Escherichia coli contamination of rural well water in Alberta, Canada is associated with soil properties, density of livestock and precipitation

Abstract

Waterborne outbreaks of infectious disease continue to be a public health risk, particularly those in areas where testing of private and public small system groundwater systems is left to the owners/overseers of these wells who may not recognize the importance of testing and treatment. Recognizing factors associated with contamination of wells is important for public safety and can encourage well owners/overseers to test regularly and properly maintain drinking water supplies. Tests results for presence/absence of total coliforms and Escherichia coli for private and public untreated well water for the years 2010-2012 (n = 56,609) were provided by the Alberta Provincial Laboratory for Public Health. Tests were geolocated with the Alberta Township Survey System and aggregated to the quarter section. Agricultural independent variables were provided by the Canadian Agricultural Census and monthly cumulative precipitation was calculated using Alberta Agriculture and Forestry’s website of weather station data. Overall frequency of E. coli-positive wells in the study was 1.4%. A marginal multivariable logistic regression model was fit using generalized estimating equations to account for repeat testing of some quarter sections. Three significant factors associated with increased E. coli-positive untreated drinking water wells were identified: soil properties (KSat and sand content), animal density and monthly cumulative precipitation.

RÉSUMÉ

Les maladies infectieuses reliée à l’eau continuent de présenter un risque a la santé publique. Ceci particulièrement dans les endroits ou les tests de la qualité de l’eau sont laissés aux mains des propriétaires des puits artésiens, qui peuvent parfois être dans l’ignorance dans le domaine des tests et du traitement de l’eau. Reconnaître les facteurs associés à la contamination pour les puits est une facette importante pour la santé publique et peux emmener les propriétaires de ceux-ci a procéder a des test réguliers pour aider à maintenir l’approvisionnement en eau potable. Les résultats concernant la présence ou l’absence de coliformes et de l’Escherichia coli pour les puits privé et les puits d’eau non-traitée publique pour les années 2010-2012 (56,609) furent obtenu du laboratoire pour la santé publique de la province de l’Alberta. Les tests utilisaient des données de géolocation des contés de l’Alberta et organisé en quarts de sections. Les indépendant agricoles furent obtenus au sein du recensement agricole du Canada et les précipitations cumulatives mensuelles furent obtenu depuis le site internet des stations météorologiques du ministère de l’agriculture et de la foresterie de l’Alberta. Un modèle de régression logistique multivariable marginal fut installé en utilisant des équations d’estimation générales pour prendre en considération les tests répétitifs de certaines propriétés. Au total, la fréquence de tests positifs pour l’E Coli dans cette étude est de 1.4%. Trois facteurs importants associés à l’augmentation du nombre de puits d’eau potable non traités pour E. loci ont été identifiés: propriétés du sol (de conductivité hydraulique et teneur en sable), les animaux en pâturage, et l’accumulation des précipitations mensuelles.

Keywords:

• Escherichia coli
• groundwater
• geographic information systems
• generalized estimating equations
• Alberta
• drinking water

Acknowledgements

This study was funded by the Government of Alberta, the University of Calgary, Department of Ecosystem and Public Health, the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, and Mitacs. The authors wish to acknowledge the contributions of the personnel at ProvLab, especially Jennifer May-Hadford, Sumana Fathima and Lorraine Ingham for their help with data, maps and laboratory protocols. In addition, we appreciate statistical advice from Henrik Stryhn and Cheryl Waldner and help provided by Peter Peller of the University of Calgary Library with GIS data and software. Thank you to Mathieu Petit for the French translation of the abstract.