Много свинца в воде? Может быть, виноват марганец

В правильной окружающей среде безвредный минерал может многое сделать для изменения состава питьевой воды, которая течет по свинцовым трубам. Новое исследование обнаруживает, как.

190722115933_1_540x360

Марганец не является особо токсичным минералом. На самом деле людям нужно немного в своем рационе, чтобы оставаться здоровым.

Однако исследования в Вашингтонском университете в Сент-Луисе показали, что в сочетании с некоторыми другими химическими веществами природный марганец может привести к значительным изменениям в воде в свинцовых трубах. В зависимости от того, какие дезинфицирующие средства используются в воде, эти изменения могут иметь значительные — даже опасные — последствия.

Результаты были недавно опубликованы в журнале » Наука об окружающей среде и технологии» .

Исследование сосредоточено на уникальной форме свинца, PbO 2 или диоксида свинца (свинец в степени окисления плюс-4). Диоксид свинца имеет очень низкую растворимость в воде — он не легко растворяется в одной воде. Это также необычно по своей природе, в отличие от более знакомого PbCO 3 , карбоната свинца, который составляет чешуйки, которые имеют тенденцию формироваться на трубах.

«Вы не найдете PbO 2 в окружающей среде, потому что нет сильного окислителя», — сказал Дэниел Джаммар, профессор экологической инженерии Уолтера Э. Брауна в Инженерной школе Маккелви. «Но хорошие дезинфицирующие средства часто являются хорошими окислителями».

Хлор является отличным дезинфицирующим средством, поэтому он широко используется в питьевой воде в Америке и во всем мире. Он также является хорошим окислителем и способствует превращению карбоната свинца в диоксид свинца.

Оказывается, однако, что процесс не особенно быстр, и этот факт совпадает с некоторыми реальными системами, но, похоже, не с другими.

«Если вы посмотрите на систему, которая имеет свинцовые трубы и свободный хлор, то вы сделаете расчеты, вы ожидаете, что каждый из них будет иметь диоксид свинца на трубах», — сказал Джаммар. «Но мы этого не видим. Это заставляет нас задуматься: что-то еще влияет на то, заканчивается ли конкретная система диоксидом свинца на ее внутренней поверхности.

«Вот тут и появляется марганец».

В присутствии окислителей марганец может легко изменять степень окисления; если марганец вступает в контакт с хлором, он окисляется, превращаясь в оксид марганца. Как в компьютерных моделях, так и в экспериментах, имитирующих водопроводные трубы — в комплекте с искусственной водопроводной водой — лаборатория Гиаммара обнаружила, что оксид марганца действует как катализатор, увеличивая скорость превращения карбоната свинца в диоксид свинца на два порядка.

«Хлор по-прежнему является реагентом, определяющим конверсию свинца, но оксид марганца действует как катализатор, ускоряющий его», — сказал Джаммар.

Это исследование может помочь понять, как другие химические взаимодействия влияют на скорость превращения свинца. «Какие другие вещи, которые не являются свинцом, могут повлиять на эти показатели?» Спросил Джаммар. «Есть ли оксиды железа? Алюминий — это то, что мы тоже изучим».

Дальнейшие исследования в области понимания того, какие реакции влияют на скорость превращения свинца и каким-либо иным образом влияют на наличие свинца в воде, приведут не только к прорывам в лаборатории. Они будут иметь реальные последствия для здоровья.

Взять, к примеру, Вашингтон в 2000 году.

Управление по водоснабжению и канализации округа превратилось из дезинфицирующего средства, содержащего хлор, в менее сильное, называемое хлорамином, поскольку хлор создавал некоторые неприятные побочные продукты. Но было непредвиденное последствие.

«Когда водное управление переключило дезинфицирующее средство, диоксид свинца в трубном окалине больше не был стабильным», — сказал он. «Он быстро растворялся и генерировал высокие концентрации свинца в водопроводной воде».

События в DC заставили другие системы, использующие свободный хлор, начать задавать вопросы о том, должны ли они беспокоиться о диоксиде свинца, если они должны были перейти на хлорамин. Интересно, что многие системы наблюдают содержание диоксида свинца в весах на линиях технического обслуживания, но другие системы этого не делают. Различная концентрация марганца в общественных системах водоснабжения потенциально может объяснить эти различия.

«То, как вы собираетесь обрабатывать воду, зависит от источника и его состава, а также от вашей инфраструктуры», — сказал Джаммар. «Там не один размер подходит всем».

Это открытие было случайностью.

Лаборатория провела еще один эксперимент с искусственной водопроводной водой в свинцовых трубах и обработала ее хлором, чтобы увидеть, могут ли они создать диоксид свинца.

Они включали вещества, обычно встречающиеся в водопроводной воде: кальций, магний, натрий и хлорид. «Над проектом работала новая студентка, и вместо магния она добавила марганец», — сказал Джаммар.

Тогда все стало странным. «Вода была чистой, внезапно облачной и черной».

В течение нескольких недель было много осадков, но затем они стихли.

«Мы открыли трубы и посмотрели», — сказал Джаммар. «О, у нас есть диоксид свинца, который мы пытались сделать». Марганец просто ускорил процесс.

Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190722115933.htm

Другие новости

14.08.2019

Госводагентство назвало ТОП-10 предприятий-загрязнителей воды в Украине

11.08.2019

Кто добывает газ в Украине. Рейтинг газовых компаний

08.08.2019

С 20 августа водоканалы Украины могут перейти на почасовую подачу воды

01.08.2019

Американская компания будет разрабатывать углеводородный участок в Черном море

01.08.2019

В добычу газа и нефти в Украине инвестируют 430 млн долларов