Un vieux robinet de plomb et de fer. De nouvelles recherches de la McKelvey School of Engineering démontrent le rôle que joue le manganèse dans le taux de transformation du carbonate de plomb en dioxyde de plomb. Crédit :WUSTL
Le manganèse n'est pas un minéral particulièrement toxique. En réalité, les gens ont besoin d'un peu dans leur alimentation pour rester en bonne santé.
La recherche à l'Université de Washington à St. Louis a montré cependant, qu'en conjonction avec certains autres produits chimiques, le manganèse d'origine naturelle peut entraîner de grands changements dans l'eau dans les tuyaux en plomb. Selon les désinfectants utilisés dans l'eau, ces changements peuvent avoir des conséquences importantes, voire dangereuses.
Les résultats ont été publiés récemment dans Sciences et technologies de l'environnement .
La recherche se concentre sur une forme unique de plomb, PbO2 ou dioxyde de plomb (plomb à l'état d'oxydation plus-4). Le dioxyde de plomb a une très faible solubilité dans l'eau - il ne se dissout pas facilement dans l'eau seule. Il est également rare dans la nature, contrairement au PbCO3 plus familier, le carbonate de plomb qui constitue les écailles qui ont tendance à se former sur les tuyaux.
"Vous ne trouvez pas PbO
Le chlore est un excellent désinfectant, à tel point qu'il est couramment utilisé dans l'eau potable en Amérique et dans le monde. C'est aussi un bon agent oxydant et favorise la transformation du carbonate de plomb en dioxyde de plomb.
Il s'avère, cependant, que le processus n'est pas particulièrement rapide, un fait qui concorde avec certains systèmes du monde réel, mais, apparemment, pas avec les autres.
« Si vous regardez un système qui a des tuyaux en plomb et du chlore libre, puis tu fais les calculs, vous vous attendriez à ce que chacun ait du dioxyde de plomb sur les tuyaux, " dit Giammar. " Mais on ne voit pas ça. Cela nous fait penser :quelque chose d'autre influence si oui ou non un système particulier se retrouve avec du dioxyde de plomb sur sa surface interne.
"C'est là qu'intervient le manganèse."
En présence d'oxydants, le manganèse peut facilement changer les états d'oxydation; si le manganèse entre en contact avec du chlore, c'est oxydé, se transformer en oxyde de manganèse. À la fois dans des modèles informatiques et dans des expériences qui imitaient des conduites d'eau - avec de l'eau du robinet artificielle - le laboratoire de Giammar a découvert que l'oxyde de manganèse agissait comme un catalyseur, augmenter le taux de conversion du carbonate de plomb en dioxyde de plomb de deux ordres de grandeur.
« Le chlore est toujours le réactif qui entraîne la conversion du plomb, mais l'oxyde de manganèse agit comme un catalyseur pour le rendre plus rapide, " dit Giammar.
Cette recherche pourrait bien aider à éclairer la manière dont d'autres interactions chimiques affectent les taux de transformation du plomb. « Quelles autres choses qui ne sont pas du plomb peuvent affecter ces taux ? » Giammar a demandé. "Est-ce que les oxydes de fer le font ? L'aluminium est quelque chose que nous étudierons, trop."
Des recherches plus poussées pour comprendre quelles réactions influencent les taux de transformation du plomb et affectent autrement la disponibilité du plomb dans l'eau conduiront à plus que des percées en laboratoire. Ils auront de réelles implications sur la santé.
Prenez Washington, D.C. en 2000, par exemple.
L'Autorité de l'eau et des égouts du district est passée d'un désinfectant au chlore à un désinfectant moins puissant appelé chloramine, car le chlore créait des sous-produits désagréables. Mais il y a eu une conséquence imprévue.
« Quand la régie des eaux a changé le désinfectant, le dioxyde de plomb dans le tartre n'était plus stable, " Il a dit. " Il s'est dissous rapidement et a généré de fortes concentrations de plomb dans l'eau du robinet. "
Les événements de D.C. ont poussé d'autres systèmes utilisant du chlore libre à se demander s'ils devraient ou non se préoccuper du dioxyde de plomb s'ils devaient passer à la chloramine. Il est intéressant de noter que de nombreux systèmes observent du dioxyde de plomb dans les écailles des lignes de service en plomb, mais pas les autres systèmes. Des concentrations variables de manganèse parmi les systèmes d'eau publics pourraient potentiellement expliquer ces différences.
"La manière dont vous allez traiter votre eau dépend de la source et de sa composition, aussi votre infrastructure, " Giammar a déclaré. "Il n'y a pas de taille unique."
Cette découverte était un accident.
Le laboratoire menait une autre expérience avec de l'eau du robinet artificielle dans des tuyaux en plomb et la traitait avec du chlore pour voir s'ils pouvaient créer du dioxyde de plomb.
Ils comprenaient des substances que l'on trouve couramment dans l'eau du robinet :calcium, magnésium, sodium et chlorure. « Il y avait un nouvel étudiant qui travaillait sur le projet et, au lieu d'ajouter du magnésium, elle a ajouté du manganèse, " dit Giammar.
Ensuite, les choses sont devenues étranges. "L'eau était claire, tout d'un coup, c'était nuageux et noir."
Il y a eu beaucoup de précipitations de plomb pendant quelques semaines, mais ensuite il s'est éteint.
"Nous avons ouvert les tuyaux et regardé, " dit Giammar. " Oh, nous avons le dioxyde de plomb que nous essayions de fabriquer. » Le manganèse n'a fait qu'accélérer le processus.
