Nach einem verheerenden Feuer in Paradise, Kalifornien, wurde bei Tests ein hoher Benzolgehalt in den Rohren der verbliebenen Gebäude festgestellt.

Bergungsteams arbeiten in der beschädigten Region um Paradise, Kalifornien.

Der tödlichste und zerstörerischste Waldbrand in der Geschichte Kaliforniens, das Camp Fire im November, tötete 85 Menschen und zerstörte 87 Prozent der 10.480 Gebäude in der Bergstadt Paradise.

Einst die Heimat von 27.000 Einwohnern, sind im Paradies nur noch etwa 1.500 Menschen und 1.300 Gebäude übrig. Die Übriggebliebenen werden von einem weiteren Problem geplagt, von dem man nur weiß, dass es ein anderes Mal aufgetreten ist: der durch Waldbrände verursachten Verunreinigung des Trinkwassersystems.

Das krebserregende Benzol und andere flüchtige organische Verbindungen (VOCs) gelangten irgendwie in das Trinkwassersystem von Paradise, das aus 172 Meilen langen Wasserleitungen und 10.500 Anschlussleitungen besteht.

Das Paradise-System besteht aus einer Vielzahl von Materialien und transportiert Wasser über Übertragungs-, Verteilungs- und Sekundärleitungen, die hauptsächlich aus Asbestzement, aber auch PVC, Beton, Stahl, Gusseisen und Sphäroguss bestehen. An das Stromnetz sind dann Versorgungsleitungen angeschlossen, die größtenteils aus Kupfer und Polyethylen hoher Dichte, aber auch aus Stahl, PVC und Polybutylen bestehen.

Die möglichen Rollen, die die verschiedenen Rohrmaterialien im verunreinigten Wassersystem spielen, wurden von lokalen, staatlichen und universitären Experten bewertet, kamen jedoch zu keinem sicheren Ergebnis.

„Die Wissenschaft der durch Waldbrände verursachten VOC-Kontamination eines Wasserverteilungssystems ist neu, noch nicht vollständig verstanden und ein Bereich der laufenden Forschung“, heißt es in einem 74-seitigen Sanierungsplan des Paradise Irrigation District (PID), der das beschädigte System betreibt .

Ein Großteil der Forschung findet in Paradise noch statt, wo die Ergebnisse der ersten Wasserprobenrunde des PID von einem Mitglied des kalifornischen Water Resources Control Board als „umwerfend“ beschrieben wurden. Etwa 32 Prozent der 500 Wasserproben wiesen Benzol in einer durchschnittlichen Konzentration von 27 Teilen pro Milliarde auf. Der Trinkwasserstandard in Kalifornien liegt bei einem ppb, während der Bundesstandard bei fünf ppb liegt.

PID wurde auf VOC-Kontamination getestet, da bereits ein weiteres Mal Benzol im Trinkwasser eines vom Feuer verwüsteten Gebiets nachgewiesen worden war. Das war 100 Meilen entfernt in Santa Rosa, wo das Tubbs-Feuer im Oktober 2017 innerhalb weniger Stunden 3.100 Häuser niederbrannte.

Eine bei beiden Vorfällen oft zitierte Theorie besagt, dass die Kontamination auftrat, als Ersthelfer und Anwohner gegen die Feuerstürme kämpften. Der übermäßige Bedarf an Feuerwehrschläuchen und Gartenschläuchen belastete das Wassersystem stark und es wurde drucklos, wodurch ein Vakuumeffekt entstand, der eine giftige Kombination von Gasen aus den Bränden ansaugte.

„Einige dieser VOCs können schließlich in den Rohrwänden des Wasserverteilungssystems adsorbieren [durchdringen]“, heißt es im PID-Rückgewinnungsplan und weist darauf hin, dass dies bei jeder Art von Rohrmaterial passieren kann.

Sobald VOCs in den Rohrwänden adsorbiert sind, desorbieren sie später im Wasser im Rohr. Um die Trinkwasserversorgung wiederherzustellen, wird PID Tausende weitere Wasserproben entnehmen, kontaminierte Versorgungsleitungen ersetzen und kontaminierte Hauptleitungen spülen, was 53 Millionen US-Dollar kostet. Die Arbeiten werden zwei Jahre dauern.

In der Zwischenzeit werden die Bewohner weiterhin Wasser in Flaschen zum Trinken, Zähneputzen, Eisbereiten und Essenszubereiten verwenden. Ihnen wurde außerdem geraten, kein heißes Wasser oder Schwimmbäder zu verwenden und Haustiere und Nutztiere nicht Leitungswasser trinken zu lassen.

Beamte zweier Handelsgruppen für Kunststoffrohre sagten, sie hätten bis zu den Waldbränden in Santa Rosa und Paradise noch nie ähnliche Situationen in Wasserverteilungssystemen beobachtet. Sie halten die Druckentlastungstheorie für begründet, bestreiten jedoch einige andere Erkenntnisse.

„Die plausibelste Erklärung ist, dass die Wasserleitungen aufgrund des extrem hohen Wasserbedarfs im Zusammenhang mit der Brandbekämpfung drucklos geworden sind. Wahrscheinlich kam es zu Brüchen in den Versorgungsleitungen innerhalb von Gebäuden, wodurch Verbrennungsgase, darunter Benzol, in das Verteilungssystem gelangten.“ „, sagte Bruce Hollands, Geschäftsführer der Uni-Bell PVC Pipe Association, in einer E-Mail.

Uni-Bell mit Sitz in Dallas vertritt PVC-Rohrhersteller.

Tony Radoszewski, Präsident des Plastics Pipe Institute mit Sitz in Irving, Texas, sagte, die Zerstörung von Häusern, Büros und der gesamten Gemeinde stelle viele Kontaminationsquellen dar.

„Schauen Sie sich nur die Baumaterialien und den Inhalt eines Hauses und eines Hofes an, einschließlich Bäume mit Saft, der alle möglichen organischen Verbindungen enthält“, sagte Radoszewski in einem Telefoninterview.

„Dieses Feuer hat alles verbrannt: Holzrahmen, Asphaltschindeln, Geräte und Autos. Es gab Autohüllen, die Materialien wie Batterien, Öl, Betriebsflüssigkeit und Reifen enthielten. Auch asphaltierte Auffahrten und Straßen brannten mit Tonnen von Kohlenwasserstoffen darin“, sagte Radoszewski .

PPI vertritt hauptsächlich Hersteller von Polyethylenrohren.

Das Lagerfeuer zerstörte fast 90 Prozent der Häuser und anderen Gebäude rund um Paradise, Kalifornien, und war so heiß, dass Plastikautoteile schmolzen.

Ein Jahr zuvor verbrannte das Feuer in Tubbs 36.807 Acres, zerstörte 5.643 Gebäude und tötete 22. Bis zum Camp Fire war es Kaliforniens verheerendster Waldbrand.

In Santa Rosa wurde Benzol im Wasser entdeckt, als die Bewohner Anfang November 2017 wieder umzogen. Jemand rief an und beschwerte sich über den Geschmack und Geruch des Wassers.

Die Mitarbeiter des örtlichen Versorgungsunternehmens Santa Rosa Water nahmen Wasserproben und fanden Verunreinigungen, darunter Benzol, die noch nie zuvor im Wassersystem nachgewiesen wurden, in Konzentrationen über dem zulässigen Grenzwert. Der Energieversorger gab eine Warnung zur Wasserqualität im kontaminierten Gebiet heraus.

Der besorgniserregende Bereich wegen Benzol beschränkte sich jedoch auf 5 Meilen Trinkwasserleitungen in einem Viertel namens Fountaingrove, wo etwa 13 von 352 Häusern stehen blieben. Es war nicht so weit verbreitet wie das Paradies und konnte isoliert werden.

Santa Rosa Water hat das Problem für etwa 8 Millionen US-Dollar behoben, indem es die 352 Versorgungsleitungen, acht Hydranten und eine 1.300 Fuß lange Wasserleitung ersetzt hat. Als Ersatzmaterial für die Anschlussleitungen entschied sich die Stadt für polybeschichtete Kupferrohre.

Das zur Beschichtung des Kupfers verwendete Polymer sei Polyethylen, sagte Joe Schiavone, stellvertretender Direktor für Wasser- und Abwasserbetrieb in Santa Rosa, in einer E-Mail an Plastics News.

„Der Vorteil der Polybeschichtung besteht darin, dass sie das Kupfer vor Korrosion durch den Boden, in dem es vergraben ist, schützt“, sagte Schiavone.

Dem Versorgungsunternehmen Paradise steht ein längerer Zeitrahmen und eine viel höhere Rechnung von 53,3 Millionen US-Dollar bevor, um sein beschädigtes Wassersystem zu reparieren. Der Sanierungsplan sieht die Probenahme von 20.000 Versorgungsleitungen und Wasserleitungen auf VOCs sowie den Austausch und die Spülung von Rohren vor, um die Trinkwasserversorgung bis Anfang 2021 wiederherzustellen.

Die Stadt wird HDPE verwenden, um alle beschädigten Versorgungsleitungen zu ersetzen, und weist in öffentlichen Dokumenten darauf hin, dass es einfach zu installieren und das kostengünstigste Material sei. Als Ersatz für die Hauptleitung wird das PID mit PVC oder Sphäroguss für Leitungen mit flachem Graben und mit schmelzbarem HDPE für tiefere Leitungen verwendet.

„Die Tatsache, dass Paradise auch in Zukunft PVC-Wasserrohre verwenden wird, ist ein Beweis für die Zuverlässigkeit, Haltbarkeit und Sicherheit von PVC“, sagte Hollands von Uni-Bell.

PPI-Mitglieder verzeichnen in Kalifornien großen Erfolg mit PE-Rohren, da sie verschmolzen werden können, was kostspielige und verschwenderische Lecks verhindert, und weil sie flexibel sind, um Erdbeben standzuhalten.

„Es ist das beste Produkt in seismischen Gebieten, egal ob es sich um Gas oder Wasser handelt“, sagte Radoszewski.

Während der Sanierungsplan auf die Umsetzung und Finanzierung wartet, errichten die Bewohner von Paradise riesige Wassertanks mit einem Fassungsvermögen von 330 bis 2.500 Gallonen Wasser und zahlen etwa 250 US-Dollar, um sie drei bis vier Wochen lang zum Baden und Kochen zu füllen.

Rohre, die während eines Waldbrands im Freien gelagert wurden, weisen Schäden durch die Hitze auf.

In Santa Rosa arbeiteten die Stadt und das Versorgungsunternehmen mit staatlichen und bundesstaatlichen Behörden, Toxikologen, forensischen Chemikern und nationalen Wasserqualitätsexperten zusammen, um die Ursachen und das Ausmaß der Kontamination zu verstehen, sagte Jennifer Burke, Interimsdirektorin von Santa Rosa Water, gegenüber Plastics News.

„Die gute Nachricht ist, dass wir auf der Grundlage der methodischen und datengestützten Untersuchung feststellen konnten, dass geschmolzener Kunststoff, Rauch, Ruß und Asche, die während der Brände in das Wassersystem gelangten, die Quelle der Kontamination waren“, sagte Burke.

Die Stadt stellte außerdem fest, dass die höchsten Kontaminationswerte in Versorgungsleitungen auftraten, fügte sie hinzu.

In einem fünfseitigen technischen Memorandum von Santa Rosa Water vom März 2018 heißt es, dass Benzol und andere Schadstoffe durch drei „Umstände“ in das Wassersystem gelangt seien. Erstens war die Wasserinfrastruktur extrem hohen Temperaturen ausgesetzt, die zu Pyrolyse oder thermischer Zersetzung führen können.

In dem Memo heißt es, dass während des Höhepunkts des Tubbs-Brands die Temperaturen ein ausreichendes Niveau erreichten, um eine Pyrolyse auszulösen, und Studien zeigen, dass bei der Pyrolyse von HDPE Benzol und andere Schadstoffe entstehen können. PE-Rohrexperten stimmen diesem Punkt überhaupt nicht zu.

Zweitens erzeugte der Verlust des Wasserdrucks ein Vakuum, das Verunreinigungen in das System zog. In dem Memo heißt es, dass Verunreinigungen aus pyrolysierten Rohren und Zubehör sowie kontaminierte heiße Luft, Asche, Kohle und andere Ablagerungen in Versorgungsleitungen und Hauptverteilungsleitungen zurückgeleitet wurden, als das Wassersystem den Druck verlor.

Drittens nahm das Trinkwasser Verunreinigungen aus der Wasserverteilungsinfrastruktur auf. In dem Memo heißt es, dass sauberes Wasser, das in kontaminierten Teilen des Wassersystems gespeichert wird oder durch diese fließt, Benzol und andere Verunreinigungen absorbieren kann.

„Die Verunreinigung haftete entweder an den Wasserversorgungsleitungen aus Kupfer oder wurde in die Wasserversorgungsleitungen aus Kunststoff aufgenommen“, sagte Burke in einer E-Mail. „Durch den Austausch kontaminierter Komponenten des Systems konnten wir das Problem lösen und die Wasserqualität in diesem Gebiet im Oktober 2018 wiederherstellen.“

Schäden, die das Lagerfeuer hinterlassen hat.

PPI wirft mehrere Fragen im Zusammenhang mit den Ergebnissen von Santa Rosa auf. Obwohl das Kunststoffrohr im System verbrannt oder geschmolzen sein könnte, glaubt Radoszewski, dass die Handelsgruppe nicht glaubt, dass die spezifischen Verunreinigungen, die im Wassersystem festgestellt wurden, vom Verbrennen oder Schmelzen des PE-Rohrs herrühren.

„Woher kommt dieses Zeug in den Mengen, von denen sie sprechen? Sind Kunststoffrohre nur eine einfache Folie?“ fragte Radoszewski. „Die städtische Wasserbehörde gab an, dass ihr Wassersystem Polyethylen nur in Versorgungsleitungen verwendet, die einen kleinen Bestandteil von Wasserverteilungssystemen darstellen. Dabei handelt es sich um kleine Versorgungsschläuche mit einem Durchmesser von etwa einem Zoll. Sie machen einen Bruchteil der Masse eines Hauses aus, aber einige.“ Ich will das auf Benzol schieben.

Bei einem typischen Wohnungsbrand – bei Temperaturen von 1.000 °F und der Anwesenheit von Sauerstoff – würde laut PPI keine Pyrolyse stattfinden. Stattdessen würde es zu einer Verbrennung von Polyethylen kommen, wodurch deutlich unterschiedliche Verunreinigungen wie Kohlendioxid und Wasser entstehen würden. Dies wäre laut PPI bei allen PE-Rohrleitungsprodukten der Fall, einschließlich Versorgungsleitungen, vernetzten PE-Rohrleitungen, Telekommunikationsleitungen und gewellten Abflussrohren.

Der technische Direktor des Vinyl Institute, einer anderen Handelsgruppe, sagte, es gebe Hinweise darauf, dass PVC durch Pyrolyse Benzol produzieren könne, allerdings nur in streng kontrollierten Umgebungen ohne Luft. Waldbrände entstehen oberirdisch im Freien.

„Da PVC bei der Verbrennung im Freien kein Benzol produziert, können PVC-Rohre nicht das im Wasser der Städte enthaltene Benzol emittiert haben“, sagte Domenic DeCaria, Chemieingenieur am Vinyl Institute, kürzlich in einem Blog.

PPI verweist auch auf eine Studie der Society of the Plastics Industry Inc. – heute Plastics Industry Association – aus dem Jahr 1996, in der die freigesetzten Substanzen bewertet wurden, wenn sich PE im geschmolzenen Zustand befand. Die Studie habe gezeigt, dass beim Schmelzen von PE keine Aromastoffe wie Benzol entstehen, so PPI.

„Wir sind uns darüber im Klaren, dass die Einschleppung von Asche, Ruß und anderen Nebenprodukten der Waldbrandverbrennung mit Sicherheit aus den während des Brandes unterbrochenen Hausanschlüssen in die Versorgungsleitungen und Hauptleitungen des Wassersystems gelangt sein könnte“, sagte Radoszewski. „Unserer Ansicht nach ist das Einbringen dieser Verbrennungsnebenprodukte in das Wassersystem die wahrscheinliche Ursache der Kontamination und nicht das Verbrennen oder Schmelzen des Polyethylenrohrs. Dieses Phänomen wäre wahrscheinlich bei jedem Wassersystem aufgetreten, das einen solchen erheblichen Schaden erlitten hätte.“ in Santa Rosa beobachtet.“

Die Ursache und das Ausmaß des benzolverseuchten Wassersystems in Paradise und anderen Gemeinden im kalifornischen Butte County sind noch nicht vollständig geklärt.

„Es war nicht nur das Paradies. Etwa 2.400 private Brunnen und eine Reihe kleinerer öffentlicher Wassersysteme, die jeweils 25 bis 200 Menschen versorgen, waren ebenfalls betroffen“, sagte Andrew Whelton, außerordentlicher Professor für Bau- und Umweltingenieurwesen an der Purdue University, in einem Telefoninterview.

Nachdem das Gesundheitsamt des Landkreises die Bewohner davor gewarnt hatte, Heimfiltersysteme zu verwenden, da diese möglicherweise keinen ausreichenden Schutz bieten, empfahl Whelton den Haus- und Geschäftsbesitzern von Paradise, provisorische Wassertanks zu verwenden, bis das beschädigte System repariert ist.

Beamte von Paradise kontaktierten ihn zunächst mit Fragen zu Wassertests, sagte er, dann nahm er an wöchentlichen Telefonkonferenzen über die Reaktion und Wiederherstellung von Camp Fire teil.

„Eine Gemeinschaft von Wissenschaftlern, Ingenieuren und Beamten des öffentlichen Gesundheitswesens hat Schwierigkeiten zu verstehen, woher die Schadstoffe kommen. Werden sie erzeugt oder wandern sie in das System? Das ist unser Hauptinteresse“, sagte Whelton.

Er reiste nach Paradise, wo er sagte, er habe eine Handvoll Theorien gehört, die darauf hindeuteten, dass das Problem mit einem Druckverlust im Wassersystem, Giftstoffen, die durch das Verbrennen von Kunststoffmaterialien im Wassersystem entstehen, oder mit der Auslaugung oder Undichtigkeit unterirdischer Lagertanks zusammenhängen könnte.

„Tatsache ist, dass es noch keine schlüssigen Beweise dafür gibt, wo die Quellen dieser Schadstoffe liegen und ob es verschiedene Quellen für dasselbe Wassersystem gibt“, sagte Whelton, der weiterhin ehrenamtlich damit beschäftigt ist, den Bewohnern dabei zu helfen, Laborergebnisse zu verstehen Basis.

Da Wasserverteilungssysteme eine Vielzahl unterschiedlicher Materialien und Zubehörteile beinhalten, sagte Radoszewski, dass eine umfassende Studie darüber, wie Systeme zur Bewältigung von Problemen entworfen werden können, am besten entweder mit der American Water Works Association oder der Water Research Foundation durchgeführt werden sollte.

„Wir ermutigen die gesamte Wasserindustrie, sich mit diesem Thema zu befassen“, sagte er.

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