نيترات در آب آشاميدني-محاسبه ريسك سلامت

نیترات در ب

غلظت بالای نیترات در آب آشامیدنی به عنوان یکی از آلودگیهای شیمیایی آب شرب شناخته شده و با ویژگیهای آب آشامیدنی سالم مغایر است. ولی میزان اثر گذاری و عوارض نوشیدن آب حاوی نیترات در نوزادان، کودکان و بزرگسالان با یکدیگر متفاوت است. محاسبه ریسک سلامت غیر سرطانی نیترات در منابع آب شرب رودخانه هراز برای گروه های سنی مختلف در این مطالعه انجام شده است.

بدیهی است که آب از اساسی ترین نیازهای جوامع انسانی است، زندگی بدون آن غیر ممکن می نماید. وجود آلاینده نیترات به عنوان یکی از مهمترین و شایع ترین آلاینده منابع آب زیرزمینی و آب‌های جاری به شمار می رود که از مهم ترین  دلایل بروز این آلودگی مربوط به دفع غیربهداشتی فاضلاب‌های انسانی و صنعتی و مصرف بی رویه کودهای شیمیایی در کشاورزی حاشیه رودخانه است.

نيترات در آب آشاميدني

شرب آب آلوده به نیترات در کودکان منجر به بیماری خونی MOTHEMOGLOBINEMIA (سندروم کودک آبی) به واسطه تبدیل نیترات به نیتریت و متعاقب آن ترکیب نیتریت حاصله  با هموگلبین در خون کودکان است که قادر به حمل اکسیژن نیست. در گروه‌های سنی بالاتر نیز خطراتی از قبیل سقط جنین، ناباروری و انواع گوناگونی از سرطان‌ها  را به دنبال دارد.

با استناد به استاندارد سازمان جهانی بهداشت (WHO) و سازمان استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، حداکثر مجاز نیترات در آب آشامیدنی معادل ۵۰ میلی‌گرم بر لیتر می باشد.

در خصوص آلودگی نیترات در منابع آب شرب ایران، مطالعات زیادی انجام شده است. در نتایج مطالعه  غلظت آلاینده نیترات در برخی مناطق شهرستان خواف در استان خراسان رضوی نشان می‌دهد غلظت این آلاینده بعضا بیش از ۵ برابر حد مجاز استاندارد است. بررسی ارزیابی ریسک آلاینده نیترات در آب آشامیدنی شهر زاهدان در مناطق شهری و روستایی نشان می‌دهد میزان ریسک غیرسرطان زایی این آلاینده در گروه کودکان بیشتر از زنان و مردان می‌باشد.

در پژوهش دیگری که بر روی آب آشامیدنی مناطق شهری و روستایی شهرستان بستان آباد در استان آذربایجان شرقی انجام شده است، مشخص گردید پارامتر HQ در ۵.۵۵ درصد نمونه آب‌های شهری و ۱۱.۲۵ درصد نمونه‌های أب روستایی برای گروه  سنی کودکان بیش از ۱ بوده و به معنای در معرض ریسک بودن این گروه سنی است.

این مطالعه جهت شفاف شدن میزان خطر سلامتی با نوشیدن آب شرب حاوی آلاینده نیترات در شبکه توزیع آب آشامیدنی از منبع رودخانه هراز در نقاط مورد مطالعه پرداخت شد که می تواند راهگشای مدیران مربوطه در برنامه ریزی و اتخاد سیاست‌های پیشگیرانه در آلودگی منابع آبی باشد.


شرکت دانش بنیان مهندسی فران، خدمات طراحی و ساخت واحدهای تصفیه آب آشامیدنی با هدف کاهش آلاینده های آب از جمله نیترات را ارائه می دهد.


منابع نيترات در آب رودخانه هراز

منطقه مورد مطالعه رودخانه هراز شامل روستاها، شهرها، مراکز پرورش ماهی و معادن سنگ و شن و ماسه است که از عوامل تاثیرگذار در بروز آلودگی از جمله آلاینده نیترات در آب رودخانه هستند. اطلاعات حاصل از نمونه برداری و آنالیز غلظت نیترات در این مقاله، از گزارش سال ۱۳۹۹ سازمان حفاظت محیط زیست استخراج شده است.

مختصات معادن سنگ و شن و ماسه در منطقه مورد مطالعه در جدول ۱ گرد‌آوری شده است.

مختصات مراکز پرورش ماهی نیز در جدول شماره ۲ گردآوری شده است.

منطقه مورد مطالعه مشتمل بر ۱۸۹ شهر و روستا است. در طول رودخانه هراز و شاخه های فرعی آن تعداد بسیاری از این تعداد روستا واقع شده و دارای جمعیت بومی و شهری به خصوص از استان تهران هستند. اصلی ترین شهر در این منطقه، شهر آمل با جمعیتی بالغ بر ۲۴۰ هزار نفر است که در دو سوی رودخانه رشد کرده است. این شهرها و روستاهای مجاور رودخانه هراز یکی از عوامل آلودگی رودخانه هراز هستند.

جدول شماره ۱: مختصات معادن سنگ، شن و ماسه در منطقه مورد مطالعه

تخلیه پساب به رودخانهرودخانه .UTM-Long.UTM-LatNAME
داردبلده6144614001366سنگ شکن شرکت معدنی وازی نور
داردهراز6152523987377شرکت پیماب
داردهراز6142823988987شرکت واریزه کهرود
بدون شستشوهراز6227284010973سنگ شکن کشوری
داردهراز6223024009709سنگ شکن محسنی
داردهراز6220564008246سنگ شکن ولی زاده
داردهراز6227514000222شرکت شن و ماسه چالدران
داردهراز6227724009334کارگاه سنگ شکن حق شناس
داردهراز6228294004424کارگاه سنگ شکن رضوانی و شرکا
داردهراز6227104017476سنگ شکن ساری سازه و بتن آماده
داردبلده6152314001053شرکت دانه بندی و شن و ماسه قائم بلده
داردبلده6155374000947سنگ شکن بزرگی
داردبلده6155644001152شرکت شستشو و دانه بندی شکاف کوهسار
داردهراز6169684000706شرکت معدن نصر آمل
داردهراز6156263990291شستشو و دانه بندی شن و ماسه
داردهراز6142773900040واحد شستشو و دانه بندی شن و ماسه روبن سازه
داردهراز6155113904773کارگاه شستشو و دانه بندی شن و ماسه آوین دژ هراز
داردبلده6227344012257شرکت دانه بندی و شستشوی شن و ماسه شیمی کوه
داردهراز6194724000455کارگاه شستشو و دانه بندی شن و ماسه جانبازان
داردهراز6188484000403شرکت دانه بندی و شستشوی سازه کار
داردهراز6185854000500شرکت دانه بندی و شستشوی ماسه سیاه بیشه جوان
داردهراز6188454000201شرکت شستشو و دانه بندی ماسه سیاه بیشه
داردهراز6228224005792کارگاه شستشو و دانه بندی شن و ماسه آمل ماسه
داردهراز6138933994937شرکت شستشو و دانه بندی شن و ماسه البرز کوه

با توجه به اینکه ممکن است آب مصرفی در سنگ شکن های مذکور از محل پسابهای تصفیه شده بوده و همچنین در حین فرایند شستشوی ماسه مقادیر زیادی از آلودگی در قالب افزایش TDS و TSS از از نقاط وارد رودخانه هراز می‌شود.

جدول شماره ۲: مختصات مراکز پرورش ماهی

عرض جغرافیاییطول جغرافیاییردیف
35/8652/131
35/8652/132
35/8752/163
35/8752/174
35/8752/175
35/8752/176
35/8852/187
35/8852/188
35/8852/199
35/8952/2010
35/8952/2111
35/8952/2112
35/9052/2213
35/9052/2214
35/9052/2215
35/9052/2216
35/9152/2517
35/9252/2618
35/9352/2719
35/9352/2720
35.9352/2721
35.9452/2622

در مطالعه انجام شده بر روی کیفیت آب رودخانه هراز، نمونه‌برداری از ۱۴ نقطه به شرح جدول ۳ نمونه‌گیری انجام شده است. از هر نقطه نیز جهت اطمینان در اندازه‌گیری پارامترها ۳ نمونه برداشت شده است.

میانگین غلظت نیترات در این ۱۴ نقطه با استناد بر مقادیر RfD توصیه شده در سازمان حفاظت از محیط‌زیست(EPA) و با محاسبه HQ حاصل، مورد ارزیابی ریسک آلاینده نیترات و نتیجه‌گیری حاصل از محاسبات انجام شده قرار گرفته است.

 

ريسك سلامت نيترات در آب آشاميدني

با توجه به اینکه آژانس تحقیقات سرطان (IARC) و سازمان حفاظت از محیط زیست آمریکا (USEPA) آلودگی نیترات را در زمره آلاینده غیر سرطان‌زا طبقه بندی کرده‌اند، در این مقاله ریسک غیرسرطان‌زایی ناشی از آلودگی نیترات در آب شرب با منبع آبی رودخانه هراز با استفاده از روابط ذیل محاسبه شده‌است:

HQ=EDI/RfD       (۱)

که در آن:

میزان ریسک غیر سرطان‌زایی : HQ

مقدار دوز مرجع بر حسب میلی گرم بر کیلو گرم وزن بدن در روز :RfD

جهت محاسبه میزان دریافت روزانه (EDI)  از رابطه (۲) استفاده می‌شود:

EDI = C × IR ×ED ×EF/BW ×AT

که در آن:

برآورد جذب روزانه نیترات در بدن برحسب میلیگرم به ازای کیلوگرم وزن بدن در هر روز:EDI

غلظت نیترات در آب شرب برحسب میلیگرم بر لیتر:C

مقدار شرب آب روزانه برحسب لیتر در روز: IR

تناوب در معرض آلودگی قرارگرفتن برحسب روز در سال: EF

مدت در معرض آلودگی بودن برحسب سال: ED

وزن بدن به کیلوگرم: BW

متوسط بازه زمانی در معرض آلودگی به روز : AT

مقدار پارامترهای مورد استفاده در این ارزیابی در جدول شماره ۴ گردآوری شده است.

لازم به توضیح است اگر مقدار HQ محاسبه شده بیشتر از ۱ شود، به معنای  وجود ریسک سلامتی غیر سرطان‌زایی در آب شرب مورد مطالعه بوده و می‌بایست تهمیدات پیش‌گیرانه جهت کاهش غلظت آلاینده نیترات در آب رودخانه با راهکارهایی نظیر تدوین استانداردهای سخت گیرانه در تخلیه فاضلاب به رودخانه، پایش دقیق و مستمر خروجی تصفیه خانه‌های پساب و بکارگیری فرآیندهایی در کاهش غلظت نیترات در تصفیه خانه‌ها مورد بررسی و اجرا قرارگیرد.

اگر میزان HQ محاسبه شده کمتر از ۱ باشد، بیانگر این واقعیت است که آب مصرفی اثر سویی بر سلامت انسان نداشته و شرایط امن حاکم است.

به دلیل وجود تفاوت‌های فیزیولوژی در گروه‌های سنی مختلف و نیز تفاوت در نسبت میزان آب مصرفی روزانه به وزن بدن در پژوهش حاضر، جامعه مورد ارزیابی به چهار گروه نوزاد(کمتر از دو سال )، کودک و نوجوان (۶ تا ۱۸ سال) و بزرگسال (بیش از ۱۸ سال) تقسیم شده است.

جدول شماره ۴: مقادیر پارامترهای مورد استفاده در محاسبات ارزیابی ریسک

گروه سنیDI(lit/day)BW(Kg)RfD(mg/Kg.Day)
نوزاد171/6
کودک و نوجوان1/5421/6
بزرگسال2701/6

در پژوهش انجام شده، غلظت تمامی نمونه‌های برداشتی از ۱۴ ایستگاه نمونه برداری، در مقایسه با غلظت توصیه شده توسط EPA و استاندارد ملی ایران، کمتر از مقدار مجاز بوده است.

جدول شماره ۵: غلظت نیترات برحسب میلی گرم بر لیتردر ۱۴ ایستگاه مورد اشاره در جدول شماره ۳

1413121110987654321ایستگاه
1213121313131315121313132013غلظت نیترات

جدول شماره ۶: محاسبه آماری و گردآوری مقادیر حداکثر،حداقل،میانگین و انحراف معیار غلظت نیترات

(با استناد به داده های جمع آوری شده در جدول۵)

حداکثر غلظت نیترات mg/lit۲۰
حداقل غلظت نیترات mg/lit۱۲
میانگین غلظت نیترات mg/lit13/43
انحراف معیار1/953

جدول شماره ۷: مقادیر  HQ محاسبه شده برای گروه های سنی مختلف

HQگروههای سنیگروههای سنیگروههای سنی
HQنوزادانکودکان و نوجوانانبزرگسالان
میانگین1/920/480/38
حداقل1/710/430/34
حداکثر2/860/710/57

 

ارزیابی نيترات در آب رودخانه هراز

آلودگی نیترات آب آشامیدنی از منابع آبهای سطحی و یا زیرزمینی به دلیل نشت پسابهای کشاورزی، کودهای شیمیایی و فاضلابهای بهداشتی، در بسیاری از نقاط ایران، چالشی بسیار جدی است. نمونه برداریهای انجام شده در این پژوهش، و مقایسه نتایج آن با حداکثر مجاز غلظت نیترات در آب آشامیدنی توصیه شده توسط WHO ( 50 میلی گرم بر لیتر)، نشان داد همگی نمونه های برداشت شده در بازه قابل قبول قرار دارند.

محاسبه پارامتر HQ محاسبه شده در این پژوهش برای گروه های مختلف سنی نشان می دهد، اگرچه غلظت آلاینده نیترات در کلیه نمونه های برداشت شده در بازه مجاز هستند، اما گروه سنی نوزادان حتی در نقاط با حداقل آلودگی، بالقوه در معرض ریسک غیرسرطانی قرار دارند. HQ محاسبه شده برای این گروه سنی، حداقل، ۷۱/۱، میانگین، ۹۲/۱ و حداکثر، ۶۸/۲ بود که همگی بزرگتر از یک هستند و این مواجهه در قالب شرب آب بصورت مستقیم، نگران کننده است.

نظر به اینکه در این مقاله افراد مورد مطالعه به سه گروه سنی نوزاد، کودک و نوجوان، بزرگسال تقسیم بندی شده است، متوسط پارامتر ED برای نوزادان، ۱ سال، کودکان و نوجوانان، ۱۲ سال، و برای بزرگسالان، ۴۰ سال در نظر گرفته شده و بر مبنای حداکثر سن گروه سنی نبوده است.

از دلایل اینکه آشامیدن آب رودخانه هراز تنها برای نوزادان، با ریسک بالا ارزیابی شده است، نسبت وزن آب شرب روزانه به وزن بدن است که در مورد نوزادان، این نسبت، حدود ۵ برابر بیشتر از سایر گروههای سنی است و این موضوع جذب روزانه نیترات (EDI) در بدن نوزادان را به میزان قابل توجهی در مقایسه با سایر گروه های سنی افزایش داده است.

جهت رفع این نگرانی علاوه بر اینکه توصیه می گردد برای نوزادان ساکن در این منطقه از آب معدنی در بطری استفاده شود، لازم است تمهیدات سخت گیرانه زیست محیطی برای کلیه مراکز پرورش ماهی و صنایع در مجاورت رودخانه جهت پایش مداوم کیفیت پساب خروجی از آنها و نیز جمع آوری و تصفیه پسابهای بهداشتی در شهرها و روستاها قبل از رها سازی در زمینها، چاهها و رودخانه ها، در دستور کار قرار گیرد. حذف نیترات از آب آشامیدنی یا کاهش آن با بهره گیری از فرایندهای مختلف تصفیه آب برای نوشیدن آب در بلند مدت ضروری است.

منبع: مقاله “ارزيابي ريسك غير سرطاني نیترات در منابع آب آشامیدنی از رودخانه هراز” ارائه شده در اولین همایش ملی مدیریت کیفیت آب