Seis años después de que comenzara, el pedernal Michigan, La crisis del agua sigue siendo una de las emergencias de más alto perfil en los Estados Unidos.

Corrosión extensa por hierro y plomo del sistema de distribución de agua en Flint, junto con la liberación de plomo, creado quejas de "agua roja", pérdida rápida de desinfectante de cloro y un brote de enfermedad del legionario que mató a 12 personas. Las agencias estatales y federales han desembolsado $ 450 millones en ayuda hasta ahora. En agosto, el estado de Michigan llegó a un acuerdo mediado en una demanda civil y se espera que pague alrededor de $ 600 millones a las víctimas, muchos de los cuales son niños.

"La historia de Flint es una advertencia sobre la mala anticipación de los riesgos, acciones que fueron demasiado poco y demasiado tarde, reaccionario y no impulsado por datos científicos, "John R. Scully, Universidad de Virginia Charles Henderson Catedrático de Ciencia e Ingeniería de Materiales, dijo. Scully también se desempeña como editora técnica en jefe de CORROSION Journal.

En un artículo publicado el 8 de septiembre en la procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , Scully y Raymond J. Santucci, quien obtuvo su Ph.D. del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la UVA en 2019, Abordar cuestiones científicas no resueltas que pueden ayudar a evitar futuros desastres por envenenamiento por plomo. El envenenamiento por plomo de las tuberías de plomo degradadas es una amenaza generalizada, y es probable que se produzcan incidentes futuros.

"Esto requiere una perspectiva nueva, para evitar mirar por el espejo retrovisor y, en cambio, concentrarse en lo que hay alrededor de la curva, "Dijo Scully.

Las estrategias comúnmente propuestas ofrecen una falsa comodidad basada en pruebas de agua escasa, Reglas de juego, y estrategias tradicionales de mitigación en lugar de principios científicos sólidos y rigurosamente desafiados, según los autores del artículo.

"Necesitamos comprender mejor los factores científicos que gobiernan la liberación de plomo, y eso comienza con una mejor estrategia de prueba y comprensión de algunas verdades fundamentales, "Dijo Scully.

Scully y Santucci argumentan que las personas que administran y regulan los sistemas públicos de agua deberían usar datos científicos para predecir los riesgos de liberación de plomo. Las evaluaciones de riesgos basadas en datos científicos deberían reemplazar la dependencia actual del muestreo de agua. lo cual es impreciso y, a menudo, demasiado tarde para prevenir un desastre.

Un marco de predicción de la corrosión por plomo permitiría a los reguladores y administradores de infraestructura anticipar problemas y gestionar el riesgo de las condiciones del agua asociadas con la liberación inaceptable de plomo.

Santucci y Scully recomiendan mejores cálculos y modelos termodinámicos y cinéticos que pueden predecir la liberación y acumulación de plomo. Los modelos propuestos podrían generar evaluaciones de riesgo basadas en datos dinámicos como la química del agua, velocidades de reacción, formación de incrustaciones y mecanismos inhibidores de corrosión, así como estancamiento y flujo de agua.

Los científicos ciudadanos pueden ayudar a afrontar el desafío de la recopilación de datos. "Pruebas rápidas y precisas, quizás a través de kits de prueba de teléfonos móviles, podría proporcionar más datos en tiempo real. Mano, la tecnología móvil que permite a los ciudadanos controlar su propia agua potable ya debería haber avanzado, "Dijo Scully.

Santucci y Scully ilustran cómo la termodinámica química puede predecir la formación de compuestos basados ​​en plomo termodinámicamente estables en las superficies de las tuberías de plomo. Ciertos compuestos forman películas ventajosas que pueden actuar como barreras cinéticas para impedir la corrosión y funcionan para secuestrar plomo que de otro modo sería soluble.

"El desarrollo de una película estable depende de una determinada química de equilibrio, con consecuencias para el tratamiento con fosfato, "Dijo Santucci." Agregue más fosfato y podrá eliminar más plomo soluble para formar una película protectora de fosfato de plomo. Eliminar el fosfato por completo, y luego confía en esperar que otros compuestos de plomo (plomo-carbonato, -sulfato, -óxido, etc.) puede eliminar los niveles de plomo que necesita, "que no suele ser el caso.

En agua tratada con fosfato, se formará una película de plomo-fosfato. "De nuestros datos, Es termodinámicamente imposible mantenerse dentro del rango aceptable de la regla de plomo y cobre de la EPA sin un inhibidor como el fosfato. Pero se necesita tiempo para que se forme la escala. Necesitamos explorar nuevos productos químicos inhibidores y agentes que alteran la superficie que optimicen la cobertura de incrustaciones protectoras en la pared de una tubería, "Dijo Santucci.

Los autores también sugieren ideas completamente nuevas para anticipar, monitorear y prevenir futuras crisis de plomo en el agua. La inteligencia artificial y el aprendizaje automático podrían ayudar a identificar las relaciones entre las condiciones del agua y las tuberías y los niveles de plomo en el agua potable. Santucci y Scully también proponen una estrategia prometedora de utilizar el análisis de isótopos para rastrear las fuentes de plomo. "Esta estrategia mejoraría nuestra comprensión de cómo se libera el plomo de las tuberías de plomo y otras fuentes no tan obvias, que es muy deficiente, "afirma su documento.

Los funcionarios públicos pueden argumentar que la inversión en investigación científica y modelado es innecesaria porque se están reemplazando las tuberías a base de plomo, aunque a expensas de los propietarios. Scully y Santucci no están de acuerdo con esa perspectiva. "El reemplazo total de las líneas de servicio de plomo es un objetivo maravilloso, pero encontrar todas las fuentes de plomo puede resultar complicado, "Dijo Scully.

Reemplazar el plomo en los sistemas públicos de agua no significa simplemente reemplazar las tuberías de plomo. Las fuentes adicionales incluyen la soldadura a base de plomo que se usa para unir tuberías y el latón comercial que comúnmente contiene pequeñas cantidades de plomo, and lead ions that soak into the corrosion film of steel pipes over time. Partial replacement of lead pipes with other pipes such as steel or copper can actually increase lead release due to galvanic corrosion, a process where contact between two dissimilar metals causes protection of one and accelerated degradation of the other.

Santucci and Scully argue for holistic, kinetic models that incorporate the rate of lead release from all possible sources, under many real-world operating conditions.

"The root cause of the Flint water crisis can be found at the intersection of materials science, surface science, water chemistry and electrochemistry, " Scully said. "A better-informed society can prevent such disasters from happening in the future through improved risk assessment, anticipation and management of factors affecting lead release. We all have a part to play in averting future lead poisoning disasters."