyse des composés conférant des odeurs de "terre et moisi" aux sources d'eaux municipales, riches en matières organiques, ainsi qu'aux eaux traitées correspondantes. Le second chapitre concerne les relations entre deux composés odorants (géosmine et 2-méthylisobornéol) et 39 paramètres de qualité d'eau (chimiques, physiques et microbiologiques) dans trois sources d'alimentations très différentes en termes de qualité, lesquelles alimentent en eau potable les villes de Québec et Lévis (Canada). Cette étude a été menée par analyse en composantes principales (ACP). L'objectif de cette étude a été de montrer qu'une approche multidmensionnelle par analyse en composantes principales utilisant la matrice des composantes permettait de différencier les processus à l'origine de l'occurrence de ces composés odorants, de ceux qui n'en étaient pas ou peu la cause et ainsi d'extraire les variables les plus représentatives de ces processus. Le troisième chapitre se focalise sur la modélisation des concentrations de géosmine dans les eaux brutes par des méthodes linéaires et non-linéaires telles que : la régression linéaire multiple, la régression par composantes principales et les réseaux de neurones artificiels. Les méthodes de sélection des variables ont également fait l'objet d'une étude: "pas à pas", d'analyse de sensibilité, d'analyse en composantes principales. Le développement d'outils d'aide à la décision pour de telles problématiques semble une solution rapide et économique pour le remplacement des méthodes analytiques. Le quatrième et dernier chapitre porte sur l'évolution spatiale et temporelle des concentrations de géosmine et 2-méthylisobornéol dans les eaux brutes, les eaux en cours de traitement en usine et les eaux potables des villes de Lévis et Québec. Une attention particulière a été donnée à l'enlèvement des ces deux molécules par les procédés de clarification et d'ozonation ainsi qu'au devenir de ces molécules dans les réseaux d'eaux potables.

Un traitement conventionnel suivi d'un affinage par nanofiltration (NF) permet de produire une eau potable de qualité exceptionnelle à partir d'une eau de surface, et ce tout en minimisant le colmatage des membranes de NF et en favorisant l'approche multibarrières. L'objectif principal de la présente étude est d'évaluer l'effet des conditions d'opération de la NF sur la productivité de ce traitement d'affinage. Des essais pilotes ont été réalisés entre octobre 2003 et mai 2004 à l'usine de production d'eau potable de l'ancienne ville de Sainte-Foy qui traite l'eau du fleuve Saint-Laurent. Les résultats montrent comment évolue la qualité de l'eau nanofiltrée et la résistance hydraulique additionnelle associée au colmatage des membranes, et ce en fonction des conditions d'opération de la NF, de la qualité de l'eau produite par le traitement conventionnel et de la compressibilité du dépôt colmatant. De plus, les dépôts qui se forment dans les canaux d'écoulement tangentiel des modules spiralés sont quantifiés indirectement par le suivi des pertes de charge.

Ce mémoire décrit l'utilisation d'un laboratoire mobile (Atlantis) permettant d'évaluer directement sur le terrain la qualité microbiologique de l'eau consommée par les populations locales. Des procédures de préparation et de validation de milieux de culture ont été adaptées afin de permettre l'utilisation autonome du module de microbiologie Atlantis. La qualité microbiologique de l'eau de sources naturelles consommée par les communautés Cries de la Baie James a été évaluée en comparant deux méthodes basées sur la culture pour la détection des indicateurs de contamination fécale et environnementale. Atlantis a également été conçu pour favoriser le transfert technologique, entre autres le transfert de tests diagnostiques basés sur la détection de l'ADN des parasites pathogènes transmis par l'eau. Le séquençage de gènes conservés chez les Eucaryen a été effectué dans le but de dresser le portrait phylogénétique des protozoaires fréquemment retrouvés dans l'eau de consommation.

Depuis que le Règlement sur le captage des eaux souterraines du Québec (2002) a été publié, il est exigé des municipalités de procéder à l'exercice de détermination des aires d'alimentation et des périmètres de protection de leurs puits servant à l'alimentation publique dans le but de protéger la ressource en eau et d'assurer sa pérennité. Dans plusieurs municipalités du sud du Québec dont l'eau souterraine est la première source d'approvisionnement en eau, l'agriculture est un important secteur de développement économique. En conséquence, il est important d'approfondir l'état des connaissances de l'impact des pressions agricoles sur la qualité de l'eau souterraine et en particulier aux abords des ouvrages municipaux de captage d'eau. La présente recherche pose comme hypothèse générale que l'eau de consommation provenant de puits municipaux est soumise à l'influence de l'agriculture particulièrement lorsque l'agriculture se manifeste de manière intensive. Le territoire d'étude inclut sept (7) régions administratives de la province de Québec et compte environ 550 puits municipaux. Des aires d'alimentation approximatives des puits ont été générées selon une adaptation de l'approche par bassin versant à partir des modèles numériques d'élévation. Cette analyse régionale diffère des autres études du genre conduites auparavant puisqu'elle propose l'application d'une unité spatiale spécifique pour chaque puits au lieu de rayons fixes. L'information ayant trait à la vulnérabilité ainsi qu'aux pressions agricoles a été manipulée par le biais d'un système d'information géographique (SIG). Les variables générées pour la caractérisation de la vulnérabilité des aquifères à la contamination sont : l'infiltration superficielle, les caractéristiques des sols, la porosité des dépôts meubles et leur profondeur. Plusieurs variables ont été générées afin d'établir un portrait représentatif des pressions agricoles affectant les aires d'alimentation approximatives des puits. L'état de la qualité de l'eau des puits a été décrite selon deux paramètres : les concentrations de nitrates-nitrites exprimées par des seuils de 0,5 et 1 mg/ L N et l'occurrence de contamination microbiologique par les conformes totaux. Les résultats de cette étude démontrent que la qualité de l'eau des puits municipaux en regard des nitrates-nitrites et des conformes totaux est plus faible lorsque la vulnérabilité de l'eau souterraine et les pressions agricoles sont plus élevées à l'intérieur de l'aire d'alimentation. Plusieurs modèles de régression logistique ont été développés afin de prédire la probabilité que les puits municipaux, dépassent des seuils établis de contamination. Trente-sept (37) modèles de régression logistique ont été créés selon différentes façons de définir des épisodes de contamination. Les variables qui ressortent régulièrement significatives sont : la proportion des terres occupées par l'agriculture, le potentiel agricole des sols, la présence de dépôts superficiels peu profonds et finalement la combinaison de la proportion des terres agricoles et les conditions de drainage. Les modèles développés peuvent être utilisés par les gestionnaires du territoire comme outils d'aide à la décision. Par contre ils comportent des limites et pourraient être améliorés dans le futur.