Ongeveer 80 procent van de watersystemen in het hele land gebruikt een ontsmettingsmiddel in drinkwater dat kan leiden tot ongewenste bijproducten, inclusief chloroform. Er is een alternatief, maar veel steden waren bang om het te gebruiken.

Dat komt omdat in 2000, toen het waterschap in Washington, gelijkstroom, overgestapt van vrij chloor naar chlooramine, de natie keek toe hoe het loodgehalte in drinkwater onmiddellijk omhoogschoot. Ze bleven vier jaar op terwijl wetenschappers het probleem bepaalden en een oplossing implementeerden.

In andere steden die vrij chloor gebruikten, De ervaring van Washington had een huiveringwekkend effect; velen hebben het overschakelen van ontsmettingsmiddelen uitgesteld, uit angst voor hun eigen leidende crisis.

Misschien kunnen ze binnenkort veilig de overstap maken, dankzij onderzoek van de McKelvey School of Engineering aan de Washington University in St. Louis. Onderzoekers ontdekten dat het toevoegen van orthofosfaat aan de watervoorziening voordat wordt overgeschakeld op chlooramine in bepaalde situaties loodverontreiniging kan voorkomen.

De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in Milieuwetenschap en -technologie .

Vanwege de kneedbaarheid en lange levensduur, lood was het favoriete materiaal voor servicelijnen, de leidingen die water van een waterleiding naar woningen leveren, voor de eerste helft van de 20e eeuw. Omdat de leidingen corroderen in de aanwezigheid van vrij chloor, een bepaald type lood, PbO ₂ , kunnen zich ophopen op hun binnenoppervlakken.

Die opbouw is meestal geen probleem. In feite, zolang vrij chloor wordt gebruikt als ontsmettingsmiddel, de PbO ₂ is eigenlijk een positieve volgens Daniël Giammar, de Walter E. Browne hoogleraar milieutechniek aan de Washington University. Deze vorm van lood heeft een lage oplosbaarheid waardoor het in vaste vorm op de leidingen blijft zitten, in plaats van in het water.

PbO ₂ is niet altijd zo goedaardig, echter. "Er is een potentieel risico omdat de oplosbaarheid alleen laag is als je dit type chloor blijft gebruiken, ' zei Giammar.

Door over te schakelen op een ander desinfectiemiddel zoals chlooramine - het mengsel van chloor en ammoniak waar Washington eind 2000 op overschakelde - wordt het lood in water oplosbaar. de PbO ₂ lost vervolgens snel op en geeft lood af in het watersysteem.

in Washington, onderzoekers hebben vastgesteld dat het toevoegen van een bepaald fosfaat, orthofosfaat genoemd, aan het systeem zou leiden tot loodfosfaat. Dit nieuwe materiaal was ook slecht oplosbaar, dus weer, het loodmateriaal begon de wanden van de leidingen te bekleden in plaats van op te lossen in drinkwater.

"Maar het vormen van de nieuwe, laag oplosbare coating kost tijd, " zei Giammar. In het geval van Washington, "het duurde maanden voordat de loodconcentraties daalden."

De oplossing was gevonden en geïmplementeerd, maar bewoners bleven maandenlang te maken hebben met lood in hun water. "Onze overkoepelende vraag was:'Zouden ze een probleem hebben gehad als ze de oplossing hadden geïmplementeerd voordat ze overgingen op chloor? Wat als ze eerder orthofosfaat hadden toegevoegd, als preventieve maatregel, en toen verwisselden ze het ontsmettingsmiddel? Zouden ze een probleem hebben gehad?'"

Het water van Washington recreëren

Er achter komen, de onderzoekers moesten 2000 recreëren in hun lab. "We moesten de crisis recreëren, kijk dan naar de crisis en bekijk tegelijkertijd onze voorgestelde oplossing, " zei Giammar. Ze kochten loden leidingen, daarna opnieuw het water van Washington gemaakt.

Eerste auteur Yeunook Bae, een doctoraat student in Giammars lab, leidde het water 66 weken lang door een zespijpssysteem met vrij chloor om de loden schubben te vormen. Toen ze die in Washington benaderden, de pijpen werden verdeeld in een studiegroep en een controlegroep.

Onderzoekers voegden vervolgens orthofosfaat toe aan het water in drie van de leidingsystemen, de studiegroep, gedurende 14 weken.

Vervolgens, zoals het waterschap van Washington had gedaan, onderzoekers schakelden in alle zes systemen over van vrij chloor naar chlooramine, meer dan 30 weken het water door de leidingen laten lopen.

Het lood op de leidingen die geen orthofosfaat kregen, werd oplosbaar, zoals in Washington, wat leidt tot hoge loodgehaltes in het water. In de leidingen waaraan orthofosfaat was toegevoegd, "niveaus gingen van heel laag naar nog steeds vrij laag, ' zei Giammar.

De experimentele opstelling was ontworpen om onderzoekers kleine stukjes pijp te laten verwijderen zonder het systeem te verstoren. Zo konden ze zien hoe snel de overschakeling op chlooramine het systeem beïnvloedde.

Het wettelijk voorgeschreven niveau van de EPA voor lood in drinkwater is 15 microgram lood per liter water.

Binnen vijf dagen na de overstap, het loodgehalte in de controleleidingen - die zonder orthofosfaat - stegen van vijf tot meer dan 100 microgram/liter. Gedurende de volgende 30 weken, niveaus kwamen nooit onder de 80 microgram/liter.

In water behandeld met orthofosfaat, gedurende de duur van het experiment bleven de niveaus onder 10 microgram/liter.

Het team van de Washington University heeft ook iets anders geleerd:vanwege het hoge calciumgehalte in het water van Washington, toevoeging van orthofosfaat resulteerde niet in een zuiver loodfosfaat, maar een calciumloodfosfaat.

Deze verrassing wijst op het unieke van elke situatie. Degenen die toezicht houden op watersystemen en zich zorgen maken over het wisselen van desinfectiemiddelen kunnen niet alleen profiteren van deze studie, volgens Giammar, maar ook uit eigen studies, afgestemd op hun specifieke water- en omgevingsomstandigheden.

Hoe dan ook, deze bevinding kan helpen bij het nemen van beslissingen in de ongeveer 80 procent van de Amerikaanse watersystemen die nog steeds vrij chloor gebruiken, waaronder Chicago en New York City.

"Onze volgende grote stap, "Giamar zei, "zorgt ervoor dat plaatsen die overwegen om van desinfectiemiddel te wisselen, weten dat de mogelijkheid er is om het veilig te doen."