Zanieczyszczenie wody przeznaczonej do spożycia metalami na terenie miasta Szczecina

Transkrypt

1 146 Probl Hig Epidemiol 29, 9(1): Zanieczyszczenie wody przeznaczonej do spożycia metalami na terenie miasta Szczecina The heavy metal contamination of water intended for consumption in the area of Szczecin Mirosława M. Herasymowicz-Bąk, Kazimierz Brzeski Wojewódzka Stacja Sanitarno-Epidemiologiczna w Szczecinie Wstęp. Działalność gospodarcza człowieka spowodowała szczególnie gwałtowne zmiany jakości wód zarówno powierzchniowych jak i wód podziemnych ujmowanych do spożycia, w konsekwencji czego woda stała się jednym ze źródeł narażenia człowieka na działanie różnych zanieczyszczeń szkodliwych dla zdrowia w tym metali. Cel pracy. Przedstawienie wyników badań zawartości metali w wodzie przeznaczonej do spożycia, na terenie miasta Szczecina w oparciu o wyniki badań wody wykonane w latach Materiał i metody. W pracy wykorzystano wyniki pomiarów zawartości metali w wodzie uzyskane w laboratorium WSSE Szczecin. Badania wykonywane były w wodzie podawanej z trzech ujęć wodociągowych zaopatrujących mieszkańców Szczecina. Wyniki. Spośród 16 metali uwzględnionych w Rozporządzeniu Ministra Zdrowia z dnia 29 marca 27 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi, monitoringiem objętych było 9 metali tj. żelazo, mangan, miedź, ołów, kadm, nikiel, chrom, arsen, glin. Analizując wyniki badań stwierdzono sporadyczne przekroczenia zawartości żelaza. Zawartość pozostałych badanych metali kształtowała się na poziomie poniżej 1% dopuszczalnych wartości za wyjątkiem ołowiu którego maksymalne stężenie w jednym z punktów wynosiło 52% dopuszczalnej wartości. Wnioski. 1.W związku z niskim poziomem zawartości żelaza w wodzie pochodzącej z ujęcia powierzchniowego, okresowe jego przekroczenia spowodowane były wtórnym zanieczyszczeniem wynikającym ze złego stanu rur doprowadzających wodę do konsumentów. 2. Woda dostarczana mieszkańcom Szczecina jest bezpieczna pod względem zawartości metali ciężkich. 3.Glin użyty w procesie koagulacji na stacji uzdatniania wody Miedwie tylko w śladowych ilościach przenikał do wody oczyszczonej. 4. W celu określenia całkowitego narażenie mieszkańców na działanie metali należy wykonać badania pozostałych metali ujętych w rozporządzeniu. Introduction. Human economic activity has caused rapid changes in the quality of both surface and underground water extracted for consumption. As the result water has become one of the sources of human health hazards being contaminated for instance with heavy metals. Aim. Presentation of the results of the research on the content of heavy metals in the water for consumption in the Szczecin area between Material and methods. The study analysed the measurements of metal content in water performed by the WSSE Szczecin Laboratory. They referred to the three intakes delivering water to the citizens of Szczecin. Results. From among 16 metals specified in The Regulation of the Minister of Health on quality of water for consumption of March metals were monitored: iron, manganese, copper, cadmium, lead, nickel, chromium, arsenic, aluminium. The study results revealed occasional surpassing of the iron content. The contamination with other metals was 1% below the acceptable parameters, with the exception of lead which maximum concentration in one of the intake points amounted to 52% of the limit. Conclusions. 1. Despite the low level of iron content in water from the surface intake, its periodic surpassing was caused by the secondary contamination due to bad condition of water-pipes. 2.The water supplied for the citizens is safe with regard to the content of heavy metals. 3. Aluminium used in the coagulation process in water treatment at the Miedwie station penetrated clean water only in trace amounts. 4.In order to determine the citizens total exposure to heavy metals it is necessary to study the remaining metals specified in the Ministry regulation. Key words: water for consumption, heavy metals, contamination, exposure Słowa kluczowe: woda do spożycia, metale, zanieczyszczenie, narażenie Probl Hig Epidemiol 29, 9(1): www.phie.pl Nadesłano: Zakwalifikowano do druku: Adres do korespondencji / Address for correspondence mgr inż. Mirosława Magdalena Herasymowicz-Bąk Wojewódzka Stacja Sanitarno-Epidemiologiczna ul. Spedytorska 6/7, Szczecin tel , fax: kierowniklab@wsse.szczecin.pl Wstęp Woda jest jednym z podstawowych elementów przyrody odgrywającym decydującą rolę w życiu i gospodarce człowieka. Jest głównym składnikiem ilościowym pożywienia oraz czynnikiem koniecznym dla wszystkich procesów życiowych oraz pełni funkcję środowiska życia. Przemiany środowiskowe wywołane gospodarczą działalnością człowieka powodują szczególnie gwałtowne zmiany jakości wód zarówno powierzchniowych jak i wód podziemnych. Wraz z rozwojem przemysłu zwiększyło się zastosowanie metali w takich przemysłach jak: metalurgiczny, wydobywczy, elektrotechniczny, chemiczny i inne. Spowodowało to,

2 Herasymowicz-Bąk MM, Brzeski K. Zanieczyszczenie wody przeznaczonej do spożycia metalami że głównymi źródłami narażenia człowieka na działanie różnych metali i metaloidów stały się żywność, powietrze oraz woda. Niektóre z metali mają ważne znaczenie dla organizmu i nazywane są pierwiastkami niezbędnymi. Spełniają one jednak tę funkcję tylko w określonych stężeniach w organizmie. Są dostarczane głównie z pożywieniem oraz wodą. Istotną rolę w rozwoju i funkcjonowaniu organizmu ludzkiego odgrywają takie pierwiastki jak: żelazo, cynk, wapń, magnez. Również do prawidłowego funkcjonowania organizmu niezbędne są lecz w dużo mniejszych ilościach: arsen, chrom, kobalt, mangan, molibden, nikiel, selen, wanad. Inne metale, jak: rtęć, kadm, ołów należą do grupy związków toksycznych które kumulowane są w organizmie i są przyczyną wielu chorób i zatruć [1]. Prowadzenie monitoringu jakości wody do spożycia daje możliwość obserwacji zachodzących w niej zmian na przestrzeni wielu lat. Pozwala również na oszacowanie ryzyka zdrowotnego związanego z jej konsumpcją. Cel pracy Przedstawienie wyników badań zawartości metali w wodzie przeznaczonej do spożycia przez ludzi na terenie Szczecina w świetle obowiązujących przepisów prawnych. Ocenę przeprowadzono w oparciu o wyniki badań wody wykonane w latach Materiał i metody Wymagania dotyczące jakości wody określa Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 29 marca 27 r. przez ludzi. Definiuje ono miedzy innymi wymagania bakteriologiczne, fizykochemiczne, organoleptyczne; sposób oceny przydatności; minimalna częstotliwość oraz miejsca pobierania próbek do badań; zakres badań; program monitoringu [2]. W prezentowanej pracy wykorzystano wynik badań zawartości metali w wodzie uzyskane w Laboratorium WSSE Szczecin a prowadzone na potrzeby monitoringu jakości wody do spożycia. Badania zawartości metali wykonywane są metodą absorpcyjnej spektrometrii atomowej. Laboratorium posiada akredytację Polskiego Centrum Akredytacji nr AB 515. Mieszkańcy Szczecina zaopatrywani są w wodę z trzech ujęć: ujęcia wody Miedwie, ujęcia wody Pilchowo, ujęcia wody Skolwin. Najwięcej wody do spożycia produkuje ujęcie Miedwie zaopatruje ono ok. 85% mieszkańców, ujęcie Pilchowo ok. 1%, ujęcie Skolwin 5% mieszkańców [3]. Na terenie miasta znajdują się również ujęcia rezerwowe, które ze względu na coraz mniejsze zużycie wody, spowodowane głównie upadkiem dużych zakładów przemysłowych, nie są obecnie eksploatowane. Są to: ujęcie wody Świerczewo, ujęcie wody 1-go Maja, ujęcie wody Arkonka, ujęcie wody Zdroje [3]. W prezentowanej pracy wykorzystano wyniki badań zawartości w wodzie otrzymanych z 17 punktów na terenie miasta Szczecina, w tym: 11 zaopatrywanych w wodę z ujęcia Miedwie: 1. al. Piastów 6 SP nr 1, 2. ul. 26 kwietnia PP nr 74, 3. ul. Chlebowa 4 FPP nr 74, 4., 5. ul. Brodnicka 1 Gimnazjum nr 2, 6. ul. Rymarska 22a SP nr 24, 7., 8. ul. Jaracza 5a PP nr 35, 9. ul. Różowa 24 PP nr 8, 1. ul. Bośniacka 1 SP nr 71, 11., 4 zaopatrywane z ujęcia wody Pilchowo: 12. ul. Junacka 19 PP nr 5, 13. ul. Romera 1 Hotel Jantar, 14. ul. Arkońska 45 NFZ, 15. ul. Miodowa 1 dyspozytornia, 2 z ujęcia wody Skolwin: 16., 17. ul. Artyleryjska 4 Sklep. Wyniki i ich omówienie Spośród 16 metali uwzględnionych w Rozporządzeniu Ministra Zdrowia z dnia 29 marca 27 r. przez ludzi, monitoringiem objętych było 9 metali tj. żelazo, mangan, miedź, ołów, kadm, nikiel, chrom, arsen, glin. Żelazo jest jednym z najpowszechniej spotykanych metali w skorupie ziemskiej. W naturalnych wodach słodkich znajduje się w stężeniach od,5 do 5 mg/dm 3. W małych ilościach jest niezbędne dla organizmu ludzkiego jako składnik krwiotwórczy. W stężeniach powyżej,3 mg/dm 3 nie stwierdza się wyczuwalnego specyficznego smaku wody, chociaż stężenie takie może powodować powstanie zabarwienia i mętność wody [4,5,6]. Zawartość żelaza w wodach ujęć Pilchowo i Skolwin była niewielka w ciągu całego badanego okresu i nie przekroczyła wartości,11 mg/dm 3. Wartość ponadnormatywną odnotowano w 25 r. w następujących punktach: ul. Żaglowa,22 mg/dm 3 ul. Bośniacka,25 mg/dm 3 ul. 26-go Kwietnia.,26 mg/dm 3 ul. Brodnicka 1,32 mg/dm 3 oraz w 26 r. w punktach:

3 148 Probl Hig Epidemiol 29, 9(1): mg Fe/dm 3 ul. Żaglowa,76 mg/dm 3 ul. 26-go Kwietnia.,36 mg/dm 3 ul. Brodnicka.,46 mg/dm 3 ul. Junacka,59 mg/dm 3. 1,4 1,2 1,8,6,4,2 al. Piastów 6 SP nr 1 ul. Chlebowa 4 FPP nr 74 Ryc. 1. Wyniki badań żelaza w wodzie Fig. 1. Iron content in water ul. Brodnicka 1 Gimn. nr 2 ul. Rymarska 22a SP nr 24 ujęcie Miedwie ujęcie Pilchowo ujęcie Skolwin żelazo min żelazo max ul. Jaracza 5a PP nr 35 Mangan podobnie jak żelazo jest niezbędnym pierwiastkiem śladowym. Stężenia manganu powyżej,1 mg/dm 3 są zazwyczaj tolerowane przez konsumentów wody. W stężeniach przekraczających,1 mg/dm 3 mangan powoduje brudzenie urządzeń sanitarnych i prania, a także wywołuje niepożądany smak napojów. Obecność manganu, podobnie jak żelaza, może powodować powstawanie osadów w sieci dystrybucyjnej. Również niektóre mikroorganizmy odkładają w komórkach mangan, co stwarza problemy związane ze smakiem, zapachem i mętnością wody dostarczanej siecią wodociągową [45,6]. Na terenie miasta w 25 r. zawartość manganu sporadycznie przekraczała wartość,2 mg/dm 3, jedynie r. na ul. Romera odnotowano maksymalną dopuszczalną zawartość manganu,5 mg/dm 3 natomiast w 26 r. maksymalną dopuszczalną zawartość manganu odnotowano w dniu r. na ul. Rymarskiej. ul. Różowa 24 PP nr 8 ul. Bośniacka 1 SP nr 71 ul. Junacka 19 PP nr 5 ul. Romera 1 Hotel Jantar ul. Arkońska 45 NFZ ul. Miodowa 1 dyspozytornia ul. Artyleryjska 4 Sklep Miedź bardzo rzadko występuje w wodach naturalnych. W wodach powierzchniowych większe ilości mogą pochodzić z zanieczyszczenia ich ściekami przemysłu metalurgicznego lub maszynowego, przerabiającego miedź lub jej związki. Miedź może przenikać do wody z rur i innych urządzeń wykonanych z miedzi. mosiądzu lub brązu z którymi styka się woda zwłaszcza o podwyższonej temperaturze [5,6]. Analizowane wyniki badań miedzi nie przekroczyły wartości,6 mg/dm 3. mg Cu/dm 3,6,5,4,3,2,1 Ryc. 3. Wyniki badań miedzi w wodzie Fig. 3. Copper content in water ul. Brodnicka 1 Gimn. nr 2 miedź min miedź max Ołów może pochodzić z wymywania gruntu zawierającego związki ołowiu, z zanieczyszczeń doprowadzanych ze ściekami przemysłowymi, a także wskutek korozji rur ołowianych lub zbiorników pokrytych farbami zawierającymi związki ołowiu. Zanieczyszczenie może powstawać również przy szlakach komunikacyjnych. Występuje tam zmywanie z powierzchni terenu ołowiu powstałego ze spalania paliw, przez spływ wód opadowych. Działa szczególnie toksycznie na organizm człowieka, a także zwierząt i roślin [5,6,7]. Maksymalną zawartość ołowiu,13 mg/dm 3 zaobserwowano przy ul. Żaglowej 16. ul. Bośniacka 1 SP nr 71 ul. Romera 1 Hotel Jantar,6 ujęcie Miedwie ujęcie Pilchowo ujęcie Skolwin,14 mg Mn/dm 3,5,4,3 mangan min mangan max mg Pb/dm 3,12,1,8,6 ołów min ołów max,2,4,1,2 al. Piastów 6 SP nr 1 ul. Chlebowa 4 FPP nr 74 ul. Brodnicka 1 Gimn. nr 2 ul. Rymarska 22a SP nr 24 ul. Jaracza 5a PP nr 35 ul. Różowa 24 PP nr 8 ul. Bośniacka 1 SP nr 71 Ryc. 2. Wyniki badań manganu w wodzie Fig. 2. Manganese content in water ul. Junacka 19 PP nr 5 ul. Romera 1 Hotel Jantar ul. Arkońska 45 NFZ ul. Miodowa 1 dyspozytornia ul. Artyleryjska 4 Sklep ul. Brodnicka 1 Gimn. nr 2 ul. Bośniacka 1 SP nr 71 Ryc. 4. Wyniki badań ołowiu w wodzie Fig. 4. Lead content in water ul. Romera 1 Hotel Jantar

4 Herasymowicz-Bąk MM, Brzeski K. Zanieczyszczenie wody przeznaczonej do spożycia metalami Kadm należy do najgroźniejszych w skutkach toksykologicznych pierwiastków środowiskowych. W ostatnim stuleciu wskutek rozwoju techniki nastąpił gwałtowny wzrost zawartości tego pierwiastka w zewnętrznej warstwie skorupy ziemskiej, a także w wodach i w powietrzu. Jest pierwiastkiem często wykorzystywanym w przemyśle m.in. do produkcji stopów i lutów, powlekania powierzchni innych metali, produkcji barwników i pigmentów. W obszarach uprzemysłowionych stwierdzono zanieczyszczenie środowiska kadmem przez opady pyłu, ścieki i pozostałości środków chemicznych nawet do 24,91 mg Cd/m 3 /rok. Innym znaczącym źródłem kadmu są nawozy fosforowe z których dzięki dużej rozpuszczalności w glebie może być wymywany do wód. Jest również uznany za pierwiastek zwiększający ryzyko powstawania nowotworów [5,6,7]. W badanych próbkach wód wartość kadmu nie przekroczyła,1 mg/dm 3. mg Ni/dm 3,7,6,5,4,3,2,1 nikiel min nikiel max ul. Brodnicka 1 Gimn. nr 2 Ryc. 6. Wyniki badań niklu w wodzie Fig. 6. Nickel content in water W analizowanych próbkach wody maksymalną wartość chromu,6 mg/dm 3 otrzymano przy ul. Romera 1. ul. Bośniacka 1 SP nr 71 ul. Romera 1 Hotel Jantar,12,1 kadm min kadm max,7,6,5 chrom min chrom max mg Cd/dm 3,8,6 mg Cr/dm 3,4,3,4,2,2,1 ul. Brodnicka 1 Gimn. nr 2 ul. Bośniacka 1 SP nr 71 Ryc. 5. Wyniki badań kadmu w wodzie Fig. 5. Cadmium content in water ul. Romera 1 Hotel Jantar ul. Brodnicka 1 Gimn. nr 2 ul. Bośniacka 1 SP nr 71 Ryc. 7. Wyniki badań chromu w wodzie Fig. 7. Chromium content in water ul. Romera 1 Hotel Jantar Nikiel stężenie niklu w wodzie do picia wynosi zwykle poniżej,2 mg/dm 3. Nikiel może przechodzić do wody z armatury wodociągowej i jego stężenie w wodzie może zwiększać się do 1 mg/dm 3. W wyjątkowych wypadkach, kiedy nikiel dostaje się do wody z naturalnych lub przemysłowych odkładów, stężenie niklu w wodzie wodociągowej może być jeszcze wyższe [5,6]. Zawartość niklu w próbkach nie przekraczała wartości,6 mg/dm 3. Chrom jest szeroko rozpowszechniony w skorupie ziemskiej. Może występować przy wartościowościach od +2 do +6. Całkowite stężenie chromu w wodzie do picia jest zazwyczaj niższe niż 2 mg/dm 3, chociaż istnieją też doniesienia o stężeniach tak wysokich jak 12 mg/dm 3. Wchłanianie chromu po spożyciu doustnym jest stosunkowo niskie i zależy od poziomu utlenienia. Rozpuszczalne w wodzie chromiany mogą być transportowane z krwinkami, zanim nastąpi ich redukcja [5,6]. Arsen jest pierwiastkiem szeroko rozpowszechnionym w skorupie ziemskiej występuje w ponad 16 minerałach. Związki arsenu stosowane są w rolnictwie i leśnictwie. Znalazły zastosowanie jako pestycydy oraz środki konserwujące drewno, ma także zastosowanie przy wytwarzaniu stopów jako środek zwiększający ich twardość i żaroodporność. Kwas arsenilowy stosowany jest jako czynnik przyspieszający wzrost w hodowli drobiu i świń. Do wody jest wprowadzany poprzez rozpuszczanie się minerałów i rud wraz ze ściekami przemysłowymi i z opadami atmosferycznymi. Stężenia arsenu w wodach podziemnych są czasem podwyższone na skutek naturalnych procesów erozji. Nieorganiczne związki arsenu wykazują działanie rakotwórcze u ludzi [5,6]. W próbkach wody z monitorowanych punktów maksymalna wartość arsenu,8 mg/dm 3 wystąpiła przy ul. Stołczyńskiej 163.

5 15 Probl Hig Epidemiol 29, 9(1): ,9,8,7 arsen min arsen max,16,14,12 glin min glin max mg As/dm 3,6,5,4,3 mg Al/dm 3,1,8,6,2,4,1,2 ul. 26 kwietnia pp nr 74 ul. Strzałowska 27a SP nr 14 ul. Brodnicka 1 Gimn. nr 2 ul. Młodzieży Polskiej SP nr 65 ul. Bośniacka 1 SP nr 71 ul. Żaglowa 16 Żłobek nr 1 ul. Romera 1 Hotel Jantar ul. Stołczyńska 163 PP nr 77 al. Piastów 6 SP nr 1 ul. 26 kwietnia pp nr 74 ul. Chlebowa 4 FPP nr 74 ul. Strzałowska 27a SP nr 14 ul. Brodnicka 1 Gimn. nr 2 ul. Rymarska 22a SP nr 24 ul. Młodzieży Polskiej SP nr 65 ul. Jaracza 5a PP nr 35 ul. Różowa 24 PP nr 8 ul. Bośniacka 1 SP nr 71 ul. Żaglowa 16 Żłobek nr 1 Ryc. 8. Wyniki badań arsenu w wodzie Fig. 8. Arsenic content in water Ryc. 9. Wyniki badań glinu w wodzie Fig. 9. Aluminium content in water Glin w wodzie w pierwszym rzędzie jest oznaczany dla kontroli prawidłowego przebiegu procesów uzdatniania wody za pomocą koagulacji. Jest on bardzo szeroko rozpowszechniony w skorupie ziemskiej, w minerałach, skałach i glinach i z tego względu obecność glinu w wodach naturalnych jest powszechna, jednakże nieznaczna rozpuszczalność glinokrzemianów powoduje, że stężenia tego pierwiastka w wodach naturalnych są niewielkie. Nie stwierdzono ujemnego znaczenia glinu dla zdrowia zwierząt i ludzi w ilościach występujących w wodzie do picia [5,6]. W glin badany był tylko w punktach zaopatrywanych w wodę z ujęcia Miedwie w związku z użyciem jonów Al +3 jako koagulantu w procesie uzdatniania wody [3]. Dopuszczalna zawartość glinu w wodzie do spożycia wynosi,2 mg/dm 3. We wszystkich badanych miejscach jego zawartość mieściła się w granicach,1,5 mg/dm 3. Podsumowanie Mieszkańcy Szczecina zaopatrywani są w wodę z trzech ujęć Miedwie, Pilchowo i Skolwin. Analizowane badania monitoringowe obejmowały kontrolę wody do spożycia w wybranych, reprezentatywnych dla wymienionych ujęć, punktach stałych na terenie miasta Szczecina. Przedstawione wyniki badań zawartości metali wykazały że: 1. Nie stwierdzono przekroczeń zawartości manganu oraz metali ciężkich. 2. Glin użyty w procesie koagulacji na stacji uzdatniania wody Miedwie tylko w śladowych ilościach przenikał do wody oczyszczonej. 3. Odnotowano ponadnormatywną zawartość żelaza w następujących punktach: ul. Żaglowa, ul. Bośniacka, ul. 26-kwietnia, ul. Brodnicka, ul. Junacka. 4. Nie wykonywano badań zawartości wszystkich metali ujętych w Rozporządzeniu Ministra Zdrowia z dnia 29 marca 27 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia. Wnioski 1. W związku z niskim poziomem zawartości żelaza w wodzie pochodzącej z ujęcia powierzchniowego, okresowe jego przekroczenia spowodowane były wtórnym zanieczyszczeniem wynikającym ze złego stanu rur doprowadzających wodę do konsumentów. 2. Woda dostarczana mieszkańcom Szczecina jest bezpieczna pod względem zawartości metali ciężkich. 3. W celu określenia całkowitego narażenie mieszkańców na działanie metali należy wykonać badania pozostałych metali ujętych w rozporządzeniu Ministra Zdrowia z dnia 29 marca 27 r. przez ludzi. Piśmiennictwo / References 1. Dolido J. Czy bezpiecznie pić wodę? Aura 1993, 11: Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 29 marca 27 r. w sprawie wymagań jakim powinna odpowiadać woda do spożycia przez ludzi (Dz.U. nr 61, poz. 417 z dnia r.), Gołdyn R, Szyper H. Studium ochrony jeziora Miedwie jako źródła wody do picia dla miasta Szczecina. Materiały własne Zakładu Produkcji Wody Miedwie. Instyt Gospod Przestrz Komun, Poznań Kowal AL, Świderska-Bróż M. Technologia wody i ścieków. PWN, Warszawa-Wrocław 1997: 42-48, Hermanowicz W i wsp. Fizyko-chemiczne badanie wody. Arkady, Warszawa 1976: 476, 56, 565, 569, , 594, 597, 622, Sieńczuk W i wsp. Toksykologia. PZWL, Warszawa 1994: Wichrowska B, Kozłowski J, Jankowska D. Ocena ryzyka zdrowotnego w świetle przepisów polskich i Unii Europejskiej dotyczących jakości wody do picia. Ochr Środow 21, 4: