Новости космоса и технологий. » Планета Земля » Более информированное общество может предотвратить бедствия, связанные с отравлением свинцом

Более информированное общество может предотвратить бедствия, связанные с отравлением свинцом

Опубликовал: Admin, 19-09-2020, 16:18, Планета Земля, 175, 0

Карен Уокер, Университет Вирджинии

Более информированное общество может предотвратить бедствия, связанные с отравлением свинцом

Через шесть лет после начала водный кризис во Флинте, штат Мичиган, остается одной из самых серьезных чрезвычайных ситуаций в Соединенных Штатах.

Обширная коррозия железа и свинца вода Система распределения во Флинте в сочетании с выбросом свинца вызвала жалобы на «красную воду», быструю потерю дезинфицирующего средства хлора и вспышку болезни легионеров, в результате которой погибло 12 человек. На данный момент агентства штата и федеральные агентства выделили 450 миллионов долларов помощи. В августе штат Мичиган достиг урегулирования гражданского иска при посредничестве и, как ожидается, выплатит около 600 миллионов долларов жертвам, многие из которых - дети.

«История Флинта - поучительная история о плохом ожидании рисков, действиях, которые были слишком малы, слишком запоздалыми, реакционными и не основанными на научных данных», - сказал Джон Р. Скалли, профессор материаловедения и инженерии Чарльза Хендерсона из Университета Вирджинии. . Скалли также является главным техническим редактором CORROSION Journal.

В статье, опубликованной 8 сентября в Труды Национальной академии наук , Скалли и Раймонд Дж. Сантуччи, получивший докторскую степень. от Департамента материаловедения и инженерии UVA в 2019 году, ответьте на нерешенные научные вопросы, которые могут помочь предотвратить будущие бедствия, связанные с отравлением свинцом. Отравление свинцом в результате разрушения свинцовых труб является повсеместной угрозой, и инциденты в будущем весьма вероятны.

«Это требует свежего взгляда, чтобы не смотреть просто в зеркало заднего вида, а вместо этого сосредоточиться на том, что лежит за поворотом впереди», - сказала Скалли.

По мнению авторов статьи, обычно предлагаемые стратегии предлагают ложный комфорт, основанный на тестах на разреженность воды, практических правилах и традиционных стратегиях смягчения последствий, а не на строго оспариваемых научных принципах.

«Нам необходимо лучше понять научные факторы, которые определяют выброс свинца, и это начинается с лучшей стратегии тестирования и понимания некоторых фундаментальных истин», - сказала Скалли.

Скалли и Сантуччи утверждают, что люди, которые управляют и регулируют общественные системы водоснабжения, должны использовать научные данные для прогнозирования рисков выброса свинца. Оценка рисков на основе научные данные должны заменить нынешнюю зависимость от отбора проб воды, которая является неточной и зачастую слишком поздно для предотвращения катастрофы.

Система прогнозирования коррозии свинца позволит регулирующим органам и менеджерам инфраструктуры предвидеть проблемы и управлять риском состояния воды, связанным с неприемлемым выбросом свинца.

Сантуччи и Скалли рекомендуют более совершенные термодинамические и кинетические расчеты и модели, которые могут предсказать выброс и накопление свинца. Предлагаемые модели могут генерировать оценки риска на основе динамических данных, таких как химический состав воды, скорости реакции, образование накипи и механизмы коррозии ингибитора, а также застой воды и поток.

Гражданские ученые могут помочь решить проблему сбора данных. «Быстрое и точное тестирование, возможно, с помощью наборов для тестирования мобильных телефонов, могло бы предоставить больше данных в реальном времени. Ручные мобильные технологии, которые позволяют гражданам контролировать свою питьевую воду, уже должны были развиваться», - сказала Скалли.

Сантуччи и Скалли показывают, как химическая термодинамика может предсказать образование термодинамически стабильных соединений на основе свинца на поверхностях свинцовых труб. Определенные соединения образуют полезные пленки, которые могут действовать как кинетические барьеры, препятствуя коррозии, и действуют для связывания растворимого свинца.

«Стабильное проявление пленки зависит от определенного химического состава равновесия, что имеет последствия для обработки фосфатом», - сказал Сантуччи. «Добавьте больше фосфата, и вы сможете удалить больше растворимого свинца, чтобы сформировать защитную пленку из фосфата свинца. Полностью удалите фосфат, и тогда вы надеетесь, что другие соединения свинца (-карбонат свинца, -сульфат, -оксид и т. Д.) Могут удалить необходимые вам уровни свинца », что обычно не так.

В воде, обработанной фосфатом, образуется свинцово-фосфатная пленка. «По нашим данным, термодинамически невозможно оставаться в пределах допустимого диапазона правила EPA по свинцу и меди без ингибитора, такого как фосфат. Но для образования накипи требуется время. Нам необходимо изучить новые химические ингибиторы и агенты, изменяющие поверхность которые оптимизируют защиту от накипи на стенке трубы », - сказал Сантуччи.

Авторы также предлагают совершенно новые идеи для прогнозирования, мониторинга и предотвращения будущих водохозяйственных кризисов. Искусственный интеллект и машинное обучение могут помочь определить взаимосвязь между водой и труба условия и уровни свинца в питьевой воде. Сантуччи и Скалли также предлагают многообещающую стратегию использования изотопного анализа для отслеживания источников свинца. «Эта стратегия поможет нам лучше понять, как свинец выделяется из свинцовых труб и других не столь очевидных источников, чего крайне не хватает», - говорится в их документе.

Государственные служащие могут возразить, что в инвестициях в научные исследования и моделирование нет необходимости, поскольку трубы на основе свинца заменяются, хотя и за счет домовладельцев. Скалли и Сантуччи не согласны с этой точкой зрения. «Полная замена линий обслуживания свинца - прекрасная цель, но найти все источники свинца может быть сложно», - сказала Скалли.

Замена свинца в коммунальных системах водоснабжения - это не просто замена свинцовых труб. Дополнительные источники включают припой на основе свинца, используемый для соединения труб, и коммерческую латунь, которая обычно содержит небольшое количество свинца, и ионы свинца, которые со временем впитываются в коррозионную пленку стальных труб. Частичная замена свинцовых труб на другие трубы, такие как сталь или медь, может фактически увеличить выделение свинца из-за гальванической коррозии, процесса, при котором контакт между двумя разнородными металлами вызывает защиту одного и ускоренное разрушение другого.

Сантуччи и Скалли выступают за целостные кинетические модели, которые учитывают скорость высвобождения свинца из всех возможных источников во многих реальных условиях эксплуатации.

«Первопричину водного кризиса во Флинте можно найти на стыке материаловедения, науки о поверхности, химии воды и электрохимии», - сказала Скалли. «Более информированное общество может предотвратить такие бедствия в будущем за счет улучшенной оценки рисков, прогнозирования и управления факторами, влияющими на выбросы свинца. Мы все должны сыграть свою роль в предотвращении будущих бедствий, связанных с отравлением свинцом».


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии