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].
Rys. 1. Obszar badań i punkty pobierania próbek [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.