米国の多くの小さな水システムは、消毒コンプライアンスに苦しんでいる、オハイオ州の工学教授ナタリー・ハルによる新しい研究が発見しました。クレジット: オハイオ州立大学
ジャーナルAWWAウォーターサイエンスの最近の研究によると、農村部の小さな水システムから水を得る人々は、細菌やその他の有害な病原体にさらされる健康上のリスクが高い。
「米国の多くの小さな水システムは、消毒コンプライアンスに苦しんでいます」と、オハイオ州立大学土木環境地質工学科の研究の主著者で助教授のナタリー・ハルは述べています。「これらの健康関連の消毒違反は、小規模なシステムに不釣り合いな影響を与えるため、よりアクセスしやすい持続可能な水処理ソリューションを見つけることに興味があります。
2015年だけでも、約2,100万人のアメリカ人が、健康ベースの品質基準に違反する地域の水システムに依存していました。
7月に発表されたこの研究は、発光ダイオード(LED)による紫外線(UV)光による消毒が、小さな水システムにとって持続可能な治療オプションである可能性があることを発見した。
「私たちが研究したこれらのLEDは、お使いの携帯電話や他の電子機器のものと同じように、殺菌的で消毒に本当に効果的なUVC照射を放出することを除いて、本当に小さいです」と、ハルが言いました。「小型で電力要件が低いため、小型システムを含むあらゆる形状とサイズのリアクタを設計することができます。
多くのシステムが今日使用する従来の塩素化プロセスとは異なり、UV消毒は化学的な添加を必要とせず、味や臭いの問題を引き起こせず、過剰処理による有害な影響を及ぼさない、配管腐食を引き起こさない。
研究のために、チームはコロラド州の山の小さなシステムで最初の市販のUV LED水処理炉の1年間の実装を行いました。主要指標細菌を測定し、研究者はUV LEDの結果を従来の塩素消毒と比較した。UV反応器は、指標生物の消毒のための塩素処理システムと同様に行われ、自治体の水処理のための実行可能な選択肢である可能性があることを意味する。
ナタリー・ハルは、大学院研究助手のジュディス・ストラトホフと共に研究室で働いています。クレジット: オハイオ州立大学
「このユニットを1年間稼働させるのに25ドル未満の電気がかかるので、本当にエキサイティングです」とハルは言いました。「1分間に半リットルを処理していましたが、その流量では町全体に水を供給するには十分ではありませんが、1年間世帯全体を供給するのに十分な水量を超えています」
ハルによると、工業化されたコミュニティの水処理プロセスは1900年代初頭からあまり変わっていません。
「医薬品、重金属、農薬、プラスチックなどの新興化学汚染物質と、それらが私たちの健康に与える影響をよりよく理解するにつれて、私たちは治療を最適化しています」と、彼女が言いました。「私たちはより高度な治療法を開発しましたが、水の中の化学物質との戦いに重点を置いています。私たちが遅れている領域は、飲料水処理および流通システムのマイクロバイオームを見ています。
次のステップには、水とチューブサンプルの詳細な分析が含まれます。最先端のDNAシーケンシング技術を使用して、彼女のチームは、UVと塩素の2つの消毒慣行の間で、水とバイオフィルムサンプルの微生物群集を比較します。
「塩素が微生物群集にどのような影響を与えるかについては知られている人もいますが、UVが微生物群集にどのような影響を与えるかについてはほとんど知られていません」と、彼女が言いました。
また、温度や濁り、曇りなどの要因によって微生物群集が時間の経過とともにどのように影響を受けたか、その結果が大腸菌や大腸菌などの指標細菌の尺度とどのように一致し、全体的な微生物活動とどのように一致するかを決定する。さらに、通常、商用ラボで提供されるハイスループット シーケンシング データと、ラボのハンドヘルド DNA シーケンサーのデータを比較します。
「よりアクセスしやすい水処理技術を検討しているだけでなく、よりアクセスしやすい監視技術も検討しています」と彼女は言います。