Circa l'80% dei sistemi idrici in tutto il paese utilizza un disinfettante nell'acqua potabile che può portare a sottoprodotti indesiderati, compreso il cloroformio. C'è un'alternativa, ma molte città hanno avuto paura di usarlo.

Questo perché nel 2000, quando l'autorità idrica di Washington, DC, passato dal cloro libero alla clorammina, la nazione ha assistito all'immediato aumento dei livelli di piombo nell'acqua potabile. Rimasero svegli per quattro anni mentre gli scienziati determinavano il problema e implementavano una soluzione.

In altre città che usavano cloro libero, L'esperienza di Washington ha avuto un effetto raggelante; molti hanno rimandato la sostituzione dei disinfettanti, temendo la propria crisi di piombo.

Potrebbero presto essere in grado di effettuare il passaggio in sicurezza, grazie alla ricerca della McKelvey School of Engineering presso la Washington University di St. Louis. I ricercatori hanno scoperto che l'aggiunta di ortofosfato alla rete idrica prima di passare alla cloramina può prevenire la contaminazione da piombo in determinate situazioni.

I risultati dello studio sono stati pubblicati in Scienze e tecnologie ambientali .

A causa della sua malleabilità e longevità, il piombo era il materiale preferito per le linee di servizio, le condutture che portano l'acqua da una rete idrica alle abitazioni, per la prima metà del XX secolo. Poiché i tubi si corrodono in presenza di cloro libero, un certo tipo di piombo, PbO ₂ , possono accumularsi sulle loro superfici interne.

Questo accumulo in genere non è un problema. Infatti, fintanto che il cloro libero viene utilizzato come disinfettante, il PbO ₂ è in realtà un aspetto positivo, secondo Daniel Giammar, il Walter E. Browne Professore di Ingegneria Ambientale presso la Washington University. Questa forma di piombo ha una bassa solubilità quindi rimane in forma solida sui tubi, invece che in acqua.

PbO ₂ non è sempre così benigno, però. "C'è un rischio potenziale perché la solubilità è bassa solo se si continua a usare questo tipo di cloro, " ha detto Giammar.

Passare a un disinfettante diverso come la cloramina, la miscela di cloro e ammoniaca a cui Washington è passata alla fine del 2000, fa sì che il piombo diventi solubile in acqua. il PbO ₂ quindi si dissolve rapidamente e rilascia piombo nel sistema idrico.

A Washington, i ricercatori hanno determinato che l'aggiunta di un particolare fosfato, chiamato ortofosfato, al sistema creerebbe fosfato di piombo. Questo nuovo materiale era anche a bassa solubilità, così di nuovo, il materiale di piombo iniziò a rivestire le pareti dei tubi invece di dissolversi nell'acqua potabile.

"Ma formando il nuovo, il rivestimento a bassa solubilità richiede tempo, " disse Giammar. Nel caso di Washington, "Ci sono voluti mesi per diminuire le concentrazioni di piombo".

La soluzione è stata individuata e attuata, ma i residenti hanno continuato a trattare con il piombo nelle loro acque per mesi. "La nostra domanda principale era, 'Avrebbero avuto un problema se avessero implementato la soluzione prima di cambiare il cloro? E se prima avessero aggiunto l'ortofosfato, come misura preventiva, e poi hanno cambiato il disinfettante? Avrebbero avuto un problema?'"

Ricreare l'acqua di Washington

Per scoprirlo, i ricercatori hanno dovuto ricreare 2000 nel loro laboratorio. "Dovevamo ricreare la crisi, poi guarda la crisi accadere e guarda la nostra soluzione proposta in parallelo, " Disse Giammar. Si procuravano tubi di piombo, poi ricreato l'acqua di Washington.

Primo autore Yeunook Bae, un dottorato di ricerca studente nel laboratorio di Giammar, ha fatto passare l'acqua attraverso un sistema a sei tubi con cloro libero per 66 settimane per formare le scaglie di piombo. Una volta che si avvicinarono a quelli trovati a Washington, i tubi sono stati divisi in un gruppo di studio e un gruppo di controllo.

I ricercatori hanno quindi aggiunto ortofosfato all'acqua in tre dei sistemi di tubazioni, il gruppo di studio, per 14 settimane.

Quindi, come aveva fatto l'autorità idrica di Washington, i ricercatori sono passati dal cloro libero alla cloramina in tutti e sei i sistemi, facendo circolare l'acqua attraverso i tubi per più di 30 settimane.

Il piombo sui tubi che non riceveva l'ortofosfato diventava solubile, come aveva fatto a Washington, portando ad alti livelli di piombo nell'acqua. Nei tubi a cui è stato aggiunto l'ortofosfato, "i livelli sono passati da molto bassi a ancora piuttosto bassi, " ha detto Giammar.

La configurazione sperimentale è stata progettata per consentire ai ricercatori di rimuovere piccole sezioni di tubo senza disturbare il sistema. Ciò ha permesso loro di vedere quanto velocemente il passaggio alla cloramina ha influenzato il sistema.

Il livello normativo fissato dall'EPA per il piombo nell'acqua potabile è di 15 microgrammi di piombo per litro d'acqua.

Entro cinque giorni dal passaggio, i livelli di piombo nei tubi di controllo, quelli senza ortofosfato, sono aumentati da cinque a più di 100 microgrammi/litro. Nelle successive 30 settimane, i livelli non sono mai scesi sotto gli 80 microgrammi/litro.

In acqua trattata con ortofosfato, i livelli sono rimasti al di sotto di 10 microgrammi/litro per tutta la durata dell'esperimento.

Il team della Washington University ha anche imparato qualcos'altro:a causa degli alti livelli di calcio nell'acqua di Washington, l'aggiunta di ortofosfato non ha prodotto un fosfato di piombo puro, ma un fosfato di calcio e piombo.

Questa sorpresa indica l'unicità di ogni situazione. Coloro che sovrintendono ai sistemi idrici e sono preoccupati per il cambio dei disinfettanti possono non solo trarre vantaggio da questo studio, secondo Giammar, ma anche dai propri studi, adattati alle loro specifiche condizioni idriche e ambientali.

Tuttavia, questa scoperta può aiutare a guidare le decisioni in circa l'80% dei sistemi idrici americani che utilizzano ancora cloro libero, tra cui Chicago e New York City.

"Il nostro prossimo grande passo, "Giammar ha detto "è assicurarsi che i luoghi che stanno pensando di cambiare disinfettante sappiano che l'opzione è lì per farlo in sicurezza".