I äldre amerikanska städer, kraftiga regn översvämmar inte bara källare. Det kan också skicka en våg av farliga patogener till kommunala vattenkällor. Sjöar, floder, bäckar och till och med reservoarer kan se en ökning av avloppsburna bakterier och virus efter kraftiga regn, infekterar båtägare och simmare och överväldigande reningsverkens förmåga att rena dricksvatten, enligt Jyotsna Jagai, MPH05, N09.
Jagai, som tog sin doktorsexamen vid Friedman School och är forskarassistent i miljö- och arbetshälsovetenskap vid University of Illinois i Chicago, sa att mycket av problemet orsakas av åldrande infrastruktur. Istället för att ha två separata rörledningar – en för mänskligt avfall och en för stormavrinning – leder äldre avloppssystem båda avfallsströmmarna till ett enda underjordiskt rör, träffande kallat "kombinerat avlopp".
När ovanligt kraftiga regn fyller dessa avlopp förbi deras kapacitet, vatten och mänskligt avfall kan ibland backa upp ur stormavlopp, rinner ut i floder och bäckar. I vissa fall, Jagai sa, avloppsoperatörer kan tvingas orsaka ett avsiktligt bräddavlopp för att släppa ut övertryck i avloppsledningarna efter en storm.
Jagai studerar dessa händelser, som är kända som "combined sewer overflows" (CSOs). De är ett tydligt problem i mer än 70 stora amerikanska städer med åldrande avloppssystem och har en betydande effekt på folkhälsan i dessa regioner, Hon sa.
Under 2014, hon undersökte dagliga historiska väderdata över Massachusetts under en femårsperiod (2003 till 2007), notera regioner där plötsligt, kraftiga regn inträffade. Hon jämförde sedan dessa datum med sjukhusjournaler från samma område, letar efter någon förändring i antalet patienter som diagnostiseras med sjukdomar orsakade av bakterier och virus som transporteras i mänskligt avfall. Säker nog, Hon sa, efter kraftiga regn, hon såg en tydlig ökning hos patienter som diagnostiserades med gastrointestinala störningar - nästan 13 procent mer än vanligt i områden där CSOs påverkar dricksvattenkällor.
"Denna studie ser på extremt kraftiga nederbördshändelser som en proxy för kombinerade avloppshändelser - vi gör inte anslutningen till 100 procent, men det visar definitivt att det har en betydande inverkan, ", sa hon. "Dessa typer av gastrointestinala eller diarrésjukdomar har en enorm inverkan på hälsan, speciellt för patienter som är undernärda, eller vars immunsystem är nedsatt på något sätt."
Byte av rör
Miljöskyddsmyndighetens riktlinjer kräver avlägsnande av kombinerade avlopp under de närmaste 20 åren, Jagai sa, men många större städer har ännu inte gjort förändringen eftersom sådana projekt är extremt kostsamma. Tills den infrastrukturen har ersatts, Jagai sa att nya data som länkar CSOs till sjukdom kan hjälpa till att varna invånare att koka dricksvatten eller undvika simning och båtliv i vissa områden.
"Om klimatförändringsprognoserna är sanna, vi kommer att se mer kraftiga regn och fler CSO-evenemang under de kommande 10 till 20 åren, " sa hon. "Denna studie tyder på behovet av ökade meddelanden till samhällen för att varna människor att inte leka i vattnet, eller att koka och filtrera dricksvatten efter större regn som en försiktighetsåtgärd."
Förebyggande åtgärder som dessa kan fungera på kort sikt, men i vissa fall, effekterna av ett CSO-evenemang kan dröja i veckor eller månader efter ett kraftigt regn. Vissa patogener kan frodas i åldrande rör och vattentransportsystem i vissa byggnader. Mikrober som Legionella pneumophila, Mycobacterium avium och Pseudomonas aeruginosa, som alla orsakar allvarliga luftvägs- och systemiska infektioner, kan bilda klibbiga biofilmer på rörens inre ytor, infekterar vatten som passerar över dem och förlänger invånarnas exponering för dessa patogener.
En studie publicerad 2016 av Elena Naumova, chef för initiativet för prognoser och modellering av infektionssjukdomar vid Tufts, uppskattade att dessa tre patogener ensamma kan resultera i sjukhusvistelse av så många som 80, 000 äldre varje år, till en kostnad av 2 miljarder dollar.
Även om detta är ett allvarligt lokaliserat problem, Naumova och Jagai märker snabbt att vattenkvaliteten i USA fortfarande är mycket bra överlag. Patogener som frigörs under CSO-evenemang avlägsnas ofta från samhällets vattenförsörjning under normala reningsprocesser, och mikrober som växer i en byggnads vattenledningar infekterar vanligtvis bara människor med nedsatt immunförsvar.
"Medan offentligt dricksvatten är säkert, det är helt klart säkrare om du är frisk än om du har medicinska tillstånd som ökar din sårbarhet för infektioner, sa Jeffrey Griffiths, professor i folkhälsa och samhällsmedicin vid Tufts School of Medicine och medförfattare till Naumovas studie. "Risken att bli sjuk av att dricka vatten är mycket mindre än risken att bli sjuk av mat, men det är inte noll."
Jagai vill utöka omfattningen av sin forskning till en bredare folkhälsoarena. Hon utvecklar ett kumulativt index för exponering för miljöföroreningar – inte bara patogener i vatten, men industrikemikalier, bekämpningsmedel med mera.
"Jag vill bygga en mycket bredare uppfattning om exponering, ", sa hon. "Alla ska kunna bo på en plats med tillgång till rent vatten och ren luft. Det ska inte vara en ojämn fördelning av föroreningar. Det stora temat för mig är ett av miljörättvisa. "
