Characterizing non-E. coli coliforms as indicators of groundwater susceptibility via “big data”, geostatistical analysis, and machine learning
Notice bibliographique
Résumé
Individuals reliant on private wells for drinking water face a significantly higher risk of acute gastrointestinal illness (AGI) compared to those serviced by public water systems, with approximately 1 in 10 Ontarians (~1.6 million people) belonging to this subgroup. Historically, groundwater microbial contamination studies have focused on E. coli presence/absence, with the roles of non-E. coli coliforms (NEC) and microbial magnitudes (CFU/100 mL) in assessing groundwater susceptibility consequently remaining understudied. This PhD thesis seeks to address these gaps via analyses of the Ontario Microbial Water Quality Dataset (OMWQD), which contains >1 million private well samples collected from ~300,000 wells between 2010 and 2021. Three distinct thesis objectives were designed and fulfilled, each analyzing a suite of groundwater quality parameters (i.e., NEC concentration, E. coli concentration, and the NEC:E. coli concentration ratio): 1) develop and evaluate provincial groundwater Contamination Indices which reflect 12 years of groundwater quality data; 2) characterize south Ontario contamination cycles and identify immediate and/or sustained effects of three extreme weather events on microbial contamination; and 3) develop a series of parameter-specific models to explain long-term groundwater contamination across Ontario. Contamination Indices were spatially compared to enteric infection rates and well density, with findings confirming that indices are not biased by rural population density and, based on statistically significant associations with infection rates, represent appropriate spatiotemporal reflections of long-term groundwater quality. Contamination cycle analyses identified E. coli concentration and the NEC:E. coli ratio as complementary metrics, with concurrent interpretation of their seasonal signals indicating that contamination via bypass mechanisms dominates winter months. Developed models suggest NEC may serve as appropriate indicators of the potential for generalized contamination, as the NEC model exhibited high goodness-of-fit on testing datapoints (91.9%). Overall, this work provides foundational evidence for the continued use of NEC as a groundwater quality indicator, improves our knowledge of spatiotemporal variations in contamination mechanisms across Ontario, and provides transferrable results due to the high number of private well samples, multi-year study period, and the study region’s diverse climate, geology, and topography.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,007 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,003 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».