全国大约80%的供水系统在饮用水中使用消毒剂，可能导致不良副产品，包括氯仿。有一个替代方案，但许多城市一直不敢使用。
这是因为在2000年，当华盛顿特区的水务局将游离氯换成氯胺时，全国的饮用水含铅量立即飙升。他们坚持了四年，直到科学家们发现了问题并实施了解决方案。
在其他使用游离氯的城市，华盛顿的经历产生了寒蝉效应;由于担心自身的铅危机，许多企业推迟了更换消毒剂的计划。
华盛顿大学圣路易斯分校麦凯维工程学院(McKelvey School of Engineering at Washington University in St. Louis)的研究表明，他们或许很快就能安全地进行这种转换。研究人员发现，在改用氯胺剂之前，在供水系统中加入正磷酸盐可以防止某些情况下的铅污染。
研究结果发表在《环境科学》杂志上技术。
由于其延展性和使用寿命，铅是20世纪上半叶人们首选的供水管道材料。当管道在游离氯的存在下腐蚀时，一种特定类型的铅PbO2会在管道的内部表面积聚起来。
Giammar这种积累通常不是问题。事实上，只要游离氯被用作消毒剂，PbO2实际上就是一个积极的因素，华盛顿大学环境工程沃尔特·布朗教授丹尼尔·吉亚马如是说。这种形式的铅溶解度低，所以它在管道上保持固态，而不是在水中。
然而，PbO2并不总是那么良性。“这是一个潜在的风险，因为只有当你继续使用这种类型的氯，溶解度是低的，”Giammar说。
改用另一种消毒剂，如氯胺——华盛顿在2000年底改用的氯和氨的混合物——会使铅变成水溶性的。然后，PbO2迅速溶解并将铅释放到水系统中。
在华盛顿，研究人员确定，向系统中添加一种特殊的磷酸盐，即正磷酸盐，会产生磷酸铅。这种新材料的溶解度也很低，所以铅材料开始沿着管道壁排列，而不是溶解到饮用水中。
“但是形成新的，低溶解度的涂层需要时间，”Giammar说。以华盛顿为例，“铅浓度几个月后才下降。”
解决方案已经确定并实施，但居民们继续处理水中的铅长达数月之久。“我们的首要问题是，‘如果他们在换氯之前就实施了解决方案，他们会有问题吗?’”如果他们之前加入了正磷酸盐，作为一种预防措施，然后他们换了消毒剂呢?他们会有问题吗?’”
重建华盛顿水
为了找到答案，研究人员必须在他们的实验室里重现2000年的危机。“我们必须重现危机，然后观察危机的发生，同时观察我们提出的解决方案，”Giammar说。他们采集铅管，然后重新制造华盛顿的水。
第一作者Yeunook Bae是Giammar实验室的一名博士生，他让水在一个六管系统中循环流动66周，让铅垢形成。一旦他们接近了在华盛顿发现的那些，这些管道就被分成了一个研究组和一个对照组。
然后，研究人员在三个管道系统(研究小组)中向水中添加正磷酸盐，持续14周。
然后，正如华盛顿水务局(Washington water authority)所做的那样，研究人员把所有六种系统中的游离氯换成氯胺，让水在管道中循环30多周。
没有收到正磷酸盐的管道上的铅变成了可溶性的，就像在华盛顿那样，导致水中的铅含量很高。在添加正磷酸盐的管道中，“磷酸盐的含量从非常低的水平降到了非常低的水平，”Giammar说。
实验设置是为了让研究人员在不干扰系统的情况下移除小段管道。这让他们看到改用氯胺剂对系统的影响有多快。
环保局规定的饮用水铅含量标准是每公升水含15微克铅。
在开关后的5天内，控制管道(不含正磷酸盐)中的铅含量从5微克/升上升到100微克/升以上。在随后的30周内，其含量从未低于80微克/升。
在实验期间，用正磷酸盐处理过的水的含量保持在每升10微克以下。
华盛顿大学的研究小组还了解到:由于华盛顿的水中钙含量高，添加正磷酸盐并不会生成纯磷酸铅，而是磷酸铅钙。
这一意外表明每种情况都是独一无二的。根据Giammar的说法，那些监管水系统和关心转换消毒剂的人不仅能从这项研究中受益，而且还能从他们自己的研究中受益，这些研究是根据他们的具体水和环境条件量身定制的。
然而，这一发现可以帮助指导美国大约80%仍在使用游离氯的水系统的决策，包括芝加哥和纽约。
“我们的下一个大的步骤，”Giammar说，“是确保正在考虑更换消毒剂的地方知道有安全的选择。”
圣路易斯华盛顿大学(Washington University)麦凯维工程学院(McKelvey School of Engineering)提倡独立调查和教育，强调科学的卓越性、创新和无国界合作。麦凯维工程学院拥有一流的跨院系研究和研究生项目，尤其是在生物医学工程、环境工程和计算机领域，并且拥有全国最优秀的本科生项目之一。我们拥有140名全职教师、1387名本科生、1448名研究生和21000名在世校友，我们正在努力解决一些社会上最大的挑战;培养学生成为领导者，并在他们的职业生涯中不断创新;成为圣路易斯地区及其他地区经济发展的催化剂。
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://source.wustl.edu/2020/01/keeping-lead-out-of-drinking-water-when-switching-disinfectants/