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    Molto piombo nell'acqua? Forse la colpa è del manganese

    Un vecchio rubinetto di ferro e piombo. Una nuova ricerca della McKelvey School of Engineering dimostra il ruolo del manganese nella velocità di trasformazione del carbonato di piombo in biossido di piombo. Attestazione:WUSTL

    Il manganese non è un minerale particolarmente tossico. Infatti, le persone hanno bisogno di poco nella loro dieta per rimanere in buona salute.

    La ricerca presso la Washington University di St. Louis ha dimostrato tuttavia, che in combinazione con alcune altre sostanze chimiche, il manganese naturale può portare a grandi cambiamenti nell'acqua nei tubi di piombo. A seconda di quali disinfettanti vengono utilizzati nell'acqua, questi cambiamenti possono avere conseguenze significative, persino pericolose.

    I risultati sono stati recentemente pubblicati in Scienze e tecnologie ambientali .

    La ricerca si concentra su una forma unica di piombo, PbO2 o biossido di piombo (piombo nello stato di ossidazione più-4). Il biossido di piombo ha una solubilità in acqua molto bassa:non si dissolve facilmente nella sola acqua. È anche raro in natura, a differenza del più familiare PbCO3, il carbonato di piombo che costituisce le scaglie che tendono a formarsi sui tubi.

    "Non trovi PbO 2 nell'ambiente perché non c'è un forte agente ossidante, " disse Daniele Giammar, il Walter E. Browne Professor di Ingegneria Ambientale presso la McKelvey School of Engineering. "Ma i buoni disinfettanti sono spesso buoni agenti ossidanti".

    Il cloro è un ottimo disinfettante, tanto che è comunemente usato nell'acqua potabile in America e in tutto il mondo. È anche un buon agente ossidante e favorisce la trasformazione del carbonato di piombo in biossido di piombo.

    Si scopre, però, che il processo non è particolarmente veloce, un fatto che combacia con alcuni sistemi del mondo reale, ma, apparentemente, non con altri.

    "Se guardi un sistema che ha tubi di piombo e cloro libero, poi fai i calcoli ti aspetteresti che ognuno abbia biossido di piombo sui tubi, — disse Giammar. — Ma questo non lo vediamo. Ci fa pensare:qualcos'altro sta influenzando se un particolare sistema finisce con biossido di piombo sulla sua superficie interna.

    "Ecco dove entra in gioco il manganese."

    In presenza di ossidanti, il manganese può facilmente cambiare gli stati di ossidazione; se il manganese viene a contatto con il cloro, è ossidato, trasformandosi in ossido di manganese. Sia nei modelli al computer che negli esperimenti che imitavano i tubi dell'acqua, completi di acqua di rubinetto artificiale, il laboratorio di Giammar ha scoperto che l'ossido di manganese agiva da catalizzatore, aumentando di due ordini di grandezza il tasso di conversione da carbonato di piombo a biossido di piombo.

    "Il cloro è ancora il reagente che guida la conversione del piombo, ma l'ossido di manganese funge da catalizzatore per renderlo più veloce, " ha detto Giammar.

    Questa ricerca potrebbe aiutare a informare il modo in cui altre interazioni chimiche influenzano i tassi di trasformazione del piombo. "Quali altre cose che non sono piombo possono influenzare queste tariffe?" chiese Giammar. "Lo fanno gli ossidi di ferro? L'alluminio è qualcosa che studieremo, pure."

    Ulteriori ricerche per capire quali reazioni influenzano i tassi di trasformazione del piombo e in altro modo influenzano la disponibilità di piombo nell'acqua porteranno a qualcosa di più che scoperte in laboratorio. Avranno reali implicazioni sulla salute.

    Prendi Washington, DC nel 2000, Per esempio.

    L'autorità idrica e fognaria del distretto è passata da un disinfettante a base di cloro a uno meno forte chiamato cloramina perché il cloro creava dei sottoprodotti sgradevoli. Ma c'è stata una conseguenza imprevista.

    "Quando l'autorità idrica ha cambiato il disinfettante, il biossido di piombo nella scala del tubo non era più stabile, " ha detto. "Si è dissolto rapidamente e ha generato alte concentrazioni di piombo nell'acqua del rubinetto".

    Gli eventi a Washington hanno fatto sì che altri sistemi che utilizzano il cloro libero iniziassero a fare domande sul fatto che dovessero o meno preoccuparsi del biossido di piombo se dovessero passare alla cloramina. È interessante notare che molti sistemi osservano il biossido di piombo nelle scale sulle linee di servizio del piombo, ma altri sistemi no. La variazione delle concentrazioni di manganese tra i sistemi idrici pubblici potrebbe potenzialmente spiegare queste differenze.

    "Il modo in cui tratterai la tua acqua dipende dalla fonte e dalla sua composizione, anche la tua infrastruttura, — disse Giammar. — Non c'è taglia unica.

    Questa scoperta è stata un incidente.

    Il laboratorio stava eseguendo un altro esperimento con acqua di rubinetto artificiale in tubi di piombo e la trattava con cloro per vedere se potevano creare biossido di piombo.

    Includevano sostanze che si trovano comunemente nell'acqua del rubinetto:calcio, magnesio, sodio e cloruro. "C'era un nuovo studente che lavorava al progetto e, invece di aggiungere magnesio, ha aggiunto manganese, " ha detto Giammar.

    Poi le cose sono diventate strane. "L'acqua era limpida, all'improvviso era nuvoloso e nero."

    Ci sono state molte precipitazioni di piombo per alcune settimane, ma poi è morto.

    "Abbiamo aperto i tubi e abbiamo guardato, - disse Giammar. - Oh, abbiamo il biossido di piombo che stavamo cercando di produrre." Il manganese ha appena accelerato il processo.


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