Багато води у воді? Можливо, в цьому винен марганець

Дослідники виявили, що природний мінерал може при певних обставинах прискорити виробництво діоксиду свинцю

190722115933_1_540x360

 

Марганець не є особливо токсичним мінералом. Насправді людям потрібно трохи в харчуванні, щоб залишатися здоровими.

Дослідження університету Вашингтона в Сент-Луїсі показали, що в поєднанні з деякими іншими хімічними речовинами марганець, що зустрічається в природі, може призвести до великих змін води в свинцевих трубах. Залежно від того, які дезінфікуючі засоби використовуються у воді, ці зміни можуть мати значні – навіть небезпечні – наслідки.

Результати нещодавно були опубліковані в науці про техніку навколишнього середовища .

Дослідження фокусується на унікальній формі свинцю, PbO 2або діоксиду свинцю (свинець у стані окислення плюс-4). Діоксид свинцю має дуже низьку розчинність у воді – він не легко розчиняється у воді. Це також непоодинокий характер, на відміну від більш звичного PbCO 3 , карбонату свинцю, який складає лусочки, які, як правило, утворюються на трубах.

“Ви не знайдете PbO 2 у навколишньому середовищі, оскільки немає сильного окислювача”, – сказав Даніель Джаммар, професор екологічної інженерії Університету МакКелві Вальтер Е. Браун. “Але хороші дезінфікуючі засоби часто є хорошими окислювачами”.

Хлор – чудовий дезінфікуючий засіб, настільки, що його зазвичай використовують у питній воді в Америці та в усьому світі. Він також є добрим окислювачем і сприяє перетворенню карбонату свинцю в діоксид свинцю.

Виявляється, однак, що процес не особливо швидкий, факт, що дрочить із деякими реальними системами, але, схоже, не з іншими.

“Якщо ви подивитеся на систему, яка має свинцеві труби та вільний хлор, то ви робите розрахунки, ви б очікували, що кожен з них буде мати діоксид свинцю на трубах”, – сказав Гіаммар. “Але ми цього не бачимо. Це змушує задуматися: щось інше впливає на те, чи конкретна система закінчується діоксидом свинцю на її внутрішній поверхні.

“Ось де потрапляє марганець”.

У присутності окислювачів марганець може легко змінювати стани окислення; якщо марганець контактує з хлором, він окислюється, перетворюючись на оксид марганцю. Як у комп’ютерних моделях, так і в експериментах, що імітували водопровідні труби – у комплекті зі штучною водопровідною водою – лабораторія Джаммара виявила, що оксид марганцю виступав як каталізатор, збільшуючи швидкість перетворення карбонату свинцю в діоксид свинцю на два порядки.

“Хлор все ще є реагентом, який рухає конверсію свинцю, але оксид марганцю діє як каталізатор, щоб зробити його швидшим”, – сказав Гіаммар.

Це дослідження може допомогти повідомити, як інші хімічні взаємодії впливають на швидкість перетворення свинцю. “Які інші речі, які не ведуть, можуть вплинути на ці ставки?” – спитав Джаммар. “Чи роблять це оксиди заліза? Алюміній теж будемо вивчати”.

Подальше дослідження розуміння того, які реакції впливають на швидкість трансформації свинцю, інакше вплине на наявність свинцю у воді, призведе до більш ніж проривів у лабораторії. Вони матимуть реальні наслідки для здоров’я.

Візьмемо, наприклад, Вашингтон, округ Колумбія, 2000 року.

Управління водопостачання та каналізації району змінилося з хлорного дезінфікуючого засобу на менш міцне, яке називалося хлораміном, оскільки хлор створював неприємні побічні продукти. Але був непередбачений наслідок.

“Коли влада з водою переключила дезінфікуючий засіб, діоксид свинцю в масштабі труби вже не був стабільним”, – сказав він. “Він швидко розчинявся і утворював високі концентрації свинцю у водопровідній воді”.

Події в ДК змусили інші системи, що використовують вільний хлор, починають задавати питання про те, чи слід їх турбувати про діоксид свинцю, якщо вони перейдуть на хлорамін. Цікаво, що багато систем спостерігають діоксид свинцю в вагах на свинцевих лініях обслуговування, але інші системи цього не роблять. Різні концентрації марганцю серед громадських водних систем можуть потенційно пояснити ці відмінності.

“Як ви збираєтеся ставитись до води, залежить від джерела та його складу, а також від вашої інфраструктури”, – сказав Джаммар. “Немає жодного розміру для всіх.”

Це відкриття стало випадковістю.

Лабораторія проводила черговий експеримент зі штучною водопровідною водою в свинцевих трубах і обробляла її хлором, щоб побачити, чи можуть вони створити діоксид свинцю.

Вони включали речовини, які зазвичай містяться у водопровідній воді: кальцій, магній, натрій та хлорид. “Була нова студентка, яка працювала над проектом, і замість того, щоб додавати магній, вона додала марганець”, – сказав Гіаммар.

Тоді речі стали дивними. “Вода була прозорою, раптом вона була мутною і чорною”.

Протягом декількох тижнів було багато свинцевих опадів, але потім вони стихли.

“Ми відкрили труби і подивилися”, – сказав Джаммар. “О, у нас є свинцевий діоксид, який ми намагалися зробити”. Марганець просто прискорив процес.

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

Інші новини

14.08.2019

Держводагентство назвало ТОП-10 підприємств-забруднювачів води в Україні

11.08.2019

Хто видобуває газ в Україні. Рейтинг газових компаній

08.08.2019

З 20 серпня водоканали України можуть перейти на погодинну подачу води, – асоціація

01.08.2019

Американська компанія буде розробляти вуглеводневу ділянку в Чорному морі

01.08.2019

У видобуток газу і нафти в Україні інвестують 430 млн доларів