Uran i inne substancje promieniotwórcze w wodach spożywanych przez ludzi

A jak wygląda kwestia obecności uranu i innych pierwiastków promieniotwórczych w wodach mineralnych? Wciąż obowiązujące Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 31 marca 2011 roku w sprawie naturalnych wód mineralnych, wód źródlanych i wód stołowych w żaden sposób nie reguluje problemu promieniotwórczości w tych wodach [13]. Z kolei w nieaktualnym już Rozporządzeniu Ministra Zdrowia z dnia 18 kwietnia 2003 r. w sprawie szczególnych warunków sanitarnych oraz wymagań w zakresie przestrzegania zasad higieny w procesie produkcji lub w obrocie naturalnymi wodami mineralnymi i naturalnymi wodami źródlanymi całkowita promieniotwórczość α, jak i β była określona na poziomie 0,1 Bq/l.

Przykłady literaturowe występowania uranu i innych pierwiastków promieniotwórczych w wodach

Uran to radioaktywny metal ciężki, naturalnie występujący w wodzie, a także w niektórych rodzajach gleb i w skałach. Może on znajdować się w różnych produktach żywnościowych, głównie w rybach, warzywach i produktach zbożowych, a także w wodzie przeznaczonej do spożycia przez ludzi [14]. W wodach gruntowych w różnych krajach świata notuje się zawartości uranu od kilku do nawet kilkuset µg/L [15]. Uran może uszkadzać nerki, a radioaktywne produkty jego rozpadu są rakotwórcze. W kopalniach węgla kamiennego występują słone wody o podwyższonej promieniotwórczości naturalnej, związanej z występowaniem w nich izotopów radu. Wody te mogą powodować skażenie środowiska, a efekty skażeń są od wielu lat przedmiotem badań i problem ten jest stosunkowo dobrze rozpoznany. Jednocześnie wody z płytko zalegających warstw wodonośnych są wodami o niskiej mineralizacji i bardzo niskich stężeniach nuklidów promieniotwórczych. W niektórych przypadkach takie wody po uzdatnieniu są wykorzystywane jako wody przeznaczone do spożycia przez ludzi.

Przedmiotem badań naukowców z GIG w Katowicach było 20 próbek wód surowych i uzdatnianych pobieranych zarówno z ujęć powierzchniowych, jak i podziemnych [16]. Wyniki badań próbek pobranych z ujęć wód pitnych na terenie Śląska wskazały że w wodach z ujęć powierzchniowych (Goczałkowice, Dziećkowice, Maczki) występowały tylko tryt i uran, na ekstremalnie niskich poziomach stężeń, a dla innych nuklidów promieniotwórczych uzyskano wyniki poniżej granic oznaczalności. Z kolei w wodach z ujęć podziemnych stwierdzono podwyższone stężenia izotopów radu lub/i uranu. Dla większości tych ujęć podziemnych stosowane były metody uzdatniania mające na celu usunięcie żelaza i manganu. W związku z tym część izotopów radu była usuwana z wód, dzięki czemu ich stężenia w wodach uzdatnionych były niższe niż w wodach surowych.

Z kolei w pracy autorstwa Pietrzak-Flis i wsp. [17] oznaczano izotopy uranu ²³⁸U, ²³⁴U i ²³⁵U w próbkach wody pobieranych z wodociągów z różnych rejonów Polski. Zakłady te do produkcji wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi wykorzystywały zarówno ujęcia wód powierzchniowych, jak i wody podziemne. Średnie oznaczone stężenie poszczególnych izotopów uranu w badanych wodach wynosiło od 10,3 mBq/l do 13,8 mBq/l, a dla wód podziemnych – od 4,53 mBq/l, do 5,68 mBq/l. Stężenie ²³⁴U było wyższe niż stężenie ²³⁸U (stosunek aktywności zawierał się w granicach od 1,07 do 2,6), co wskazuje na brak równowagi promieniotwórczej między tymi izotopami.

Stężenia uranu w wodach gruntowych pobieranych z prywatnych studni wierconych w Polsce opisali Garboś i Święcicka [18]. Celem ich pracy była ocena ryzyka zdrowotnego związanego z konsumpcją wód studziennych zawierających uran, pobieranych z wytypowanych obszarów wiejskich Dolnego Śląska. Analizy próbek przeprowadzono za pomocą zwalidowanej metody opartej na czułej technice ICP-MS. Zakresy stężeń uranu w wodach studziennych w przypadkach poszczególnych obszarów wynosiły od zaledwie 0,005 do 27,1 μg/L. Niestety media pełne są różnych sensacyjnych i nie do końca miarodajnych informacji na temat uranu w wodach, w tym w wodach mineralnych [19-21]. Jak wspomniano, ich obecność w takich wodach nie powinna jednak dziwić, biorąc pod uwagę miejsce ich ujmowania. I tutaj pojawia się pytanie, czy wyniki takich badań publikować w czasopismach popularnonaukowych i w Internecie, czy raczej tylko w fachowych czasopismach naukowych? Pewnie rozwiązaniem kompromisowym jest jedno i drugie z odpowiednim komentarzem, tak aby nie budzić niepotrzebnych emocji, szczególnie wśród osób nieposiadających odpowiedniej wiedzy.

Występowanie naturalnych pierwiastków promieniotwórczych w polskich butelkowanych wodach mineralnych i źródlanych oraz naturalnych wodach leczniczych opisali Smoliński i wsp. [22]. Przebadali oni 65 wód mineralnych, źródlanych i leczniczych pobieranych bezpośrednio ze źródeł znajdujących się na terenie polskich uzdrowisk, a także zakupionych w sklepach. Na podstawie otrzymanych wyników stwierdzili, że dolny zakres stężenia radu ²²⁶Ra w wodach leczniczych stanowi granica oznaczalności wynosząca 3 mBq/l, natomiast najwyższe stężenie wynosiło 989 mBq/l. Stężenie tego izotopu w butelkowanych wodach mineralnych i źródłowych wahało się od wartości 3 mBq/l, stanowiącej granicę wykrywalności, do 641 mBq/l. W wodach leczniczych dolna granica zakresu nie przekraczała granic wykrywalności metody, natomiast najwyższe zmierzone stężenie wynosiło 470 mBq/l. W butelkowanych wodach mineralnych i źródlanych zawartość radu ²²⁸Ra wynosiła od 20 mBq/l do 250 mBq/l.

A co w przypadku wód leczniczych spożywanych przez niektórych z nas na różne dolegliwości? Aby ocenić stopień narażenia na promieniowanie jonizujące pochodzące od nuklidów wprowadzonych do organizmu, należy oszacować skuteczną dawkę, jaką może otrzymać przeciętny konsument wody. Zazwyczaj jest to około 1 l wody leczniczej dziennie, rozłożony na porcje w ciągu całego dnia. Średnio pacjenci przebywają w uzdrowisku 3 tygodnie, a więc mogą spożyć 21 l wody leczniczej. Biorąc pod uwagę najwyższe zmierzone stężenia izotopów radu wynoszące odpowiednio 989 mB/l dla ²²⁶Ra oraz 240 mB/l dla ²²⁸Ra, oszacowana dawka skuteczna wynosi 0,0092 mSv/rok. Wynika z tego, że przykładowy konsument musiałby spożywać aż około 500 litrów wód mineralnych o najwyższych stężeniach radu, aby otrzymać dawkę roczną około 0,1 mSv.

Wyniki przeprowadzonych badań naturalnej promieniotwórczości wybranych polskich wód butelkowanych opisali Chau i wsp. [23]. Autorzy stwierdzili, że wody te nie stanowią praktycznie żadnego zagrożenia radiologicznego dla statystycznego konsumenta. Wartości stężeń dla uranu we wszystkich przebadanych wodach były pomijalnie niskie. Z kolei w badaniach zawartości kilkudziesięciu metali i metaloidów przeprowadzonych w naszym laboratorium [24] techniką ICP-MS w większości wód oznaczono uran (maks. 1,4 µg/L). Warto jednak w tym miejscu podkreślić, że dopuszczalne zawartości uranu w wodach butelkowanych według organizacji takich jak WHO (World Health Organization), IBWA (International Bottled Water Association) czy US FDA (United States Food and Drug Administration) wynosi 30 µg/L, czyli wielokrotnie więcej niż w cytowanych naszych badaniach. Tyle też będzie wynosiła wartość dopuszczalna w nowej dyrektywie dla wód przeznaczonych do spożycia przez ludzi.

Podsumowanie

Obecnie nowoczesne metody i techniki pomiarowe pozwalają oznaczać różne pierwiastki, substancje oraz ich formy specjacyjne na ekstremalnie niskich poziomach stężeń. Często są one znacznie niższe niż wartości dopuszczalne, co wynika bardziej z możliwości analitycznych niż z realnych potrzeb. Dlatego nie powinny nas dziwić sensacyjne doniesienia mediów o wykryciu czegoś tam, np. w wodach. Jeśli problem jest realny, ustawodawca zadba o to, aby substancja ta znalazła się na liście analitów, których oznaczanie w wodach będzie wymagane. Bierze się wtedy pod uwagę nie tylko możliwości pomiarowe, ale i ich koszty czy możliwości wykonania takich analiz w rutynowych laboratoriach.

Wiele z tych substancji towarzyszy nam od dawna, ale nie zawsze dysponowaliśmy odpowiednio czułymi metodami pomiarowymi, aby móc je wykrywać i oznaczać ilościowo. Takim przykładem są opisane w pracy pierwiastki promieniotwórcze, w tym uran. Przeciwnicy podawania informacji o zawartości tych pierwiastków promieniotwórczych uważają, że wywoływałoby to niepotrzebny strach konsumentów i spadek sprzedaży. Tak czy inaczej uran i inne pierwiastki promieniotwórcze są obecne na listach substancji, które są lub będą oznaczane w różnego rodzaju wodach. To dobrze, ponieważ mamy miarodajne metodyki ich analiz, a konsumenci wody mają wiarygodne informacje i nie muszą obawiać się o swoje zdrowie.

Piśmiennictwo

1. Kamińska A., Strzemieczna A.: Woda przeznaczona do spożycia przez ludzi. Kompendium. Główny Inspektorat Sanitarny, Warszawa 2018.
2. Michalski R.: Woda z kranu czy z butelki? IX Wielka Ogólnopolska Konferencja   Producentów Wód i Napojów, Orle Gnaizdo, Huciska, 7-9 października 2020, https://www.youtube.com/watch?v=tFaN5ihGVxo.
3. Michalski R.: Nowe zagrożenia i substancje w wodach przeznaczonych do spożycia przez ludzi. „Laboratorium – Przegląd Ogólnopolski”, 2020, 3, 22-27.
4. Frisbie S.H., Mitchell E.J., Sarkar B.: Urgent need to reevaluate the latest World Health Organization guidelines for toxic inorganic substances in drinking water. „Environ. Health”, 2015, 14.
5. Michalski R.: Analityka wód i ścieków – wybrane zagadnienia. Elamed Media Group, Katowice 2017.
6. Michalski R.: Metodyki referencyjne w badaniach wód i ścieków. „Laboratorium     – Przegląd Ogólnopolski”, 2016, 11-12, 21-27.
7. Chau N.D., Nowak J., Bialic M., Rajchel L., Czop M., Wróblewski J.: Nowe wyniki badań zawartości naturalnych pierwiastków promieniotwórczych w środowisku wodnym w rejonie Kowar. „Biuletyn PIG”, 2011, 445, 27-34.
8. Ustawa z dnia 20 lipca 2017 r. Prawo wodne (Dz.U. z 2017 r., poz. 1566).
9. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 7 grudnia 2017 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (Dz.U. z 2017 r., poz. 2294).
10. Council Directive 98/83/EC of 3 November 1998 on the quality of water intended for human consumption, 1998.
11. https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:32001H0928.
12. Directive of the European Parliament and of the Council on the Quality of Water intended for Human Consumption (recast) (Text with EEA relevance), February 2020, https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:52020AG0014(01).
13. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 31 marca 2011 r. w sprawie naturalnych wód mineralnych, wód źródlanych i wód stołowych (Dz.U. z 2011 r., nr 85 poz. 466).
14. Ma M.H., Wang X.R., Xu L.N., Xu M., Liu S.: Emerging health risks and underlying toxicological mechanisms of uranium contamination: Lessons from the past two decades. „Environ. Inter.”, 2020, 145.
15. Bjorklund G., Semenova Y., Pivina L.: Uranium in drinking water: a public health threat, „Arch. Toxicol.”, 2020, 94/5, 1551-1560.
16. Chmielewska I., Chałupnik S., Mielnikow A., Hudzik G., Czapla B.: Nuklidy promieniotwórcze w wodach pitnych na Śląsku. „Prace Naukowe GIG, Górnictwo i Środowisko”, 2011, 2, 29-38.
17. Pietrzak-Flis Z., Kamińska I., Chrzanowski E.: Izotopy uranu w wodach pitnych w Polsce. „Mining and Environment”, 2011, 106-107.
18. Garboś S., Święcicka D.: Human health risk assessment of uranium in drinking water sampled from drilled wells located in rural areas of the Lower Silesian region (Poland). „Archives of Environmental Protection”, 2015, 41/2, 21-27.
19. https://www.tygodnikprzeglad.pl/uwaga-woda/.
20. https://technologia-wody.pl/posts/2008-07-03-rad-i-uran-w-wodzie-butelkowanej.
21. https://www.rmf24.pl/fakty/polska/news-uran-w-wodzie-z-kranu-mieszkancy-bulgarskiego-miasteczka-maj,­nId,­2382648­#crp_state=1.
22. Smoliński A., Chałupnik S., Wysocka M., Chmielewska I.: Naturalne pierwiastki promieniotwórcze występujące w butelkowanych wodach mineralnych i źródlanych oraz naturalnych wodach leczniczych. „Źródło”, 2019, 2/58, 33-37.
23. Chau N.D., Duliński M., Rajchel L., Nowak J.: Naturalna promieniotwórczość wybranych wód butelkowanych w Polsce. „Przegląd Geologiczny”, 2013, 61/2, 4-7.
24. Michalski R., Jabłońska-Czapla M., Szopa S., Łyko A.: Analysis of Commercially Available Bottled Water in Poland. „Environmental Engineering and Management Journal”, 2018, 17/7, 1667-1677.

prof. dr hab. Rajmund Michalski
Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska PAN, Zabrze

Czytaj także: Analiza metali w próbkach piw domowych i komercyjnych przy wykorzystaniu techniki ICP-OES