La qualité de l'eau d'abreuvement du bétail (8 de 17)
Guide de terrain relatif aux bovins, aux chevaux, à la volaille et aux porcs
9. Facteurs et contaminants à prendre en compte dans l'évaluation de la qualité de l'eau et gestion de leurs effets indésirables
9.1 Alcalinité, potentiel d'Hydrogène et dureté
Le terme alcalinité est fréquemment utilisé pour caractériser la qualité de l'eau. L'alcalinité totale est la somme des concentrations de métaux alcalins, c'est-à-dire principalement le sodium et le potassium, mais également le lithium, le rubidium, le césium et le francium. Le sodium et le potassium sont les métaux les plus répandus dans les sources d'eau du Canada.
Lorsque ces métaux entrent en contact avec l'eau, une réaction se produit et entraine la formation d'hydroxydes alcalins, qui ont tendance à faire augmenter le pH de l'eau. Afin de contrebalancer le pH alcalin de l'eau, il faut y introduire des ions acides. L'alcalinité totale de l'eau est toujours inférieure aux quantités de MDT ou à la salinité, car ces deux dernières comprennent la somme des concentrations de toutes les substances dissoutes dans l'eau, alors que l'alcalinité totale comprend uniquement la somme des concentrations des métaux alcalins.
| Alcalinité (mg/l) | Nombre d'échantillons analysés | Pourcentage du total |
|---|---|---|
| Source : Saskatchewan Watershed Authority Rural Water Quality Data Base | ||
| <200 | 95 | 3.3 |
| 200 à 500 | 2169 | 75.0 |
| 500 à 1000 | 610 | 21.1 |
| >1000 | 19 | 0.7 |
Le pH de l'eau est un indice exprimant la concentration des ions hydrogènes dans l'eau. Ses valeurs sont exprimées en unités de pH comprises entre 1 et 14. La valeur 7 correspond à un pH neutre, les valeurs inférieures à 7 indiquent un pH acide, et celles supérieures à 7 indiquent un pH alcalin.
On sait encore peu de choses à propos des effets particuliers du pH sur la consommation d'eau, la santé et la production des animaux et sur la population microbienne du rumen. Dans l'idéal, la valeur du pH de l'eau d'abreuvement des animaux laitiers devrait être comprise entre 6 et 8. Une eau dont le pH ne serait pas compris dans cette fourchette peut être à l'origine d'effets aspécifiques liés à des troubles digestifs, des diarrhées, une mauvaise valorisation des aliments ou une baisse de la consommation d'eau et de nourriture.
Le pH de l'eau peut avoir des répercussions plus importantes sur la santé de certains animaux que d'autres. Par exemple, chez les ruminants, la consommation d'une eau dont le pH est inférieur à 5,5 participe à l'acidose métabolique, alors qu'une eau alcaline ayant un pH supérieur à 8,5 peut être à l'origine d'un accroissement du risque d'alcalose métabolique. Chez les bovins laitiers, on a établi un lien entre ces conditions et une baisse de la production laitière et du taux de matière grasse du lait, un faible accroissement de poids par jour, une plus grande prédisposition aux problèmes infectieux et métaboliques et une baisse de la fécondité.
On retrouve souvent également le terme dureté de l'eau dans les résultats des analyses destinées à évaluer la qualité de l'eau. Il fait référence à la tendance de l'eau à précipiter le savon ou à former du tartre sur les surfaces chauffées. La dureté est généralement exprimée par la somme du calcium et du magnésium rapportée en quantités équivalentes de carbonate de calcium. D'autres substances, comme le strontium, le fer, le zinc et le manganèse, jouent également un rôle dans la dureté de l'eau. Pour plus d'information sur les effets d'une eau dure ou adoucie sur le bétail, consultez la partie 8.1.
Il ne faut pas confondre l'alcalinité, la salinité et les MDT avec la dureté. Il se peut que les eaux très salines ne contiennent que peu de minéraux, qui sont à l'origine de la dureté. Bien qu'aucune recommandation n'ait été formulée, on estime qu'une eau contenant plus de 500 mg de carbonate de calcium par litre (indicateur de dureté) est de très mauvaise qualité pour la distribution et est propice à l'entartrage. En Saskatchewan, plus de 50 % de l'eau contient plus de 500 mg de carbonate de calcium par litre (indicateur de dureté). Si l'eau est destinée à être chauffée ou utilisée pour nettoyer les réservoirs à lait, elle ne devrait pas contenir plus de 200 mg de carbonate de calcium par litre (indicateur de dureté).
| Dureté (équivalente à la quantité de CaCO3 en mg/l) | Nombre d'échantillons analysés | Pourcentage du total |
|---|---|---|
| Source : Saskatchewan Watershed Authority Rural Water Quality Data Base | ||
| <100 | 239 | 8,3 |
| 100 à 200 | 126 | 4,4 |
| 200 à 500 | 1003 | 34,7 |
| 500 à 1000 | 953 | 32,9 |
| 1000 à 1500 | 343 | 11,9 |
| 1500 à 2000 | 137 | 4,7 |
| >2000 | 92 | 3,2 |
La technologie de traitement permettant de réguler la dureté et le pH de l'eau est relativement peu coûteuse. La dureté est éliminée à l'aide d'un adoucisseur (échange d'ions) et le pH est régulé grâce à l'ajout de soude soit acide soit caustique, la première permettant de diminuer le pH et la seconde de l'augmenter. Pour plus d'information sur les systèmes spécifiques de traitement, consultez la partie sur le traitement de l'eau.
9.2 Arsenic
L'arsenic est largement présent dans la biosphère et la croûte terrestre et peut être une source importante de contamination pour le bétail s'abreuvant à partir d'eaux souterraines. La production de la plupart des produits à base d'arsenic a aujourd'hui cessé. La contamination de la biosphère est donc souvent le résultat de la présence de conteneurs mis au rebus ou de la pollution industrielle. Les principales sources d'arsenic dans l'air ambiant sont la combustion de carburants fossiles (notamment le charbon), la fusion et l'incinération des déchets. L'arsenic est introduit dans l'eau via l'érosion et la météorisation des sols, des minéraux et des minerais, les effluents industriels, et les dépôts atmosphériques (Hindmarsh et McCurdy, 1986; Hutton et Symon, 1986).
Les sources potentielles d'arsenic pour les animaux d'élevage sont la nourriture, l'eau d'abreuvement, le sol et l'air. D'après les estimations d'Environnement Canada et de Santé Canada, dans un contexte habituel, les sources d'exposition impliquant la plus forte consommation d'arsenic sont, par ordre d'importance : la nourriture, l'eau d'abreuvement, le sol et l'air.
Les recommandations initiales du CCME (1987) fixaient à 500 µg/l la quantité maximum d'arsenic pouvant être contenu dans l'eau et ne présentant pas de risque. Ce nombre est relativement élevé, mais il supposait que la nourriture ne contenait que peu d'arsenic. En 1993, cette recommandation a fait l'objet de modifications et la quantité d'arsenic est passée à 71 µg/l. Plus récemment, une recommandation temporaire a fixé cette limite à 25 µg/l. Il convient de remarquer que cette recommandation sur l'arsenic se fonde en grande partie sur une étude obsolète réalisée sur des beagles (Byron et coll., 1967), assez difficilement applicable pour établir des normes sur la qualité de l'eau pour le bétail. La valeur de 25 µg/l a été fixée en appliquant un facteur de sécurité de 10, ainsi qu'un facteur de répartition de 0,2 afin de prendre en compte l'arsenic issu de la nourriture (CCME, 1999).
Lors de l'évaluation du risque lié à la présence d'arsenic dans l'eau d'abreuvement des animaux d'élevage, il faut prendre en compte la consommation totale d'arsenic provenant de l'alimentation (tableau 9.2.1).
9.2.1 Évaluation du risque
Parmi les formes chimiques d'arsenic, on trouve l'arséniate (pentavalent) et l'arsénite (trivalent), ce dernier étant 5 à 10 fois plus toxique que l'arsenic. L'arsenic est problématique, car il est cancérigène pour les humains, même à un faible niveau d'exposition.
Ces propriétés cancérigènes ne constituent généralement pas un problème majeur pour les animaux destinés à l'abattage, étant donné que leur durée de vie est courte. Cependant, la bioconcentration d'arsenic dans le bétail destiné à l'abattage peut présenter un problème de qualité de la viande. La bioconcentration se produit principalement dans les organes internes des animaux dont l'alimentation contient beaucoup d'arsenic.
Les dernières recommandations de Santé Canada fixent la concentration maximale d'arsenic dans l'eau de boisson destinée aux humains à 10 µg/l, ce qui correspond davantage au chiffre établi par l'Organisation mondiale de la santé. Les recommandations de Santé Canada s'appliquent à la consommation des êtres humains, et on suppose que ces derniers ont été exposés à la présence d'arsenic tout au long de leur vie pour calculer le risque global qu'ils encourent en ingérant de l'arsenic par l'eau de boisson, cette exposition ayant pour conséquence des cancers chez nombre d'entre eux. La recommandation de Santé Canada pour les êtres humains assure un facteur de sécurité important par rapport à celle concernant le bétail. Une telle évaluation de la sécurité peut difficilement être applicable ou utilisable pour le bétail élevé selon des pratiques agricoles habituelles.
| Recommandations pour l'eau [X] | Recommandations concernant les quantités d'arsenic contenues dans l'alimentation [XX] | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Teneur de l'eau en As (µg/l) | Estimation de la quantité d'arsenic provenant de l'eau par rapport à la consommation totale d'arsenic issue de l'alimentation (mg/jour) | Estimation de la quantité d'arsenic provenant de l'alimentation normale (mg/jour) | Estimation des niveaux d'arsenic issus de l'alimentation généralement considérés comme sûrs et des niveaux d'arsenic issus de l'alimentation pouvant présenter un risque d'effets indésirables ou de toxicité (mg/jour) | ||
| Remarque 1 : en considérant que l'animal non spécifique en question est une vache de boucherie (PV : 550 - 600 kg), au troisième trimestre de grossesse, nourrie avec du brome-luzerne de qualité moyenne, évoluant dans un environnement où la température ambiante est comprise entre 20 et 25 °C, et mangeant entre 11 et 14 kg de matière sèche, sa consommation d'eau serait comprise approximativement entre 32 et 40 litres par jour. [XX] Les estimations de consommation sont tirées du programme d'équilibrage des rations CowBytes®. Les valeurs concernant la nourriture sont tirées du logiciel d'équilibrage des rations CowBytes (qui inclut le modèle du CNRC de 2000 sur les bœufs), ministère de l'Agriculture et du Développement rural de l'Alberta. [X] Les recommandations concernant l'eau d'abreuvement sont fondées sur les recommandations du CCME de 2005. [A] La recommandation du CCME de 1987 peut convenir au bétail si les niveaux d'arsenic présents dans la nourriture sont bas. * Les calculs se basent sur les valeurs utilisées par l'ACIA comme limites maximales de quantités de métaux pour l'arsenic, soit 4,4 ppm (information fournie par l'inspecteur spécialiste des aliments du bétail, ACIA, communication personnelle de l'auteur). ** Les calculs se basent sur les valeurs des niveaux de tolérance du CNRC - Mineral Tolerance of Animals, 2005, 2e édition révisée, Committee on Minerals and Toxic Substances in diets and Water for Animals, The National Academies Press, Washington, DC. |
|||||
| 25X (500) [A] |
0,8 à 1,0 (16 to 20) [A] |
48,4 - 61,6* | Niveaux acceptables généralement considérés comme sûrs) : <61,6* |
Niveaux excessifs (risque éventuel d'effets métaboliques indésirables) : 330-420** |
Niveaux potentiellement toxiques (risque élevé de troubles métaboliques ou de problèmes de santé manifestes) : >420 |
Sous certaines formes, l'arsenic présente un risque inhérent de toxicité élevé, mais étant donné qu'il se trouve dans l'eau en très faibles quantités, le risque d'effets néfastes sur la santé des animaux d'élevage est généralement minime. Si l'on exclut les possibilités d'empoisonnement accidentel et de pollution industrielle, les risques pour la santé des animaux d'élevage liés à la présence d'arsenic dans l'eau d'abreuvement peuvent être considérés comme très faibles.
Bien que la plus grande part d'arsenic présente chez les animaux d'élevage provienne de la nourriture, il ne faut pas négliger les quantités d'arsenic contenues dans l'eau. Ainsi, lors de l'évaluation de l'exposition à ce produit chimique, il convient de prendre en compte la consommation totale issue à la fois de l'eau et de la nourriture. Cet aspect doit être traité avec une attention particulière dans les zones situées à proximité d'une source géologique naturelle ou d'une source de contamination anthropique, car il s'est avéré que l'eau d'abreuvement qui en est issue représente la principale source d'exposition à l'arsenic.
Répercussions sur la santé : des symptômes de grave intoxication à l'arsenic ont été signalés suite à l'ingestion d'eau de puits contenant de l'arsenic à raison de 1,2 et 21 mg/l (Feinglass, 1973; Wagner et coll., 1979). Parmi les signes de toxicité aiguë, on trouve : les douleurs abdominales, la dépression, la salivation et la diarrhée. Une exposition prolongée à de faibles doses d'arsenic peut être à l'origine d'une toxicité chronique. Celle-ci se caractérise par une pigmentation cutanée et le développement de kératoses, de neuropathies périphériques, de cancers de la peau, de maladies vasculaires périphériques, de cardiopathies hypertensives et de cancers des organes internes. Parmi les signes précurseurs, on retiendra notamment certains troubles neurologiques, tels que l'incoordination, le balancement et l'ataxie. Les animaux affectés restent néanmoins alertes et continuent à boire et à manger. Les manifestations cliniques d'un empoisonnement à l'arsenic dépendent des caractéristiques spécifiques de l'exposition, comme la forme, la composition et la source (pour plus d'information, consultez Puls, 1994).
Répercussions sur la production : en pratique, le risque d'effet direct sur les paramètres de production lié à la présence d'arsenic dans l'eau est faible, voire inexistant. Cependant, étant donné qu'une interaction de l'arsenic avec le sélénium à un niveau moléculaire très spécifique peut entraîner la réduction du sélénium, certains signes subtils liés à une quantité excessive d'arsenic peuvent s'avérer globalement les mêmes que ceux liés à une carence en sélénium (ce point sera davantage détaillé dans la partie suivante qui traite des interactions métaboliques).
Fait à souligner, bien qu'en pratique, le risque d'un effet direct lié à la présence d'arsenic dans l'eau sur la santé ou les paramètres de production est négligeable, le problème de la consommation d'arsenic peut avoir une incidence sur la contamination des produits d'origine animale.
L'arsenic faisant partie du groupe I (substance cancérigène pour les humains), sa présence dans l'eau peut constituer un problème pour la qualité de la viande, en raison des possibilités d'accumulation de cette substance dans certains tissus comestibles. Les données de l'ACIA (Rapport sur les pesticides, produits chimiques agricoles, médicaments vétérinaires, polluants environnementaux et autres impuretés dans les produits agroalimentaires d'origine animale) indiquent que des métaux lourds ont été détectés dans des échantillons de viande canadienne provenant de tous les types de bétail, bien qu'à des niveaux ne dépassant les limites prévues par la loi (d'après l'ACIA). Il est intéressant de souligner que l'arsenic est le métal le plus susceptible d'être détecté dans la viande, suivi, dans l'ordre, par le cadmium et le plomb.
Les données scientifiques récentes sont insuffisantes concernant les problèmes liés à la présence de métaux lourds dans les produits canadiens d'origine animale, mais des études réalisées dans d'autres pays ont montré que les animaux d'élevage peuvent accumuler des métaux toxiques à des niveaux pouvant présenter un risque pour le consommateur (Lopez et coll., 2002, Wilkinson et coll., 2003).
Interactions métaboliques : on considère que l'arsenic a des effets antagonistes sur I, Se, Cu, Hg et Pb. Une présence importante d'arsenic dans l'alimentation peut aggraver une éventuelle carence en cuivre (Uthus, 2001), mais les effets métaboliques les plus probables ayant des répercussions importantes au niveau pratique et dus à une consommation excessive d'arsenic sont ceux résultant des interactions de ce dernier avec le sélénium.
La consommation sur une période prolongée d'une eau fortement concentrée en arsenic peut avoir des effets métaboliques néfastes liés à une interférence de l'arsenic avec l'homéostasie du sélénium. Les interactions entre l'arsenic et le sélénium provoquent la formation de complexes glutathion-arsenic-sélénium excrétés par la bile (Gailer et coll., 2002). En raison de la possibilité d'une diminution continue de la quantité de sélénium dans le corps, due à l'excrétion par la bile des complexes arsenicsélénium, il y a un risque accru de carence en sélénium chez le bétail exposé de manière chronique à la présence d'arsenic, même à un faible niveau. Ces effets indésirables de l'arsenic devraient faire l'objet d'une attention particulière lorsque les niveaux de sélénium de la nourriture sont tout juste suffisants.
Les niveaux de sélénium devraient être surveillés de près dans les zones où le bétail est généralement exposé à de faibles doses d'arsenic sur une période étendue. Dans la gestion du risque lié à la présence d'arsenic dans l'eau, l'état nutritionnel du sélénium devrait systématiquement être pris en compte, notamment parce que les effets d'une exposition à de faibles doses d'arsenic sur une période étendue sur les paramètres de production du bétail ne sont pas encore connus.
| Recommandations | Interactions | Effets néfastes et signes de toxicité | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Quantités maximales recommandées pour l'eau d'abreuvement du bétail [X] | Éléments essentiels | Métaux toxiques | Effets métaboliques | Toxicité aiguë (exposition à de fortes doses sur une courte période) | Toxicité chronique (exposition à de faibles doses sur une période étendue) |
| [X] CCME 2005. La dose à partir de laquelle l'arsenic peut être toxique pour les ruminants domestiques semble comprise entre 1 et 2 mg/kg de PV, mais les paramètres de production peuvent être affectés à des niveaux d'exposition inférieurs. | |||||
| 25 μg/L | Cuivre Iode Sélénium | Mercure Plomb | L'arsenic augmente les excrétions de sélénium, ce qui peut provoquer une carence en sélénium.
Chez les animaux très productifs, il peut arriver que les paramètres de production soient affectés sans que des signes de toxicité manifestes n'aient pu être constatés. |
douleurs abdominales, dépression, salivation, diarrhée
Remarque : en pratique, les cas de toxicité aiguë liée à la présence d'arsenic dans l'eau d'abreuvement du bétail sont peu probables. |
Les effets indésirables suivants peuvent se produire : pigmentation cutanée accrue, kératoses, cancers de la peau, neuropathies périphériques, maladies vasculaires périphériques, cardiopathies hypertensives, cancers des organes internes. Néanmoins, ce scénario reste peu probable en pratique.
Des signes subcliniques d'une exposition chronique à l'arsenic peuvent se manifester sous la forme de symptômes subtils d'une carence en sélénium. |
9.2.2 Types d'eau ou conditions présentant des niveaux élevés
Les niveaux d'arsenic des eaux de surface sont généralement bas, sauf en cas de pollution industrielle. Les niveaux d'arsenic des eaux souterraines dépendent en premier lieu des formations géologiques. Dans les eaux souterraines de la Saskatchewan, on trouve des couches à teneur élevée en arsenic. En Saskatchewan, les concentrations d'arsenic ont varié de 0,5 à 105 µg/l dans les approvisionnements en eau municipale traitée de 539 localités entre 1976 et 2002. Dans 97 % des échantillons, les concentrations étaient inférieures ou égales à 10 µg/l et la moyenne s'établissait à 3 µg/l. Selon la Saskatchewan Watershed Authority Rural Water Quality Data Base, pour 2966 échantillons, les niveaux d'arsenic des eaux de la Saskatchewan étaient inférieurs à 10 µg/l dans 85 % des cas. Le tableau ci-dessous indique la fréquence des autres niveaux. Le niveau le plus élevé enregistré en Saskatchewan était de 210 µg/l.
| Arsenic (µg/l) | Nombre d'échantillons analysés | Pourcentage du total |
|---|---|---|
| Source : Saskatchewan Watershed Authority Rural Water Quality Data Base | ||
| <10 | 2525 | 85,3 |
| 10 à 25 | 295 | 10,0 |
| 25 à 50 | 106 | 3,6 |
| 50 à 100 | 29 | 1,0 |
| 100 à 200 | 3 | 0,1 |
| >200 | 1 | 0,03 |
Les sources d'eau des autres régions du Canada, autres que la Saskatchewan, contiennent également des niveaux élevés d'arsenic. En Nouvelle-Écosse, 9 % des échantillons d'eau de puits analysés à l'Environmental Chemistry Laboratory de Halifax entre 1991 et 1997 avaient une concentration d'arsenic supérieure à 25 µg/l. Selon Méranger et coll. (1984), dans certaines localités de la Nouvelle-Écosse, les concentrations d'arsenic dépassaient 50 µg/l dans 33 à 93 % des puits analysés. Elles dépassaient 500 µg/L dans 10 % des puits échantillonnés. À Terre-Neuve, en 2002, les niveaux d'arsenic étaient compris entre 6 et 288 µg/L dans les approvisionnements publics en eau (54 puits). En Colombie-Britannique, on a signalé une concentration maximale d'arsenic de 580 µg/l dans des échantillons d'eaux souterraines prélevés sur l'île Bowen (données tirées du Document technique élaboré par le Comité fédéral-provincial-territorial sur l'eau potable du Comité fédéral-provincial-territorial sur la santé et l'environnement, Santé Canada, Ottawa, Ontario - mai 2006).
9.2.3 Considérations liées à la gestion
L'antagonisme naturel qui existe entre l'arsenic et le sélénium peut être utilisé dans les stratégies de gestion visant à résoudre des problèmes liés à des quantités excessives d'arsenic et de sélénium.
Dans le cadre de la gestion des risques liés à l'arsenic, il convient de surveiller systématiquement l'état nutritionnel du sélénium, car si, à la suite des stratégies de gestion, ce dernier est présent en quantité inappropriée, cela pourrait avoir de graves conséquences sur les paramètres de production de toutes les catégories de bétail.
Dans les régions où les niveaux d'arsenic contenu dans l'eau sont moyennement élevés, il peut suffire d'équilibrer de manière adéquate les quantités de sélénium contenu dans l'alimentation pour répondre aux besoins métaboliques des animaux, afin de contrebalancer les effets indésirables de l'arsenic (Biswas et coll., 1999).
9.2.4 Technologies de traitement
Parmi les technologies de traitement, on trouve :
- la coagulation (élimine également le fer);
- la filtration sur sable vert au manganèse (élimine également le fer et le manganèse);
- la filtration lente sur sable (en cas de présence de fer);
- la filtration sur charbon actif biologique avec oxydation préalable (élimine également le fer et le manganèse);
- l'oxydation/la modification du pH et la filtration (élimine également le fer et le manganèse);
- l'absorption par alumine activée (uniquement pour l'arsenic);
- la nanofiltration ou les membranes d'osmose inverse (si les quantités de MDT sont élevées).
Les traitements servant à éliminer exclusivement l'arsenic des eaux destinées au bétail sont rarement économiques. On trouve souvent du fer ou du manganèse dans les eaux ayant de fortes concentrations en arsenic, et l'élimination de ces deux substances avec un système de traitement unique permet de réaliser des économies. Pour plus d'information sur les systèmes spécifiques de traitement, consultez la partie sur le traitement de l'eau.