Människor som får sitt vatten från landsbygden, små vattensystem löper en större hälsorisk av exponering för bakterier och andra skadliga patogener, enligt en färsk studie i tidskriften AWWA vattenvetenskap .

"Många små vattensystem i USA kämpar med efterlevnad av desinfektion, sa Natalie Hull, huvudförfattare till studien och biträdande professor vid Ohio State University Department of Civil, Miljö- och geodetisk teknik. "Dessa hälsorelaterade desinfektionsöverträdelser påverkar oproportionerligt små system, så vi är intresserade av att hitta en mer tillgänglig, hållbar vattenbehandlingslösning."

Bara under 2015 nästan 21 miljoner amerikaner förlitade sig på gemenskapsvattensystem som bröt mot hälsobaserade kvalitetsnormer.

Studien, publicerades i juli, fann att desinfektion med ultraviolett (UV) ljus via lysdioder (LED) kan vara ett hållbart behandlingsalternativ för små vattensystem.

"Dessa lysdioder vi studerade är väldigt små, precis som de i din telefon eller annan elektronik, förutom att de avger UVC-strålning, som är bakteriedödande och verkligen effektivt vid desinfektion, ", sa Hull. "På grund av deras ringa storlek och låga effektbehov, vi kan designa reaktorer av alla former och storlekar, inklusive för små system."

Till skillnad från den traditionella kloreringsprocessen som många system använder idag, UV-desinfektion kräver inga kemiska tillsatser, orsakar inga smak- eller luktproblem, har ingen skadlig effekt av överdosering och orsakar inte rörkorrosion.

För studien, teamet genomförde en årslång implementering av den första kommersiellt tillgängliga UV LED-vattenreaktorn i ett litet system i bergen i Colorado. Mätning av nyckelindikatorbakterier, forskare jämförde resultat från UV-lysdioder med traditionell klordesinfektion. UV-reaktorn presterade lika bra som kloreringssystemet för desinfektion av indikatororganismerna, vilket innebär att det kan vara ett genomförbart alternativ för kommunal vattenrening.

"Det är verkligen spännande eftersom det kostar mindre än $25 i el att köra den här enheten under hela året, " sade Hull. "Den behandlade en halv liter i minuten - vid den flödeshastigheten, det räcker inte för att förse en hel stad med vatten ännu, men det är mer än tillräckligt med vatten för att försörja ett helt hushåll i ett år."

Enligt Hull, vattenreningsprocesser i industrialiserade samhällen har inte förändrats mycket sedan början av 1900-talet.

"Vi optimerar våra behandlingar eftersom vi bättre förstår nya kemiska föroreningar, såsom farmaceutiska kemikalier, tungmetaller, bekämpningsmedel och plast, och de effekter de kan ha på vår hälsa, " sa hon. "Vi har utvecklat mer avancerade behandlingar, men de fokuserar mycket på att bekämpa kemikalierna i vårt vatten. Ett område som vi släpar efter inom är att titta på mikrobiomet i våra dricksvattenrenings- och distributionssystem."

Nästa steg kommer att inkludera detaljerad analys av vatten- och slangprover. Genom att använda toppmoderna DNA-sekvenseringstekniker, hennes team kommer att jämföra mikrobiella samhällen i vatten- och biofilmprover mellan de två desinfektionsmetoderna:UV kontra klor.

"Även om vissa är kända om hur klor påverkar mikrobiella samhällen, lite är känt om hur UV påverkar mikrobiella samhällen, " Hon sa.

Teamet kommer också att avgöra hur de mikrobiella samhällena påverkades över tiden av faktorer som temperatur och grumlighet, eller molnighet, och hur deras resultat överensstämmer med mått på indikatorbakterier, som koliforma bakterier och E coli , och övergripande mikrobiell aktivitet. Dessutom, de kommer att jämföra sekvenseringsdata med hög genomströmning som vanligtvis tillhandahålls av kommersiella labb med data från en handhållen DNA-sekvenserare i deras labb.

"Vi tittar inte bara på en mer tillgänglig vattenbehandlingsteknik, men vi tittar också på en mer tillgänglig övervakningsteknik, " Hon sa.