Zinco (Zn) e acqua

Zinco (Zn) e acqua: presenza, chimica e trattamento

Lo zinco è presente naturalmente nelle rocce e nell’acqua e può anche entrare nell’acqua potabile a causa della corrosione di tubazioni e raccordi zincati. Lo zinco è un oligoelemento essenziale, ma la chimica dell’acqua ne determina la mobilità e gli eventuali effetti sul sapore, sulla vita acquatica o sull’efficacia del trattamento.

Striscia di zinco in un becher accanto ad apparecchiature per il trattamento dell’acqua e a un tablet con una rappresentazione grafica dello zinco e dell’acqua. — Illustrazione dello zinco e del trattamento dell’acqua. L’equazione mostrata nella rappresentazione grafica è schematica; normalmente lo zinco non reagisce con l’acqua liquida fredda.

Lo zinco metallico reagisce con l’acqua?

Normalmente lo zinco metallico non reagisce con l’acqua liquida fredda. Una sottile pellicola superficiale contribuisce a proteggerlo da ulteriori reazioni. Ad alta temperatura, lo zinco reagisce con il vapore acqueo formando ossido di zinco e idrogeno gassoso:

Zn(s) + H₂O(g) → ZnO(s) + H₂(g)

Questa reazione del metallo è diversa dal comportamento dello zinco disciolto nelle acque naturali, dove lo zinco è presente come zinco(II) e nelle relative specie disciolte o particolate.

Come entra lo zinco nell’acqua?

Lo zinco è presente in molte rocce e in molti minerali metalliferi, comunemente in minerali solforati come la sfalerite (ZnS). L’alterazione meteorica e la lisciviazione possono rilasciare zinco nelle acque superficiali e sotterranee. Anche le attività minerarie e di lavorazione dei metalli, gli scarichi industriali e la corrosione di tubazioni e raccordi zincati possono aumentarne le concentrazioni.

L’Organizzazione mondiale della sanità riferisce che le concentrazioni di zinco nelle acque superficiali e sotterranee normalmente non superano rispettivamente circa 0,01 mg/L e 0,05 mg/L. Le concentrazioni nell’acqua del rubinetto possono essere più elevate quando lo zinco si dissolve dai materiali degli impianti idraulici. Si tratta di osservazioni tipiche, non di limiti universali; la geologia locale, la chimica dell’acqua e le infrastrutture sono tutti fattori rilevanti.

Composti dello zinco e solubilità in acqua

Lo zinco si trova comunemente nello stato di ossidazione +2. Nell’acqua può essere presente sotto forma di ioni idratati Zn²⁺, complessi disciolti oppure associato a particelle in sospensione e sedimenti. La sua distribuzione dipende dal pH, dall’alcalinità, dalla materia organica disciolta e dagli altri costituenti dell’acqua.

Il cloruro di zinco e il solfato di zinco sono facilmente solubili. Il carbonato di zinco, l’ossido di zinco e il solfuro di zinco sono molto meno solubili. Le variazioni del pH e della chimica dei carbonati possono quindi influire sul fatto che lo zinco rimanga disciolto, si leghi alle particelle o formi un solido. A valori di pH molto elevati, anche gli idrossocomplessi disciolti dello zinco possono assumere rilevanza.

Considerazioni ambientali e sanitarie

Lo zinco è un oligoelemento essenziale per le persone, le piante e gli animali. Tuttavia, concentrazioni troppo elevate possono avere effetti sugli organismi acquatici; l’impatto dipende dalla concentrazione di zinco disciolto e dalla chimica delle acque riceventi. La sola misurazione dello zinco totale potrebbe non descriverne la biodisponibilità.

L’OMS non ha stabilito un valore guida basato su criteri sanitari per lo zinco nell’acqua potabile alle concentrazioni normalmente riscontrate. A concentrazioni più elevate, lo zinco può influire sul sapore e sull’aspetto dell’acqua; l’OMS osserva che livelli superiori a circa 3 mg/L possono risultare inaccettabili per i consumatori. Concentrazioni elevate di zinco nell’acqua del rubinetto possono indicare la corrosione delle tubazioni zincate, quindi occorre indagarne l’origine anziché presumere che la causa sia l’impianto di trattamento.

Come si può controllare o rimuovere lo zinco?

L’intervento appropriato dipende dal fatto che lo zinco provenga dall’acqua grezza, dal processo di trattamento o dalle tubazioni di distribuzione. Quando la corrosione provoca il rilascio di zinco dalle tubazioni, il controllo della corrosione può ridurre il rilascio del metallo; non rimuove però lo zinco già presente nell’acqua grezza.

Per lo zinco presente nell’acqua grezza, le opzioni di trattamento possono includere la regolazione del pH e la precipitazione seguita da sedimentazione o filtrazione, la coagulazione e la filtrazione, lo scambio ionico oppure l’osmosi inversa. L’efficacia dipende dalla speciazione dello zinco e dalle altre caratteristiche chimiche dell’acqua, quindi la scelta del processo dovrebbe basarsi su un’analisi dell’acqua e sulla qualità richiesta per l’acqua trattata. La sola filtrazione ordinaria su sabbia non rimuove in modo affidabile gli ioni di zinco disciolti.

Scopri di più su coagulazione e flocculazione, scambio ionico e osmosi inversa.