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

Obliczone wartości ilorazu zagrożenia (HQ) dla kobiet, mężczyzn, dzieci i niemowląt wynosiły odpowiednio: 0,004-0,160 (średnia: 0,030); 0,003-0,130 (średnia: 0,025); 0,008-0,348 (średnia: 0,066) oraz 0,018-0,782 (średnia: 0,148). Co istotne, wszystkie wartości HQ były poniżej dopuszczalnego poziomu 1 (rys. 5). Oznacza to, że azotany(V) nie miały znaczącego wpływu na zdrowie konsumentów wody.

Dyskusja

W dostępnej literaturze opisano przykłady badań nad zawartością azotanów(V) w wodach przeznaczonych do spożycia. Zhang i współautorzy [25] podają, że w około 50% próbek wód gruntowych występujących na badanym obszarze (obszar nawadniania kanału Jinghui w centrum równiny Guanzhong w prowincji Shaanxi w Chinach) stężenie azotanów(V) było wyższe niż wartości rekomendowane dla wody pitnej. Paradis i współautorzy [26] badali jedyne źródło wody pitnej na Wyspie Księcia Edwarda (Kanada). W 6% studni domowych stężenie azotanów(V) w wodzie było wyższe niż 10 mg/L NO₃-N. W badaniach przeprowadzonych w Turcji [27] zaobserwowano sezonowe wahania stężenia azotanów(V) w próbkach wody gruntowej. Najwyższe stężenie (60 mg/L NO₃) odnotowano w lecie, najniższe zaś jesienią (0,2 mg/L NO₃). Inne przykłady dotyczą źródeł wody pitnej w: Bangladeszu, Arabii Saudyjskiej, Indonezji, Indiach, Chinach, Pakistanie, Nowej Zelandii [28-34]. W niektórych z tych prac omówiono nie tylko stężenie jonów azotanowych(V) w wodzie, ale także proces ich powstawania i migracji w różnych typach wód, a także sezonową i przestrzenną zmienność. Problem ten dotyczy również wód w innych regionach świata, np. w wysoko uprzemysłowionych krajach Europy i Ameryki [11, 35].

Do źródeł narażenia ludzi na azotany(V) i azotany(III) należą: żywność (zwłaszcza warzywa), dodatki do żywności i woda pitna. Ocena łącznego narażenia na substancje chemiczne jest bardziej wiarygodnym narzędziem ochrony zdrowia ludzkiego niż ocena narażenia na pojedynczą substancję [36]. Przegląd systematyczny i analizę oceny ryzyka zdrowotnego związanego z narażeniem na azotany(V) i azotany(III) w wodzie pitnej w Iranie opisali Karimi i Samadi [37]. Inne badania z Iranu dotyczą miast Arak [38] i Bardaskan [39], w których oszacowano ryzyko zdrowotne związane z obecnością azotanów(V) w wodzie pitnej. Ocenę ryzyka zdrowotnego związanego z narażeniem na azotany(V) w wodzie pitnej pochodzącej z wiejskich studni przeprowadzili również Sadler i wsp. [40] w Semarang w Indonezji, gdzie sprawdzono stężenie azotanów(V) w wodzie w 52 wiejskich studniach. Stężenie azotanów(V) było wyższe niż 50 mg/L NO₃ tylko w dwóch próbkach.

W 2016 r. Zimoch i Paciej [41] opublikowali pracę dotyczącą oceny ryzyka zanieczyszczenia wody pitnej azotanami(V) pochodzącymi z terenów rolniczych w województwie śląskim. Celem pracy była analiza zmienności stężenia azotanów(V) w wodzie przeznaczonej do spożycia przez mieszkańców Śląska w latach 2008-2012. Obszary o największym ryzyku zanieczyszczenia wody kranowej azotanami(V) wyznaczono na podstawie stężenia azotanów(V) w powierzchniowych wodach surowych i wodzie do spożycia. Wyniki uzyskane w powyższych badaniach są zbieżne z wynikami uzyskanymi dla podobnych prób przez Zimocha i Pacieja w latach 2008-2012, którzy zastosowali inną metodykę badawczą.

Wnioski

W badaniach oznaczono zawartość azotanów(V) i azotanów(III) 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(V) w wodzie pitnej. Poniżej przedstawiono szczegółowe wnioski z przeprowadzonych badań:

• Stężenia azotanów(V) wahały się od 0,09 mg/L NO₃-N do 8,48 mg/L NO₃-N i nie stwierdzono ich istotnych zmian sezonowych. We wszystkich analizowanych próbkach stężenie jonów azotanowych(III) było poniżej LOQ metody.
• Dawka (CDI) azotanów(V) pobrana w wyniku spożycia wody pitnej była wyższa dla dzieci i niemowląt niż dla dorosłych. Iloraz zagrożenia (HQ) dla kobiet, mężczyzn, dzieci i niemowląt był poniżej 1. Najwyższe wartości uzyskano dla wody ze studni wiejskiej (próbka 10).
• Na podstawie oszacowanego ryzyka zdrowotnego dla kobiet, mężczyzn, dzieci i niemowląt związanego z narażeniem na azotany(V) w wodzie pitnej stwierdzono, że nie stanowią one zagrożenia dla zdrowia ludzi.
• W każdym kwartale 2019 roku najwyższe stężenia azotanów(V) zaobserwowano w wodzie ze studni wiejskiej. Wbrew powszechnej opinii, niedezynfekowana woda ze studni może mieć gorsze parametry niż uzdatniona woda wodociągowa z przedsiębiorstwa wodociągowego.
• Zaleca się sporadyczną analizę wody kranowej pobranej u konsumenta w celu potwierdzenia jej jakość nie tylko w miejscu produkcji. Pozwala to również na nawiązanie dobrych relacji i zaufania między producentem a odbiorcami wody.

Podziękowania

Autorzy pracy dziękują Parkowi Technologicznemu „EkoEnergia – Woda – Bezpieczeństwo” w Katowicach za sfinansowanie tych badań.

Piśmiennictwo

1. Li P. et al.: Sources and Consequences of Groundwater Contamination. „Arch Environ Contam Toxicol”, 2015, 80, 1-10.
2. Li P., He X., Guo W.: Spatial groundwater quality and potential health risks due to nitrate ingestion through drinking water: A case study in Yan’an City on the Loess Plateau of northwest China. „Hum Ecol Risk Assess”, 2019, 25 (1-2), 11-31.
3. Wu J., Zhang Y., Zhou H.: Groundwater chemistry and groundwater quality index incorporating health risk weighting in Dingbian County, Ordos basin of northwest China. „Geochemistry”, 2020, 80 (4), 125607.
4. Wu J. et al.: Comprehensive understanding of groundwater quality for domestic and agricultural purposes in terms of health risks in a coal mine area of the Ordos basin, north of the Chinese Loess Plateau. „Environ. Earth Sci”, 2019, 78 (15), 1-10.
5. European Commission: Council Directive No 91/676/EEC of 12 December 1991 concerning the protection of waters against pollution caused by nitrates from agricultural sources. [In:] „Official Journal of the European Union”, L375, pp. 1-8.
6. IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risk to Humans: Ingested nitrate and nitrite, and cyanobacterial peptide toxins. IARC Monographs 94, International Agency for Research on Cancer, Lyon, France 2010.
7. Gardolinski P.C. et al.: Comparison of sample storage protocols for the determination of nutrients in natural waters. „Water Res”, 2001, 35 (15), 3670-3678.
8. Bryan N.S., van Grinsven H.: The Role of Nitrate in Human Health. „Adv Agron”, 2013, 119, 153-182.
9. Brender J.D. et al.: Prenatal Nitrate Intake from Drinking Water and Selected Birth Defects in Offspring of Participants in the National Birth Defects Prevention Study. „Environ Health Perspect”, 2013, 121 (9), 1083-1089.
10. Temme E.H.M. et al.: Average daily nitrate and nitrite intake in the Belgian population older than 15 years. „Food Addit Contam Part A Chem Anal Control Expo Risk Assess”, 2011, 28 (9), 1193-1204.
11. Ward M.H. et al.: Drinking Water Nitrate and Human Health: An Updated Review. „Int J Environ Res Public Health”, 2018, 15 (7), 1-31.
12. World Health Organization: Guidelines for drinking-water quality 4^th ed. World Health Organization, Geneva 2017.
13. Regulation of the Minister of Health of December 7, 2017 regarding the quality of water intended for human consumption.
14. Czekaj J. et al.: Identification of nitrate sources in groundwater and potential impact on drinking water reservoir (Goczałkowice reservoir, Poland). „Phys Chem Earth”, 2016, 94, 35-46.
15. Królak E., Raczuk J.: Nitrate concentration-related safety of drinking water from various sources intended for consumption by neonates and infants. „Arch Environ Prot”, 2018, 44, 3-9.
16. Ji Y. et al.: Seasonal Variation of Drinking Water Quality and Human Health Risk Assessment in Hancheng City of Guanzhong Plain, China. Expos. „Health”, 2020, 12 (3), 469-485.
17. Baran A, Tarnawski M., Koniarz T.: Spatial distribution of trace elements and ecotoxicity of bottom sediments in Rybnik reservoir, Silesian-Poland. „Environ Sci Pollut Res”, 2016, 23 (17), 17255-17268.
18. Google Maps a. https://www.google.com/maps/@50.2951254, 18.6921281, 11z?hl=pl.
19. Google Maps b. https://www.google.pl/maps/@52.0122001, 29.5346949, 3z/data=!5m1!1e4?hl=en.
20. Office of Emergency and Remedial Response: Risk Assessment Guidance for Superfund. Human Health Evaluation Manual, Part A. Vol. I. United States Environmental Protection Agency, Washington, USA 1989.
21. Ghaderpoori M. et al.: Data on fluoride concentration and health risk assessment of drinking water in Khorasan Razavi province, Iran. „Data Br”, 2018, 18, 1596-1601.
22. Guissouma W., Tarhouni J.: Fluoride in Tunisian drinking tap water. „J Water Resour Prot”, 2015, 7 (11), 860-870.
23. Office of Water U.S. Environmental Protection Agency: Edition of the drinking water standards and health advisories. United States Environmental Protection Agency, Washington, USA 2018.
24. Integrated Risk Information System Assessments. https://cfpub.epa.gov/ncea/iris_drafts/atoz.cfm.
25. Zhang Y., Wu J., Xu B.: Human health risk assessment of groundwater nitrogen pollution in Jinghui canal irrigation area of the loess region, northwest China. „Environ Earth Sci”, 2018, 77 (7), 1-12.
26. Paradis D. et al.: Groundwater nitrate concentration evolution under climate change and agricultural adaptation scenarios: Prince Edward Island, Canada. „Earth Syst Dyn”, 2016, 7 (1), 183-202.
27. Selek Z., Yetis A.D.: Assessment of nitrate contamination in a transnational groundwater basin: a case study in the Ceylanpinar Plain, Turkey. „Environ Earth Sci”, 2017, 76 (20), 1-11.
28. Thomson B.M., Nokes C.J., Cressey P.J.: Intake and risk assessment of nitrate and nitrite from New Zealand foods and drinking water. „Food Addit Contam”, 2007, 24 (2), 113-121.
29. Alabdula’aly A.I. et al.: Assessment of nitrate concentration in groundwater in Saudi Arabia. „Environ Monit Assess”, 2010, 161 (1-4), 1-9.
30. Li J. et al.: Analysis of spatial-temporal distributions of nitrate-N concentration in Shitoukoumen catchment in northeast China. „Environ Monit Assess”, 2010, 169 (1-4), 335-345.
31. Soomro F. et al.: Occurrence and delineation of high nitrate contamination in the groundwater of Mithi sub-district, Thar Desert, Pakistan. „Environ Earth Sci”, 2017, 76 (10), 1-9.
32. Fathmawati F. et al.: Origin and distribution of nitrate in water well of settlement areas in Yogyakarta, Indonesia. „Environ Monit Assess”, 2018, 190 (11), 1-11.
33. Akber M.A. et al: Nitrate contamination of water in dug wells and associated health risks of rural communities in southwest Bangladesh. „Environ Monit Assess”, 2020, 192 (3), 1-12.
34. Karunanidhi D. et al.: Evaluation of non-carcinogenic risks due to fluoride and nitrate contaminations in a groundwater of an urban part (Coimbatore region) of south India. „Environ Monit Assess”, 2020, 192 (2), 1-16.
35. Manassaram D.M., Backer L.C., Moll D.M.: A Review of Nitrates in Drinking Water: Maternal Exposure and Adverse Reproductive and Developmental Outcomes. „Environ Health Perspect”, 2006, 114 (3), 320-327.
36. van den Brand A.D. et al.: Assessment of the combined nitrate and nitrite exposure from food and drinking water: application of uncertainty around the nitrate to nitrite conversion factor. „Food Addit Contam Part A Chem Anal Control Expo Risk Assess”, 2020, 37 (4), 568-582.
37. Karimi B., Samadi S.: Health risk assessment for exposure to nitrate and nitrite in drinking water in Iran: a systematic review and meta-analysis. „Desalin Water Treat”, 2018, 136, 369-394.
38. Karimi B.: Nitrate health risk assessment and its spatial distribution in drinking water in Arak, Iran. „Desalin Water Treat”, 2020,175, 141-151.
39. Radfarda M. et al.: Health risk assessment to fluoride and nitrate in drinking water of rural residents living in the Bardaskan city, arid region, southeastern Iran. „Desalin Water Treat”, 2019, 145, 249-256.
40. Sadler R. et al.: Health risk assessment for exposure to nitrate in drinking water from village wells in Semarang, Indonesia. „Environ. Pollut”, 2016, 216, 738-745.
41. Zimoch I., Paciej J.: Spatial risk assessment of drinking water contamination by nitrates from agricultural areas in the Silesia province. „Desalin Water Treat”, 2916, 57 (3), 1084-1097.

mgr inż. Paulina Pecyna-Utylska
mgr inż. Joanna Kernert
prof. dr hab. Rajmund Michalski
Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska PAN, Zabrze

Czytaj także: Oznaczanie węglowodanów w produktach spożywczych techniką chromatografii jonowej