Cromo (Cr) e acqua

Cromo nell'acqua: speciazione, comportamento ambientale e trattamento

Il cromo è presente nell'acqua principalmente come cromo trivalente, Cr(III), o cromo esavalente, Cr(VI). Queste forme differiscono per solubilità, mobilità e tossicità. Le caratteristiche chimiche dell'acqua, in particolare il pH, le condizioni di ossidoriduzione e la presenza di ferro, manganese, materia organica e altri ioni, determinano quali forme sono presenti.

Come entra il cromo nell'acqua?

Il cromo è naturalmente presente in minerali come la cromite e può entrare nell'acqua attraverso l'alterazione delle rocce e dei suoli. Le fonti industriali possono comprendere la finitura dei metalli, la produzione di acciaio inossidabile, la concia delle pelli, i pigmenti e altre attività manifatturiere. I rilasci possono avvenire attraverso scarichi di acque reflue, sversamenti o rifiuti gestiti in modo inadeguato. La fonte e la forma del cromo devono essere determinate mediante campionamenti specifici per il sito, anziché essere dedotte dal solo cromo totale.

Come reagisce il cromo con l'acqua?

Il cromo metallico in forma massiva non reagisce facilmente con l'acqua liquida a temperatura ambiente, poiché sulla sua superficie si forma un sottile strato protettivo di ossido. Nelle acque naturali e trattate, il cromo si trova più comunemente sotto forma di composti disciolti o associati a particelle. La sua forma chimica può cambiare attraverso reazioni di ossidazione e riduzione.

Solubilità e speciazione

Il Cr(III) è generalmente meno solubile del Cr(VI). A seconda del pH e dei ligandi disciolti, il Cr(III) può essere presente sotto forma di cationi o complessi disciolti, adsorbirsi sulle superfici minerali oppure formare idrossidi solidi a bassa solubilità. Molti composti di Cr(III) sono poco solubili, sebbene alcuni sali siano solubili.

Il Cr(VI) è solitamente presente sotto forma degli ossianioni idrogenocromato (HCrO₄⁻) e cromato (CrO₄²⁻); le loro proporzioni relative dipendono principalmente dal pH e dalla concentrazione. Molti cromati dei metalli alcalini sono solubili. Il Cr(VI) può quindi essere più mobile nell'acqua rispetto al Cr(III), sebbene l'adsorbimento sugli ossidi di ferro e alluminio e altri effetti legati alle caratteristiche chimiche dell'acqua possano influenzarne il trasporto. Non esiste un'unica specie chimica del cromo rappresentativa di tutte le acque naturali.

Comportamento ambientale

Le condizioni di ossidoriduzione e le superfici reattive influenzano la speciazione del cromo. La materia organica, i solfuri e il ferro ferroso possono ridurre il Cr(VI) a Cr(III), che spesso diventa meno mobile attraverso processi di sorzione o precipitazione. In determinate condizioni, gli ossidi di manganese possono ossidare il Cr(III) a Cr(VI). Le sole condizioni di ossigenazione non determinano l'esito; anche la mineralogia, il pH, il tempo di reazione e le caratteristiche chimiche dell'acqua hanno un ruolo.

Considerazioni sulla salute

Gli effetti sulla salute dipendono dallo stato di ossidazione del cromo, dal composto, dalla concentrazione, dalla durata e dalla via di esposizione. I composti di Cr(VI) sono riconosciuti come cancerogeni per l'uomo per inalazione; le evidenze di cancerogenicità nell'uomo derivante dall'esposizione orale attraverso l'acqua potabile sono meno conclusive, e la valutazione dell'OMS relativa all'acqua potabile tiene conto anche degli studi sugli animali e degli effetti non cancerogeni. Il Cr(III) è generalmente meno tossico del Cr(VI). Il ruolo nutrizionale del Cr(III) nell'uomo rimane incerto e non è stata accertata una condizione di carenza di cromo definita clinicamente.

Valori guida per l'acqua potabile

L’attuale valore guida dell’OMS per il cromo totale nell’acqua potabile è di 0,05 mg/L (50 µg/L). I limiti normativi variano a seconda della giurisdizione. Ad esempio, l’attuale livello massimo di contaminante previsto dalla normativa federale statunitense è di 0,1 mg/L per il cromo totale. Ai sensi della direttiva UE sull’acqua potabile, il valore di parametro è di 50 µg/L fino al 12 gennaio 2036, dopodiché è di 25 µg/L. Verificare sempre i requisiti applicabili nel luogo in cui si trova l’impianto; un valore guida non sostituisce una valutazione del rischio specifica per il sito.

Quali tecnologie di trattamento dell’acqua possono rimuovere il cromo?

La scelta dipende dalla presenza del cromo sotto forma di Cr(III), Cr(VI) o entrambi, nonché dal pH, dagli ioni concorrenti, dai solidi sospesi e dalla qualità richiesta per l’acqua trattata. Un’analisi rappresentativa dell’acqua dovrebbe determinare il cromo totale e, ove pertinente, le sue specie chimiche.

Cr(III): si può prendere in considerazione la regolazione del pH seguita dalla precipitazione degli idrossidi e dalla separazione dei solidi. Anche la coagulazione e la filtrazione possono rimuovere il Cr(III) associato alle particelle o precipitato.
Cr(VI): lo scambio anionico o materiali adsorbenti idonei possono rimuovere le specie cromato. Un altro approccio consiste nella riduzione chimica del Cr(VI) a Cr(III), seguita da precipitazione e filtrazione.
Trattamento a membrana: l’osmosi inversa e la nanofiltrazione possono ridurre il contenuto di cromo; le prestazioni dipendono dalla speciazione, dalla scelta della membrana e dalle condizioni operative.

Il trattamento per la rimozione del cromo dovrebbe essere progettato in funzione della matrice acquosa e verificato mediante prove. Lenntech fornisce inoltre informazioni sulle opzioni per la rimozione dei metalli pesanti.