Nr 5 - 6 (191 - 191) Maj - Czerwiec 2011 r.

Wiemy co pijemy?

Nuklidy promieniotwórcze w wodach pitnych na Śląsku – to temat badań Głównego Instytutu Górnictwa w Katowicach. Ich celem było opracowanie metod kontroli stężeń naturalnych i sztucznych nuklidów promieniotwórczych w wodach pitnych, praktyczne ich zastosowanie do badań ujęć wód pitnych oraz oszacowanie dawek dla ludzi, wynikających z obecności nuklidów promieniotwórczych. Szczególną uwagę zwrócono na ujęcia wód podziemnych, w których można było przewidywać występowanie podwyższonej promieniotwórczości naturalnej.

Opracowano metodykę badań różnych nuklidów promieniotwórczych w próbkach wód, wytypowanych wraz z Wojewódzką Stacją Sanitarno-Epidemiologiczną w Katowicach. Przeprowadzono ich badania a następnie oszacowano wpływ na potencjalnych konsumentów. Wyniki badań niektórych ujęć wód pitnych na Górnym Śląsku i zostały opublikowane w „Postępach Techniki Jądrowej”. Monitoring wód prowadzony był przez Laboratorium Radiometrii Głównego Instytutu Górnictwa we współpracy z Wojewódzką Stacją Sanitarno-Epidemiologiczną w Katowicach, zgodnie z wymaganiami Dyrektywy dla Wód Pitnych oraz Rozporządzeniem Ministra Zdrowia z 2007 roku. 

- Dla nas, ludzi, woda stanowi szczególną wartość w życiu codziennym. Służy jako środek do podtrzymywania i zaspakajania funkcji życiowych. Ma również swój niezmierny wkład w rozwój gospodarczy i postęp techniczny współczesnego świata - podkreśla dr hab. inż. Stanisław Chałupnik, prof. GIG w Zakładzie Akustyki Technicznej, Techniki Laserowej i Radiometrii.- Istnieje wiele różnych międzynarodowych wytycznych i zaleceń, mówiących o jakości wód przeznaczonych do ludzkiej konsumpcji. Zalecenia te jednak najczęściej nie mają obowiązującej mocy prawnej. Dopiero każdy indywidualny kraj w oparciu o nie, tworzy własne normy dotyczące jakości wody pitnej, biorąc pod uwagę swoje lokalne uwarunkowania środowiskowe, ekonomiczne, geograficzne itp. Podobnie wygląda problem monitoringu promieniotwórczości wód pitnych, która to dziedzina wymaga rozwiązań na skalę całego kraju, zgodnych z przepisami UE. A przecież dzięki monitoringowi można nie dopuszczać do spożycia wód o zbyt wysokiej radioaktywności. Przy zastosowaniu odpowiednich metod uzdatniania należy usuwać nuklidy promieniotwórcze z wód, i tym samym przyczyniać się do ochrony zdrowia i życia ludzkiego. 

Jednym z wiodących autorytetów w dziedzinie jakości wody pitnej jest Światowa Organizacja Zdrowia (WHO). Podejście ekspertów z WHO zgodnie z „Guidelines for Drinking Water Quality” w sprawie promieniotwórczości jest dwuetapowe: 

• wstępne badanie przesiewowe w celu określenia całkowitej aktywności alfa i/lub beta [w Bq/l]. Jeżeli otrzymane wartości nie przekraczają 0,5 Bq/l dla całkowitej aktywności alfa oraz 1 Bq/l dla beta, nie jest wymagane podejmowanie dalszych analiz. Woda nadaje się do picia. 
• w przypadku przekroczenia którejś z wartości należy określić stężenie promieniotwórcze poszczególnych radionuklidów, a następnie oszacować sumaryczną dawkę pochodzącą od ich wchłonięcia. Jeżeli nie przekracza ona wartości 0,1 mSv/rok woda jest zdatna do picia. Jeżeli obliczona dawka przekracza zalecaną wartość, woda nie powinna być spożywana. W tym wypadku należy przeprowadzić dodatkowe procesy uzdatniania, mające na celu usunięcie nuklidów promieniotwórczych z wody. 

W Unii Europejskiej aktami regulującymi ten problem są dyrektywy, z których najważniejszą jest Dyrektywa dla Wód Pitnych uchwalona przez Komisję Europejską w 1998 roku. Nie różnicuje nuklidów ze względu na pochodzenie, naturalne lub antropogeniczne, jak również nie określa wprost, które z izotopów radioaktywnych powinny być brane pod uwagę. Jedyny wyjątek stanowi izotop trytu ³H, którego dopuszczalna wartość jest wymieniona wprost i wynosi 100 Bq/l. 

Dyrektywa określa natomiast tak zwaną całkowitą dawkę wskaźnikową na poziomie 0,1 mSv/rok od izotopów promieniotwórczych zawartych w wodzie. Korzystając z wartości obciążających dawek skutecznych, podanych w Dyrektywie Rady Unii Europejskiej Nr 96/29 Euratom, dla jednostkowego wniknięcia nuklidu promieniotwórczego dla osób z poszczególnych grup wiekowych, przy założonym limicie dawki 0,1 mSv/rok, można wyliczyć maksymalne dopuszczalne stężenie aktywności danego izotopu w wodzie. Dodatkowym aktem prawnym, określającym dopuszczalne zawartości nuklidów promieniotwórczych w wodach jest Dyrektywa 2001/928/Euratom 2001. Dotyczy dodatkowej ochrony społeczeństwa przed możliwymi skutkami wysokich stężeń radonu w wodach pitnych, ze względu na możliwość podwyższonych stężeń tego nuklidu w powietrzu mieszkań, gdzie takie wody są używane do celów toaletowych. W Dyrektywie tej zawarte są dwa poziomy stężeń radonu - referencyjny, równy 100 Bq/l i zaradczy - 1000 Bq/l. W przypadku przekroczenia poziomu referencyjnego, wymagana jest dodatkowo kontrola stężeń radonu w mieszkaniach, do których dostarczana jest woda o takim stężeniu radonu. Natomiast przy przekroczeniu 1000 Bq/l wymagane jest podjęcie środków w celu obniżenia stężenia radonu w uzdatnionej wodzie. Dyrektywa ta podaje również dodatkowo poziomy referencyjne dla nuklidów pochodnych o długim okresie połowicznego zaniku, a więc ²¹⁰Pb i ²¹⁰Po. Poziomy te wynoszą odpowiednio 200 mBq/l dla ²¹⁰Pb i 100 mBq/l dla ²¹⁰Po. W Polsce istnieją również osobne przepisy dotyczące promieniotwórczości wód pitnych, które są przeniesieniem do polskiego prawodawstwa przepisów UE. Nie precyzują one jednoznacznie dopuszczalnej zawartości poszczególnych radionuklidów, z wyjątkiem trytu ³H, dla którego wartość ta wynosi 100 Bq/l. Limit poziomu wszystkich pozostałych nuklidów został określony jako całkowita dopuszczalna dawka skuteczna, wynosząca 0,1 mSv/rok. Polskie przepisy zostały uchwalone w ten sposób, by przestrzegać zarządzeń obowiązujących w całej Unii Europejskiej. 

Należy zwrócić uwagę na fakt, że dopuszczalne stężenia nuklidów promieniotwórczych w wodach należy obliczyć dla różnych grup wiekowych, gdyż wartości współczynników konwersji z Dyrektywie Euratom/29/96 dla nich różne. Uproszczony sposób podejścia stosuje natomiast WHO, które zakłada że zmiany współczynników konwersji są kompensowane różnicami w spożyciu wody i dlatego wystarczające jest wykonanie obliczeń dla osób dorosłych. 

Najbardziej znaczącymi nuklidami promieniotwórczymi w wodach pitnych są izotopy radu ²²⁸Ra i ²²⁶Ra oraz izotop ołowiu ²¹⁰Pb. Dla wszystkich grup wiekowych wchłonięcie ²²⁶Ra o takiej samej aktywności jak ²²⁸Ra, powoduje otrzymanie niższej dawki skutecznej niż w przypadku tego drugiego izotopu. 

- Jak widać z powyższych danych, najważniejszym nuklidem promieniotwórczym w wodach pitnych jest ²²⁸Ra - wyjaśnia prof. Stanisław Chałupik. - Prowadzi to do pewnych konsekwencji pomiarowych, związanych z monitoringiem wód rzecznych czy pitnych. Do tej pory najczęściej oznaczano w takich wodach stężenie ²²⁶Ra, gdyż jego pomiar jest prostszy i dla tego izotopu istnieje wiele metod pomiarowych, umożliwiających pomiary niskich stężeń tego izotopu w wodach. Bardziej skomplikowana jest sprawa pomiarów izotopu ²²⁸Ra, który jest emiterem niskoenergetycznego promieniowania beta. Tylko nieliczne laboratoria pomiarowe zajmują się oznaczaniem tego izotopu w wodach na poziomie środowiskowym. Ale nawet w takich przypadkach trudno osiągnąć jest odpowiedni poziom detekcji dla próbek wodnych. W naszym laboratorium przy pomiarach rutynowych wód kopalnianych (objętość próbki 1 litr, czas pomiaru 1 godzina) dolny próg detekcji dla ²²⁸Ra wynosi 0.040 kBq/m³. Porównując to z wyliczonym dopuszczalnymi stężeniami tego izotopu w wodzie pitnej dla grup krytycznych – 0.013 kBq/m³ dla niemowląt i 0.035 kBq/m³ dla nastolatków (12-17 lat), widać wyraźnie, że dla takich oznaczeń konieczne było zastosowanie niestandardowych procedur pomiarowych, przy zwiększonej objętości próbek badanych i/lub wydłużenia czasu pomiaru. Porównanie to uzmysławia, dlaczego kwestia opracowania i wdrożenia odpowiednich metod pomiarowych w laboratoriach zajmujących się monitoringiem środowiska jest sprawą bardzo ważną. 

W trakcie badań pobrano 20 próbek wód pitnych – surowych i po uzdatnianiu- dla których wykonano analizy zawartości izotopów promieniotwórczych, zgodne z wymaganiami Dyrektywy dla Wód Pitnych. Pobierane wody pochodziły zarówno z ujęć powierzchniowych jak i podziemnych. Objętość pobieranych próbek wynosiła 20 litrów, a po ich częściowym odparowania w próbkach tych oznaczano stężenia wybranych nuklidów. 

Wyniki badań próbek pobranych z ujęć wód pitnych na terenie Śląska wskazują na następujące prawidłowości: 

• W wodach z ujęć powierzchniowych (Goczałkowice, Dziećkowice, Maczki) występuje jedynie tryt i uran, jednak w bardzo niskich stężeniach, szczególnie w przypadku izotopów uranu. Dla innych nuklidów promieniotwórczych nie były przekroczone progi detekcji metod badawczych. 
• W wodach z ujęć podziemnych widać wyraźnie podwyższone stężenia izotopów radu lub/i uranu. I efekt ten występuje w wodach surowych praktycznie wszystkich tych ujęć. 
• W większości ujęć podziemnych stosowane są metody uzdatniania, mające na celu usunięcie żelaza i manganu (aeracja). Efektem tego część izotopów radu jest usuwana z wód pitnych, dzięki czemu ich stężenia w wodach uzdatnionych są niższe niż w wodach surowych, a szacowane dawki skuteczną także są niższe. 
• Aeracja nie wpływa na stężenia izotopów uranu, jednak najczęściej to nie one wnoszą największy udział do dawki efektywnej. Zalecane przez WHO dopuszczalne stężenie wagowe uranu w wodzie to 15 µg/l, co odpowiada 180 mBq/l, a wyliczone na podstawie Dyrektywy stężenie dopuszczalne wynosi ponad 1000 mBq/l dla niemowląt, jest zatem ponad 5-cio krotnie wyższe. 
• Nie zawsze metody uzdatniania są wystarczająco efektywne dla usunięcia izotopów radu z uzdatnianych wód. Powoduje to niewielki spadek stężeń izotopów radu w wodach uzdatnionych, jednakże niewystarczający dla zapewnienia odpowiednich parametrów w wodach kierowanych do sieci wodociągowej. 

Najlepszym tego przykładem jest ujęcie Dąbrowski w Jaworznie, gdzie pomimo zastosowania metod uzdatniania, jedynie około 20-25% radu jest usuwane z wód surowych, a tym samym stężenia w wodzie uzdatnionej są nadal podwyższone. Przyjmując zalecenia WHO można zauważyć, że dla każdej z badanych wód limit dawki 0,1 mSv/rok nie jest przekroczony. Stosując badania przesiewowe, czyli mierząc stężenia całkowitej aktywności nuklidów alfa i beta promieniotwórczych, także wyniki badań dla wszystkich badanych wód spełniają wymogi zaklasyfikowania ich jako wody zdatne do picia, gdyż całkowita aktywność alfa nie przekracza w żadnej z nich 0,5 Bq/l a całkowita aktywność beta nie przekracza 1 Bq/l. Dla niektórych z badanych wód przekroczony jest poziom wskaźnikowy całkowitej aktywności alfa ustalony przez Państwową Agencję Atomistyki - PAA (0,1 Bq/l). Tyle tylko, że zalecenia PAA stawiają wymóg badania w takich przypadkach stężeń ²²⁶Ra, ₂₃₈U i ²³⁴U a pomijają ²²⁸Ra, który w przypadku ujęcia Dąbrowski w Jaworznie wnosi do dawki około 90 procent jej wartości.

Oprac: Mira Borkiewicz