La recherche scientifique récente confirme ce que nous pressentions déjà: les engrais pourraient aider les bactéries à migrer vers les eaux souterraines et les contaminer. Les concentrations élevées de phosphates dans le sol faciliterait des microbes de s'infiltrer dans le sol.
Voici une traduction libre d'un article dans une importante revue scientifique.
Pour les gens qui boivent de l'eau de puits non traitée, parfois la seule chose qui filtre les bactéries pathogènes est le sol sous leurs pieds. Des nouvelles recherches scientifiques démontrent que des concentrations élevées de phosphates, qui sont un ingrédient important dans l'engrais, aident une souche mortelle de Escherichia coli de passer au travers de la terre. Il en résulte un danger plus élevé de contamination d'eau souterraine.
Dans les champs agricoles ruraux, le fumer de vache est une source majeure d'E. coli 0157:H7, une souche qui peut déclencher des saignements internes et des dommages aux reins quand les humains les ingèrent. À chaque année, ce pathogène est la cause d'environ 73,000 cas de maladie et 60 décès aux États-Unis, selon Jin Li, une ingénieur à l'université du Wisconsin, au Milwaukee. L'eau potable contaminée est la cause d'environ 15% de ces infections.
Les recherches précédentes avaient démontré que les bactéries dans les champs peuvent se drainer au travers le sol et éventuellement atteindre l'eau souterraine. En laboratoire, les scientifiques étudient comment les bactéries se déplacent au travers le sol en versant un mélange de bactéries sur une colonne de sable et en faisant le monitorage de ce qui aboutit au fond, selon Li.
Un jour, Li et ses collègues étudiaient l'E. coli 0157:H7 et découvrent que le temps écoulé pour qu'une bactérie se déplace au travers de la colonne de sable dépend du type de solution dans lequel les bactéries sont immergées. Elle se doute que les différentes concentrations de phosphate expliquaient les différences dans le temps écoulé entre l'instant que le mélange est versé sur le dessus et que les bactéries apparaissent en bas.
Alors Li et ses collègues ont mené une série d'expériences avec une variété de concentrations de phosphate, de pas du tout jusqu'à 1mM, une concentration habituellement trouvée dans les sols agricoles. Ils ont découvert que sans phosphate, 45% des cellules s'échappaient de la colonne de sable après 1 heure. Mais quand en suspension avec 1mM de phosphate, 77% des cellules étaient passées.
L'équipe de Li a ensuite utilisé un modèle informatique afin de calculer les forces d'attraction et rebutantes entre les cellules d'E. coli et les particules de sable, avec et sans phosphate. Dans le modèle, les molécules de phosphate ont augmenté les forces de répulsion entre les cellules et les grains de sable. Li pense que les phosphates réussissent le coup en changeant la forme des molécules sur la surface des cellules.
Les chercheurs devront maintenant tenir compte du phosphate quand ils étudient les mouvement des bactéries dans les sols, dit Derick Brown, un bio-technologue environnemental à Lehigh University. Il précise que les chercheurs pensaient autrefois que la force ionique d'une solution était le plus important moteur des mouvements de cellules. "La nouvelle étude démontre que la chimie des solutions est plus complexe que l'on pensait." dit-il.
"Fertilizer May Help Bacteria Slip Into Groundwater
Water Safety: High phosphate levels allow deadly microbes to pass through soil
For people who drink untreated well water, sometimes the only thing that stands between them and pathogenic bacteria is soil. New research shows that high concentrations of phosphate, a key ingredient in fertilizer, help a deadly strain of Escherichia coli to slip through the dirt (Environ. Sci. Technol., DOI: 10.1021/es201132s). The result is a potentially greater risk of groundwater contamination.
On rural fields, cow manure is a major source of E. coli 0157:H7, a strain that can trigger internal bleeding and kidney damage when people ingest it. Each year, this pathogen causes about 73,000 illnesses and 60 deaths in the U.S., says Jin Li, an environmental engineer at the University of Wisconsin, Milwaukee. Contaminated drinking water is the culprit in about 15% of those infections.
Previous research has shown that bacteria on fields can drain through the soil and eventually reach groundwater. In the laboratory, scientists study how bacteria move through soil by pouring a slurry of bacteria onto a column of sand and simply monitoring what comes out at the bottom, Li says.
One day, Li and her colleagues were studying E. coli 0157:H7 and found that the time the bacteria took to travel through the sand column depended on the type of solution they were suspended in. She suspected that the solutions' differing concentrations of phosphate caused the time differences.
So Li and her colleagues ran a series of experiments with varying concentrations of phosphate, from no phosphate up to 1 mM, a concentration commonly found in agricultural soils. They found that without any phosphate, 45% of the cells escaped the column of sand after an hour. But when suspended in 1 mM phosphate, 77% of the cells broke through.
Li's team then used a computer model to calculate the attractive and repulsive forces between the E. coli cells and sand particles, with and without phosphate. In the model, phosphate molecules increased the repulsive forces between the cells and sand grains. Li thinks that the phosphates do this by changing the conformation of molecules on the cells' surface.
Researchers will now have to consider phosphate when studying bacteria's movement in soils, says Derick Brown, an environmental biotechnologist at Lehigh University. He points out that researchers used to think that a solution's ionic strength was the most important driver of cell movement. "The new study demonstrates that solution chemistry is more complex than previously thought," he says."
Excerpts of article written by Janet Pelley published in Chemical and Engineering News here: http://pubs.acs.org/cen/news/89/i41/8941scene3.html
Photo: Iowa State University
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