Цинциннати - Исследователи из Инженерного колледжа Университета Цинциннати показали, что модифицированная система фильтрации вдоль автомагистралей между штатами может предотвратить загрязнение близлежащих источников воды тяжелыми металлами.
Система, известная как траншея частичной эксфильтрации (PET), была спроектирована и построена доцентом-исследователем Джоном Сансалоне в рамках его докторского исследования на кафедре гражданского и экологического проектирования Калифорнийского университета. ПЭТ заменяет обычный песок, используемый в системах ливневой канализации шоссе, песком с покрытием из оксида железа. Это делает песок значительно более эффективным в улавливании тяжелых металлов, таких как кадмий, медь, свинец и цинк.
«Загрязненная вода поступает внутрь, а чистая вода вытекает», - объяснил Стивен Бухбергер, доцент кафедры инженерной защиты окружающей среды и научный руководитель Сансалоне.
Sansalone представил данные годичных полевых испытаний во время недавнего Всемирного конгресса Международной ассоциации гидравлических исследований (IAHR) в Сан-Франциско. Прототип системы ПЭТ был установлен на участке межштатной автомагистрали 75 недалеко от центра Цинциннати. Это второй по загруженности участок автомагистрали между штатами в штате Огайо.
Эффективность системы ПЭТ различалась для каждого конкретного металла, но общая эффективность улавливания колебалась от 82 до 97 процентов. ПЭТ хорошо выдерживает даже во время сильных ливней. Система может обрабатывать до одного дюйма дождя в час. Именно тогда Сансалоне обнаружил побочное преимущество своей новой системы.
«ПЭТ работает не только как устройство контроля качества воды, но и как устройство контроля количества воды, чтобы уменьшить затопление поверхности», - сказал Сансалоне. Это открытие было совершенно неожиданным в районе Цинциннати, где распространены глинистые почвы.
Сансалоне продолжит свои исследования, изучая способы сделать систему более экономичной и эффективной. Потребовалось десять тонн песка с покрытием, чтобы обработать 20 метров шоссе во время полевых испытаний, поэтому Сансалоне необходимо найти последовательный и простой метод производства большого количества песка с покрытием.
"Когда мы делали прототип, мы произвели больше песка с покрытием, чем когда-либо было искусственно произведено на Земле. Это было настоящим испытанием", - сказал Сансалоне.
Он также будет работать над модификацией самого покрытия, чтобы увеличить эффективность его улавливания и срок службы. Цель состоит в том, чтобы иметь систему, которая может прослужить столько же, сколько обычное дорожное покрытие, около 15 лет. Лабораторные тесты показали, что покрытие Sansalone может прослужить около 40 лет. Полевые испытания показали гораздо более короткую ожидаемую продолжительность жизни, но очень близкую к конечной цели проекта.
«Условия в полевых условиях всегда более суровые, чем вы можете смоделировать в лаборатории», - сказал Сансалоне. «Основываясь на результатах, которые мы уже видели, срок жизни от 10 до 15 лет является разумным».
Еще более важным, чем срок службы, является возможность легкой очистки или перезарядки системы ПЭТ. На следующем этапе проекта Sansalone попытается продемонстрировать, что захваченные металлы можно удалить простой обратной промывкой. Это важно, потому что, если вы не можете удалить токсичные загрязнители для утилизации, вы получите тонны и тонны токсичных отходов.
Лабораторные эксперименты показывают, что процесс обратной промывки осуществим. Тем не менее, для проверки процедур на крупномасштабных операциях необходимы полевые испытания.
Исследования Сансалоне финансируются Министерством транспорта штата Огайо и Национальным научным фондом. Его презентация в Сан-Франциско была отмечена премией Джона Ф. Кеннеди IAHR за исследования в области гидравлики. Награда названа в честь инженера-исследователя, специализирующегося в области гидравлики.