Концентрация лития в водопроводной воде, бутилированной минеральной воде и воде реки Дунай в Венгрии

Jun 11, 2023

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 12543 (2023) Цитировать эту статью

Подробности о метриках

В связи с увеличением производства и переработки литиевых батарей во всем мире мы можем ожидать роста загрязнения литием водной среды и резервуаров с питьевой водой. Чтобы изучить текущий статус содержания лития в венгерской водопроводной воде, пробы были взяты из систем общественного питьевого водоснабжения 19 уездов Венгрии в сезонно выбранное время. В зависимости от источников воды, таких как береговая фильтрованная речная вода, поверхностные воды открытых водоемов и подземные воды, концентрации лития варьировали в пределах 0,90–4,23, 2,12–11,7 и 1,11–31,4 мкг/л соответственно, а медианные значения составляли 3,52, 5,02 и 8,55 мкг/л соответственно. Также определяли концентрацию лития в бутилированных венгерских минеральных водах, поскольку на суточное потребление лития может влиять потребление минеральных вод. Концентрации колебались от 4,2 до 209 мкг/л, тогда как медианное значение составляло всего 17,8 мкг/л. Кроме того, корреляция была обнаружена только между концентрациями лития и калия. Концентрация лития также была оценена в десяти точках отбора проб на венгерском участке реки Дунай, поскольку вода Дуная также является источником воды для дополнительных предприятий питьевого водоснабжения, использующих технологию береговой фильтрации. Средняя и медианная концентрации лития составили 2,78 и 2,64 мкг/л соответственно.

В связи с увеличением производства и применения литиевых (Li) батарей, а также переработки использованных батарей, необходимо оценить рост уровня Li в окружающей среде1,2,3,4. Особому риску подвергаются поверхностные воды, поскольку ионы лития невозможно удалить с помощью традиционных методов биологической очистки на очистных сооружениях (СОС). Недавнее исследование показало, что концентрация лития в сточных водах и сточных водах вторичной станции очистки сточных вод в Сеуле практически одинакова и варьируется от 0,69 до 8,2 мкг/л3. В результате ожидается, что ионы лития с высокой подвижностью будут проходить через банковские системы фильтрации, которые основаны также на процессах микробиологического разложения органических загрязнителей, а также на адсорбции и комплексном или хелатном образовании ионов металлов с функциональными группами биопленок5. Однако из-за низкого положительного заряда (+1) и относительно большого ионного радиуса катионы щелочных металлов имеют лишь недельную склонность к образованию комплексов с простым основанием Льюиса. Следовательно, увеличение концентрации лития в реках приводит к увеличению концентрации лития в береговых фильтрованных водах и в конечном итоге в питьевой воде.

Ли еще не отнесен к категории незаменимых микроэлементов для человека. Рекомендуемая диетическая норма для взрослых с массой тела 70 кг составляет 1 мг/день6. Основными пищевыми источниками Li являются крупы, картофель, помидоры, капуста и минеральные воды из определенных мест7,8. По оценкам, зерновые и овощи могут обеспечить от 66 до 90% ежедневно потребляемого лития9. Остальную часть составляют продукты животного происхождения, питьевая вода и напитки. Благодаря своему нормотимическому действию Li в форме карбоната стал одним из наиболее часто используемых препаратов при психиатрическом лечении. С 1949 года его используют для лечения биполярного расстройства10 и до сих пор рекомендуют для лечения острой мании и маниакальных эпизодов11,12. Типичные терапевтические пероральные дозы карбоната лития в день варьируются от 600 до 1200 мг13. С использованием высокобиодоступного хелата оротата также была разработана терапия низкими дозами лития14. Маршалл и др.15 представили обзор биохимических процессов и эффектов, вызываемых ионами лития и хелатами лития на людях.

В ряде исследований изучалась связь между концентрацией лития в питьевой воде и риском самоубийств, убийств и количеством арестов за употребление наркотиков16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27 ,28,29,30,31,32,33,34,35. Большинство этих исследований указывают на связь между более высокими концентрациями Li в питьевой воде и более низким риском самоубийства. В результате этих медико-биологических исследований в настоящее время доступно множество аналитических данных о концентрации Li в питьевых водах, полученных из различных водных источников по всему миру. Таблица S1 содержит список опубликованных концентраций Li. Эти результаты показывают, что, несмотря на отсутствие знаний об источниках этих питьевых вод, концентрации Li, измеренные в питьевой воде в различных странах, различаются на три порядка, а опубликованные средние концентрации варьируются от 0,48 до 56 мкг/л.