Zawartość azotanów(III) i azotanów(V) w wodzie kranowej na terenie Górnego Śląska oraz ich potencjalny wpływ na zdrowie konsumentów

TITLE: The content and potential health risk caused by nitrates and nitrites in tap water in Upper Silesia, Poland

STRESZCZENIE: Azotany(III) i azotany(V) są typowymi zanieczyszczeniami wody pitnej, które mają negatywny wpływ na zdrowie ludzi. W pracy oceniono poziom azotanów(III) i azotanów(V) w 29 wodach kranowych i jednej studni wiejskiej na terenie Górnego Śląska. Uzyskane wyniki posłużyły do oceny ryzyka zdrowotnego dla miejscowej ludności. Punkty poboru próbek zostały wybrane tak, aby pomóc w identyfikacji źródła w przypadku wystąpienia podwyższonego poziomu azotanów(III) lub azotanów(V). Dawka azotanów pobranych w wyniku spożycia wody pitnej była wyższa dla dzieci i niemowląt niż dla dorosłych. Iloraz zagrożenia dla kobiet, mężczyzn, dzieci i niemowląt był mniejszy od 1.

SŁOWA KLUCZOWE: ocena ryzyka zdrowotnego, azotany, azotyny, Górny Śląsk, woda kranowa

SUMMARY: Nitrates and nitrites are typical and important contaminants of drinking water that negatively affect people’s health. The paper evaluates the levels of nitrates and nitrites in 29 tap waters and one village well in Upper Silesia. The results were used for health risk assessment for the local communities. The sampling points were chosen so that to help identify the source when an elevated level of nitrites and nitrates is observed. The calculated Chronic Daily Intake values were higher for children and infants than for adults. The Hazard Quotient values for women, men, children and infants were below 1.

KEYWORDS: health risk assessment, nitrates, nitrites, Upper Silesia, tap water

W badaniach oznaczono zawartość azotanów i azotynów w 29 wodach kranowych i jednej studni wiejskiej z terenu Górnego Śląska. Dodatkowo zmierzono odczyn i przewodnictwo analizowanych próbek. Uzyskane wyniki wykorzystano do oceny ryzyka zdrowotnego związanego z narażeniem kobiet, mężczyzn, dzieci i niemowląt na azotany w wodzie pitnej.

Zanieczyszczenie wody pitnej związkami azotu często jest związane z działalnością człowieka [1]. Azotany(III) i azotany(V) są nie tylko dobrze rozpuszczalne w wodzie, ale również łatwo przemieszczają się w glebie. Ich głównym źródłem w wodach powierzchniowych i gruntowych są: odpady komunalne, przemysłowe, górnicze oraz wody spływające z pól, na których stosuje się nawozy sztuczne. Zanieczyszczenie wód podziemnych azotem staje się coraz poważniejsze z powodu intensywnego i ekstensywnego przemysłu i rolnictwa [2-4].

Dyrektywa azotanowa [5] to podstawowy dokument Unii Europejskiej dotyczący ochrony wód przed zanieczyszczeniami azotanami pochodzenia rolniczego. Zaleca ona określone działania mające na celu ochronę środowiska naturalnego przed degradacją spowodowaną przez związki azotu stosowane w rolnictwie. W celu usunięcia azotanów z wody pitnej można zastosować kilka technik, takich jak: odwrócona osmoza, destylacja, wymiana jonowa, redukcja chemiczna i elektrodializa. Niestety w wielu krajach rozwijających się woda gruntowa stanowi jedyne źródło wody pitnej, która używana bez wcześniejszego przygotowania może być źródłem narażenia na toksyczne substancje, w tym azotany(III) i azotany(V).

Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem IARC (ang. International Agency for Research on Cancer) sklasyfikowała azotany(III) i azotany(V) jako „prawdopodobnie rakotwórcze dla ludzi” [6]. Szczególnie toksyczne są azotany(III), które występują jako produkty pośrednie w cyklu azotowym. Jony te są niestabilne i w zależności od warunków ulegają przemianie do azotanów(V) lub amoniaku. Z tego względu powinny być analizowane natychmiast po pobraniu [7]. Obecność azotanów(III) i azotanów(V) w wodzie pitnej może być wynikiem procesu uzdatniania wody lub stosowania soli azotanowych(III) jako inhibitorów korozji. Ponadto są one powszechnym składnikiem środków konserwujących. Wysokie stężenie azotanów(III) i azotanów(V) w wodzie pitnej może powodować niektóre choroby, takie jak: methemoglobinemia, zwana potocznie u dzieci syndromem „niebieskiego dziecka” (ang. blue baby syndrome), cukrzyca, problemy z tarczycą, ośrodkowe zaburzenia nerwowe oraz niektóre rodzaje nowotworów. Większość badań wskazuje na bezpośredni związek między methemoglobinemią a podwyższonymi stężeniami azotanów, ale niektórzy autorzy kwestionują te opinie [8]. Stężenia azotanów przekraczające wartości normatywne stanowią powód do niepokoju, a szczególne niebezpieczeństwo stanowią dla kobiet w ciąży, niemowląt i dzieci [9].

Szacuje się, że dzienna dawka azotanów przyjmowana przez człowieka sięga 75-100 mg, z czego 80-90% pochodzi ze spożywanych warzyw, a 5-10% z wody [10,11]. Według Światowej Organizacji Zdrowia (WHO, ang. World Health Organization) [12] maksymalny, dopuszczalny poziom azotanów(V) w wodzie pitnej wynosi 11 mg/L NO₃-N, a azotanów(III) 0,9 mg/L NO₂-N. W Polsce dopuszczalne stężenie azotanów(V) i azotanów(III) w wodzie przeznaczonej do spożycia wynosi odpowiednio 11 mg/L NO₃-N i 0,15 mg/L NO₂-N [13].

W Polsce producenci wody pitnej mają obowiązek regularnego badania zawartości azotanów(V) i azotanów(III) w wodzie, która ma zostać wykorzystana jako woda pitna [14, 15]. Szacowanie potencjalnego ryzyka dla zdrowia człowieka, w tym ryzyka nierakotwórczego i rakotwórczego, jest ważną metodą oceny możliwości występowania negatywnych skutków zdrowotnych w zależności od warunków narażenia. Kompleksowe zrozumienie potencjalnego ryzyka zdrowotnego związanego z obecnością azotanów w wodzie wodociągowej jest niezbędne do podjęcia właściwych decyzji w celu zmniejszenia zanieczyszczenia, zminimalizowania narażenia ludzi i ochrony konsumentów przed następstwami zdrowotnymi [16]. Celem badań była ocena zawartości azotanów w wodzie wodociągowej pobranej w 29 punktach (gospodarstwach domowych) na terenie Górnego Śląska oraz dla porównania w jednej studni wiejskiej. Większość wody pochodziła z Górnośląskiego Przedsiębiorstwa Wodociągów S.A., które jest jednym z największych producentów wody pitnej w Polsce. Na podstawie uzyskanych wyników oszacowano ryzyko zdrowotne wynikające z obecności azotanów(III) i azotanów(V) w wodzie do spożycia.

Materiały i metody

Obszar badań i pobieranie próbek

Górny Śląsk jest jednym z kluczowych ośrodków miejskich i przemysłowych w Polsce [17]. Obszar ten jest najgęściej zaludnionym regionem państwa i zamieszkuje go prawie 12% ludności kraju. Głównym producentem i dostawcą wody dla tego regionu jest Górnośląskie Przedsiębiorstwo Wodociągów S.A. Z wody tego dostawcy korzysta 85% ludności miast i gmin Górnego Śląska. System zaopatrzenia w wodę Górnego Śląska to złożona i rozległa sieć rurociągów, zbiorników, stacji wodociągowych i przepompowni otaczających region.

Próbki wody kranowej pobierano w 29 wybranych lokalizacjach oraz dla porównania w jednej studni wiejskiej (30 punktów poboru próbek) w regionie Górnego Śląska (rys. 1) [18, 19].

Spośród 29 próbek wody pitnej dostawcą 18 było Górnośląskie Przedsiębiorstwo Wodociągów S.A., a pozostałe pochodziły od lokalnych producentów wody. Próbki pobierano do butelek HDPE, które zostały wstępnie oczyszczone wodą z kranu i napełnione aż do ich przepełnienia. Butelki natychmiast po pobraniu umieszczano w lodówce. Próbki pobierano raz na kwartał (wiosną, latem, jesienią i zimą) w 2019 roku. Łącznie analizowano 120 próbek.

Odczynniki, aparatura i analiza próbek wody

Zgodnie z normą ISO 5667-3:2018 wszystkie próbki analizowano w ciągu 24 godzin od pobrania, a przed analizą przechowywano w temperaturze 4°C.

Czytaj także: Chromatografia gazowa – sposoby identyfikacji i oznaczania wybranych składników wód toaletowych