Цинк – один из тех элементов, которые представляют собой парадокс в токсикологии и гигиене. С одной стороны, это жизненно важный микроэлемент, участвующий в сотнях биохимических процессов. С другой стороны, его избыток в питьевой воде может приводить к ряду негативных последствий для здоровья.

Цинк является незаменимым микроэлементом для человека. Он входит в состав более 300 ферментов, играет ключевую роль в работе иммунной системы, синтезе ДНК и белков, делении клеток, заживлении ран и обеспечении вкусового восприятия. Суточная потребность взрослого человека составляет 10-15 мг. Основной путь поступления – пища (мясо, морепродукты, орехи, бобовые).

Однако при потреблении с водой, особенно в повышенных концентрациях, цинк демонстрирует и свою токсическую сторону. Важно понимать, что токсичность цинка в значительной степени зависит от его химической формы и пути поступления.

Источники поступления цинка в воду
Природные концентрации цинка в воде невелики и обусловлены выщелачиванием из цинксодержащих минералов (сфалерит, цинкит). Основные же источники загрязнения – антропогенные.
1.       Коррозия оцинкованных труб и емкостей. Это главный бытовой источник цинка в водопроводной воде.
o    Оцинкованные стальные трубы десятилетиями использовались в системах водоснабжения. Со временем защитный цинковый слой разрушается, и металл начинает активно корродировать, особенно при контакте с мягкой (низкоминерализованной), кислой (низкий pH) или горячей водой.
o    Цинк может выщелачиваться из латунных сплавов (содержащих до 40% цинка), используемых в фитингах и смесителях.
2.       Промышленные стоки.
o    Металлургическая промышленность: производство стали, выплавка цинка.
o    Гальванические производства: цинкование – нанесение защитных антикоррозионных покрытий на металлические изделия.
o    Горнодобывающая промышленность: добыча и переработка полиметаллических руд.
o    Производство красок, резины, батареек.
3.       Сельское хозяйство. Некоторые фунгициды и удобрения содержат цинк, который может попадать в поверхностные и грунтовые воды с поверхностными стоками.

Прямое негативное влияние избытка цинка в воде на здоровье человека
Токсичность цинка при пероральном потреблении (с водой и пищей) считается относительно низкой по сравнению с такими металлами, как свинец или кадмий. Тем не менее, хроническое потребление воды с повышенным содержанием цинка может привести к ряду негативных эффектов.
1. Острые отравления (при очень высоких дозах). Симптомы острого отравления цинком (при однократном приеме дозы >200-400 мг) включают:
- тошнота, рвота, боли в животе, диарея. Это наиболее частые и ранние признаки.
- металлический привкус во рту.
- вялость, головокружение, нарушение координации движений.
Подобные концентрации в питьевой воде встречаются крайне редко и обычно связаны с аварийными ситуациями.
2. Хронические эффекты (при длительном потреблении воды с умеренно повышенным содержанием). Нарушение метаболизма меди и развитие железодефицитной анемии. Это наиболее серьезное и научно подтвержденное последствие избытка цинка. Цинк и медь конкурируют за всасывание в кишечнике. Высокие дозы цинка индуцируют синтез металлотионеина в клетках кишечника – белка, который связывает медь с большим сродством, чем цинк. Связанная медь не всасывается и выводится с калом. Хронический дефицит меди приводит к:
- микроцитарной или сидеробластной анемии, которая не поддается лечению препаратами железа.
- нейтропении (снижению уровня нейтрофилов в крови).
- нарушениям в работе сердечно-сосудистой системы и увеличению риска остеопороза.
·           Нарушение иммунного ответа. Хотя цинк в норме необходим для иммунитета, его избыток может оказывать иммуносупрессивное действие, подавляя функцию нейтрофилов и макрофагов.
·           Снижение уровня «хорошего» холестерина (ЛПВП). Длительный прием высоких доз цинка связывают со снижением концентрации липопротеинов высокой плотности, что является фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний.
·           Негативное влияние на липидный и углеводный обмен. Может наблюдаться повышение уровня холестерина ЛПНП и нарушение толерантности к глюкозе.
3. Органолептические свойства воды. Цинк оказывает значительное влияние на вкус и внешний вид воды:
Вкус: концентрация цинка выше 3-5 мг/л придает воде неприятный «вяжущий» или «металлический» привкус, делая ее непригодной для питья.
Внешний вид: вода с высоким содержанием цинка может иметь молочно-белый или опалесцирующий вид, особенно при первом сливе из крана, из-за образования нерастворимых гидроксидов и карбонатов цинка.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) цинка в воде
Нормативы содержания цинка в питьевой воде устанавливаются, прежде всего, по органолептическому признаку (вкус, внешний вид), а не по токсикологическому, так как неприятные ощущения возникают при концентрациях, значительно более низких, чем те, что могут вызвать острое отравление.
СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания» (Россия): ПДК для цинка установлена на уровне 5,0 мг/л. Этот норматив отнесен к органолептическому показателю вредности.
Директива ВОЗ по качеству питьевой воды: ВОЗ не устанавливает формального руководящего значения для цинка в питьевой воде, указывая, что потребители начинают жаловаться на вкус воды при концентрациях выше 3-5 мг/л. Организация подчеркивает, что цинк не представляет опасности для здоровья при концентрациях, встречающихся в питьевой воде.
Нормативы ЕС: директива по питьевой воде ЕС устанавливает норматив для цинка на уровне 5,0 мг/л, также исходя из органолептических соображений.
Агентство по охране окружающей среды США (US EPA): установило вторичный максимальный уровень загрязнения (SMCL) для цинка на уровне 5 мг/л. Вторичные стандарты являются некогдастовыми и регулируют эстетические качества воды (вкус, запах, цвет).
 
О чем говорит превышение предельно допустимых норм?
Обнаружение цинка в концентрации, превышающей 5 мг/л, – это важный диагностический признак, указывающий на следующие проблемы:
1.       Активная коррозия оцинкованных труб в системе водоснабжения. Это самая вероятная причина в городских квартирах и частных домах со старыми коммуникациями. Превышение нормы по цинку часто сопровождается повышенным содержанием железа и кадмия (который является частым примесным компонентом в цинковых покрытиях).
2.       Неудовлетворительное качество исходной воды. Если проблема наблюдается в воде из скважины или колодца, это может указывать на:
- закисление водного источника (низкий pH). Кислая вода чрезвычайно агрессивна и интенсивно выщелачивает металлы из горных пород и пород водоносного горизонта.
- промышленное загрязнение водоносного горизонта стоками металлургических или гальванических производств.
3.       Потенциальный риск для здоровья при длительном потреблении. Хотя вкус такой воды, скорее всего, заставит человека отказаться от ее питья, ее использование для приготовления пищи и хроническое потребление в небольших количествах может создать предпосылки для развития дефицита меди и связанных с ним проблем.
4.       Технические неполадки. Использование неподходящих материалов в новых системах водоснабжения или неправильная эксплуатация оборудования.

Методы определения высокого содержания цинка в воде
Для определения концентрации цинка в воде применяются стандартные методы анализа тяжелых металлов.
1.       Атомно-абсорбционная спектрометрия (ААС): классический и надежный метод.
o    Пламенная ААС (F-AAS): идеально подходит для определения цинка, так как этот элемент легко атомизируется в пламени и его концентрации в загрязненной воде обычно достаточно высоки для этого метода.
2.       Масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS): самый современный и чувствительный метод. Позволяет определять ультранизкие концентрации цинка и проводить многокомпонентный анализ пробы. Избыточен для рутинного контроля цинка, но незаменим при комплексном исследовании воды.
3.       Атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (ICP-AES / ICP-OES): высокопроизводительный и точный метод, отлично подходящий для одновременного определения цинка и широкого спектра других элементов.
4.       Фотометрические методы: основаны на образовании окрашенных комплексов цинка с органическими реагентами (например, дитизоном или цинконом). Эти методы могут быть использованы в лабораторных условиях и достаточно просты, но часто требуют трудоемкой подготовки проб и менее точны, чем инструментальные методы.
5.       Быстрые тест-системы (тест-полоски): существуют для полуколичественного определения цинка. Полезны для грубой, предварительной оценки наличия и приблизительного уровня загрязнения, особенно в полевых условиях.
 
Цинк в питьевой воде – это наглядный пример того, как жизненно необходимый элемент в неправильном «месте» и концентрации становится проблемой. Превышение норматива в 5 мг/л, установленного по органолептическому признаку, служит четким индикатором коррозии водопроводной системы или загрязнения источника воды. Хотя прямой риск острого отравления невелик, хроническое потребление такой воды создает реальную угрозу развития дефицита меди и сопутствующих нарушений здоровья. Решение проблемы часто лежит в плоскости замены стальных оцинкованных труб на современные коррозионно-стойкие материалы (полимерные, медные) и, при необходимости, корректировки pH воды. Регулярный химический анализ воды – это единственный надежный способ выявить проблему на ранней стадии и принять своевременные меры для обеспечения безопасности и высокого качества питьевой воды. С цинком хорошо справляются обычные бытовые фильтры-кувшины, а также более сложные системы обратного осмоса.