En bæredygtig løsning til sikrere drikkevand

Folk, der får deres vand fra landdistrikterne, små vandsystemer har en større sundhedsrisiko for eksponering for bakterier og andre skadelige patogener, ifølge en nylig undersøgelse i tidsskriftet AWWA Vandvidenskab .

"Mange små vandsystemer i USA kæmper med overholdelse af desinfektion, " sagde Natalie Hull, hovedforfatter af undersøgelsen og assisterende professor i Ohio State University Department of Civil, Miljø- og Geodætik. "Disse sundhedsrelaterede desinfektionsovertrædelser påvirker uforholdsmæssigt små systemer, så vi er interesserede i at finde en mere tilgængelig, bæredygtig vandbehandlingsløsning."

Alene i 2015 næsten 21 millioner amerikanere var afhængige af lokale vandsystemer, der overtrådte sundhedsbaserede kvalitetsstandarder.

Studiet, udgivet i juli, fandt, at desinfektion med ultraviolet (UV) lys via lysemitterende dioder (LED'er) kan være en bæredygtig behandlingsmulighed for små vandsystemer.

"Disse LED'er, vi undersøgte, er virkelig små, ligesom dem i din telefon eller anden elektronik, bortset fra at de udsender UVC-bestråling, som er bakteriedræbende og virkelig effektiv til desinfektion, " sagde Hull. "På grund af deres lille størrelse og lave strømbehov, vi er i stand til at designe reaktorer i alle former og størrelser, også til små systemer."

I modsætning til den traditionelle kloreringsproces, som mange systemer bruger i dag, UV-desinfektion kræver ingen kemiske tilsætninger, forårsager ingen smags- eller lugtproblemer, har ingen skadelig effekt af overdosering og forårsager ikke rørkorrosion.

Til studiet, holdet gennemførte en årelang implementering af den første kommercielt tilgængelige UV LED-vandbehandlingsreaktor i et lille system i bjergene i Colorado. Måling af nøgleindikatorbakterier, forskere sammenlignede resultater fra UV-LED'er med traditionel klordesinfektion. UV-reaktoren fungerede lige så godt som kloreringssystemet til desinfektion af indikatororganismerne, hvilket betyder, at det kunne være en levedygtig mulighed for kommunal vandbehandling.

"Det er virkelig spændende, fordi det koster mindre end $25 i elektricitet at køre denne enhed hele året, " sagde Hull. "Den behandlede en halv liter i minuttet - ved den strømningshastighed, det er ikke nok til at levere vand til en hel by endnu, men det er mere end nok vand til at forsyne en hel husstand i et år."

Ifølge Hull, vandbehandlingsprocesser i industrialiserede samfund har ikke ændret sig meget siden begyndelsen af ​​1900-tallet.

"Vi optimerer vores behandlinger, da vi bedre forstår nye kemiske forurenende stoffer, såsom farmaceutiske kemikalier, tungmetaller, pesticider og plast, og de indvirkninger, de kan have på vores helbred, " sagde hun. "Vi har udviklet mere avancerede behandlinger, men de fokuserer meget på at bekæmpe kemikalierne i vores vand. Et område, som vi halter bagefter, er at se på mikrobiomet i vores drikkevandsbehandlings- og distributionssystemer."

Næste trin vil omfatte detaljeret analyse af vand- og slangeprøver. Ved at bruge state-of-the-art DNA-sekventeringsteknikker, hendes team vil sammenligne mikrobielle samfund i vand- og biofilmprøver mellem de to desinfektionsmetoder:UV versus klor.

"Selvom nogle er kendte om, hvordan klor påvirker mikrobielle samfund, lidt er kendt om, hvordan UV påvirker mikrobielle samfund, " hun sagde.

Holdet vil også bestemme, hvordan de mikrobielle samfund blev påvirket over tid af faktorer som temperatur og turbiditet, eller overskyethed, og hvordan deres resultater stemmer overens med mål for indikatorbakterier, som colibakterier og E coli , og overordnet mikrobiel aktivitet. Derudover de vil sammenligne high-throughput sekventeringsdata, der typisk leveres af kommercielle laboratorier, med dataene fra en håndholdt DNA-sequencer i deres laboratorium.

"Vi ser ikke kun på en mere tilgængelig vandbehandlingsteknologi, men vi ser også på en mere tilgængelig overvågningsteknologi, " hun sagde.