Калифорнийский университет в Беркли, инженеры, разработали новый способ удаления загрязняющих веществ из ливневых вод, что может удовлетворить потребности сообществ, испытывающих нехватку воды, которые ищут способы получить доступ к обильному, но недостаточно используемому источнику пресной питьевой воды..
Используя песок с минеральным покрытием, который вступает в реакцию с органическими загрязнителями и уничтожает их, исследователи обнаружили, что искусственный песок может помочь очистить ливневую воду, просачивающуюся в подземные водоносные горизонты, создавая безопасный и локальный резервуар питьевой воды для выжженных населенных пунктов.
«То, как мы относимся к ливневым водам, особенно в Калифорнии, нарушено. Мы думаем о них как о загрязняющем веществе, но мы должны думать о них как о решении», - сказал Джозеф Шарбоннет, аспирант в области гражданского и экологическая инженерия в Калифорнийском университете в Беркли. «Мы разработали технологию, которая может удалять загрязнения до того, как мы добавим их в нашу питьевую воду, пассивным, недорогим и неинвазивным способом с использованием природных минералов».
Дождевая вода, стекающая по нашим крышам, газонам и улицам, может собрать множество неприятных химикатов, таких как гербициды, пестициды, токсичные металлы, автомобильное масло и даже собачьи какашки. Избыток ливневых вод может также переполнить канализационные системы и затопить улицы и подвалы. Неудивительно, что города часто максимально быстро сбрасывают эту загрязненную воду в соседние реки и ручьи.
Направление ливневых вод через песок в подземные водоносные горизонты может быть идеальным решением для сбора воды в городах со средиземноморским климатом, таких как Лос-Анджелес, сказал Шарбонне. Подобно гигантским дождевым бочкам, водоносные горизонты можно наполнять в периоды интенсивных дождей, а затем хранить воду до тех пор, пока она не понадобится в засушливый сезон.
Города уже используют рекультивацию ливневых вод в меньших масштабах с помощью таких конструкций, как биосвалы и дождевые сады, которые направляют ливневые воды через песок или мульчу для удаления мусора и предотвращения поверхностного стока. В районе Сан-Вэлли в Лос-Анджелесе Шарбоннет и его советник Дэвид Седлак работают с местным населением над преобразованием гравийного карьера площадью 46 акров в заболоченное место и систему фильтрации ливневых вод.
«До того, как мы построили здания, дороги и парковки, составляющие наши города, дождевая вода просачивалась в землю и пополняла подземные водоносные горизонты», - сказал Седлак, профессор гражданской и экологической инженерии в Калифорнийском университете в Беркли и содиректор Водный центр Беркли. «Поскольку коммунальные службы в регионах с дефицитом воды пытаются выяснить, как вернуть городские ливневые воды в землю, проблема качества воды стала серьезной проблемой. Наши пески с покрытием представляют собой недорогой новый подход, который может удалить многие загрязняющие вещества, представляющие опасность для систем грунтовых вод, через которые просачиваются ливневые воды».
Хотя песок с покрытием не удаляет все типы загрязнителей, он может использоваться в сочетании с другими системами очистки воды для удаления многих загрязняющих веществ, которые собирает вода, сказал Седлак.
Команда подробно описывает открытие 30 августа в журнале Environmental Science & Technology.
Для создания песка с покрытием компания Charbonnet смешала обычный песок с двумя формами марганца, которые вступают в реакцию с образованием оксида марганца. Этот безвредный минерал связывается с органическими химическими веществами, такими как гербициды, пестициды и разрушающий эндокринную систему бисфенол-А (BPA), и расщепляет их на более мелкие части, которые обычно менее токсичны и более биоразлагаемы.
«Окислы марганца - это то, что ученые-почвоведы определили 30 или 40 лет назад как обладающие этими действительно интересными свойствами, но мы - одна из первых групп, которые использовали его инженерными способами, чтобы помочь открыть этот источник воды», - сказал Шарбонне..
Покрытый оксидом марганца песок тускло-коричневого цвета безопасен и безвреден для окружающей среды. «Я гарантирую, что прямо сейчас на вашей обуви есть немного оксида марганца, потому что он вездесущ в почве», - сказал Шарбонне.
Charbonnet протестировала песок, просачивая искусственную ливневую воду, которая содержала низкую концентрацию BPA, через столбы материала. Песок с покрытием первоначально удалил почти весь BPA, но со временем потерял свою эффективность. Однако оксид марганца можно было «зарядить», купав песок в растворе с низкой концентрацией хлора. Перезарядка песка восстановила всю первоначальную реакционную способность оксида марганца.
Если вам приходится приходить каждый год или два, выкапывать этот песок и заменять его, это невероятно трудоемко, поэтому для того, чтобы сделать это полезным для заинтересованных сторон сообщества, очень важно, чтобы этот материал можно было регенерировать. на месте, - сказал Шарбонне.
По оценкам Charbonnet, потребуется около двух дней, чтобы перезарядить слой песка глубиной в полметра, используя 25 частей на миллион хлора в воде, концентрацию, используемую для очистки сточных вод.
На следующем этапе эксперимента команда проводит полевые испытания в округе Сонома, используя ливневую воду из местного ручья.