Byggvattensystem med lågt flöde utformade för att spara vatten utgör potentiella hälsorisker eftersom de kan orsaka en ökning av sjukdomsalstrande organismer och skadliga kemikalier.

Ett nytt EPA-finansierat projekt som leds av Purdue University strävar efter att hjälpa till att lösa problemet.

"Den ökande förekomsten av låga flöden i vattendistributionssystem och byggnadsrör utgör ett växande hälsoproblem. Opportunistiska patogener förökas lättare under lågflödesförhållanden, sa Andrew Whelton, en biträdande professor i miljö- och ekologisk teknik och Lyles School of Civil Engineering. "Byggnadskonstruktörer, chefer, och hälsovårdstjänstemän behöver bättre information och modeller för att förutsäga hälsorisker i VVS-system som finns i alla typer av byggnader, från skolor, till hem, till vårdinrättningar."

Organismerna inkluderar bakterien Legionella pneumophila, som orsakar Legionnaires sjukdom; den hjärnätande amöban Naegleria fowleri; Pseudomonas aeruginosa, en antibiotikaresistent patogen associerad med allvarliga sjukdomar; och Mycobacterium avium, som orsakar luftvägssjukdomar, särskilt hos personer med nedsatt immunförsvar.

"Dessa opportunistiska patogener fortsätter att orsaka vattenburna sjukdomsutbrott över hela landet, " sa Whelton. "Faktiskt, Legionella är fortfarande den mest identifierbara orsaken till vattenburna sjukdomar i USA."

Purdue kommer att arbeta med forskare vid Michigan State University och San Jose State University för att bättre förstå och förutsäga vattenkvalitet och hälsorisker som orsakas av minskad vattenanvändning och låga flöden. Gruppen finansieras med ett anslag på 2 miljoner dollar från Environmental Protection Agency. Det treåriga projektet, som börjar denna månad, kommer också att finansieras med 1,1 miljoner dollar från icke-federala källor inklusive Whirlpool Corp., Citizens Energy Group, och Avon Community School Corporation.

"Den forskning som tillkännages idag kommer att vägleda beslutsfattare när de utformar, renovera, eller hantera VVS -system för att tillhandahålla säkert och rent dricksvatten, sa Thomas Burke, byrå vetenskaplig rådgivare och biträdande biträdande administratör vid EPA:s kontor för forskning och utveckling.

Att bygga VVS i USA har utvecklats mot låga flödeshastigheter för att spara vatten, går från 4 gallon per minut 1994 till 0,5 gpm i dagens system. Dock, medan flödeshastigheterna har reducerats, diametern på VVS-rören har inte, vilket gör att vatten åldras i rören.

"I lågflödessystem, vi har upptäckt att vattnet som når din kran kommer att vara mycket äldre när det kommer till dig, "sa Whelton, som beskrev problemet under en nyligen genomförd konferens, Dawn or Doom '16, vid Purdue.

Whelton, projektets huvudutredare, kommer att arbeta med ett team som inkluderar Jade Mitchell, en biträdande professor vid MSU:s institution för biosystem och jordbruksteknik; Janice Beecher, direktör för Institute of Public Utilities Policy Research &Education vid MSU; Joan Rose, Homer Nowlins ordförande i vattenforskning vid MSU och 2016 års Stockholms vattenpristagare; Amirpouyan Nejadhashemi, en docent vid MSU:s institution för biosystem och jordbruksteknik; och Juneseok Lee, en docent och professor i California Water Service Co. Ordförande vid San Jose State Department of Civil and Environmental Engineering.

"Lägre användning och lägre flöden i vattensystem höjer tekniken, ekonomisk, och folkhälsofrågor, så ett tvärvetenskapligt tillvägagångssätt behövs, "Beecher sa. "Denna forskning är särskilt läglig när det gäller behovet av optimala infrastrukturinvesteringar med fokus på att säkerställa säkert dricksvatten."

Teamet kommer att omfatta doktoranden Purdue Maryam Salehi och Amisha Shah, en biträdande professor i civilingenjör och miljö- och ekologisk teknik vid Purdue.

"Detta projekt är innovativt eftersom det kommer att möjliggöra en mängd olika intressenter, som representeras av våra omfattande forskningspartnerskap, att prioritera provtagning av befintliga byggnader. Vi kommer också att identifiera förhållanden att undvika under VVS-byggen eller att främja under renovering, "Whelton sade. "Resultaten kommer att tillåta vattenverk och statliga myndigheter att bättre förutsäga förändringar i kranvattenkvalitet baserat på distributionssystem vattenkvalitet och verksamhet."

Wheltons befintliga testanläggning för VVS-teknik kommer att utökas i Purdue för att undersöka VVS-komponenternas effekter på dricksvattensäkerheten. Hans team har tidigare identifierat evidensbaserade metoder för att sanera kemiskt förorenade byggnadsrör

"Vi kommer att utveckla kunskapen som identifierar rörnätsdesign och driftsförhållanden som kan minska mikrobiella och kemiska risker, " sa Whelton.

Ett webbaserat "beslutsstödssystem" kommer också att skapas.

"Hälsorisker i bostadshus och kommersiella byggnader som orsakas av spridning av patogener måste minimeras genom design av vatteninfrastruktur, drift- och underhållsbeslut, och koder, " han sa.

Teamet kommer att testa hypoteser med hjälp av olika system, inklusive de i ett bostadshus som konverterats av experter från Purdue och Whirlpool Corp. till den mest effektiva hemvisten som möjligt - en "netto-noll"-struktur som kallas ReNEWW-huset; National Conservancy's Efroymson Conservation Center i Indianapolis, anses vara den mest hållbara kontorsbyggnaden i staten; Avon Middle School North i Avon, Ind., och två kontorsbyggnader i Michigan.

"Mina kollegor och jag utformade projektet för att undersöka dricksvattnets kvalitet där människor bor, var de arbetar och vart de skickar sina barn till skolan. Detta sporrades av input vi fick från olika intressenter, inklusive husägare, föräldrar, och regeringstjänstemän som har kontaktat oss tidigare för att få hjälp, " sa Whelton.

ReNEWW-huset har utrustats med energi- och vattenbesparande funktioner och solpaneler som producerar både el och varmvatten.

"Det är det perfekta laboratoriet eftersom vi känner till alla VVS-komponenter, flödeshastigheter och andra systemegenskaper, och Whirlpool Corporation har varit en fantastisk partner."

Data från forskningen kommer att användas för att producera "förutsägande VVS-modeller för vattenkvalitet."

Purdue-Michigan State-San Jose State bidragsansökan inkluderade många brev från personer som har dragit nytta av råd från forskare. Brev om deltagande och stöd lämnades av American Society of Plumbing Engineers, USA:s Green Building Council, Indiana Rural Water Association, vattenverk, arkitekt- och ingenjörsföretag, och forskare från Kanada, Danmark, Israel, och USA. Stöd uttrycktes också av American Water Works Association, Healthy Building Network, National Institute of Standards and Technology och National Environmental Health Association.

"Vi utformade vårt projekt baserat på dricksvattensäkerhetsproblem från allmänheten, industri, och statliga myndigheter. Vårt tillvägagångssätt utnyttjar expertis i världsklass från industrin och andra akademiker, " Whelton sa. "Vi har ett fantastiskt team och är ivriga att börja arbeta närmare med våra projektsamarbetspartners och supportrar."