Onko uraani ja mangaani talousvedessä terveysriski?

Uraani ja mangaani talousvedessä – onko terveysriski?

Tutkimusprofessori Hannu KomulainenYmpäristöterveyden osasto

Kuopio

2

Uraani ja mangaani talousvedessä

Esityksen sisältö:

• Mangaani Talousveden mangaanin aiheuttama terveysriski (Suomessa) Toksisuus ja muut haitat Esiintyminen talousvedessä

• Uraani Talousveden uraanin aiheuttama terveysriski (Suomessa) Toksisuus Esiintyminen talousvedessä

Veden vaarat IX, 29.8.2013, Hannu Komulainen

3

Mangaani talousvedessä

Mangaani juomavedessä on terveysriski! (myös Suomessa, kaivovedet)


4


• Terveysriski erityisesti lapsille (sikiöaikainen altistuminen – altistuminen lapsuusiässä, tutkittu/nähty 1-12 vuotiailla lapsilla)

• Poikkeavan mangaanipitoisen veden käyttö juomavetenä on yhdistetty lasten

• Oppimishäiriöihin• Käyttäytymishäiriöihin • Hienomotooriseen kömpelyyteen• Alentuneeseen älykkyysosamäärään (vrt. lyijy)

• Useita samansuuntaisia tutkimustuloksia (erityisesti v. 2007 jälkeen, pääasiassa 2011-2013; ei ole tutkittu Suomessa)

• Lisäksi samansuuntaista näyttöä lasten ympäristöperäisestä mangaanialtistumisesta (mangaanikaivosalueet, -rikastamot, hengitetty pöly, pilaantunut maaperä, Meksiko, Brasilia, Etelä-Korea, Kiina)


5


• Aikuiset eivät yhtä herkkiä, mutta lähinnä motoorisia haittavaikutuksia todettu; haitta ilmenee suuremmilla veden Mn-pitoisuuksilla kuin lapsilla

• Myös aikuisilla ympäristöperäinen mangaanialtistuminen aiheuttanut samansuuntaisia haittavaikutuksia kuin juomaveden mangaani


6


• Haitat ilmenneet kun juomaveden Mn-pitoisuus ylittää 100 µg/l.

(Juomaveden Mn-pitoisuus ennustaa hyvin haittoja.)

• Haitta ollut selvin kun veden Mn-pitoisuus >300 - 400 µg/l.

• Juomaveden/talousveden Mn:lle ei ole (tällä hetkellä) terveysperusteista enimmäispitoisuusraja-arvoa missään maassa (Suomi/laatuvaatimus, EU, WHO) !!

• Suomessa laatusuositus (suositeltu enimmäispitoisuus)

• Yksityiskaivoille Mn 100 µg/l (Asetus 401/2001)

• Pienet ja isot vesilaitokset 50 µg/l (Asetus 401/2001, Asetus 461/2000)

• Perusteena esteettiset haitat; värjäävyys (harmaa, musta väri), maku, saostuu vesijohtoverkostoon


7


• WHO:lla oli suositusraja-arvo 400 µg/l.• Poistettu v. 2011 (4. painos ohjearvodokumentista)

• Ei terveyshaittaa (health concern) todetuilla pitoisuuksilla juomavedessä!

• Oli arvioitu ravinnosta saadun Mn:n perusteella (paljonko ainakin siedetään)

• Tieteellisessä kirjallisuudessa vaadittu julkisesti kahteen kertaan mangaanin uudelleen arviointia (v. 2007, 2013)

• Lisääntynyt näyttö haitoista lapsille• Lasten suurempi herkkyys ja altistuminen mangaanille

• Ei tiedossa, koska arvioidaan/aiotaan arvioida WHO:n tasolla


8


Oma (henkilökohtainen) arvio: •Juomaveden Mn-pitoisuuden ei saisi ylittää 100 µg/l; sitä isommilla pitoisuuksilla terveysriski kasvaa, pitoisuusvasteisesti (ts. mangaanin laatusuosituksesta olisi hyvä pitää kiinni).

•Lasten ei ole suotavaa käyttää juomavetenä (+ ruoanlaittoon) vettä, jossa on paljon mangaania (ainakaan yli 200-300 µg/l-pitoista vettä).

•Raskauden aikana ei tulisi juoda hyvin mangaanipitoista vettä.

•Vettä, jossa on runsaasti mangaania (yli 300 - 400 µg/l) , ei tulisi käyttää ollenkaan (puhdistamatta) pysyvänä juomavetenä

•Hyvin mangaanipitoista vettä ei tulisi käyttää löylyvetenä saunassa (asia arvioitavana, ei ainakaan yli 1000 µg/l), tällaista vettä ei tulisi käyttää myöskään peseytymisvetenä (veden totaalinen käyttökielto, varovaisuusperiaate)


9

Mangaani talousvedessä• Mangaanista:

• Mn yleinen alkuaine luonnossa/maaperässä, esiintyy usein raudan kanssa yhdessä (mutta ei välttämättä)

• Mn on elimistölle välttämätön hivenaine, vakava puutos aiheuttaa terveyshaittaa (harvinaista)

• Elimistön Mn-pitoisuutta/tasapainoa säädellään tarkasti (homeostaasi); kun tämä ylitetään, haittoja seuraa

• Elimistön rautatasapaino (Fe) vaikuttaa imeytymiseen ja Mn toksisuuteen (mm. yhteisiä kuljetusmekanismeja), raudan puutos lisää Mn imeytymistä elimistöön

• Mangaania saadaan pääasiassa ravinnosta (n. 200-400 kertaa enemmän kuin juomavedestä), ravinnosta saatu Mn ei ole (samalla tavalla) haitallista kuin juomavedestä!?

• Haitta liittyy juomaveden mangaaniin!


10

Mangaani talousvedessä• Mangaanin toksisuus:

• Neurotoksista (selkeä koe-eläinnäyttö, työperäinen altistuminen hengitettynä, pöly), erityisesti aivojen ns. dopaminerginen järjestelmä

• Aiheuttaa aikuisille erityisesti motooristen toimintojen hidastumista

• Lapsilla muisti-, oppimis- ja käyttäytymishäiriöitä, yhteys älykkyysosamäärän laskuun (lyijyn kaltainen vaikutus)

• Sikiöaikainen altistuminen aiheuttaa pysyviä, elinikäisiä muutoksia (pääasiassa koe-eläinnäyttö), näyttöä raskaudenaikaisesta altistumisesta myös lapsilla

• Isoilla annoksilla Parkinsonin taudin oirekuvaa muistuttava tila (työperäisesti:

krooninen myrkytys, manganismi, aivoissa pysyvät vauriot)

• Todettu lasten myrkytystapauksia juomavedestä (yli 1000 µg/l, mukana

anemia tai muita tekijöitä)


11


• Kinetiikka:• Imeytyy suun kautta < 5 %, ei erityisesti ihon läpi• Pääsee aivoihin, sikiöön

• Pääsee myös hajuhermoja pitkin nenästä suoraan aivoihin (koe-eläinnäyttö), hengitetty Mn-pöly/aerosoli. Tämän merkitys toksisuudelle epäselvä (esim. suihkussa käynti, löylyt saunassa)

• Äidinmaidossa ei korkeita Mn-pitoisuuksia

• Erittyy pääasiassa sapen kautta ulosteisiin

• Puoliintumisaika veressä lyhyt (< 2 t), kudoksissa pitkä (> 50 pv) => veren Mn-pitoisuus ei kuvasta hyvin altistumista

• Hiusten Mn-pitoisuus paras ja luotettavin Mn-altistumisen toteamiseen (pitempiaikainen altistuminen)


12


• Mn-pitoisuudet talousvedessä Suomessa:

Vesilaitokset (Ahonen MH ym., 2008, vv. 1999-2007, ns. suuria vesilaitoksia):

• Mediaani 13 µg/l (mediaanin vaihteluväli 10- 73 µg/l, suurin todettu pitoisuus 390 µg/l)

• Vaihtelu suurinta pohjavesilaitoksilla

• 95 % laitoksista jakoi talousvesiasetuksen mukaista vettä (Mn < 50 µg/l, v. 2011 99 %)

= > Mangaani ei ole terveysriskin suhteen suurten (ns. EU) vesilaitosten ongelma (v. 2011 seurannassa suurin todettu pitoisuus 130 µg/l)


13


Ns. keskisuuret vesilaitokset: (10 ≤ 1000 m3 päivässä, 50 ≤ 5000 käyttäjälle)

• Vapaaehtoinen ilmoitus v. 2010 (n. 700 laitosta, mukana ei kaikki laitokset)

• 97 % tuloksista, 96 % laitoksista, täytti laatusuosituksen (50 µg/l)

• Suurin todettu Mn-pitoisuus 470 µg/l

• Eniten ongelmia pienimmillä laitoksilla (10 ≤ 100 m3 /pv)

=> Yksittäisissä pienemmissä vesilaitoksissa Mn 100 µg/l ylittyy?


14


Kaivot: (Ahonen MH ym., 2008; GTK:n ja STUK:n pohjavesiaineisto 1999-2006)

•Maaperäkaivot (1738 kpl, GWd)• Mediaani Mn 5 µg/l • 95 % pitoisuuksista < 300 µg/l • Suurin todettu 15 400 µg/l

•Porakaivot (1031 kpl, Gwdib)• Mediaani Mn 23 µg/l • 95 % pitoisuuksista < 400 µg/l • Suurin todettu 4140 µg/l

•Tuhat kaivoa-tutkimus (Lahermo P ym., 2002, GTK)

• 25 % porakaivoista Mn > 100 µg/l• 12 % maakaivoista Mn > 100 µg/l• Useissa kaivoissa pitoisuus > 400 µg/l, max 4000-5000 µg/l


15


• Haitalliset alkuaineet Kainuun kaivovesissä (Karppinen H. ym., 2012)

• 26 % porakaivoista Mn > 100 µg/l, suurin todettu pitoisuus 5400 µg/l

= > Mn on merkittävä ongelma ja terveysriski kaivovesissä, erityisesti porakaivot

=> On käytössä kaivoja, joiden vettä ei puhdistamatta tulisi käyttää (ja kaivon omistaja ei ongelmaa välttämättä tiedä)


16

Mangaani talousvedessä• Mangaania porakaivoissa esiintyy liikaa kaikkialla Suomessa,

pitoisuutta/ongelmakaivoa ei voi ennustaa (pitoisuus vedestä tutkittava)

• Rengaskaivoissa enemmän rannikkoseuduilla (Lahermo P. ym. (2002), Tuhat kaivoa)

• Musta piste: pitoisuus > 100 µg/l


17


• Suuret pitoisuudet usein yhdessä raudan kanssa kaivovesissä (mutta ei aina)

• On kaivovedessä pääasiassa liukoisena, Mn2+-muodossa

• Veden redox-potentiaali ja pH pohjaveden Mn-pitoisuuteen vaikuttavia tekijöitä, samoin orgaaninen aines

• Pitoisuus pohjavedessä varsin tasainen, periaatteessa yksi mittaus vedestä riittää toteamaan pitoisuustason

• Mn kertyy biofilmiin vesijohtoverkostossa, bolus-päästöt veteen biofilmin irrotessa (veden värjääntyminen varottaa)


18


• Mangaanin poisto vedestä:• Kationiset ioninvaihtohartsit, käänteisosmoosi (poistavat yli 90 %)• Aktiivihiilisuodatin ei poista


19

Uraani talousvedessä

Uraani juomavedessä on terveysriski(myös Suomessa, porakaivot, tietyillä alueilla; liian korkeita veden U-pitoisuuksia)

•Luonnon uraani (U)• Radioaktiivinen aine; isotoopit 238U (99 %), 235U (0.7 %), 234U (0.005%),

säteilyä mutta heikosti• Hajoaa muiksi radioisotoopeiksi (238U puoliintumisaika 4500 miljoonaa vuotta!,

radon yksi välivaihe)

• Matala-aktiivista, alfa- ja gammasäteilyä

• Maaperässä pieniä määriä U kaikkialla, Suomessa erityisesti graniitissa

•Kemiallinen toksisuus tuottaa terveyshaitat, säteilyyn liittyvä riski on pieni


20


• Uraani juomavedessä saattaa vaikuttaa haitallisesti munuaisten toimintaan (tiedossa oleva pahin haitta)

• Estää mm. glukoosin, fosfaatin, kalsiumin ja useiden pienten proteiinien imeytymistä munuaistiehyeissä

• Eritys virtsaan kasvaa• Ei kynnyspitoisuutta vedessä uraanin vaikutukselle, näkyi

porakaivoveden käyttäjillä selvästi kun pitoisuus porakaivossa yli 300 µg/l (Kurttio P. ym., 2002)

• Palautuva vaikutus kun altistuminen vähenee• Kliininen merkitys? Kuluttaa munuaisten varakapasiteettia?

• Koe-eläimissä todettu myös pysyvä munuaisvaurio isommilla annoksilla (ei ole havaittu uraanipitoista vettä juoneilla ihmisillä)


21


• Lisäksi:• Verenpainetta nostava vaikutus• Haitallinen vaikutus luuhun (estää luun muodostusta, osteoblastit)

• Koe-eläimissä sikiötoksista, teratogeenista (mutta suuremmilla annoksilla kuin munuaisvaikutukset)

• Mutageenista, genotoksista (aiheuttaa soluissa DNA-vaurioita) in vitro• Todennäköisesti kaikkia haittoja ei vielä tiedetä (esim. kemiallinen

karsinogeenisuus; tästä näyttöä ei kuitenkaan ole)

• Haitallis(in)ta juotuna (suurin altistuminen), muut altistumisreitit ja veden käyttötavat toissijaisia

• Lapset ei ole tiettävästi herkempiä uraanille kuin aikuisetkaan


22


• Juomaveden uraanin WHO:n terveysperusteinen suositusohjearvo (sallittu enimmäispitoisuus) 30 µg/l (perustuu munuaisvaikutuksiin)

• Tästä kannattaisi pitää kiinni!

• Ei tiedossa selkeää kynnyspitoisuutta, josta haitat alkavat

• 30 µg/l tulossa vesilainsäädäntöön laatuvaatimuksena Suomessa?

• Suomen nykyinen U:n ohjearvo juomavedessä perustunut U:n säteilyvaikutukseen, vastaa pitoisuutta 100 µg/l


23


• Kinetiikka:

• Uraani imeytyy vähän suun kautta saatuna (1-2 %), hengitysteistä n. 40 %

• Erittyy nopeasti pois kehosta, virtsaan (kerta-annoksesta n. 60 % 24 tunnin aikana, 75 % 5 päivässä)

• Suurimmat pitoisuudet munuaisissa

• Kertyy pitempiaikaisesti luustoon (puoliintumisaika 300-5000 päivää), uranyyli-ioni (UO2+

2) muistuttaa Ca2+-ionia

• Uraanialtistumisen voi todeta virtsasta, myös hiukset


24


Esiintyminen

Kalliopohjaveden uraanipitoisuudet (1681 porakaivoa)(Lahermo 1996).

Uranium concentrations in bedrock groundwater (1681 drilled wells)

(Lahermo 1996).


25


• Vesilaitokset• Ei (systemaattista) seurantatietoa pitoisuuksista

• Uraanipitoisuudet kaivovesissä (Tuhat kaivoa-tutkimus, Lahermo P ym., 2002, GTK)

• Maaperäkaivot • Mediaani 0.09 µg/l • 98 % pitoisuuksista < 9.14 µg/l • Suurin todettu 36.6 µg/l

• Porakaivot • Mediaani 0.64 µg/l • 98 % pitoisuuksista < 121 µg/l • Suurin todettu 643 µg/l

• Porakaivoissa keskim. 10 kertaa suuremmat pitoisuudet kuin rengas/maaperäkaivoissa


26


Tuhat kaivoa (Lahermo P. ym., 2002)


27

Uraani talousvedessä• Porakaivovesitutkimus (Kurttio P. ym., 2002):

• 194 porakaivoa, 24 kunnan alueella Etelä-Suomen “uraanialueella”• Mediaani 28 µg/l • 30 % pitoisuuksista yli 100 µg/l• 75 % < 135 µg/l • Suurin todettu pitoisuus 1920 µg/l

• Haitalliset alkuaineet Kainuun kaivovesissä (Karppinen H. ym., 2012)

• Suurin todettu pitoisuus 25 µg/l (porakaivo)

• Arviolta 60 000 ihmistä juo Suomessa vettä, jonka uraanipitoisuus yli 15 µg/l (arvio v. 2006).

• Uraani suomalaisissa porakaivovesissä kalsium-uranyyli-karbonaattikompleksina, joka on vähemmän toksinen kuin esim. pelkkä uranyyli-ioni


28


Yhteenveto uraanin terveysriskistä:

•Suurimmassa osassa maata uraani talous/juomavedessä ei ole ongelma

• Maantieteellisesti “hot spot”-alueilla yksittäisissä porakaivoissa liikaa uraania (terveysriski)

•Kaivoveden uraanipitoisuutta ei voi ennustaa, uraani on aina kaivosta määritettävä

•Veden uraanipitoisuudesta voidaan ennustaa sen haitallisuutta

•Uraania voidaan poistaa vedestä tehokkaasti anioninvaihtimella/hartsilla.


Health & Medicine

Onko uraani ja mangaani talousvedessä terveysriski?