Autor
Václav Stránský
Ve vodohospodářském oboru jsou témata, která jsou široce probírána a jsou na ně různorodé pohledy. Jedním z nich je třeba otázka cizorodých látek ve vodách přírodních, pitných i odpadních. Tedy ty cizorodé látky jsou cizí přírozenému prostředí, ale nikoliv cizí člověku, který je vytvořil povětšinou v dobré víře. O mnohých se ukazuje, že pro ně platí ono: dobrý sluha, zlý pán. Na druhou stranu mám někdy dojem, že to s tou opatrností až přeháníme, popřípadě že nás ta přílišná čistota zabije. Požádal jsem proto několik odborníků na sledování látek v životním (a najmě vodním) prostředí o zodpovězení několika otázek. Jde o tyto pány (seřazeno abecedně): doc. Mgr. Roman Grabic, Ph.D., z laboratoře environmentální chemie a biochemie na Fakultě rybářství a ochrany vod při Jihočeské univerzitě, MUDr. František Kožíšek, CSc., z Národního referenčního centra pro pitnou vodu a oddělení hygieny vody při Státním zdravotním ústavu a Ing. Václav Tajč z vodohospodářské laboratoře v Plzni při Povodí Vltavy, s. p.
Myslím, že je to zajímavé čtení a že přinese čtenářům odborný pohled na věc. Budu rád i za další názory.
Tento anketní typ článku by se mohl objevovat v časopise častěji, potřeboval bych však podněty na otázky a na ty, kteří mohou poskytnout fundované odpovědi.
Stránský: Mohli byste popsat, jaké jsou nyní možnosti stanovování různých cizorodých látek ve vodě?
Grabic: Záleží na tom, jaké látky to jsou. Pokud jde o organické látky, tak jsou jejich koncentrace, a tedy i metody stanovení, poplatné jejich fyzikálně-chemickým vlastnostem. V každém případě bude metoda obsahovat extrakční, separační a potom detekční krok. Obecným trendem je detekce pomocí univerzálních detektorů, jako jsou hmotnostní spektrometry, které umožňují vysoce citlivé i selektivní stanovení širokého rozsahu látek. Současným trendem je automatizace a robotizace analýz tak, že jsme schopni stanovit stovky sloučenin v jedné analýze na úrovni 0,1–10 ng/l během 15 minut. Samozřejmě lze dosáhnout i podstatně nižších mezí stanovitelnosti, ale pak jde o náročnější metody z pohledu přípravy vzorku, nebo je možné použít pasivní vzorkování. Limitujícím prvkem v současnosti nejsou přístroje, ale kvalifikovaný personál, který je schopen tato data získat a interpretovat.
Kožíšek: Dnes se běžně tyto látky stanovují v řádu nanogramů, jednotek až desítek nanogramů látky na litr vody.
Tajč: Možnosti analýzy stopových cizorodých látek ve vodě se v posledních 25 letech zvětšily několikanásobně. Po analytické stránce analýzám dominují metody plynové a kapalinové chromatografie s hmotnostní detekcí a v oblasti analýzy kovů se prosadila atomová emisní spektrometrie (ICP) s hmotnostním detektorem. Ostatní analytické metody se využívají ve stopové analýze méně. Laboratoře Povodí Vltavy standardně v rámci svého provozního monitoringu provádějí ve všech typech vod analýzy kovů, polycyklických aromatických uhlovodíků (PAU), polychlorovaných bifenylů (PCB), těkavých organických látek (TOL), chloralkanů, nepolárních extrahovatelných látek, AOX, anionaktivních tenzidů, fenolů, alkylfenolů a chlorfenolů, ropných uhlovodíků (C10-C40), nitrosloučenin a anilínů, syntetických mošusových látek (MUSK), ftalátů a prostředků osobní péče, kresolů, naftolů, polybromovaných difenyletherů (PBDE), hexabromcyklododekanů (HBCDD), syntetických komplexotvorných látek (EDTA), farmak (mnoho podskupin), benzotriazolových látek, perfluorovaných látek, microcystinů, hormonů, antibiotik, pesticidů a jejich metabolitů (mnoho podskupin) a radiologických parametrů. Od roku 2020 budeme nabízet analýzu drog v povrchových a odpadních vodách. Analytické možnosti umožnily posunout meze detekce těchto látek k mikrogramům až k nanogramům látky v litru vody a v ojedinělých případech až do oblasti stovek pikogramů. Velkou část výše popsaných látek stanovujeme rovněž v dalších matricích, které s vodou souvisejí (plaveniny, sedimenty atd.)
Stránský: Jaké trendy v měření očekáváte v budoucnosti?
Grabic: Trendů je několik, všechny směřují k větší efektivitě metod a tzv. prioritizaci látek, protože nelze donekonečna extenzivně rozšiřovat rozsah analýz. Dalším vývojovým stupněm v instrumentální analýze jsou vysokorozlišující hmotnostní spektrometry (HRMS), kdy je možné zaznamenat informaci o desítkách tisíc látek přítomných ve vodě. Trendem je kombinovat tyto tzv. necílené instrumentální analýzy s EDA (effect directed analysis), tedy analýzou efektů jako např. estrogenita, antiestrogenita, androgenita atd. a s frakcionací vzorku. Cílem je identifikovat sloučeniny, které jsou opravdu odpovědné za daný efekt. Dalším trendem je vylepšování pasivního vzorkování, které může být efektivnějším nástrojem monitoringu než bodové odběry.
Kožíšek: Nejsem laboratorní pracovník a tuto oblast systematicky nesleduji. Ve vztahu ke koncentracím, které potřebujeme ve vodě měřit (protože je na té úrovni stanovena limitní hodnota či je s ní spojeno nějaké zdravotní riziko), se zdá být současná citlivost metod zcela dostačující. Ale samozřejmě technický vývoj jde dál a časem bude snad možné stanovit i jednotlivé molekuly v určitém objemu vody. Tam už ale budou klasické chemické metody přecházet ve fyzikální či „imunologické“. Místo chemické substance se budou měřit příslušná elektromagnetická spektra. Vloni na podzim představili Italové z Janovské univerzity na semináři v Praze jednu z takových možných metod budoucnosti. V jakémsi „skeneru“ mají nahrána spektra tisíců známých chemických látek a – podobně jako v supermarketu u pokladny načtou čárový kód zboží – vodu oskenují a během sekund počítač sdělí, zda tam tyto látky jsou, nebo nejsou přítomny. Zatím to funguje jen kvalitativně, ale jde to zřejmě ještě do mnohem nižších koncentrací, než jsou nanogramy.
Tajč: V oblasti standardní analytiky vod předpokládám intenzivnější úsilí v oblasti monitoringu nestandardních hydrologických situací a větší důraz na doplnění analytických výsledků o hmotnostní bilance (odnos živin a důsledky tohoto odnosu apod.). Poměrně velké úsilí očekávám v zapojení se do projektů, které pomohou zadržet vodu v krajině a zlepšovat její kvalitu. V oblasti stopové analýzy očekávám jednak větší důraz na screeningové metody, odhalující přítomnost zcela neznámých látek ve vodě (s blíže nespecifikovanými dopady na ekosystémy), jednak se dá předpokládat u některých skupin organických látek posun analýz směrem k podchycení metabolizace těchto látek ve vodě (opět s dopadem na ekosystémy). V tomto druhém případě už se s touto problematikou standardně pracuje u farmak, pesticidů a některých dalších skupin látek. Samozřejmě se dá očekávat rozšiřování skupinových analýz tak, jak se budou na trhu objevovat nové látky a výrobky. Zvláště to platí o analýzách pesticidů, farmak a prostředků osobní péče.
Stránský: Vliv chemikálií při určitých koncentracích na jednotlivé složky životního prostředí a na člověka jsou zřejmé. Jsou prahové a bezprahové. Jak pohlížíte na možný vliv chemikálií, které nyní lze v nosiči měřit opravdu v koncentracích nula celá nula nic, na zdraví…
Grabic: Efekt lze stanovit na různých úrovních od buněčných linií až po celá společenstva organismů v reálném toku. Obecně se dá říci, že podstatně důležitější u mikropolutantů je chronická expozice a efekt než akutní toxicita. Bohužel např. estrogenita, jejímž nositelem je ve většině případů syntetický hormon ethinylestradiol, je efekt, který byl prokázán i na koncentracích pod 1 ng/l. Reálný vliv celé směsi obsahující různé látky se stanovuje dosti obtížně, zvláště pak na vyšších organismech v reálném toku. Rozvoj necílených HRMS metod, které jsou schopny odhalit rozdíly v metabolomu např. ryb nebo bezobratlých mezi zatíženou a málo zatíženou lokalitou, posunuje meze detekce daného typu efektu z laboratoře do životního prostředí. Podařilo se nám např. prokázat změny v metabolomu mozku ryb po expozici psychoaktivními látkámi na koncentracích, které jsou běžné v našem vodním prostředí. Po identifikaci markerů těchto změn budeme schopni posoudit, zda jsou organismy v dané lokalitě ovlivněny v porovnání s „čistým“ prostředím. Definice standardu (čisté nebo kontrolní lokality) bude dalším problémem, protože v ČR byla pouze jedna lokalita, kde jsme nenašli antidepresivum sertralin v mozku ryb.
Kožíšek: Základem je poznání toxického účinku té které látky. Toxicita látek se liší v rozmezí mnoha řádů, ale dá se říci, že dnes je již analytika schopná zachytit i ty nejnižší ještě rizikové koncentrace látek, pokud to jsou látky s prahovým typem účinku. A pokud se jedná o ty s bezprahovým typem účinku, tak tam se ty nízké nálezy pojí s tak nepatrným zdravotním rizikem, že to není předmětem nějakých vážných starostí. Bohužel, další snižování meze stanovitelnosti či detekce látek ve vodě a prostředí nevede zároveň k zvyšování našich znalostí o toxicitě daných látek. Pro vědce je mnohem snazší analyzovat vzorky prostředí, než dělat pokusy na zvířatech nebo epidemiologické studie. Nicméně když hovoříme o cizorodých chemických látkách, tak většinou se jejich limitní hodnota v pitné vodě (s nějakým slušným „bezpečnostním polštářem“) pohybuje v řádu mikrogramů, ne nanogramů, ať už se jedné o látky s prahovým nebo bezprahovým typem účinku.
Tajč: Na tuto problematiku nemají odborníci jednotný názor. V podstatě jsou možné dva pohledy:
Legislativně platí, že pokud se konkrétní látka v nosiči vyskytuje v koncentracích pod mezí stanovitelnosti, pak se to dá chápat tak, že tam vůbec není a nemusí se s ní počítat. Pokud se dotyčná látka v nosiči vyskytuje, má stanovený nějaký hygienický limit (norma, NEK apod.) a splňuje ho, pak se situace hodnotí jako vyhovující.
Druhý pohled (ke kterému se kloním i já) je takový, že limity jsou sice jistě dobře ošetřené a spolehlivé, ale uvažují vždy jen jednu konkrétní látku. Jsme ale soustavně konfrontováni s reálnou situací, kdy ve vzorcích nacházíme obrovské spektrum stopových množství různých látek (viz odpověď na první otázku) a nikdo se nikdy nezabýval vzájemnými interakcemi těchto látek, a už patrně vůbec nelze odhadnout, s jakým výsledkem bude tento „koktejl“ na jednotlivé ekosystémy působit. Zjednodušeně řečeno: účinek látek se může vzájemně rušit, nebo umocňovat. Takže celkově z tohoto pohledu se přikláním k názoru, že se musíme snažit výskyt cizorodých látek ve vodě minimalizovat, a to nikoliv pouze k hodnotám stanoveným normami a NEK, ale na technologicky a ekonomicky dosažitelné minimum.
Stránský: Jak se stav poznání a možnosti měření odráží na normách?
Grabic: Odráží, ale se zpožděním, které se soustavně navyšuje. Zatímco orgány zodpovědné za monitoring jsou pružné a dochází k průběžnému zařazování nových látek i metod necíleného screeningu do programu sledování kvality vod, regulační orgány mají spíše konzervativní přístup založený na principu – no evidence no effect – bez důkazu není efekt. Jako extrémní případ lze uvést tzv. polský přístup – nie ma wynikow nie ma problema – bez výsledků (analýz) není problém. Tady doufáme na průlom pomocí EDA, kdy snad budeme schopni identifikovat hlavní komponenty zodpovědné za daný efekt. Zajímavé je, že subjekty, kterých se potenciální regulace týká, se o nové polutanty zajímají mnohem více a také jsou aktivní při spolupráci s výzkumem.
Kožíšek: Různě. Některé látky se na seznam monitorovaných látek dostávají nově nebo se zpřísňuje jejich limitní hodnota, jiné látky jsou zase ze sledování vyřazovány (když se zjistí, že nejsou tak toxické, jak se zprvu předpokládalo, nebo že se všude vyskytují v koncentracích hluboko pod jejich zdravotním limitem), u jiných se zmírňuje limitní hodnota (to se nyní čeká např. u selenu či boru v pitné vodě).
Tajč: Nelze zcela jednoznačně odpovědět. Obecně se dá říci, že legislativa má za současným stavem poznání a možnostmi měření několikaleté zpoždění. To platí jak o vyhláškách, nařízeních nebo novelizacích zákonů, tak o normách pro analýzu.
Stránský: Mám dojem, že se u snad jakékoliv člověkem uměle vytvořené látky dříve či později ukáže, že mají negativní vliv na životní prostředí. Jaký je Váš názor?
Grabic: S tím se dá do jisté míry souhlasit. Už zakladatel toxikologie Paracelsus prohlásil, že toxicita je jen otázkou množství a všechny látky jsou jedem v určité dávce. Důležitým problémem však nejsou jenom syntetické látky, ale přírodní toxiny, které jsou na vzestupu díky eutrofizaci, jako jsou známé i neznámé látky produkované sinicemi. Tady je namístě říci, že je nemožné vrátit technologický pokrok zpět, a klimatické změny mají taky setrvačnost v desítkách let. Jediné, co můžeme dělat, je zabezpečit čistou pitnou vodu a čisté potraviny a pokusit se minimalizovat vliv znečištění na životní prostředí. Troufám si tvrdit, že pro životní prostředí jsou v současnosti významnější jiné negativní faktory, jako je struktura zemědělství a hospodaření s vodou v krajině. To je ale podstatně širší otázka, protože je nutné změnit celkový přístup k hospodaření a životu v široké populaci. Bohužel, v Čechách je příliš málo lidí zcestovalých do té míry, aby viděli, jak to vypadá v zemích, kde je opravdový nedostatek nezávadné vody a potravin.
Kožíšek: Ve velké dávce mají negativní vliv na životní prostředí a zdraví i látky přírodního původu, takže vždy záleží na dávce, jestli látka bude, nebo nebude škodlivá. Problém těch uměle vytvořených je dvojí. Některé z nich mohou být velmi perzistentní, v přírodě (životním prostředí) se mohou kumulovat a v některých případech tak dosahovat kritické expoziční dávky. Zatímco spektrum přírodních látek je víceméně stabilní, počet uměle syntetizovaných látek stále roste a používají se a do prostředí dostávají souběžně, ve směsích. Bohužel dnes neplatí, že se do užívání může zavést nějaká nová umělá látka až poté, co projde velmi podrobným a zdlouhavým posouzením vlivu na životní prostředí a zdraví. Ten proces je opačný, a proto někdy dochází k nemilým překvapením, co ta která látka vlastně dělá.
Tajč: Souhlasím, téměř vždy to opravdu tak je a za těch mých cca 40 let v oboru už jsem těch příběhů o nejprve úžasných a posléze naprosto zatracovaných chemických látkách zažil dost. Vzpomeňte si na obrovský boom s DDT v padesátých letech nebo úžasný nástup polychlorovaných bifenylů v sedmdesátých letech nebo masivní rozvoj pesticidů (vč. glyfosátu) na přelomu tisíciletí. Všechny tyto látky lidem výrazně pomohly a pomáhají (to zatracované DDT objektivně zachránilo v Africe miliony lidí před smrtí…), ale všechny mají v rámci přírodních ekosystémů nějaký zásadní problém. Je asi správné, že se lidé dovídají o všech cizorodých látkách (ve vodě i v potravinách) co nejvíce informací, ale někdy mám pocit, že se jde až do extrémů. Nevím, co si mám myslet, když si např. přečtu, že mezi tzv. „éčka“ je pod číslem E 300 zařazena kyselina L-askorbová (jiný název je vitamín C – běžná přírodní látka), i když je tam s komentářem, že je to neškodná přísada.
Ing. Václav Stránský
stransky()vodnihospodarstvi.cz
