The significance of building plumbing for quantitative microbial risk assessment (QMRA) of drinking water distribution networks

For å kunne sikre god folkehelse er det essensielt å kunne analysere og forutsi smitterisiko i vannledningsnett. Smitte grunnet patogene mikroorganismer har vært årsaken til flere alvorlige vannbårne utbrudd i Norge de siste årene, deriblant smitteutbruddet i Askøy kommune i 2019. Kvantitativ mikrobiell risikoanalyse (QMRA) har blitt brukt for å vurdere smitte og sykdomsrisiko ved forurensningshendelser på ledningsnettet, men disse analysene neglisjerer ofte betydningen av stikkledninger og mindre innomhus ledninger frem til abonnementene. I denne masteroppgaven har vi sett på hvilken betydning disse mindre ledningene har, og om det er forsvarlig å ekskludere disse fra en QMRA. For å kunne analysere spredningen av patogener innad i en bygning er det valgt å basere modellen på en nybygd boligblokk i Ås kommune for 141 beboere. For dette bygget blir det generert høyoppløselige forbrukskurver til bruk i vannkvalitetsanalyser i en hydraulisk modell bygget i programmet EPANET. Hvert tappepunkt i bygget er representert med hver sin node og hvert sitt unike forbruksmønster. Videre ble EPANET-MATLAB Toolkit benyttet for å gjennomføre simuleringer av seks forurensningshendelser med Campylobacter jejuni på hovedledningsnettet, og betydningen til forurensningstidspunktet for spredningen av patogenkonsentrasjon ble analysert. For forurensningstidspunktet med størst spredning ble det undersøkt hvordan patogenkonsentrasjonen, og da den konsumerte patogendosen, ville variere med tappepunktenes plassering i boligblokken og ledningslengde. Her ga flere av analysene gode indikasjoner på at patogenkonsentrasjonen vil minke ved tappepunkter som ligger i høyere etasjer. Avslutningsvis er betydningen av innomhus rør og stikkledninger blitt vurdert, og hvorvidt dette kan ugyldiggjøre resultater fra tradisjonelle smitterisikovurderinger som kun simulerer spredning i hovedledningsnettet. Resultatene fra smitterisikoanalyser indikerer at bruk av forenklede smitterisikomodeller med neglisjering av stikkledninger og mindre innendørs ledninger, underestimerer den reelle smitterisikoen. Det er dermed behov for mer detaljerte modeller for å kunne sikre en tilstrekkelig god risikovurdering.To ensure public health, it is essential to evaluate and predict potential infection risks in the water distribution network. In recent years, waterborne infections caused by pathogenic microorganisms have been the cause of several infectious outbreaks in Norway, amongst them the outbreak in Askøy in 2019. Quantitative microbial risk assessment (QMRA) has commonly been used to calculate the risk of infection caused by contamination incidents in the distribution network, however these analyses often fail to account for the influence of service lines and building plumbing. This thesis examines the significance of these smaller pipes in a risk analysis, and whether it’s justifiable to exclude these from a QMRA. To analyse the spread of pathogens throughout a building, a model has been developed for a newly built apartment building in the municipality of Ås, housing 141 students. There has been generated high resolution water demand patterns for use in water quality analysis in a hydraulic EPANET model of this building. Each tap is represented with its own node and unique demand pattern. Further on, EPANET-MATLAB Toolkit was used to simulate six contamination incidents of Campylobacter jejuni in the main distribution network, and the significance of the time of contamination on pathogen concentration was analysed. For the time of contamination with the greatest spread in concentration, it was investigated how the pathogen concentration, and the consumed pathogen dose, would vary with the location of the taps in the building and length of water pipes. Here, several of the analyses indicated that the pathogen concentration would decrease with a tap placement on higher floors. Lastly the significance of service lines and building plumbing has been evaluated, and whether this invalidates the results presented in traditional infection risk assessments, which only focus on the main pipes. The resulting risk evaluations in this thesis indicate that the traditional assessments, when neglecting the smaller pipes, tend to underestimate the legitimate infection hazard. Consequently, there is need for more precise models to ensure adequate risk evaluations.submittedVersionM-V