Global assessment of exposure to faecal contamination through drinking water based on a systematic review

Abstract

Objectives: To estimate exposure to faecal contamination through drinking water as indicated by levels of Escherichia coli (E. coli) or thermotolerant coliform (TTC) in water sources.

Methods: We estimated coverage of different types of drinking water source based on household surveys and censuses using multilevel modelling. Coverage data were combined with water quality studies that assessed E. coli or TTC including those identified by a systematic review (n = 345). Predictive models for the presence and level of contamination of drinking water sources were developed using random effects logistic regression and selected covariates. We assessed sensitivity of estimated exposure to study quality, indicator bacteria and separately considered nationally randomised surveys.

Results: We estimate that 1.8 billion people globally use a source of drinking water which suffers from faecal contamination, of these 1.1 billion drink water that is of at least ‘moderate’ risk (>10 E. coli or TTC per 100 ml). Data from nationally randomised studies suggest that 10% of improved sources may be ‘high’ risk, containing at least 100 E. coli or TTC per 100 ml. Drinking water is found to be more often contaminated in rural areas (41%, CI: 31%–51%) than in urban areas (12%, CI: 8–18%), and contamination is most prevalent in Africa (53%, CI: 42%–63%) and South-East Asia (35%, CI: 24%–45%). Estimates were not sensitive to the exclusion of low quality studies or restriction to studies reporting E. coli.

Conclusions: Microbial contamination is widespread and affects all water source types, including piped supplies. Global burden of disease estimates may have substantially understated the disease burden associated with inadequate water services.

Objectifs: Estimer l'exposition à la contamination fécale par l'eau potable, telle qu'indiquée par les quantités d’Escherichia coli (E. coli) ou de coliformes thermo-tolérants (CTT) dans les sources d'eau.

Méthodes: Nous avons estimé l’étendue de la couverture en différents types de sources d'eau potable à partir d'enquêtes sur les ménages et des recensements à l'aide de la modélisation à multi-niveaux. Les données de couverture ont été combinées avec des études de qualité de l'eau évaluant E. coli ou les CTT y compris celles identifiées par une revue systématique (n = 345). Les modèles prédictifs pour la présence et le niveau de contamination des sources d'eau potable ont été développés en utilisant la logistique de régression à effets aléatoires et une sélection de covariables. Nous avons évalué la sensibilité de l'exposition estimée pour étudier la qualité, les bactéries indicatrices et avons séparément considéré des études nationales randomisées.

Résultats: Nous estimons que 1,8 milliard de personnes dans le monde utilisent une source d'eau potable porteuse de contamination fécale. Parmi celles-ci 1,1 milliard boivent de l'eau avec un risque assez «modéré» (>10 E. coli ou CTT par 100 ml). Les données des études nationales randomisées indiquent que 10% des sources améliorées pourraient être à risque «élevé», i.e. contenant au moins 100 E. coli ou CTT par 100 ml. L'eau potable se trouve être plus souvent contaminée dans les zones rurales (41%, IC: 31–51) qu'en milieu urbain (12%, IC: 8–18) et la contamination est la plus répandue en Afrique (53%, CI: 42–63) et en Asie du sud-est (35%, IC: 24–45). Les estimations n’étaient pas affectées par l'exclusion des études de faible qualité ou par la restriction aux études rapportant sur E. coli.

Conclusions: La contamination microbienne est très répandue et affecte tous les types de sources d'eau, y compris les fournitures par tuyauterie. Les estimations de la charge mondiale des maladies pourraient avoir sensiblement sous-estimé la charge de morbidité associée à des services d'eau inadéquats.

Objetivos: Calcular la exposición a la contaminación fecal a través del agua para consumo, según los niveles de Escherichia coli (E. coli) o coliformes termotolerantes (CTT) en las fuentes de agua.

Métodos: Utilizando modelos multinivel, hemos calculado la cobertura de diferentes tipos de fuentes de agua para consumo basándonos en encuestas a hogares y censos. Los datos de cobertura se combinaron con estudios de calidad del agua que evaluaron niveles de E. coli o CTT, incluyendo aquellos identificados mediante una revisión sistemática (n = 345). Los modelos predictivos para la presencia y nivel de contaminación de las fuentes de agua para consumo se desarrollaron utilizando una regresión logística de efectos aleatorios y covariables seleccionadas. Evaluamos la sensibilidad de la exposición calculada según la calidad del estudio, la bacteria utilizada como indicador y tuvimos en cuenta de forma separada los ensayos nacionales aleatorizados.

Resultados: Hemos calculado que 1.8 billones de personas a nivel global utilizan una fuente de agua para beber que sufre de contaminación fecal; de estas 1.1 billones consumen agua que es al menos de riesgo “moderado” (>10 E. coli o CTT por 100 mL). Datos de estudios nacionales aleatorizados sugieren que un 10% de las fuentes de agua mejoradas pueden ser de‘alto’ riesgo, al contener al menos 100 E. coli o CTT por 100 mL. El agua para consumo se encuentra más a menudo contaminada en áreas rurales (41%, IC: 31–51%) que en áreas urbanas (12%, IC: 8–18%) y la contaminación es más prevalente en África (53%, IC: 42–63%) y el Sudeste Asiático (35%, CI: 24–45%). Los cálculos no eran sensibles a la exclusión de estudios de mala calidad o a la restricción de estudios en los que se reporta E. coli.

Conclusiones: La contaminación microbiana está ampliamente extendida y afecta todos los tipos de agua, incluyendo la distribuida a través de tuberías. Los cálculos de la carga global de enfermedad podrían haber subestimado sustancialmente la carga de enfermedad por servicios de agua inadecuados.

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