University of California, Berkeley, ingenjörer har skapat ett nytt sätt att ta bort föroreningar från dagvatten, potentiellt tillgodose behoven hos vattenstressade samhällen som söker efter sätt att utnyttja den rikliga men ändå underutnyttjade källan till färskt dricksvatten.

Med hjälp av en mineralbelagd sand som reagerar med och förstör organiska föroreningar, forskarna har upptäckt att den konstruerade sanden kan hjälpa till att rena dagvatten som tränger ner i underjordiska vattendrag, skapa en säker och lokal behållare av dricksvatten för uttorkade samhällen.

"Hur vi behandlar dagvatten, särskilt i Kalifornien, är bruten. Vi ser det som en förorening, men vi borde tänka på det som en lösning, "sa Joseph Charbonnet, en doktorand i civil- och miljöteknik vid UC Berkeley. "Vi har utvecklat en teknik som kan avlägsna föroreningar innan vi lägger den i vårt dricksvatten i en passiv, låg kostnad, icke-invasivt sätt att använda naturligt förekommande mineraler. "

När regnvatten rusar över våra tak, gräsmattor och gator, det kan ta upp en massa otäcka kemikalier som herbicider, bekämpningsmedel, giftiga metaller, bilolja och till och med hundpuss. Överskott av dagvatten kan också överväldiga avloppssystem och översvämma gator och källare. Inte överraskande, städer släpper ofta ut detta förorenade vatten i närliggande floder och vattendrag så snabbt som möjligt.

Att styra dagvatten genom sand till underjordiska vattenledare kan vara en idealisk lösning för att samla vatten i städer med medelhavsklimat som Los Angeles, Sa Charbonnet. Som gigantiska regnfat, akviferer kan fyllas under perioder med intensiv nederbörd och sedan lagra vatten tills det behövs under torrperioden.

Städer använder redan dagvattenåtervinning på mindre vågar genom konstruktioner som biosvalar och regnskogar, som leder stormvatten genom sand eller mulch för att avlägsna skräp och förhindra ytavrinning. I stadsdelen Sun Valley i Los Angeles, Charbonnet och hans rådgivare, David Sedlak, arbetar med lokalsamhället för att omvandla en 46 hektar stor grusgrop till ett våtmarks- och vatteninfiltrationssystem för dagvatten.

"Innan vi byggde byggnaderna, vägar och parkeringsplatser som omfattar våra städer, regnvatten skulle tränga ner i marken och ladda grundvattentankar, sa Sedlak, professor i civil- och miljöteknik vid UC Berkeley och meddirektör för Berkeley Water Center. "När verktyg i vattenstressade regioner försöker ta reda på hur man får urbant dagvatten tillbaka i marken, frågan om vattenkvalitet har blivit ett stort bekymmer. Vår belagda sand representerar en billig, ny metod som kan ta bort många av de föroreningar som utgör risker för grundvattensystem där dagvatten infiltreras. "

Även om den belagda sanden inte tar bort alla typer av föroreningar, den kan användas tillsammans med andra vattenreningssystem för att avlägsna många av de föroreningar som vatten tar upp, Sa Sedlak.

Teamet beskriver fyndet 30 augusti i tidningen Miljövetenskap och teknik .

För att skapa den belagda sanden, Charbonnet blandade vanlig sand med två former av mangan som reagerar för att bilda manganoxid. Detta ofarliga mineral binder till organiska kemikalier som herbicider, bekämpningsmedel, och det hormonstörande bisfenol-A (BPA) och bryter ner dem i mindre bitar som vanligtvis är mindre giftiga och mer biologiskt nedbrytbara.

"Manganoxider är något som markforskare identifierade för 30 eller 40 år sedan som att ha dessa riktigt intressanta egenskaper, men vi är en av de första grupperna som använde den på konstruerade sätt för att hjälpa till att låsa upp denna vattenkälla, "Sa Charbonnet.

Den manganoxidbelagda sanden, som är en matt brun färg, är säker och miljövänlig. "Jag garanterar att du har lite manganoxid på skon just nu eftersom det finns allestädes närvarande i jorden, "Sa Charbonnet.

Charbonnet testade sanden genom att perkulera simulerat dagvatten, som innehöll en låg koncentration av BPA, genom kolumner i materialet. Den belagda sanden tog ursprungligen bort nästan hela BPA, men tappade sin effektivitet med tiden. Dock, manganoxiden kan "laddas" genom att bada sanden i en lösning som innehåller en låg koncentration av klor. Efter laddning av sanden återställdes all manganoxidens första reaktivitet.

"Om du måste komma in varje år eller två och gräva upp den här sanden och byta ut den, det är otroligt arbetskrävande, så för att göra detta användbart för samhällets intressenter är det verkligen viktigt att dessa saker kan återskapas på plats, "Sa Charbonnet.

Charbonnet uppskattar att det skulle ta ungefär två dagar att ladda ett halvmeter djupt lager sand med 25 delar per miljon klor i vatten, koncentrationen som används för att rena avloppsvatten.

I nästa fas av experimentet, laget utför fälttester i Sonoma County med hjälp av dagvatten från en lokal bäck.