UC Berkeleys ingenjörer har utvecklat en mineralbelagd sand som kan suga upp giftiga metaller som bly och kadmium från vatten. Tillsammans med dess förmåga att förstöra organiska föroreningar som bisfenol A, det här materialet kan hjälpa städer att utnyttja dagvatten, en riklig men underutnyttjad vattenkälla.

Teamets resultat publicerades nyligen i tidskriften Miljövetenskap:Vattenforskning och teknik .

Forskare visste att de naturligt förekommande mineralerna som de täckte på sand kunde reagera med organiska föroreningar som bekämpningsmedel i dagvatten. Dock, förmågan hos den belagda sanden att även ta bort skadliga metaller under filtrering kunde låsa upp stadsvattenförsörjning som hade skrivits av. Städer med medelhavsklimat, som Los Angeles, kunde lagra dagvatten under jord under våta vintrar, där det kan fungera som en billig, lokal försörjning under torrperioden. Men denna resurs har försvunnit mestadels outnyttjad eftersom dagvatten plockar upp giftiga kemikalier när det rinner genom gator och rännor.

"Föroreningarna som håller tillbaka potentialen i denna vattenkälla kommer sällan en i taget, " sade studiens huvudförfattare Joe Charbonnet, som genomförde denna forskning som doktorand i civil- och miljöteknik. "Det är vettigt att vi slår tillbaka med en behandlingsteknik som har dessa imponerande dubbla förmågor att ta ut både giftiga metaller och organiska ämnen. Vi misstänkte att den mineralbelagda sanden var speciell, men hur det fortsätter att imponera på oss med flera funktioner är ganska extraordinärt."

Städer kastar ofta dagvatten som förorening eftersom det tar upp föroreningar som blypartiklar som lämnats efter från årtionden av blyhaltiga bensinutsläpp eller bekämpningsmedel från gräsmattor. Exponering för dessa kemikalier är förknippad med långsam neurologisk utveckling hos barn och vissa typer av cancer. Dock, forskare säger att deras belagda sandmaterial skulle kunna installeras i regnträdgårdar på platser som parkeringsplatser där dagvatten kan samlas upp och renas. De uppskattar att detta material kan ta bort metaller från dagvatten i över ett decennium i ett typiskt infiltrationssystem, som skulle leda avrinning till underjordiska akviferer. Forskarna ser att detta material förvandlar föroreningar till en lösning för ansträngda vattenförsörjningar, särskilt i uttorkade städer som betalar för att importera vatten.

"Regnvatten brukade perkolera ner i jorden och ladda vattenledare, "sa David Sedlak, professor i civil- och miljöteknik och medförfattare till uppsatsen. "Det förändrades när vi täckte stadslandskap med hårda ytor som vägar och byggnader. När vattenstressade städer försöker ta reda på hur man kan få tillbaka urbant dagvatten i marken, vi har allvarliga farhågor om kvaliteten på det vattnet. Vår belagda sand kan inte ta bort en, men två stora klasser av föroreningar som hotar grundvattenkvaliteten under dagvatteninfiltration."

För att göra filtreringsmediet, forskarna belade sandpartiklar med manganoxid, ett naturligt förekommande ogiftigt mineral som vanligtvis finns i jord. Arbetet har redan påbörjats för att undersöka hur väl detta material presterar i stor skala. Forskare har placerat ut stora testkolonner av den mineralbelagda sanden för att behandla dagvatten på platser i Los Angeles och Sonoma, Kalifornien.