El manganeso no es un mineral particularmente tóxico. De hecho, las personas necesitan un poco en sus dietas para mantenerse saludables.

La investigación en la Universidad de Washington en St. Louis ha demostrado, sin embargo, que junto con ciertos otros productos químicos, El manganeso de origen natural puede provocar grandes cambios en el agua de las tuberías de plomo. Dependiendo de los desinfectantes que se utilicen en el agua, esos cambios pueden tener consecuencias importantes, incluso peligrosas.

Los resultados se publicaron recientemente en Ciencia y Tecnología Ambiental .

La investigación se centra en una forma única de plomo, PbO2 o dióxido de plomo (plomo en estado de oxidación más 4). El dióxido de plomo tiene una solubilidad en agua muy baja; no se disuelve fácilmente solo en agua. También es poco común en la naturaleza, a diferencia del PbCO3 más familiar, el carbonato de plomo que forma las escamas que tienden a formarse en las tuberías.

"No encuentra PbO ₂ en el medio ambiente porque no hay un agente oxidante fuerte, "dijo Daniel Giammar, el Profesor Walter E. Browne de Ingeniería Ambiental en la Escuela de Ingeniería McKelvey. "Pero los buenos desinfectantes son a menudo buenos agentes oxidantes".

El cloro es un gran desinfectante, tanto es así que se usa comúnmente en el agua potable en Estados Unidos y en todo el mundo. También es un buen agente oxidante y promueve la transformación del carbonato de plomo en dióxido de plomo.

Resulta, sin embargo, que el proceso no es particularmente rápido, un hecho que concuerda con algunos sistemas del mundo real, pero, aparentemente, no con otros.

"Si observa un sistema que tiene tuberías de plomo y cloro libre, luego haces los cálculos, esperarías que todos tuvieran dióxido de plomo en las tuberías, "Dijo Giammar." Pero no vemos eso. Nos hace pensar:algo más está influyendo en si un sistema en particular termina o no con dióxido de plomo en su superficie interna.

"Ahí es donde entra el manganeso".

En presencia de oxidantes, el manganeso puede cambiar fácilmente los estados de oxidación; si el manganeso entra en contacto con el cloro, está oxidado, convirtiéndose en óxido de manganeso. Tanto en modelos informáticos como en experimentos que imitaban tuberías de agua, con agua del grifo artificial, el laboratorio de Giammar descubrió que el óxido de manganeso actuaba como catalizador. aumentando la tasa de conversión de carbonato de plomo a dióxido de plomo en dos órdenes de magnitud.

"El cloro sigue siendo el reactivo que impulsa la conversión de plomo, pero el óxido de manganeso actúa como catalizador para hacerlo más rápido, "Dijo Giammar.

Esta investigación bien puede ayudar a informar la forma en que otras interacciones químicas afectan las tasas de transformación del plomo. "¿Qué otras cosas que no son plomo pueden estar afectando estas tasas?" Preguntó Giammar. "¿Lo hacen los óxidos de hierro? El aluminio es algo que estudiaremos, también."

La investigación adicional para comprender qué reacciones influyen en las tasas de transformación del plomo y, de otro modo, afectan la disponibilidad de plomo en el agua conducirá a más que avances en el laboratorio. Tendrán implicaciones reales en la salud.

Toma Washington D.C. en 2000, por ejemplo.

La Autoridad de Agua y Alcantarillado del Distrito cambió de un desinfectante de cloro a uno menos fuerte llamado cloramina porque el cloro estaba creando algunos subproductos desagradables. Pero hubo una consecuencia imprevista.

"Cuando la autoridad del agua cambió el desinfectante, el dióxido de plomo en la escala de la tubería ya no era estable, ", dijo." Se disolvió rápidamente y generó altas concentraciones de plomo en el agua del grifo ".

Los eventos en D.C. hicieron que otros sistemas que usaban cloro libre comenzaran a hacer preguntas sobre si deberían o no estar preocupados por el dióxido de plomo si cambiaran a cloramina. Curiosamente, muchos sistemas observan dióxido de plomo en las básculas de las líneas de servicio de plomo, pero otros sistemas no. Las concentraciones variables de manganeso entre los sistemas públicos de agua podrían explicar potencialmente estas diferencias.

"La forma en que va a tratar el agua depende de la fuente y su composición, también tu infraestructura, "Dijo Giammar." No hay una talla única ".

Este descubrimiento fue un accidente.

El laboratorio estaba realizando otro experimento con agua del grifo artificial en tuberías de plomo y la trató con cloro para ver si podían crear dióxido de plomo.

Incluían sustancias que se encuentran comúnmente en el agua del grifo:calcio, magnesio, sodio y cloruro. "Había un estudiante nuevo trabajando en el proyecto y, en lugar de agregar magnesio, ella agregó manganeso, "Dijo Giammar.

Entonces las cosas se pusieron raras. "El agua estaba clara, de repente estaba nublado y negro ".

Hubo mucha precipitación de plomo durante algunas semanas, pero luego se apagó.

"Abrimos las tuberías y miramos, "Dijo Giammar." Oh, tenemos el dióxido de plomo que estábamos tratando de producir ”. El manganeso simplemente aceleró el proceso.