Χημική ανάλυση νερού: Μάθε τι πίνεις

Το νερό αποτελεί, ίσως, το πολυτιμότερο αγαθό για τον άνθρωπο και για τους ζωντανούς οργανισμούς. Για να χαρακτηριστεί ως πόσιμο, το νερό απαιτείται να καλύπτει ορισμένες προδιαγραφές με βάση τα ποιοτικά του χαρακτηριστικά. Θα δώσουμε έμφαση στις ουσίες που περιέχονται στο νερό και στα όρια συγκεντρώσεων που πρέπει να τηρούνται ώστε το νερό να μπορεί να καταναλωθεί με ασφάλεια.

Ο πρώτος κανονισμός σχετικά με την κατανάλωση νερού, προς αποφυγή μολυσματικών ασθενειών, εκδόθηκε το έτος 1912. Ο κανόνας απαγόρευε τη διάθεση ποτηριών κοινής χρήσης σε επιβάτες αμαξοστοιχιών, οι οποίες εκτελούσαν διαπολιτειακά δρομολόγια στις Η.Π.Α. Αργότερα, οι νομοθέτες αντιλήφθηκαν ότι η παραπάνω οδηγία είναι ελλειπής, αφού μικρόβια – βακτήρια μεταφέρει και το νερό, όχι μόνο ο άνθρωπος και το σκεύος το οποίο χρησιμοποιεί. Τα πρώτα λοιπόν κριτήρια καταλληλότητας πόσιμου νερού – λαμβάνοντας υπόψην την υγιεινή του ανθρώπου, του νερού και την καθαριότητα του σκεύους – νομοθετήθηκαν το έτος 1914 και αφορούσαν το συνολικό αριθμό βακτηρίων, ο οποίος δεν έπρεπε να υπερβεί τις δύο αποικίες βακτηρίων ανά 100 ml νερού. Τα πρώτα κριτήρια είχαν χαρακτήρα κυρίως πρόληψης της μετάδοσης ασθενειών από τις μετακινήσεις του πληθυσμού μέσω πλοίων και τρένων.
Ποιοτικά χαρακτηριστικά του πόσιμου νερού
Νάτριο (Na+)
Το νάτριο είναι ένα στοιχείο απαραίτητο για τον ανθρώπινο οργανισμό. Στους υγιείς ενήλικες, η περίσσεια νατρίου αποβάλλεται αυτόματα από το σώμα. Στα ευαίσθητα όμως άτομα, όπως αυτά που υποφέρουν από υπέρταση, τα βρέφη και οι ηλικιωμένοι, τα υψηλά επίπεδα νατρίου προκαλούν πρόβλημα και συνίσταται διατροφή φτωχή σε νάτριο. Για καθημερινή κατανάλωση, συνιστώνται εμφιαλωμένα νερά με μικρότερα ποσοστά νατρίου από 150 mg/L και ιδανικά μικρότερα και από 50 mg/L, ενώ το εμφιαλωμένο νερό που χρησιμοποιείται για την παρασκευή τροφής για βρέφη πρέπει να περιέχει όσο το δυνατό λιγότερο νάτριο.
Κάλιο (Κ+)
Αν και είναι ένα απαραίτητο στοιχείο για τον οργανισμό, το ανθρώπινο σώμα δυσκολεύεται να διαχειριστεί τα υψηλά επίπεδα καλίου, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται προβλήματα στα νεφρά, ακόμα και νεφρική ανεπάρκεια. Αν και δεν θεωρείται τοξικό, η μακροχρόνια έκθεση σε υψηλές συγκεντρώσεις καλίου θα πρέπει να αποφεύγεται και για καθημερινή κατανάλωση προτείνονται εμφιαλωμένα νερά με συγκέντρωση μικρότερη από 12 mg/L.
Μαγνήσιο (Mg2+)
Το μαγνήσιο αποτελεί μία κύρια διαιτητική απαίτηση του ανθρώπινου σώματος, αλλά και ένα κύριο παράγοντα, μαζί με το ασβέστιο, για τη διαμόρφωση της ολικής σκληρότητας του νερού, η οποία μειώνει τον κίνδυνο καρδιοαγγειακών παθήσεων. Για παιδιά ηλικίας έως 7 ετών, προτείνεται η κατανάλωση εμφιαλωμένου νερού με χαμηλά επίπεδα μαγνησίου, ενώ παράλληλα πρέπει να σημειωθεί ότι τα νερά που περιέχουν μαγνήσιο σε μορφή θειικού μαγνησίου μπορούν να λειτουργήσουν ως ισχυρά καθαρτικά για το ανθρώπινο σώμα.
Ασβέστιο (Ca2+)
Υπάρχει σε όλα τα φυσικά νερά και προέρχεται από τα πετρώματα (ασβεστόλιθος, δολομίτης, γύψος) δια μέσου των οποίων διέρχεται το νερό. Η συγκέντρωση ασβεστίου κυμαίνεται από μηδέν μέχρι μερικές εκατοντάδες mg/l ανάλογα με την προέλευση του νερού και συμβάλλει στην ολική σκληρότητά του. Δεν έχει αρνητικές επιπτώσεις στην υγεία.
Χλώριο (Cl-)
Το ανώτατο όριο για το χλώριο είναι 200 mg/L. Επίσης, αν το εμφιαλωμένο νερό προορίζεται για την παρασκευή ποτών, όπως για παράδειγμα το τσάι και ο καφές, επιθυμητή θα ήταν η επιλογή εμφιαλωμένου νερού με τη μικρότερη δυνατή συγκέντρωση χλωριούχων.
Θειικά (SO42-)
Το θειικό μαγνήσιο και το θειικό νάτριο είναι και τα δύο ισχυρά καθαρκτικά, έτσι μια ξαφνική αύξηση των επιπέδων τους μπορεί να επισύρει ισχυρές επιπλοκές στο συγκεκριμένο τομέα. Αυτό μπορεί να είναι ιδιαίτερα σοβαρό για τα μικρά παιδιά και τους ευαίσθητους ενήλικες, για το λόγο αυτό για καθημερινή χρήση προτείνονται εμφιαλωμένα νερά με συγκεντρώσεις θειικών μικρότερες από 30 mg/L.
Όξινα ανθρακικά (HCO3-)
Τα όξινα ανθρακικά συμβάλλουν στη διατήρηση της οξύτητας του πεπτικού συστήματος και διευκολύνουν την πέψη.
Νιτρώδη (NO2-) – Nιτρικά (NO3-)
Αποτελούν τμήμα του κύκλου του αζώτου στη φύση, επομένως υπάρχουν στα φυσικά νερά, αλλά η συγκέντρωση νιτρικών είναι συνήθως χαμηλή. Υψηλές συγκεντρώσεις οφείλονται σε λιπάσματα, απορρίμματα και ζωικά ή ανθρώπινα απόβλητα. Υπάρχουν ακόμη και στον αέρα, λόγω της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, με αποτέλεσμα να παρασύρονται από τη βροχή ή να αποτίθενται στο έδαφος. Σε αερόβιες συνθήκες, τα νιτρικά διεισδύουν στον υδροφόρο ορίζοντα. Τα πόσιμα νερά που περιέχουν μεγάλες ποσότητες νιτρικών υπάρχει κίνδυνος να προκαλέσουν στα παιδιά την ασθένεια μεθαιμογλοβιναιμία, λόγω της αναγωγής τους σε νιτρώδη.Τα νιτρώδη και νιτρικά, στο περιβάλλον του στομάχου, σχηματίζουν Ν – νιτροζοενώσεις, που είναι καρκινογόνες.
Οξύτητα (pH)
To pH, εκφράζει τη συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου (Η+) που περιέχει ένα υδατικό διάλυμα και ορίζεται ως η αρνητική λογαριθμική συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου. Η τιμή του pH στο νερό: (α) ρυθμίζει τους μηχανισμούς των αντιδράσεων που ελέγχουν την ποιότητα του νερού, (β) σε συνάρτηση με το δυναμικό οξειδοαναγωγής (Eh) καθορίζει τη χημική μορφή με την οποία ένα στοιχείο εμφανίζεται στο νερό και (γ) παρεμποδίζει ή επιταχύνει τις βιοχημικές διεργασίες, π.χ. τα κύτταρα ζώντων οργανισμών επιβιώνουν σε τιμές pH οι οποίες κυμαίνονται μεταξύ 5 και 9.
Θερμοκρασία (Temperature)
Η θερμοκρασία του νερού επηρεάζει τη γεύση του. Όσο αυξάνεται η θερμοκρασία, το νερό είναι λιγότερο εύγευστο γιατί εκδιώκονται τα διαλυμένα σ’ αυτό αέρια. Η πλέον ευχάριστη γεύση είναι μεταξύ 5 – 15 0C ( κυρίως 9 – 100C).
Όταν η θερμοκρασία του νερού υπερβαίνει τους 150C, πολλαπλασιάζονται τα τυχόν υπάρχοντα σε αυτό μικρόβια. Επίσης, ελαττώνεται η ικανότητα του να διαλύει αέρια, ενώ αυξάνει η διαλυτότητα σε στερεά, ή και επιταχύνονται οι βιολογικές δράσεις. Επίσης, αυξάνει το ποσό του απαιτούμενου χλωρίου και ευνοεί την ανάπτυξη των αλγών με συνέπεια την εμφάνιση δυσάρεστων οσμών και γεύσεων.
Σκληρότητα
Η σκληρότητα εκφράζει το σύνολο των διαλυμένων αλάτων ασβεστίου και μαγνησίου και εξαρτάται από τα πετρώματα που έχει περάσει το νερό. Διακρίνεται σε ανθρακική ( ή παροδική) σκληρότητα που οφείλεται στα όξινα ανθρακικά (διττανθρακικά) άλατα και στην μη ανθρακική (μόνιμη) σκληρότητα που οφείλεται στα υπόλοιπα άλατα (χλωριούχα, θειικά, νιτρικά, ανθρακικά). Μεγάλες τιμές σκληρότητας δεν αποτελούν κίνδυνο για την υγεία, αντιθέτως έχει βρεθεί σημαντική συσχέτιση μεταξύ αυξημένης σκληρότητας και μείωσης των καρδιαγγειακών παθήσεων. Επίσης, η σκληρότητα είναι επιθυμητή στην ζυθοποιία και αρτοποιία γιατί βοηθάει την ενζυματική δράση.
Το σκληρό νερό δεν έχει καλή γεύση, εμποδίζει το καλό βράσιμο των τροφίμων, δεν κάνει αφρό με το σαπούνι και δημιουργεί επικαθήματα στις σωληνώσεις και στις οικιακές συσκευές. Επίσης, σε ορισμένες βιομηχανίες (βυρσοδεψεία, βαφεία, χημικών και φαρμακευτικών προϊόντων) το σκληρό νερό είναι επιζήμιο στην κατεργασία και στο τελικό προϊόν. Νερό με σκληρότητα μέχρι και 500 mg/l CaCO3 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για πόσιμο, αλλά οι πιο καλές τιμές είναι μεταξύ 80 και 150.

Τοξικές ουσίες στο νερό
Αρσενικό (As)
Τα περισσότερα φυσικά νερά περιέχουν αρσενικό σε συγκεντρώσεις πάνω από 5 μg/l. Φθάνει στους αποδέκτες από τα μεταλλεία, αφού υπάρχει σχεδόν σε όλα τα θειούχα ορυκτά, από τα εντομοκτόνα και την καύση ορυκτών καυσίμων. Οι φυσικές πηγές αρσενικού στο περιβάλλον είναι οι ηφαιστειογενείς δράσεις και η αποσύνθεση της φυτικής οργανικής ύλης. Είναι τοξικό και πιθανόν καρκινογόνο. Η τοξικότητα του αρσενικού εξαρτάται από τη χημική και φυσική του μορφή, τη δόση, το χρόνο έκθεσης και τον τρόπο που εισάγεται στον ανθρώπινο οργανισμό. Προκαλεί βλάβες στο γαστρικό, νευρικό και αναπνευστικό σύστημα και διάφορες αλλοιώσεις στο δέρμα. Δόσεις μεταξύ 70 και 180 mg As είναι θανατηφόρες.
Κάδμιο (Cd)
Είναι ένα από τα τοξικότερα μέταλλα. Συναντάται στη φύση σε θειούχα ορυκτά με το μόλυβδο και τον ψευδάργυρο. Στα φυσικά νερά βρίσκεται κυρίως στα ιζήματα των βυθών και σε αιωρούμενα σωματίδια. Σε μη ρυπασμένα νερά, η συγκέντρωση του καδμίου είναι κάτω από 1 μg/l. Πηγές του καδμίου στο νερό είναι τα βιομηχανικά απόβλητα και η διάβρωση των γαλβανισμένων σωλήνων. Σε συστήματα ύδρευσης, που τροφοδοτούνται με νερό μαλακό χαμηλού pH, μπορεί να βρεθούν υψηλές συγκεντρώσεις καδμίου, επειδή αυτά τα νερά είναι πιο διαβρωτικά και η διαλυτότητά του καδμίου στο νερό εξαρτάται από το pH και τη σκληρότητα. Το κάδμιο προσβάλλει το συκώτι, τα νεφρά, το σπλήνα και το θυρεοειδή αδένα, εναποτίθεται στα οστά, όπου αντικαθιστά το ασβέστιο, προκαλώντας τη νόσο ITAI-ITAI. Έχει βρεθεί ότι προκαλεί καρκίνο σε πειραματόζωα και ορισμένες επιδημιολογικές μελέτες το συνδέουν με καρκίνο στον άνθρωπο.
Χρώμιο (Cr)
Στα φυσικά νερά, απαντάται συνήθως με τη μορφή εξασθενούς χρωμίου (Cr6+) και η παρουσία του συνδέεται κυρίως με ανθρωπογενείς δραστηριότητες. Το τρισθενές χρώμιο (Cr3+) είναι απαραίτητο στοιχείο για το μεταβολισμό των λιπιδίων και των σακχάρων και συντελεί στην πρόληψη της αρτηριοσκλήρυνσης και του σακχαρώδους διαβήτη, το εξασθενές χρώμιο όμως είναι ιδιαίτερα τοξικό και προκαλεί νεφρική ανεπάρκεια και ερεθισμό του εντερικού και γαστρικού βλεννογόνου.
Μόλυβδος (Pb)
Είναι πολύ τοξικό μέταλλο. Τα φυσικά νερά συνήθως περιέχουν μέχρι 5 μg/l μόλυβδο. Μεγαλύτερες συγκεντρώσεις οφείλονται σε απόβλητα ορυχείων, βιομηχανιών, στη διάβρωση μολύβδινων υδραυλικών εγκαταστάσεων. Μεγάλες ποσότητες μολύβδου υπάρχουν στην ατμόσφαιρα από τον τετρααιθυλιούχο μόλυβδο που προστίθεται στη βενζίνη σαν αντικροτικό. Στις περισσότερες χώρες, έχει εγκαταλειφθεί και χρησιμοποιείται αμόλυβδη βενζίνη. Επίσης χρησιμοποιείται για την παραγωγή μπαταριών, κραμάτων, χρωστικών, αντισκωριακών.
Οι επιπτώσεις του μολύβδου στην υγεία μελετήθηκαν πριν πολλά χρόνια, γιατί υπήρξαν δηλητηριάσεις από μόλυβδο στο πόσιμο νερό, που προήλθε από διάβρωση των μολύβδινων υδραυλικών εγκαταστάσεων. Αυτό είχε σαν αποτέλεσμα να εγκαταλειφθούν οι μολύβδινοι σωλήνες για το νερό και να απαγορευθεί η χρήση χρωμάτων με βάση το μόλυβδο για εσωτερική διακόσμηση. Είναι δηλητήριο με συσσωρευτική δράση. Προκαλεί βλάβες στο συκώτι, τον εγκέφαλο και το νευρικό σύστημα.
ΠΗΓΕΣ ΜΕΛΕΤΗΣ
1. Παππά, Γ. (2001), Υγειονομική σημασία των χημικών παραμέτρων στο νερό, Υπουργείο Υγείας & Πρόνοιας.
2. Τζίμα, Μ. (2012), Αξιολόγηση Ποιοτικών Χαρακτηριστικών Εμφιαλωμένων Νερών, Διπλωματική εργασία, Εθνικό Μετσόβειο Πολυτεχνείο.