De verborgen gevolgen van drinkwaterbehandeling voor stedelijke waterlopen

Oude leidingen in drinkwatersystemen, samen met de publieke gezondheidsmaatregelen die zijn genomen om de risico’s te verminderen, beïnvloeden de chemie en gezondheid van nabijgelegen stedelijke beken. Nieuw onderzoek van biogeochemici, hydrologen en milieutechnici aan de Universiteit van Pittsburgh heeft eerder over het hoofd geziene milieueffecten ontdekt van een veelvoorkomende waterbehandelingspraktijk: het toevoegen van orthofosfaat aan drinkwatersystemen om corrosie van leidingen te voorkomen.

Gepubliceerd in PLOS Water, onthult de studie dat fosfaat dat wordt gebruikt in de behandeling van drinkwater kan lekken in stedelijke beken, waardoor hun chemie verandert en mogelijk de eutrofiëring versnelt, het proces waarbij dergelijke voedingsstoffen leiden tot overmatige groei van algen en aquatische planten. Dergelijke leidingen zijn wijdverspreid in het noordoosten, de Grote Meren en het middenwesten van de Verenigde Staten, wat betekent dat tot 20 miljoen Amerikanen en hun nabijgelegen beken met soortgelijke uitdagingen te maken kunnen hebben.

In samenwerking met lokale waterautoriteiten bestudeerden de wetenschappers vijf stedelijke beken om veranderingen in de chemie van de beken vóór en na de implementatie van orthofosfaat-gebaseerde corrosiecontrole te onderzoeken. Hun bevindingen tonen statistisch significante stijgingen aan in fosfor- en metaalconcentraties in het bekenwater na de behandeling, wat aangeeft dat de ondergrondse infrastructuur geen gesloten systeem is.

De fosforconcentraties in stedelijke beken stegen met meer dan 600% na de dosis orthofosfaat, terwijl sporenmetalen zoals koper, ijzer en mangaan ook met bijna 3.500% stegen, wat wijst op het gelijktijdig transport van corrosiebijproducten. “We waren verrast door hoe duidelijk de effecten van drinkwaterbehandeling zichtbaar waren in de chemie van de beken. Deze bevinding suggereert dat onze ondergrondse infrastructuur niet zo afgesloten is van het milieu als we vaak aannemen,” zei hoofdauteur Dr. Anusha Balangoda, assistent-docent Geologie en Milieuwetenschappen aan de Kenneth P. Dietrich School of Arts & Sciences. “Onze studie is de eerste die de chemie van stedelijke beken en de invloed van additieven in drinkwater onderzoekt.”

Dr. Emily Elliott, mede-auteur en co-oprichter van het Pittsburgh Water Collaboratory, voegde toe: “We moeten mensen absoluut beschermen tegen lood in drinkwater. Maar we moeten ook begrijpen hoe deze behandelingen onze rivieren en ecosystemen beïnvloeden.” Elliott werkte samen met de mede-auteurs Sarah-Jane Haig, een universitair docent, en Isaiah Spencer-Williams, een promovendi, beiden ook in de Civiele en Milieutechniek.

Publieke gezondheidsnoodgevallen als gevolg van gecorrodeerde loden leidingen zijn niets nieuws; verontreinigingen zijn in het afgelopen decennium in het nieuws gekomen in Flint, Michigan, Washington D.C., en recentelijk in het studiegebied van Pittsburgh. Fosfaatcorrosie-remmers worden gebruikt in watersystemen in heel Noord-Amerika, het Verenigd Koninkrijk en delen van Europa. De onderzoekers merkten op dat de potentiële ecologische gevolgen van deze dosering van drinkwaterleidingen naar beken, rivieren en grondwater “grotendeels onontgonnen blijven, met name in de VS.”

De studie onderzocht een pad van fosforvervuiling dat weinig aandacht heeft gekregen: lekkage uit drinkwaterleidingen in plaats van traditionele bronnen zoals afvalwaterlozingen of industriële afvloeiing. De onderzoekers monitoren vijf bovengrondse stedelijke beken, waarbij ze deze selecteerden omdat de meeste beken in Pittsburgh zijn begraven in een ondergronds leidingsysteem, en verzamelden gedetailleerde monsters van waterchemie maandelijks over een periode van twee jaar, die zich uitstrekte vóór, tijdens en na de implementatie van orthofosfaatbehandeling (februari 2019 tot juni 2020).

Daarnaast voerden ze bioassays uit voor voedingsadditionering op drie cruciale tijdstippen, waarbij ze zowel bekenwater als kraanwater als controles gebruikten om de ecologische impact op algengroei te beoordelen. De wetenschappers bieden vier corrigerende acties aan om fosfaatslekkage uit ondergrondse watersystemen aan te pakken:

• Oude infrastructuur repareren.
• Afspraken voor afvalwaterbehandeling upgraden.
• Doseringsconcentraties optimaliseren.
• Innovatieve benaderingen ontwikkelen om interacties tussen infrastructuur en ecosystemen te monitoren.

“Pittsburgh is niet uniek; miljoenen Amerikanen worden bediend door watersystemen met loden leidingen en verouderde infrastructuur,” zei Elliott. “Onze bevindingen suggereren dat dit probleem veel verder gaat dan één stad, vooral in het middenwesten en noordoosten waar zowel loden leidingen als fosfaatbehandeling gebruikelijk zijn. We hebben een nationale discussie nodig over infrastructuur en waterkwaliteit.”