Παρουσίαση των αποτελεσµάτων της έρευνας
1 απόυδραυλικές εγκαταστάσεις εσωτερικών δικτύων οικιών. 2 από ψυκτικές συσκευές
Φροντίσαµενα να πάρουµε από τον κάθε κρουνό δειγµατοληψίας τα πρώτα 500 ml, µετά από παραµονή του νερού τουλάχιστον 16 ωρών, µέσα στην αντίστοιχη υδραυλική εγκατάσταση. Ταδείγµατα αµέσως µετά την δειγµατοληψία µεταφέρθηκαν στο Εργαστήριο για ανάλυση µέσα σε 24 το πολύ ώρες
DIN 38406/16 Zn, Cd, Pb & Cu Bulletin 74/3-2 Sb, Bi Bulletin 226/2 Determination of As by Gold RDE ιαφορική πολαρογραφία -βολτοµετρία
Ο ποσοτικός προσδιορισµός κάθε συστατικού έγινε µε την µέθοδο της διαδοχικής προσθήκης προτύπου (Standard Addition).
Ταδείγµατα οµαδοποιήθηκαν σύµφωνα µε την διαβρωτική τους ικανότητα και την τάση αποθέσεων αλάτων, µε βάση τον συντελεστή επικάθησης / κορεσµού (Saturation Index, Standard Methods 2330B) S.I. = [Ολική αλκαλικότητα σε ppm CaCO 3 ] X [Σκληρότητα Ca σε ppm CaCO 3 ] 10,3 10 x [H ] x 11 + 1 Οπου [Η + ] η περιεκτικότητα ιόντων H + που λαµβάνεται µε βάση το ph του δείγµατος από τους πίνακες Donald M. Baron Johnson Drillers, Journal first quarter 1982, p.8
ίκτυα χαλκοσωλήνα µε σκληρά νερά (SI>1)( Στοιχείο Κατανοµή τιµών Συγκέντρωση Ποσοστό < 100 10 % Zn 100-500 35 % 370 17 2840 > 500 55 % < 2 84 % Cd 2-5 14 % 1,4 0 6,5 > 5 2 % < 5 20 % Pb 5-10 48 % 24,2 2,6 802 Το 2 % των δειγµάτων είχε υπέρβαση ως προς το κάδµιο και το 32% ως προς τον Pb > 10 32 % < 100 37 % Cu 100-500 42 % 230 12 1020 > 500 21 % Μέση τιµή Μικρότερη τιµή Μεγαλύτερη τιµή
ίκτυα χαλκοσωλήνα µε διαβρωτικά νερά (SI( SI<1) Στοιχείο Κατανοµή τιµών Συγκέντρωση Ποσοστό < 100 1 % Zn 100-500 34 % 910 95 7510 > 500 63 % < 2 64 % Cd 2-5 29 % 2,2 0 12 > 5 7 % < 5 2 % Pb 5-10 54 % 67,6 4,1 5120 Το 7 % των δειγµάτων είχε υπέρβαση ως προς το κάδµιο και το 44% % ως προς τον Pb > 10 44 % < 100 5 % Cu 100-500 67 % 480 76 1800 > 500 28 % Μέση τιµή Μικρότερη τιµή Μεγαλύτερη τιµή
Κατανοµή συγκεντρώσεων Pb στα νερά των οικιακών παροχών Κατανοµή τιµών Pb σε σκληρά νερά Κατανοµή τιµών Pb σε διαβρωτικά νερά 20% 48% 2% 54% 32% 44% < 5 5-10 > 10 < 5 5-10 > 10 Επισήµανση : Το 30 45% των δειγµάτων δεν πληροί τα ασφαλή όρια του πόσιµου νερού ως προς το µόλυβδο
Κατανοµή συγκεντρώσεων Cd στα νερά των οικιακών παροχών Κατανοµή τιµών Cd σε σκληρά νερά Κατανοµή τιµών Cd σε διαβρωτικά νερά 14% 2% 7% 29% 64% < 2 2-5 > 5 84% < 2 2-5 > 5 Επισήµανση : Το πρόβληµα µε το Cdπαρουσιάζεται κυρίως στα διαβρωτικά νερά και σε ορισµένες παροχές.
Ψύκτες µε νερό δικτύου Κατανοµή τιµών Στοιχείο Συγκέντρωση Ποσοστό Μέση τιµή < 100 15 % Zn 100-500 45 % 445 > 500 40 % < 2 60 % Cd 2-5 10 % 7,6 > 5 30 % < 5 35 % Pb 5-10 20 % Το 30 % των δειγµάτων είχε υπέρβαση ως προς το κάδµιο και το 45% ως προς τον Pb > 10 45 % < 100 45 % Cu 100-500 40 % 232 > 500 15 % 12,7 Μικρότερη τιµή 7 0 2 22 Μεγαλύτερη τιµή 1320 48 67 770
Κατανοµήσυγκεντρώσεων Cdκαι Pb στα νερά των ψυκτών 20% Κατανοµή ώς προς το Κάδµιο Κατανοµή ώς πρός το Μόλυβδο 5% 35% 10% 10% 60% 40% 20% < 2 από 2,1-4,9 από 5,0-10,0 > 10 < 5 από 5,1-9,9 από 10,0-50,0 > 50 Επισήµανση : Τα µισά σχεδόν δείγµατα δεν πληρούν τα ασφαλή όρια του πόσιµου νερού ως προς το µόλυβδο
Εκτελέσαµε κάποιες σειρές εργαστηριακών πειραµάτων µε δοκίµια για την µελέτη των συνθηκών και των παραµέτρων που επηρεάζουν την διάλυση των παραπάνω τοξικών στοιχείων στα νερά των δικτύων.
Χαρακτηριστικά δοκιµίων ΧαλκοσωλήναςΦ15 + µούφαµε κόλληση σε ένα σηµείο Μήκος δοκιµίου 3,5 4,5 cm Βάρος δοκιµίου 15 20 g Ποσότητα κόλλησης 0,4 0,8 g
ιαδικασία 1. Εµβαπτίζουµε το κάθε δοκίµιο που έχει συγκολληθεί µε κόλληση συγκεκριµένων χαρακτηριστικών σε 60 ml νερού καθορισµένης ποιότητας. 2. Αφήνουµε το δοκίµιο εµβαπτισµένο στο νερό για 36 ώρες σε σταθερές συνθήκες θερµοκρασίας. 3. Αφαιρούµε το δοκίµιο, διηθούµε και µονιµοποιούµε το νερό ( ph 3) 4. Μετράµε τις συγκεντρώσεις των µετάλλων στο νερό
Χρησιµοποιήσαµεσε µια σειρά δοκιµίων, υλικά συγκόλλησης διαφορετικών τύπων και κραµάτων.
Χρησιµοποιηθέντα υλικά συγκόλλησης 1. Με µόλυβδο 2. χωρίς µόλυβδο #1 CANADA METAL 95/5 95 % Sn 5 % Pb #3 PROFESSIONAL W.WASSER 95 % Sn 5 % Sb & Cu #2 STANOL SOLDER 2000 80 % Sn 20 % Pb & Cu #4 ALLOY 95/5 95 % Sn 5 % Sb
Επίδραση του υλικού συγκόλλησης ΠΟΙΟΤΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΝΕΡΟΥ ph 5,2 Αλκαλικότητα 25 ppm CaCO 3 Ολ. Σκληρότητα 178 ppm CaCO 3 Αγωγιµότητα 370 µs/cm είκτης δυν.επικάθησης 0,001 Ταδοκίµια αυτά εµβαπτίστηκαν σε νερό της ιδίας χηµικής ποιότητας (διαβρωτικό, χαµηλής περιεκτικότητας σε άλατα).
Συγκεντρώσειςµετάλλων στο νερό για διαφορετικούς τύπους υλικών συγκόλλησης είγµα ΤΥΠΟΣ ΚΟΛΛΗΣΗΣ Συγκέντρωση σε µg/l Zn Cd Pb Sb Cu F1 #1 9930 20 15320 6,0 580 F2 #2 2270 15 11030 3,4 560 F3 #3 2960 21 225 0,0 1310 F7 #4 2600 14000 206 6,7 1880
Συγκεντρώσειςµετάλλων στο νερό για διαφορετικούς τύπους υλικών συγκόλλησης Γιατα περισσότερα στοιχεία διαπιστώνεται ότι η συγκέντρωσή τους στο νερό έκλουσηςεξαρτάται από την περιεκτικότητά τους στο υλικό συγκόλλησης είτε σαν κύριο συστατικό, είτε σαν πρόσµιξη.
Συγκεντρώσειςµετάλλων στο νερό για διαφορετικούς τύπους υλικών συγκόλλησης ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΣΥΣΤΑΣΗΣ ΤΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗΣ 20000 16000 Pb [ σε ppb ] 12000 8000 4000 0 Lead free κολλήσεις F1 F2 F3 F7
Συγκεντρώσειςµετάλλων στο νερό για διαφορετικούς τύπους υλικών συγκόλλησης ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΠΡΟΣΜΙΞΕΩΝ ΥΛΙΚΟΥ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗΣ 100000 10000 Cd [ σε ppb ] 1000 100 10 Κολλήσεις µε χαµηλές έως µηδενικές προσµίξεις καδµίου 1 F1 F2 F3 F7
Συγκεντρώσειςµετάλλων στο νερό για διαφορετικούς τύπους υλικών συγκόλλησης Συγκέντρωση Pb στο νερό διαβροχής των δοκιµίων σε σχέση µε την περιεκτικότητα του υλικού συγκόλλησης σε µόλυβδο 24000 Pb [ ppb ] 20000 16000 12000 8000 4000 [ Pb ] = A e 0,55.x 0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 περιεκτικότης (% κ.β.) του υλικού συγκόλλησης σε Pb
Συγκεντρώσειςµετάλλων στο νερό για διαφορετικούς τύπους υλικών συγκόλλησης Ησυγκέντρωση ορισµένων όµως άλλων στοιχείων στο νερό έκλουσηςτων δοκιµίων δεν φαίνεται να επηρεάζεται από την περιεκτικότητά τους στα υλικά συγκόλλησης. Ειδικά όταν περιέχονται σ αυτά υπο µορφή κράµατος
Συγκεντρώσειςµετάλλων στο νερό για διαφορετικούς τύπους υλικών συγκόλλησης ΟΥ ΕΤΕΡΗ ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΤΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗΣ 10,0 8,0 Sb [ σε ppb ] 6,0 4,0 2,0 Περιεκτικότητακ.β.των υλικών σε αντιµόνιο 0,0 F1 F2 F3 F7 (< 0,2%) ( < 0,2%) ( 2,5%) ( 5%)
Υλικά µε βάση κράµατα µολύβδου #2 #1
Υλικά ελεύθερα µολύβδου (Lead( Free) #3 #4
Εµβαπτίσαµεµια σειρά δοκιµίων µε το ύδιουλικό συγκόλλησης (#2) σε διαφορετικής ποιότητας νερά.
Επίδραση της ποιότητας του νερού Πίνακαςποιοτικών χαρακτηριστικών χρησιµοποιηθέντων νερών στα πειράµατα ΚΩ ΙΚΟΣ ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ph ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΣ ΑΛΚΑΛΙΚΟΤΗΤΑ ΟΛΙΚΗ ΣΚΛΗΡΟΤΗΤΑ ΕΛΕΥΘΕΡΟ ΧΛΩΡΙΟ µs/cm ppm CaCO 3 ppm CaCO3 mg/l ΕΙΚΤΗΣ ΕΠΙΚΑΘΗΣΗΣ W1 5,19 372 25 178 0,05 0,001 ΙΑΒΡΩΤΙΚΑ W2 6,82 795 355 37 0,01 0,080 W3 7,63 590 305 305 0,10 3,51 ΜΕ ΤΑΣΗ ΑΠΟΘΕΣΕΩΝ W4 7,7 629 320 305 8,30 5,14
Συγκεντρώσειςµετάλλων για τον ίδιο τύπο κόλλησης σε διαφορετικής ποιότητας νερά είγµα ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΝΕΡΟΥ Συγκέντρωση σε µg/l Zn Cd Pb Cu F2 W1 2270 15 11030 560 F4 W2 8830 9 3850 1280 F5 W3 2570 5 1943 890 F6 W4 9420 11 4320 840 (*) STANOL SOLDER 2000 80 % Sn,20 % Pb & Cu
Επίδρασητου ph και της σκληρότητας του νερού στη συγκέντρωση Pb 15000 Ηαύξηση του ph νερού (µείωση διαβρωτικής Pb [ σε ppb ] 12500 10000 7500 5000 y = 431632e -0,7021x R 2 = 0,9952 ικανότητας) ή η αύξηση της συγκέντρωσης των αλάτων (αύξηση τάσης 2500 0 12000 10000 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 ph αποθέσεων) µειώνει τα επίπεδα µολύβδου στο νερό Pb [ σε ppb ] 8000 6000 4000 2000 0 0 50 100 150 200 250 300 350 ΟΛΙΚΗ ΣΚΛΗΡΟΤΗΤΑ
Επίδρασητου ph και της σκληρότητας του νερού στη συγκέντρωση Cd Ηαύξηση του ph νερού (µείωση διαβρωτικής ικανότητας) ή η αύξηση της συγκέντρωσης των αλάτων (αύξηση τάσης αποθέσεων) µειώνει τα επίπεδα καδµίου στο νερό Cd [ σε ppb ] Cd [ σε ppb ] 20 16 y = -4,0382x + 36,103 R 2 = 0,9941 12 8 4 0 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 ph 20 16 12 8 4 0 0 50 100 150 200 250 300 350 ΟΛΙΚΗ ΣΚΛΗΡΟΤΗΤΑ
Επίδραση της ποιότητας του νερού Όλεςοι επιµέρους παράµετροι επίδρασης της ποιότητας του νερού στην διάλυση των µετάλλων µπορούν να εκφραστούν µε τον συντελεστή επικάθησης (SI) του νερού Συγκέντρωση Pb στο νερό επαφής των δοκιµίων σε συνάρτηση µε το δείκτη επικάθησης Συγκέντρωση Cd στο νερό επαφής των δοκιµίων σε συνάρτηση µε το δείκτη επικάθησης του νερού 15000 20 Pb [ σε ppb ] 12500 10000 7500 5000 y = 2493,2x -0,2089 R 2 = 0,9915 Cd [ σε ppb ] 16 12 8 y = 6,1756x -0,1315 R 2 = 0,9951 2500 4 0 0 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 ΕΙΚΤΗΣ ΕΠΙΚΑΘΗΣΗΣ ΕΙΚΤΗΣ ΕΠΙΚΑΘΗΣΗΣ
Επίδραση της ποιότητας του νερού Τελικά η συγκέντρωση C των µετάλλων Pb και Cd σε ένα νερό για δεδοµένο τύπο υλικού σωλήνων και κολλήσεων, µπορεί να αποδοθεί µε τον δείκτη επικάθησης µε την παρακάτω µορφή υπερβολικής συνάρτησης : C = Α. Χ -b ΌπουΑ και b συντελεστές που εξαρτώνται από την συγκέντρωση των αντιστοίχων στοιχείων στα υλικά συγκόλλησης, από την ποσότητα της κόλλησης, την θερµοκρασία και φυσικά τον χρόνο παραµονής επαφής του νερού στις σωληνώσεις.
Επίδραση του ελευθέρου χλωρίου Τοελεύθερο χλώριο αυξάνει την διαβρωτική ικανότητα του νερού και κατά συνέπεια την συγκέντρωση των διαλυµένων µετάλλων 10000 1000 100 10 1 Κάδµιο Μόλυβδος 0,1 8,3 Συγκέντρωση ελευθέρου χλωρίου
Επιβεβαίωσητων πειραµάτων σε πιλοτικό δίκτυο κολλήσεις 55 cm 15 cm Ολικόµήκος 1,84 cm Ενεργός όγκος 250 ml ιατοµή 15 Υλικό χαλκός Αλοιφή DuroStick Κόλληση 80SnPbCu
Αποτελέσµαταεπίδρασης επίδρασης νερού κατηγορίας W1για 36 h στους 20 C Τααποτελέσµατα επαληθεύουν σχεδόν ως προς το σύνολό τους τα πειραµατικά δεδοµένα των δοκιµίων ΣΤΟΙΧΕΙΟ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ [µg/l ] ΠΡΙΝ ΜΕΤΑ Zn 19 35740 Cd 0 110 Pb 3,5 10630 Cu 9 2340 Sb 3 24
Εκτίµησητου του χρόνου αποκατάστασης των αρχικών συγκεντρώσεων σε ένα δίκτυο 238.2 203.8 169.4 Cu [ ppb ] 135.0 100.6 Ασφαλή επίπεδα συγκεντρώσεων 66.2 31.8 0.6 2.4 4.2 6.0 7.8 9.6 11.4 drainage ( Lt )
Εκτίµησητου του χρόνου αποκατάστασης των αρχικών συγκεντρώσεων σε ένα δίκτυο Ανλάβουµε υπ όψιν ότι ο συνολικός όγκος του νερού που κατακρατείται σε µια τυπική υδραυλική εγκατάσταση οικίας κυµαίνεται από 5 10 λίτρα, για µια µέση παροχή εκροής 3 λίτρα/min, ο χρόνος ασφαλούς αποκατάστασης είναι περίπου : 2 3 λεπτά εκροής.