Marek Jędrzejczak, Ireneusz Sowa, Ryszard Kocjan

Transkrypt

1 BROMAT. CHEM. TOKSYKOL. XL, 2007, 2, str Marek Jędrzejczak, Ireneusz Sowa, Ryszard Kocjan BADANIE ZMIAN ZAWARTOŚCI LITU, SODU, POTASU, MAGNEZU I WAPNIA W WODZIE MINERALNEJ SIARCZKOWO-SIARKOWODOROWEJ ZE ŹRÓDŁA WIESŁAWA W BUSKU ZDROJU W CZASIE JEJ PRZECHOWYWANIA W BUTELKACH Katedra Chemii Zakład Chemii Analitycznej Akademii Medycznej im. prof. Feliksa Skubiszewskiego w Lublinie Kierownik: prof. dr hab. R. Kocjan Określono zależności między okresem przechowywania i rodzajem opakowania a zmianami zawartości jonów Li +,Na +,K +,Mg 2+ ica 2+ w wodzie ze źródła Wiesława z Buska Zdroju. Badana woda zawiera stosunkowo duże ilości sodu i potasu oraz magnezu i wapnia, które w pewnym stopniu wzrastały (głównie sodu i wapnia) w czasie przechowywania wody w szklanych butelkach, a nie zmieniały się w butelkach plastikowych. Hasła kluczowe: woda mineralna, lit, sód, potas, magnez, wapń. Key words: mineral water, lithium, sodium, potassium, magnesium, calcium. Picie naturalnych wód mineralnych, które od wód słodkich różnią się przede wszystkim zawartością rozpuszczonych w nich składników stałych, można uznać za jedną z najstarszych metod leczniczych. Już w starożytności uznawano wartość zarówno ciepłych, jak zimnych wód, które od normalnej wody różniły się zwłaszcza smakiem, wonią i zabarwieniem. Terapia pitna wodami uzdrowiskowymi jest dzisiaj definiowana następująco: krenoterapia kuracja pitna jest to picie wody mineralnej leczniczej przez określony czas, dozowanej co do ilości, temperatury, czasu w stosunku do spożywanych posiłków i zgodnie z zaleceniami lekarskimi (1). Prawidłowo stosowana kuracja pitna zawsze wpływa pozytywnie na nieswoiste działanie ogólnoustrojowe (2). W kuracji pitnej (krenoterapii) oraz w leczeniu kąpielowym stosuje się m.in. wody siarczkowo-siarkowodorowe (WSS), zawierające nie mniej niż 1 g siarki ogólnej w kilogramie wody mineralnej. W Polsce taka woda pochodzi m.in. ze źródła Wiesława, znajdującego się na terenie Buska Zdroju, a jej działanie zależy nie tylko od zawartości związków siarki, ale także od rodzaju i zawartości innych biopierwiastków. Dotychczas przeprowadzono wiele badań dotyczących mechanizmu działania i zastosowania w lecznictwie tej wody (1, 3), a na podstawie niektórych badań farmakologicznych zredagowano 2 prace doktorskie (4, 5).

2 168 M. Jędrzejczak i inni Nr 2 Największą wartość mają wody mineralne, pobierane bezpośrednio ze źródła, ale duże znaczenie ma także lecznictwo pozauzdrowiskowe, wodami mineralnymi, magazynowanymi w butelkach. Ponieważ jednak w czasie przechowywania wody mineralnej siarczkowo-siarkowodorowej w butelkach, zachodzą w niej różne zmiany w składzie chemicznym, zależne od rodzaju opakowania i czasu przechowywania, dlatego celowym jest prowadzenie ciągłych badań zawartości siarki i innych biopierwiastków w takiej wodzie. Producent butelkowanych wód leczniczych obowiązany jest, co najmniej raz na dwa lata poddać wody przeznaczone do butelkowania dużej analizie fizyko- -chemicznej (6, 7). Analiza przeprowadzana jest przez upoważnione laboratorium. Polski Komitet Normalizacyjny opracował normy dotyczące butelkowanych wód mineralnych (8). Dotyczą one wymagań odnośnie zawartości składników mineralnych, dopuszczalnej zawartości niepożądanych substancji chemicznych bądź toksycznych. Normy dotyczą również wymagań mikrobiologicznych, właściwości organoleptycznych i fizycznych oraz zakresu, częstotliwości i rodzaju badań. Celem tej pracy było określenie zależności między okresem przechowywania i rodzajem opakowania a zmianami zawartości jonów Li +,Na +,K +,Mg 2+ ica 2+ w wodzie ze źródła Wiesława z Buska Zdroju. Zależności te mogą mieć duży wpływ na przydatność tej wody do celów leczniczych. MATERIAŁ I METODY BADAŃ Materiał badany stanowiły próbki wody pobrane 3 styczniu 2005 r. ze źródła Wiesława w Busku Zdroju. Przy pobieraniu próbek wody, przestrzegano reguły, żeby unikać ich napowietrzenia, ponieważ może to doprowadzić do zmniejszenia zawartości siarkowodoru wskutek jego utleniania i ulatniania się (9, 10). Przed przystąpieniem do oznaczania jonów, zawartych w badanych próbkach wody, przeprowadzono analizę ogólną tej wody, stwierdzając, że wszystkie próbki zawierały niewielkie ilości ciemnego osadu, miały zapach siarkowodoru, słony smak oraz odczyn obojętny wartość ph w zakresie 7,19 7,26. W czasie przechowywania butelek z wodą, w/w właściwości nie ulegały istotnej zmianie, jedynie w przypadku butelek kilkakrotnie otwieranych, zmniejszała się intensywność zapachu siarkowodoru. Przyczyną zmniejszenia ilości tego związku może być w niewielkim stopniu jego utlenianie, ale głównie ulatnianie się tego gazu w czasie otwierania butelki. Zbadano 52 próbki takiej wody, przechowywane w butelkach o różnej pojemności, wykonanych ze szkła (po 13 butelek o poj. 0,25 litra i 0,5 litra) lub tworzywa sztucznego (po 13 butelek o poj. 0,5 litra i 1,5 litra). Pomiary były wykonywane co 2 tyg. przez pół roku (po 13 pomiarów) w pierwszej połowie 2005 r. Dodatkowo analizowano wodę przechowywaną w 4 różnych butelkach o w/w pojemności, pobierając z nich próbki do analizy co 2 tyg., w celu stwierdzenia ewentualnych zmian zawartości badanych składników, zachodzących w wyniku otwierania tych butelek. Próbki badanej wody analizowano na chromatografie jonowym DX-500 IC (firmy Dionex USA) z detektorem konduktometrycznym i supresją tła eluentu w systemie recyrkulacji. Stosowano firmową prekolumnę CG 12A i kolumnę CS 12A oraz supresor CSRS-Ultra i pętlę 25 μl. Fazę ruchomą stanowił roztwór wodny zawierający w 1 litrze 50 mmola (5,6 g) kwasu metylosulfonowego (MSA) (11). Oznaczenia metodą atomowej spektrometrii absorpcyjnej przeprowadzono na aparacie Pye Unicam SP 192 przy parametrach zalecanych przez producenta. Oznaczanie wykonano bezpośrednio z badanej wody, stosując w razie potrzeby odpowiednie jej rozcieńczenia (12).

3 Nr 2 Zawartość Li, Na, K, Mg, Ca w wodach siarczkowo-siarkowodorowych 169 WYNIKI I ICH OMÓWIENIE Wartości średnie stężeń jonów oznaczanych metali przedstawiają ryc Należy podkreślić, że wyniki analiz przeprowadzonych metodą chromatografii jonowej i atomowej spektrometrii absorpcyjnej (ASA) nie różniły się od siebie w istotny sposób. Także nieistotne różnice stwierdzono w przypadku badania wody z butelek kilkakrotnie otwieranych. Ryc. 1. Stężenie (ppm) jonów Li +. Fig. 1. Concentration (ppm) of Li + ions. Ryc. 2. Stężenie (ppm) jonów Na +. Fig. 2. Concentration (ppm) of Na + ions. W czasie analiz stwierdzono, że początkowe ilości oznaczanych jonów w badanej wodzie, były bardzo zbliżone do wyników otrzymanych przez biuro Balneoprojekt w listopadzie 2004 r. (13).

4 170 M. Jędrzejczak i inni Nr 2 Ryc. 3. Stężenie (ppm) jonów K +. Fig. 3. Concentration (ppm) of K + ions. Ryc. 4. Stężenie (ppm) jonów Mg 2+. Fig. 4. Concentration (ppm) of Mg 2+ ions. Natomiast w czasie przechowywania tej wody, ilości litu prawie nie uległy zmianie (bez względu na rodzaj opakowania), a ilości pozostałych metali lekkich wzrastały (szczególnie sodu i wapnia) w przypadku próbek przechowywanych w butelkach szklanych. Otrzymane wyniki potwierdzają znane fakty, że krótkie oddziaływanie wody na szkło wymywa tylko litowce (głównie sód), natomiast dłuższe prowadzi do wyługowania berylowców (głównie wapnia). Tłumaczyć to można tym, że pierwotnie wymyte litowce powodują wtórnie dalszą alkaliczną hydrolizę szkła. Atakujące działanie wody na powierzchnię szkła wiąże się z jego hydratacją ipęcznieniem, co jest wynikiem rozszczepienia hydrolitycznego krzemianów. Zjawisko to oczywiście nie zachodzi w przypadku butelek wykonanych z tworzyw sztucznych. Należy również podkreślić, że wymywanie składników ze szkła przyspiesza światło i wzrost temperatury, dlatego butelki z wodą należy przechowywać w odpowiednich warunkach w miejscu chłodnym i nieoświetlonym.

5 Nr 2 Zawartość Li, Na, K, Mg, Ca w wodach siarczkowo-siarkowodorowych 171 Ryc. 5. Stężenie (ppm) jonów Ca 2+. Fig. 5. Concentration (ppm) of Ca 2+ ions. Porównując wyniki oznaczeń jonów metali lekkich w wodzie ze źródła Wiesława z Buska-Zdroju z wynikami uzyskanymi przez innych autorów (14, 15) dla innych wód leczniczych, można stwierdzić, że zbliżone ilości litu (0,44 mg/dm 3 ) i magnezu (257 mg/dm 3 ), oznaczono w wodzie Słotwinka z Krynicy, natomiast podobne ilości sodu (4785 mg/dm 3 ) i wapnia (462 mg/dm 3 ), oznaczono w wodzie Zuber z Krynicy. WNIOSKI 1. Badana woda zawiera stosunkowo duże ilości sodu i potasu oraz magnezu i wapnia, które w pewnym stopniu wzrastały (głównie sodu i wapnia) w czasie przechowywania wody w szklanych butelkach, a nie zmieniały się w butelkach plastikowych. 2. Ze względu na zmiany w składzie ilościowym, zachodzące w badanej wodzie w czasie przechowywania, celowym jest okresowe jej analizowanie, ponieważ dokładna znajomość tego składu umożliwi właściwe dawkowanie terapeutyczne. 3. Wyniki oznaczeń jonów badanych metali, otrzymane metodą chromatografii jonowej (IC) i atomowej spektrometrii absorpcyjnej (ASA) były porównywalne ze sobą i bardzo zbliżone do wyników otrzymywanych od kilku lat przez specjalistyczne biuro Balneoprojekt w Warszawie.

6 172 M. Jędrzejczak i inni Nr 2 M. J ę drzejczak, I. Sowa, R. Kocjan STUDY OF THE VARIATIONS OF CONTENT OF LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, MAGNESIUM, CALCIUM IN THE SULFIDE/HYDROGEN SULFIDE MINERAL WATER FROM THE WIESŁAWA SPRING IN BUSKO ZDRÓJ DURING ITS STORAGE IN BOTTLES Summary Sulfide/hydrogen sulfide (SHS) waters containing at least l g of total sulfur per kilogram of mineral water are used in the drinking cure (crenotherapy) and in bathing therapy. In Poland, such water occurs, among others, in the Wiesława spring in Busko Zdrój. The objective of the study was to determine the relationship between the period of storage as well as the type of container and variations of content of Li +,Na +,K +,Mg 2+ and Ca 2+ cations in the water from the Wiesława spring in Busko Zdrój. The concentrations of the cations were determined by ion chromatography (IC) and atomic absorption spectrometry (AAS). The mineral water contains relatively large amounts of sodium and potassium as well as magnesium and calcium which tend to increase (mainly sodium and calcium) during storage of the water in glass bottles, while the concentrations were constant during storage in plastic bottles. Since washing-out of the elements from the glass is accelerated by light and elevated temperatures, glass bottles with the mineral water should be kept in cool and dark places. PIŚMIENNICTWO 1. Duda R., Jędrzejczak M.: Właściwości fizyko-chemiczne, mechanizm działania i zastosowanie lecznicze buskiej wody mineralnej siarczkowo-siarkowodorowej słonej. Farmacja Polska 2004; 60: Straburzyński G., Straburzyńska-Lupa A.: Medycyna fizykalna. PZWL, Warszawa Goszcz A., Kostka-Tra bka E., Grodzińska L., Sławiński M., Bieroń K., Jachym R., Kucharski K., Gryglewski R..J.: Wpływ kuracji pitnej wody siarczkowej ze źródła Wiesława z uzdrowiska Busko-Solec na gospodarkę lipidową, układ fibrynolityczny i trombogenezę płytkową u pacjentów z miażdżycą. Pol. Merk. Lek., 1997; 3: Legwan Z.: Zachowanie się osoczowych stężeń ACTH, β-endorfiny i kortyzonu u chorych z zespołami bólowymi kręgosłupa leczonych w uzdrowisku Busko-Zdrój. Praca doktorska WAM Łódź Szafranko J.: Wpływ kąpieli siarczkowo-siarkowodorowych na zachowanie się grup sulfhydrylowych w surowicy krwi u chorych z zespołami bólowymi odcinka szyjnego leczonych w Busku Zdroju. Praca doktorska WAM Łódź Branżowa norma BN-87/9567/ Branżowa norma BN 87/9576/ Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 4 września 2000 r. w sprawie warunków, jakim powinna odpowiadać woda do picia i na potrzeby gospodarcze, woda w kąpieliskach, oraz zasad sprawowania kontroli jakości wody przez organy Inspekcji Sanitarnej. Dz. U. Nr 82, poz Namieśnik J.: Przygotowanie próbek środowiskowych do analizy. WNT, Warszawa Dojlido J. (red.): Fizyko-chemiczne badania wody i ścieków. Arkady, Warszawa Pogocki D.: Wstęp do chromatografii jonowej. AGA Analytical, Warszawa Pinta M.: Absorpcyjna spektrometria atomowa. Zastosowania w analizie chemicznej. PWN, Warszawa Biuro Projektów i Usług Technicznych Branży Uzdrowiskowej Balneoprojekt w Warszawie. Analiza wody ze źródła Wiesława z Buska-Zdroju Kot A.: Zawartość sodu, potasu, wapnia, magnezu i litu w stołowych wodach mineralnych i leczniczych. Biopierwiastki w naszym życiu. Materiały III Lubelskiej Konferencji Magnezologicznej. Lublin 1998, Andrachiewicz M.: Oznaczanie zawartości sodu, potasu, wapnia, magnezu, żelaza i litu w wodach mineralnych i leczniczych. Praca magisterska AM Lublin Adres: Lublin, ul. Staszica 1.