文摘

近年来,环境监测在科索沃的领土。这项研究代表了首次全面监测饮用水情况在科索沃的大部分领土。我们现在主要和次要的饮用水中微量元素分布样本科索沃。在我们的研究中,我们收集了951四个不同样本来源:private-bored井;自然流动的承压水;pumped-drilled井;和公共水源(自来水)。随机选择饮用水样本调查常规水分析使用电感耦合等离子体质谱法(ICPMS) 32个元素(李,是B、钠、镁、铝、钾、钙、V,铬、锰、铁、有限公司镍、铜、锌、Ga、, Rb, Sr,密苏里州,Ag)、Cd, Sn,某人,Te,英航,Tl, Pb, Bi, Th, U)。即使有设置指南基本饮用水中暴露在世界范围内,在发展中国家,例如科索沃,监测饮用水的缺乏仍然是一个重要的健康问题。本研究报告主要和次要的元素的浓度在科索沃的饮用水。此外,我们将展示在不同来源的金属浓度的变化。 Of the 15 regulated elements, the following five elements: Mn, Fe, Al, Ni, As, and U were the elements which most often exceeded the guidelines set by the EU and/or WHO.

1。介绍

水的重要性及其对人类健康和环境的影响导致的建立由欧盟水框架指令(WFD)(欧盟)。世界粮食日的目标是实现定性和定量的水体,到2015年,所有欧盟成员国(1]。而欧洲成员国继续控制污染源,专注于改善环境质量,发展中国家,例如科索沃,缺乏基本的监控任何一种水污染物,而且,因此,人类健康可能面临风险。

于2008年2月17日,科索沃宣布独立。最年轻的欧洲国家仍远远落后于欧洲中部的标准。之前1999年的战争,科索沃的矿业网站之一,“Trepca”, 40个矿山,铣,冶炼厂,和工厂,被认为是欧洲最重要的矿区之一(2]。现场生产已经停止,但没有金属接触的风险信息或矿业网站把他们浪费在科索沃的领土是可用的。冶炼、矿山、和工业活动导致金属污染的土壤,从而影响地下水的质量(2]。十多年后,仍没有研究环境污染及其对人类的影响。地下水运动相当缓慢;因此,即使污染沉积年前从工业、农业、甚至建筑活动将影响人类年后(3,4]。众所周知,自然发生的各种元素在世界许多地区地下水和许多人无知地暴露。缺乏研究和现代分析主要关注的是公共卫生设施。此外,科索沃已经有限的水资源在未来将是一个经济和社会发展的限制因素。任何新的科学发现和资源会有用科索沃当局和人员计划和构建未来水监测机构为自己的人口提供有效的防护措施,以及周边的人群。为了研究地下水在科索沃尚未进行。此外,除了自己的人口,科索沃的水质可能对周边国家产生负面影响,特别是考虑到科索沃的主要四个流域的流域在科索沃领土:“我Drini Bardhe”流入亚得里亚海在阿尔巴尼亚;“伊”和“摩拉瓦河e Binqes流入黑海通过塞尔维亚多瑙河对面;和“Lepenci”流入爱琴海在马其顿达(4,5),这意味着没有污水跨越到科索沃的领土。此外,欧洲安全与合作组织(欧安组织)的使命在科索沃在2008年的报告在人权报告水资源短缺,可怜的水利基础设施,污染水源,尤其是在农村地区。报告质疑井和弹簧的质量以及它们对人类健康的影响(5]。

欧盟和世界卫生组织(世卫组织)将饮用水质量的指南(6,7]。饮用水的指导方针的目的是保护消费者的健康。科索沃等发展中国家,需要遵守欧盟和监管指南并设置安全饮用水标准。

到目前为止,大多数的文章发表关于科索沃的环境国家重点是贫铀(4,8- - - - - -15与一些土壤科学研究[]2,16,17]。饮用水和/或地下水的流信息是有限的。这使我们探讨饮用水和/或地下水水质分析元素成分在科索沃的饮用水样品使用电感耦合等离子体质谱法(ICPMS)。ICPMS环境痕量分析是一个合适的分析技术检测较低限制,multielemental资格,和高样品处理量(18]。因此,我们的第一张照片的饮用水在科索沃和质量是否符合欧盟和饮用水标准的指导方针。我们测量32个元素(李,是B、钠、镁、铝、钾、钙、V,铬、锰、铁、有限公司镍、铜、锌、Ga、, Rb, Sr,密苏里州,Ag)、Cd, Sn,某人,Te,英航,Tl, Pb, Bi, Th, U),其中15个元素是由欧盟或规定。此外,我们将讨论和比较不同水源的质量。

2。材料和方法

2.1。研究网站的描述

科索沃10887公里的土地规模²(42°之间41 56.85′′′N和21°11′18.92′′E和42°39 59.20′′′N和20°26 59.26′′′E),人口大约200万,密度每公里大约有200人²。土地主要用于农业和林业工业活动。科索沃位于欧洲南部,在一个区域称为巴尔干半岛接壤,马其顿、阿尔巴尼亚、黑山和塞尔维亚。科索沃的地理位置连接欧洲中部和南部,以及亚得里亚海和黑海。这是相当具有重要战略意义的地区。

在科索沃,图1951人饮用水样本收集的私下里无聊的井,自然流动的承压水,注入打井,和公共水源(自来水)。大多数的样本来自私人,单独无聊井来自地下水。这些井代表的主要供水科索沃人口的大多数。水抽样点是随机选择的,主要是在农村地区和人口密度的基础上。采样点的信息收集在个体基础上为每个采样期间饮用水源和记录日志。

抽样与谷歌地球坐标点了,版本5,和记录日志,而科索沃的画地图,冲浪者,版本8.00(美国黄金软件有限公司,有限公司)使用。

2.2。试剂和参考资料

样品在这个领域与微量金属酸化年级67 - 70%硝酸(费舍尔科学,德国)。解决方案和参考资料的准备与Milli-Q水净化系统的电阻率18.2 MΩ厘米(美国微孔,米尔福德,MA)。浓硝酸(年利)从默克公司(德国达姆施塔特)进一步蒸馏石英subboiling蒸馏单元。股票的标准解决方案MerckVI multielemental(默克公司,达姆施塔特,德国)和通讯和电力行业(CPI)国际(美国加利福尼亚州圣罗莎)被用于制备外部和内部校准标准。商用引用水材料形成国家标准与技术研究院(NIST)标准参考资料(SRM), NIST SRM 1643 e(盖瑟斯堡,医学博士,美国),和部门Agrobiotechnology (IFA)测试系统(BOKU、Tulln、奥地利)引用水与认证元素浓度被用于分析质量控制。

2.3。样本收集和准备

之间的水样收集2009年6月,3月,2010年50毫升聚丙烯无菌本离心管(他一一Bio-One, Frickenhausen,德国)。为每一个采样点,相同的抽样团队收集样品。在抽样之前,水运行至少5分钟,和瓶冲洗三次水取样。瓶刚充满的最大体积的2/3,封闭的帽和动摇了大约30秒。冲洗水的瓶废弃的和充满水的上边缘。复制每个样本被收集作为备份。复制样本不习惯进行分析。在这个领域,100年μL微量金属品位67 - 70%硝酸是补充道。水样本标签与一个独特的样本编号和包装运输到格拉茨进行分析。所有的样本分析抽样后大约一个月。样品进行了分析。

水样本过滤和稀释前元素测量。他们被转移到10毫升聚苯乙烯单使用管(品牌,韦特海姆,德国)与硝酸酸化至10% (v / v)。研究表明,过滤和未过滤的样本之间的差异非常小,过滤可能事实上引入污染的样品(19]。此外,我们想要确切的饮用水的质量信息分发到科索沃的人。

所有校准标准解决方案和空白的解决方案准备的超纯水Milli-Q 10毫升聚苯乙烯管净化系统。三个不同的校准标准解决方案准备每天为了覆盖广泛的元素浓度的饮用水。第一组校准标准浓度范围为0.01比1μg / L,组成的Li元素,B,, V,铬、锰、铁、Co、Ni、Ga,,铜、锌、Rb,密苏里州,Ag)、Cd, Sn,某人,Te、Ba、Tl、铅、铋、Th, U,从1000 mg / L默克公司VI multielemental稀释标准溶液和1000 mg / L,某人,Sn, Th,分别从CPI股票的标准解决方案。第二组校准的标准浓度范围从5到100μg / L从1000 mg / L默克公司VI multielemental稀释标准溶液的Li, B,, V,铬、锰、铁、Co、Ni、Ga,,铜、锌、Rb, Mb, Ag)、Cd, Te,英航,Tl, Pb, Bi,第三个校准的标准解决方案与一个浓度范围从50到50000μg / L的钠、镁、钾、钙、锶准备从10000 Mg / L Na的标准解决方案,镁、钾、钙、和1000 Mg / L Sr CPI股票标准溶液,分别。校准用标准的解决方案是酸化至10% (v / v)与硝酸。最后,500年的内部标准μSc的g / L,通用电气,,,准备从1000 mg / L CPI股票标准的解决方案。

2.4。ICPMS

的常规分析水样进行使用电感耦合等离子体质谱法(ICPMS,安捷伦7500 ce、安捷伦科技、Waldbronn,德国)。ICPMS是配备一个碰撞/反应细胞系统,asx - 510 autosampler(美国内布拉斯加州CETAC),一个集成的进样系统(ISIS)和米拉雾喷雾器(加拿大安大略省Burgener研究公司)。以下没有气体的同位素测量模式(⁷李,⁹是,¹¹B,⁴³钙、^65年铜、^66年锌、^85年Rb,^88年老,^95年密苏里州,^105年Ag)^111年Cd,^118年锡、^121年某人,^125年Te,^137年英国航空公司^205年Tl,^208年铅、^209年Bi,^232年Th,^238年U)和氦模式(²³Na,²⁴毫克,²⁷艾尔,³⁹K,⁵¹V,⁵³铬、⁵⁵锰、⁵⁶铁、⁵⁹有限公司,⁶⁰倪,^71年遗传算法,^75年)。然而,⁴⁵Sc,^74年通用电气、^115年在,^175年陆被用作在线修正的内部标准。

2.5。测量和分析

在分析大量的样品以及大范围的元素组成,它是相当重要的证明在这项研究中使用的分析方法的目的是可以接受的。为此,我们日常仪器在线优化和使用内部标准执行。我们通过参考资料保证精确测量真实的测量并通过漂移控制和可重复的样品测量。

等离子体火炬校准等操作条件,射频功率和喷雾器流量选择高灵敏度和低氧化率。此外,合适的离子透镜电压为最大信号优化日常优化的解决方案(1μg / L, Y, Tl, Ce、有限公司铁、Se和Cr HNO 2%₃)。最大化信号、降低基体效应和平衡测量漂移,Sc的内部标准溶液,通用电气,和陆,覆盖的范围元素的所有原子质量分析,在线连续喷雾与100年的最终浓度μg / L。

确保准确的测量饮用水微量元素分析的样本,NIST SRM 1643 e和IFA试验系统引用水定期进行了分析。在测量范围广泛的元素,很难找到一个合适的参考材料的所有元素分析。进一步确保精确分析方法在整个样本的分析,一个空白,漂移控制和重复样品重复测量后每15日样本。重复的样品的浓度几乎相同,此外,漂移稳定性的28小时。

从池中951个样本,我们重新取样32个样本和不切实际的浓度较高的某些元素。重复样本之间的比较结果显示良好的协议。

大多数的样品的元素浓度高于计算量化限制,主要元素检测极限μg / L规模取决于元素,而微量元素的检出限是在ng / L的范围内。我们只存在元素浓度高于最低的最小浓度测量校准标准(0.01μg / L)。

统计,数据是由占据数据分析和统计软件,版本7.0(美国占据公司(TX)和Excel 2007。一个统计学意义()不同的饮用水源不同元素浓度测量进行了测试。

因为高的百分比低于样品的极限量化(87%,Ga 70% Ag) 96%, Sn 73%, Te 71%, Tl 84%, Bi 95%,和Th 83%)只有23 32个元素分析的报道和讨论。水星需要保护,在现场抽样在科索沃和结果将不会报告或讨论。此外,为了简便起见,你将在别处讨论。

3所示。结果与讨论

饮用水的质量是一个世界性的问题。监控它的质量是很重要的在任何进一步的预防措施(20.]。本研究介绍和报告水平的金属浓度的饮用水和/或地下水样品通过分析四种不同的水源样本科索沃。

微量元素的浓度NIST 1643 e SRM参考水溶液常被用来验证分析技术在测量。质量控制结果的认证和测量值NIST 1643 e SRM引用水,表中给出1。用注册值测量值吻合较好。

主要统计参数(平均值、最小值最大,中位数,和第25和第75百分位)的元素浓度(μg / L)的四个来源的饮用水进行了总结在表2。表2还显示百分比≤定量限以及欧盟和/或限制饮水的指导方针。从951年样本,68.0%是private-bored样本,21.1%,自然流动的承压水,7.4% pumped-drilled远,3.5%来自公共水源。Private-bored饮用水源是主要水供应商科索沃人口的绝大多数,因此它需要更多的关注。

分析了饮用水与欧盟的限制和建议,饮用水标准(表2)。表3礼物的样品数量超过欧盟和指导方针在饮用水的水平,分别。它可以清楚地确定,样品超过的限制大多是private-bored井,然后自然流动的承压水,pumped-drilled好,分别和公共水源。的14 (U除外)由欧盟和/或监管元素,通常超过了设置水平的元素,该元素的总样本相比,锰、铁、铝、镍、和。

从表2它可以清楚地确定,有一个大变化的元素浓度和元素浓度的不同来源的类似的情况。此外,对于大多数小元素分析,我们遇到了一个范围广泛(2 - 4个数量级)的元素浓度。这个跨度不是作为主要元素明显(钠、镁、钾、钙),然而,中等浓度之间的不同来源的主要元素和一些小元素,分别(表2)。Mn意味着来源之间的浓度变化显著,最高浓度private-bored井。类似的模式被铁、铬、Co、锌、Cd,和某人无法解释这些变化由于缺少地质与环境研究在科索沃。然而,一个人可以假定元素显示更高的数量级可能没有溶解度控制在氧化环境中如果存在;他们可能是氧化还原和pH敏感或有不同浓度在岩石21,22]。此外,方差分析分析我们测试源变化是否意味着是相等的。因此,我们决定组织之间的浓度显著不同的以下元素:Li Na、镁、钾、钙、,Rb, Sr,密苏里州,某人,英航。此外,我们测试了不同水源之间的方差差异平等的方差与使用Bartlett的试验值小于0.05,显示跨组差异是不一样的。在这种情况下,我们认为唯一元素具有相同的方差不同的水源是毫克。

在我们的研究中我们发现了至少792个样本超过一个或多个元素的欧盟和/或饮用水集中指导方针。这些样品不是来源之间的明显不同。如果我们考虑四个或更多的标准元素超过任何指南,我们发现只有57个采样点超过设定浓度指南,从中我们可以注意到,大多数的这些采样点private-bored良好(43.9%),其次是自然流动的承压水(38.6%),pumped-drilled(10.5%),分别和公共水源(7.0%)。Private-bored好饮用水源中占主导地位的最高浓度的样品数量超过了指导方针。

我们还执行一些线性回归分析测试的影响深度(1 - 150)和年龄(250年)的水源和饮用水经度和纬度的风险。无论是深度还是显示年龄与污染物的浓度相关。后消除最高的变量我们发现纬度和经度值作为重要的变量。回归分析显示,随着纬度的增加,水源的风险更高的元素在水中浓度增加。类似的回归分析显示一个类似的模式与经度:增加水源的经度显示更高的风险元素浓度的增加。这意味着科索沃的东北地区应该有更多的受污染的样品。在图2,我们显示锰浓度的分布。

3.1。健康的影响

选定元素的重要性和健康影响进行了讨论。特别注意给元素超过欧盟和指导方针,然而,一些不受监管的元素指出健康的影响进行了讨论。

以前,我们挑出锰、铁、镍、,和铝元素超过欧盟和指导方针的最大数量的测试样品。根据世卫组织,当高浓度锰和铁,铁细菌可能会导致存款的饮用水源,因此,可能会影响饮用水的可接受性(7]。

锰(Mn)是一个重要的元素在少量主要用于骨骼发育和氨基酸的代谢,脂类和碳水化合物。然而在过多,Mn已被证明是有毒导致婴儿多动症行为和神经毒素效果。此外,地区饮用水中高浓度的Mn报告高婴儿死亡率(23]。在大脑中,高剂量的锰可导致帕金森综合症(22,24]。饮用水中高浓度的Mn也会引起一个不愉快的味道22,25]。温和的饮用水中锰的存在没有直接的健康影响,但沉淀在水中锰可导致审美和基础设施问题。一个沉淀锰通常是黑色的22]。在我们的分析中,共有74个样本超过50的饮用水限制μ欧盟设定的g / L和只有20个样本超过400的极限μg / L组。最高浓度的锰在私人水井观测。

铁(Fe)是一个必要的元素对人体的生理功能,但过量可导致急性铁中毒(21]。欧盟指导方针对饮用水中菲是200μg / L,这是超过62个样本。

镍(镍)是一个重要的元素在少量,但在高浓度可引起心脏和肝脏损伤和皮肤过敏21,26]。欧盟指导方针的倪饮用水(20μg / L)超过23个样品中,只有5样品超过世界卫生组织指南(70μg / L)。至于其他元素(表2),私人水源样本数量最多超过推荐值。

超痕量砷()是一个重要的元素的数量和浓度更高的饮用水中是一个世界性的问题。国家,如匈牙利、印度和孟加拉国有应对严重的健康问题造成的饮用水中高浓度的。记录,是致癌物,剧毒。慢性中毒导致皮肤损伤和血管疾病(21,27]。在科索沃,饮用水中的浓度水平更高的私人水井比其他来源。最大容许浓度为10μg / L(欧盟和)是谁超过29个样品的23个来自私人水井。

铝(Al)被认为是更少的有毒21]。然而,研究表明,饮用水中的铝已经相关流行病学阿尔茨海默病(28]。谁没有监管限制饮用水中。200年μg / L欧盟设定的限制对饮用水中的铝是超过36个样本的18岁来自私人水井。

硼(B)一直被认为是一种有毒元素,积累在人体和损伤神经系统(21]。饮用水样品分析在这项研究中超过500年的规范价值μ20 g / L样本的16个来自私人水井。

3.2。水的质量

大部分样品的四个来源是采样直接从管道系统(一个普通家庭配水系统),或其他采样设备(例如,水桶和电子泵),可以说污染发生的基础设施或运输方法。然而,我们的目标是提供基本的分析使用一个现实的方法饮用水由科索沃人口分布和消费。此外,研究表明,当水运行抽样前至少五分钟,水的基本概要文件类似于自然地下水结构(29日]。

元素浓度结果表明,少数例外的饮用水是合理接受的一些元素是远远高于欧盟和指导方针。我们相信,高数量的饮用水和/或地下水样本深度从1到150米是一个很好的水的质量在科索沃的代表。科索沃的周边国家缺乏类似的研究,进一步判断该地区的水质无法评估。在未来,我们的研究可以用来评估和关联不同的环境因素造成的污染。

4所示。力量和当前研究的局限性

我们已经确定了32个元素的浓度在近1000个水样与ICPMS印花布科索沃。一个严格的QA / QC协议是保证准确的结果。ICPMS痕量金属分析是目前最强大的技术,允许检测重金属的浓度低至1 ng / L。我们的结果是非常有用的科索沃当局未来的监测研究。尽管我们发现一个相当积极的情况对于大多数的元素,我们必须承认,我们的研究并没有涵盖所有可能的污染通常存在于水。我们确定的大部分元素除了卤素。氟,饮用水中常见的污染物,不能确定ICPMS是因为它的高电离势。同时,有机污染物没有当前研究的目的。

5。结论

这项研究的结果应该提高饮用水质量的重要性的意识在科索沃以及提高卫生当局在科索沃的沟通与私营饮用水源的主人。饮用水的现状和/或地下水在科索沃卫生和政府当局可以使用创建规则,设置允许元素浓度水平的饮用水。幸运的是,在大多数的水样分析,元素浓度低于欧盟和饮用水的限制。流行病学研究应遵循与报道的后果与元素浓度较高区域的采样点在科索沃。此外,监测季节性变化EU-regulated元素是必需的。

利益冲突

作者报告说,他们没有竞争金融和个人利益可能不适当地影响这项工作。

确认

作者承认支持奥地利国际合作教育和研究机构(OeAD)和Prishtina大学的。作者是感激和感谢Lumnije太太和先生Xhevat贝里沙收集样品的过程中对他们的帮助。作者感谢科索沃的居民的好客和愿意让他们样品用水,他们感谢托尼·雅各布博士的这篇文章的校对。