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Acqua e Arsenico

ACQUA E ARSENICO
di Paolo Sensi

INTRODUZIONE

Ultimamente si è molto parlato di arsenico nelle acque. Ritengo opportuno prima di andare ad analizzare la problematica legata ad arsenico ed acqua procedere con una breve, ma esaustiva descrizione dello stesso.
L'Arsenico è un elemento chimico il cui simbolo è As e che ha numero atomico 33. È un semimetallo, cioè ha proprietà comprese fra quelle dei metalli e quelle dei non metalli. Lo possiamo trovare in tre forme diverse: gialla, nera e grigia. I suoi composti sono utilizzati nella composizione di prodotti comuni come pesticidi, erbicidi ed insetticidi. Inoltre l’Arsenico è anche utilizzato per la composizione di alcune leghe.


I composti dell’arsenico come l’ossido (As2 O3 ) in epoca romana e nel Medio Evo venivano usati come veleno per compiere assassini o per suicidi. Infatti per uccidere un essere umano è necessario meno di 0,1 grammi e soprattutto prima dell’era moderna la sua presenza in un cadavere era di difficile individuazione.
L’Arsenico viene immesso in natura in vari modi. Infatti possiamo annoverare tra le fonti ambientali più comuni:

• I pesticidi
• L’ estrazione dell’oro e del piombo in quanto presente in questi minerali
• La combustione del carbone di cui questo elemento è un contaminate.


Molti alimenti contengono piccolissime concentrazioni di Arsenico. Tali quantità non risultano minimamente dannose per la salute dell’uomo anzi risultano essenziali per la stessa.

L’arsenico essendo in piccole concentrazioni uno stimolante della crescita può anche essere utilizzato nell’alimentazione dei maiali e dei polli. Questo impiego fatto per favorire l’ingrassamento di tali animali deve essere interrotto alcuni giorni prima della macellazione in modo tale che i livelli presenti nella carne non superino il limite consentito.
In natura possiamo trovare l’Arsenico III e l’Arsenico V. Questi non sono serie televisive ma sono ioni dell’arsenico. Nell’arsenico III abbiamo la perdita di tre elettroni mentre nel V abbiamo la perdita di 5 elettroni. Sottolineo ciò in quanto l’arsenico III è più tossico dell’arsenico V sebbene il primo venga ridotto per primo all’interno dell’organismo umano. Si pensa che la notevole tossicità dell’As III sia dovuta al fatto che l’organismo umano lo trattiene più a lungo al suo interno.
(Nell’acqua troviamo l’Arsenico V come acido H3 As O4 )


ARSENICO E ACQUA POTABILE


Per la maggior parte delle persone  la principale fonte di Arsenico è l’acqua potabile di origine freatica. Colin Baird, professore di chimica alla University of Western Ontario ed autore del testo “CHIMICA AMBIENTALE” a riguardo dice:

«E’ noto che l’arsenico è cancerogeno per l’uomo per via inalativa e probabilmente la sua ingestione può procurare cancro al polmone. L’ingestione dell’arsenico provoca cancro della cute e del fegato e probabilmente della vescica e dei reni. Esiste la prova che il fumo e la contemporanea esposizione all’arsenico ambientale agiscono in sinergismo nel provocare il cancro al polmone. Cioè se assunti insieme il loro effetto risulta superiore alla somma dei singoli effetti di ciascuno che agisce indipendentemente dall’altro. L’effetto letale di questo elemento consumato in dose massiva è dovuto ad un danno gastrointestinale che esita in vomito e diarrea di grave entità».

Il contenuto medio di arsenico presente nell’acqua potabile in genere è di 2,5 ppb. Considerando un consumo giornaliero medio di 1,6 litri abbiamo un’assunzione media di arsenico inorganico di circa 4 microgrammi. Studi effettuati sugli abitanti di Taiwan che risultano esposti ad alte concentrazioni di Arsenico presente nelle acque potabili, hanno stabilito una correlazione tra esposizione a questo composto e cancro alla pelle. In base a queste ricerche che mettono in relazione il cancro ed alti livelli di esposizione all’arsenico, alcuni studiosi hanno calcolato che nel corso della vita esiste un rischio aggiuntivo di 1:1000  di morire per cancro causato dai normali livelli di fondo di concentrazione di arsenico nell’ambiente. Questo dato colloca l’arsenico allo stesso livello di pericolosità del fumo di tabacco e del radon. Alcuni studiosi mettono in dubbio tale affermazioni in quanto non esiste alcuna validità sulla relazione tra cancro e concentrazioni di arsenico rilevate nell’ambiente.
In ogni caso il rischio di cancro è molto significativo per la piccola percentuale di popolazione che beve acqua con concentrazioni elevate di questo elemento.


ACQUE DESTINATE AL CONSUMO UMANO

Le usuali forme di approvvigionamento delle acque destinate ad uso potabile sono in ordine di preferenza le ACQUE DI FALDA e ACQUE SUPERFICILI (laghi, fiumi, mari).
In Italia l’approvvigionamento viene effettuato principalmente con le acque di falda che offre delle garanzie decisamente superiori rispetto allo sfruttamento e l’utilizzo di quelle superficiali.
Le caratteristiche di qualità delle acque destinate al consumo umano sono contenute nel D.LGS n°31 del 02/02/2001. In tale decreto la concentrazione di arsenico viene fissata in un limite massimo di 10 µg/lt. Il decreto del 2001 immettendo un valore massimo di molto inferiore ai 50µg/lt precedentemente fissato con il DPR n°236 del 1988 dava come limite massimo per la messa a norma di tale valore il 31/12/2005.
Le acque che non rientrano in questi limiti hanno bisogno di trattamenti specifici per renderle potabili. Il tipo ed il numero di trattamenti a cui bisogna sottoporle dipende principalmente dalla natura della fonte e dal tipo di inquinanti in essa presenti.
Per la problematica Arsenico e per la sua riduzione/eliminazione ad oggi sono stati dimostrati che i processi di FLOCCULAZIONE CON SALI DI FERRO, l’OSMOSI INVERSA e l’ ADSORBIMENTO CON SOSTANZE FERROSE siano particolarmente adatti, mentre non hanno avuto riuscita quei processi che utilizzano membrane, scambiatori ionici e precipitazione con calce.
Ritengo opportuno prima di tutto spiegare in modo molto semplice cosa siano la flocculazione, l’osmosi inversa e cosa sia l’adsorbimento.

La flocculazione è quel processo che porta alla separazione e di conseguenza alla formazione e successiva rimozione di “fiocchi” in sospensione di una determinata sostanza in un fluido. La formazione di tali “fiocchi” solitamente viene causata dall’utilizzo di coagulanti che attraverso la loro azione velocizzano il processo di sedimentazione dei composti che altrimenti sarebbe lunghissimo (Legge di Stokes) e difficoltoso.

L’osmosi Inversa è un processo che avviene attraverso una membrana. In questo processo in pratica si fa passare il fluido attraverso una membrana che trattiene il soluto iniziale da una parte impedendo il passaggio alle impurità e permettendo di ricavare  il solvente puro dall'altra.

L’adsorbimento è un processo dove un solido è usato per la rimozione ed il trattamento di una sostanza disciolta in acqua. (E’ la metodologia che possiamo vedere ogni giorno nei ferri da stiro o mecchinette del caffè).

METODOLOGIE DI ABBATTIMENTO:

• FLOCCULAZIONE CON SALI DI FERRO
Si aggiungono alle acque Sali di ferro. Questi, attraverso il processo chimico dell’ossidazione del Ferro, producono una precipitazione di fanghi rossi e la conseguente coprecipitazione dell’arsenico. Tale metodologia richiede un controllo accurato del processo e soprattutto non mantiene un controllo omogeneo della concentrazione di arsenico in uscita.

• OSMOSI INVERSA
Il processo richiede una completa ossidazione dell’arsenico (da AsIII a As V). Tale metodologia solitamente non è utilizzata in quanto: lascia passare completamente l’arsenico III;  ha alti costi energetici per la realizzazione; la quantità di acqua eliminata ricca di arsenico è elevata; il contenuto di sali minerali all’interno dell’acqua viene così ridotto che non è più utilizzabile per il consumo umano.

• ADSORBIMENTO
Viene utilizzato a questo scopo l’Ossido di Alluminio oppure Idrossidi di Ferro. Mentre per l’Ossido di Alluminio si deve tener conto del pH dell’acqua da depurare, per l’utilizzo dell’idrossido di ferro non abbiamo alcuna limitazione.
Il trattamento di adsorbimento su granulato di idrossido di ferro è uno degli ultimi ritrovati e soprattutto ha la caratteristica di richiedere poca manutenzione e controllo, ma soprattutto può lavorare senza alcuna strumentazione e l’uso di prodotti chimici.






Bibliografia:

COLIN BAIRD  “CHIMICA AMBIENTALE”  ED. ZANICHELLI

WWW.ACQUA-DEPURAZIONE.IT



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