Cinc (Zn) y agua

Cinc y agua: mecanismos de reacción, impacto ambiental y efectos en la salud.

El cinc se presenta de forma natural en el agua. La media de concentración de cinc presente en el agua de mar es de 0.6-5 ppb. Los ríos contienen generalmente entre 5 y 10 ppb de cinc. Las algas, entre 20 y 700 ppm, los peces de mar y las conchas 3-25 ppm, las ostras 100- 900 ppm y las langostas 7-50 ppm.
La Organización Mundial para la Salud, estableció como límite legal: 5 mg Zn2+/L.


¿Cómo reacciona el cinc con el agua?

El cinc elemental no reacciona con las moléculas de agua. El catión de cinc forma una capa protectiva e insoluble de hidróxido de cinc (Zn(OH)2), según la reacción:

Zn2+ + 2OH- -> Zn(OH)2(s)

El cinc reacciona con iones H+ de acuerdo con el siguiente mecanismo de reacción:

Zn(s) + 2H+ -> Zn2+(aq) + H2(g)

Esta reacción libera hidrógeno, el cual reacciona fuertemente con el oxígeno.

Las sales de cinc causan turbidez cuando están presentes en grandes cantidades en el agua. Adicionalmente, el cinc añade al agua un sabor desagradable. Esto sucede a partir de concentraciones de 2 mg Zn2+/ L.


Solubilidad del cinc y de sus derivados

La solubilidad del cinc depende de la temperatura y del pH del agua en cuestión. Cuando el pH es casi neutro, el cinc es insoluble en el agua. La solubilidad del cinc en el agua aumenta con la acidez. Por encima del pH 11, la solubilidad también aumenta. El cinc se disuelve en agua como ZnOH+ (aq) o Zn2+ (aq). El ZnCO3 aniónico tiene una solubilidad de 0.21 g/L.
Como ejemplos de solubilidad de los derivados de cinc se proponen: cloruro de cinc (ZnCl2) 4320 g/L, y óxido de cinc (ZnO) y vitriolo blanco u óxido de cinc heptahidratado (ZnSO4 . 7H2O), 580 g/L.


¿Por qué el cinc está presente en el agua?

Los minerales del cinc más significativos son la esfalerita (ZnS) y smithsonita (ZnCO3). Estos compuestos van a parar al agua cuándo se encuentran cercanos minerales de este tipo.
Alrededor de 3/4 partes del suministro total de cinc se usa en forma metálica. El resto se aplica en la industria en forma de derivados del cinc.
Las aguas residuales industriales que contienen cinc, suelen proceder de procesos de la industria galvánica, producción de pilas, etc. Los compuestos del cinc se aplican con muchos propósitos distintos. El cloruro de cinc se aplica para la producción de pergamino, el óxido de cinc es un constituyente de pinturas y catalizadores mientras que el vitriolo blanco se utiliza como fertilizante, y la bacitracina cinc se usa como estimulante de crecimiento en ganadería.
La mayor parte del cinc presente en las aguas residuales no procede de fuentes puntuales, sino que procede principalmente de aguas superficiales ricas en cinc.
Los neumáticos de coches que contienen cinc y los aceites de motores que provienen de tanques de cinc liberan compuestos de este elemento a las carreteras. Los compuestos del cinc están presentes en fungicidas e insecticidas, y por lo tanto tarde o temprano van a parar al agua. Cuando se toman medidas de seguridad inadecuadas, el cinc puede liberarse como consecuencia de derrames en vertederos de desechos.


¿Cuáles son los efectos medioambientales de la presencia de cinc en el agua?

Al cinc no se le atribuye nivel de clasificación de riesgo para el agua, puesto que no supone un gran peligro. No obstante esto sólo se refiere al cinc elemental, ya que algunos derivados del cinc, como arsenato de cinc y ciauro de cinc, pueden ser extremadamente peligrosos.
El cinc es un mineral alimenticio para seres humanos y animales. La ingestión de cantidades excesivas de cinc pueden perjudicar la salud de ambos, por encima de cierto nivel resulta ser tóxico. La toxicidad suele ser baja para animales y personas, pero no debe descartarse la fitotoxicidad.
El lodo que proviene de las plantas de tratamiento de aguas residuales se aplica en agricultura, horticultura y silvicultura, y por lo tanto las concentraciones de cinc no deben sobrepasar los límites de 3 g/kg.
Las pruebas ecotoxicológicas establecen como niveles de cinc disuelto, concentraciones de 50 μg/L PNEC, es decir concentraciones totales de 150-200 μg/L de cinc en agua. Este valor PNEC representa la concentración máxima con la cual no se producen efectos en el medioambiente (Preddicted No Effect Concentration).
Las emisiones industriales de cinc disminuyeron considerablemente en las décadas pasadas. Los valores actuales del cinc no suponen un gran riesgo ambiental. Las concentraciones de cinc en el Rin han alcanzado valores óptimos, pero desafortunadamente todavía hay lugares contaminados históricamente en este aspecto.
Un total de cinco isótopos del cinc están presentes en la Naturaleza de forma estable, entre ellos se encuentran 64Zn, 66Zn en 68Zn. Además se conocen otros quince isótopos del cinc inestables. El 65Zn se presenta los refrigerantes de reactores nucleares, y también se aplica en medicina.
El cinc resulta acumularse en ciertos organismos.


¿Cuáles son los efectos en la salud por la presencia del cinc en el agua?

El cuerpo humano contiene aproximadamente 2.3 g de cinc, el cinc tiene valor alimenticio como elemento traza. Sus funciones incluyen principalmente procesos enzimáticos y réplica de ADN. La hormona insulina contiene cinc y desempeña un papel fundamental en el desarrollo sexual. Un consumo inferior a 2-3 g, previene las deficiencias y sus efectos. El cuerpo humano sólo absorbe del 20-40% del cinc presente en la comida, así que mucha gente bebe agua mineral rica en cinc. Los síntomas causados por la carencia del cinc son la pérdida del gusto y la falta de apetito. Puede afectar al sistema inmunológico y enzimático de los niños.
Aplicaciones con altas concentraciones de cinc resulta protejer del envenenamiento por cadmio. El cinc también disminuye la adsorción del plomo. Por otra parte, la relación cobre/cinc en el cuerpo humano es muy importante.
Puede darse que las personas absorban sobredosis de cinc pero esto no suele ser muy frecuente. Los síntomas incluyen nauseas, vómitos, diarreas, cólicos y fiebre, y en la mayor parte de los casos estos síntomas se dan tras consumos de 4-8 g of zinc. Los consumos de 2 g de sulfato de cinc provocan toxicidad aguda que provocan dolores de estómago y vómitos.
Sorprendentemente, el cinc pertenece al mismo grupo de elementos en la tabla periódica que el cadmio y el mercurio, ambos altamente tóxicos.

Algunos ejemplos de efectos en la salud atribuidos al cinc incluyen infección de las mucosas por cloruro de cinc (dosis letal 3-5 g), y envenenamiento por vitriolo (dosis letal 5 g).


¿Cuáles son las tecnologías de tratamiento del agua que se pueden aplicar para eliminar cinc?

El cinc se puede eliminar del agua por diferentes métodos. Para lograr un nivel con estándares legales, se pueden aplicar técnicas como coagulación, intercambio iónico y carbón activo. La filtración por arena puede ser en algunos casos una excelente solución.

Bibliografía y otros elementos y su interacción con el agua






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