Fizičko-hemijska i mikrobiološka ispravnost vode za piće u seoskim naseljima na teritoriji grada Požarevca

Transcription

1 UNIVERZITET U BEOGRADU POLJOPRIVREDNI FAKULTET Slađana S. Milojković, dipl.ing.prehrambene tehnologije Fizičko-hemijska i mikrobiološka ispravnost vode za piće u seoskim naseljima na teritoriji grada Požarevca Specijalistički rad Beograd-Zemun,

2 POLJOPRIVREDNI FAKULTET, ZEMUN Mentor: Profesor dr Miloš B. Rajković, redovni profesor Poljoprivredni fakultet u Zemunu, Univerziteta u Beogradu redovni član Inženjerske akademije Srbije (IAS), Beograd Članovi Komisije: Profesor dr Mališa Antić, vanredni profesor Poljoprivredni fakultet u Zemunu, Univerziteta u Beogradu Dr Mirjana Stojanović, naučni savetnik Institut za tehnologiju nuklearnih i drugih mineralnih sirovina, ITNMS, Beograd Dr Miomir Nikšić, redovni profesor Poljoprivredni fakultet u Zemunu, Univerziteta u Beogradu Datum odbrane: 2

3 REČ MENTORA Sva ispitivanja voda u Braniĉevskom okrugu, ĉiji su rezultati detaljno prikazani u ovom specijalistiĉkom radu, obavljena su pre obilnih padavina u Srbiji od 12. do 17. maja godine. Obilne padavine u Srbiji bile su posledica prisustva i razvoja prostranog ciklonskog polja niskog vazdušnog pritiska sa centrom u oblasti Đenovskog zaliva (popularno nazvan ciklon Tamara ). Ciklonsko polje sporo se premeštalo preko Apeninskog poluostrva i juţnog Jadrana u podruĉje centralnog Balkana i istoka Panonske nizije. Tokom sporog premeštanja, ciklonska aktivnost se produbljivala uz razvijenost po svim visinama. Oblaĉni sistem u vezi sa ovim ciklonom bio je visine do sedam kilometara, a horizontalna rasprostranjenost bila je iznad većeg dela Balkanskog poluostrva i srednje Evrope. Kao posledica toga, od 12. do 17. maja zabeleţene su padavine koje su jednake (prema podacima Republiĉkog hidrometeorološkog zavoda (RHMZ) iz Beograda) tromeseĉnim koliĉinama padavina na ovim podruĉjima, jer je tokom 72 sata palo oko 200 mm vode po metru kvadratnom u većem delu zemlje, što govori da se radi o ekstremnom dogaċaju kojim su prevaziċeni dosadašnji istorijski maksimumi dnevne koliĉine padavina, kao i vodostaji. Ova prirodna katastrofa ukazala je, naţalost, i na veliki znaĉaj ovog i sliĉnih istraţivanja kvaliteta ţivotne sredine (okoline) u jednom normalnom (prirodnom) ciklusu. Naime, kvalitet uzoraka voda koji su analizirani u ovom specijalistiĉkom radu rezultat su prirodnih procesa koji se odigravaju u sistemu voda-zemlja-vazduh u duţem vremenskom periodu. Moţe se reći pravi prirodni fon, jer nije bilo snaţnijeg niti prirodnog niti antropogenog dejstva na prirodni sistem. Ako izuzmemo neka dešavanja u prirodi na ovom podruĉju koja su mogla da promene prirodni fon, veliki antropogeni uticaj (udar) bio je godine (havarija u nuklearnoj centrali u Ĉernobilju, Ukrajina) i NATO bombardovanje SR Jugoslavije godine, kada je prirodni sistem znatno obogaćen radionuklidima (1986) i razliĉitim hemijskim supstancama i uranijumom (1999), što u ovom specijalistiĉkom radu nije dokazano, ili se nalaze ispod praga detekcije. TakoĊe, u ovom periodu nije bilo većih zdravstvenih problema stanovništva (epidemija razliĉitih razmera, veliki broj obolelih od teških bolesti i sl.), što takoċe ukazuje da je antropogeni uticaj na kvalitet ţivotne sredine priroda uspešno odbacila. Na taj naĉin ovaj specijalistiĉki rad, u periodu koji dolazi nakon katastrofalnog dejstva prirode i posledica koje je to dejstvo prouzrokovalo, predstavlja pravu osnovu ( referentnu 3

4 vrednost, taĉnije prihvaćenu referentnu vrednost, u svojoj punoj definiciji 1 ) sa ĉijim rezultatima se mogu porediti rezultati svih sledećih ispitivanja. Sigurno je došlo do promene fiziĉko-hemijskog a naroĉito mikrobiološkog sastava voda (akutnog, u periodu nakon kiša i poplava, a hroničnog u duţem vremenskom periodu) koji će novim istraţivanjima moći da se porede i da se pravilno (pouzdano) sagledaju razmere tih promena, a naroĉito konsekventan uticaj na zdravlje stanovništva. Ovaj specijalistiĉki rad još jedanput dokazuje kako nauka svojim ispitivanjima koja su ponekad i neshvaćena od strane šire društvene javnosti (visoki troškovi obuke ljudi, visoka cena instrumenata i hemikalija, visoka cena odrţavanja (remont) sistema) u stvari radi za dobrobit upravo tog društva jer svojim rezultatima trasira bezbednu ţivotnu sredinu i spreĉava dalekoseţne posledice koje mogu da prouzrokuju katastrofe velikih razmera nastale bilo prirodnim bilo antropogenim putem. Na taj naĉin ĉovek, koji je pred prirodom nemoćan, ipak moţe da utiĉe na prirodu, makar samo u onoj meri da ţivi u jednoj koheziji sa njom i da se štiti od njene ponekad ĉudljive prirode, ali i da priroda na svaki ĉovekov atak na nju odgovara mnogostruko jaĉe i bolnije po ĉoveka. Dr Miloš B. Rajković, red.prof. 1 Referentna vrednost ili dogovorena prava vrednost (def.), vrednost dodeljena nekoj veliĉini i dogovorno prihvaćena, jer joj je za odreċenu upotrebu nesigurnost primerena. Primer dogovorene prave vrednosti je vrednost referentnog etalona ili standarda, koja je najbolja procena prave vrednosti. Prihvaćena referentna vrednost (def.) vrednost koja sluţi kao referentna vrednost za upotrebu i koja moţe biti: a) teorijska, zasnovana na nauĉnim postavkama, b) dodeljena, zasnovana na eksperimentalnim podacima nekih nacionalnih ili meċunarodnih organizacija, c) dogovorena, zasnovana na kolaborativnim (lat. collaboratio, saradnja, saraċivanje) ispitivanjima. 4

5 Fizičko-hemijska i mikrobiološka ispravnost vode za piće u seoskim naseljima na teritoriji grada Požarevca Izvod U okviru specijalistiĉkog rada u seoskim naseljima na teritoriji grada Poţarevca uzorkovano je i pregledano 400 uzoraka vode za piće. Uzorci su uzeti u 20 seoskih naselja koja nemaju centralno vodosnabdevanje: Ostrovo, Petka, Reĉica, Kliĉevac, Maljurevac, Bubušinac, Bratinac, Bare, Beranje, Kasidol, NabrĊe, Trnjane, Dubravica, Batovac, Breţane, Ţivica, Dragovac, Luĉica, Prugovo, Poljana. U svakom naselju uzeto je po 20 uzoraka vode iz individualnih bunara u domaćinstvima u razliĉitim delovima sela. Uzorkovanje, metode ispitivanja i tumaĉenje rezultata uraċeni su u skladu sa Pravilnikom o higijenskoj ispravnosti vode za piće. Radila se osnovna analiza vode koja obuhvata sledeće parametre: miris, boju, ph vrednost, utrošak KMnO 4, mutnoću, nitrite, nitrate, amonijak, hloride, elektroprovodljivost i mikrobiološku ispravnost i odreċivanje sadrţaja teških metala u vodi za piće primenom atomske apsorpcione spektrofotometrije. Dobijeni rezultati analiza voda razlikuju se od naselja do naselja. U većini naselja voda je u velikom procentu higijenski neispravna. Ispitivanja su pokazala da se % mikrobiološke ispravnosti u ispitivanim uzorcima vode kreće od 85% u selu Dubravica, do potpuno neispravne vode za piće, uzorkovane u selu Bare. Fiziĉko hemijska ispravnost vode za piće kretala se od 95% u selu Dubravica, do potpuno neispravne vode za piće, uzorkovane u selima Petka, Luĉica i Prugovo. Najĉešći uzrok neispravnosti vode za piće su povišene vrednosti: nitrata (maksimalna koncentracija nitrata 1138,9 mg/dm 3 zabeleţena je u selu Kliĉevac), nitrita (maksimalna koncentracija nitrita 0,40 mg/dm 3 zabeleţena je u selu Prugovo), zatim mutnoća od suspendovanih materija neorganskog porekla (maksimalna vrednost od 26,5 NTU zabeleţena je u selu Breţane), boja vode kao posledica prisustva koloidno rastvorenih materija biljnog porekla (maksimalna vrednost od 10 Co-Pt zabeleţena je u selu Ostrovo), koncentracija Cl -jona (maksimalna vrednost od 262,48 mg/dm 3 zabeleţena je u selu Kliĉevac), prisustvo organskih materija u vodi za piće, povišene vrednosti elektroprovodljivosti (maksimalna vrednost od 2940 µs zabeleţena je u selu Kliĉevac) i ph vrednost vode (najniţa ph vrednost od 6,27 zabeleţena u selu Ţivica). U analiziranim uzorcima vode za piće u seoskim domaćinstvima koncentracija amonijaka je u dozvoljenim granicama, dok je sadrţaj teških metala u svim uzorcima ispitivane vode za piće ispod maksimalno dozvoljene koncentracije, a u nekim sluĉajevima ĉak i ispod granice detekcije. Sadrţaj urana u ispitivanim uzorcima vode pokazuju da je koncentracija urana u granicama prirodnih vrednosti. Na osnovu ispitivanja velikog broja uzoraka vode za piće u seoskim naseljima koja nemaju centralno vodosnabdevanje, procenjen je njen kvalitet sa aspekta zdravstvenobezbedonosne ispravnosti. Stanovništvo je informisano o kvalitetu vode za piće, znaĉaju o redovnom monitoring njene ispravnosti i o preduzmanju kratkoroĉnih i dugoroĉnih mera za obezbeċenje zdravstvene ispravnosti vode za piće. Ključne reči: voda za piće, fiziĉko-hemijska ispravnost vode za piće, mikrobiološka ispravnost vode za piće, teški metali, 5

6 Physico-Chemical and Microbiological Quality of Drinking Water In Rural Communities In The Pozarevac Abstract In rural areas in the territory of Pozarevac, 400 samples of drinking water were sampled and inspected within the specialist work. Samples were taken in 20 villages that have no central water supply: Ostrovo, Petka, Reĉica, Kliĉevac, Maljurevac, Bubušinac, Bratinac, Bare, Beranje, Kasidol, NabrĊe, Trnjane, Dubravica, Batovac, Breţane, Ţivica, Dragovac, Luĉica, Prugovo, Poljana. 20 samples of water have been taken from the individual wells in households in different parts of the each village. Sampling, testing methods and interpretation of results were done in accordance with the Regulation on the hygiene of drinking water. We were working on "fundamental analysis" of water that includes the following parameters: smell, color, ph, consumption of KMnO 4, turbidity, nitrite, nitrate, ammonia, chloride, conductivity and microbiological correctness and determination of heavy metals in the drinking water by atomic absorption spectrophotometry. The results of water analysis differ from village to village. In most communities the water is mostly hygienically improper. The research has shown that the % of microbiological safety in the tested water samples ranges from 85 % in the village of Dubravica, to completely unsafe water, sampled in the village of Bare. Physical and chemical quality of drinking water ranged from 95 % in the village of Dubravica, to completely unsafe water, sampled in villages Petka, Luĉica and Prugovo. The most common cause of this are the elevated values of the following chemical substances: nitrate (maximum concentration of nitrate mg/dm 3 is recorded in the village Kliĉevac ), nitrite (maximum concentration of nitrite 0.40 mg/dm 3 is recorded in the village Prugovo), the turbidity of the suspended inorganic materials (maximum value of 26.5 NTU is recorded in the village Breţane), the color of water as a result of the presence of colloidal dissolved substances of plant origin (maximum value of 10 Co - Pt is recorded in the village of Ostrovo), the concentration of Cl - ions (maximum value of mg/dm 3 is recorded in the village Kliĉevac ), the presence of organic matter in drinking water, elevated conductivity (maximum value of 2940 μs is recorded in the village Kliĉevac) and the ph value of the water (the lowest ph value of 6.27 is recorded in the village Ţivica). In the analyzed samples of drinking water in rural households ammonia concentration is within acceptable limits, while the heavy metal content in all samples of drinking water is below the maximum allowable concentration, and in some cases even below the detection limit. Uranium content in the tested water samples showed that the concentration of uranium is within the limits of natural values. Based on the examination of a large number of samples of drinking water in rural areas that do not have central water supply, its quality is assessed in terms of health and safety correctness. The population is informed about the quality of drinking water, importance of regular monitoring of its safety and taking short-term and long-term measures to ensure the safety of water for drinking. Key words: drinking water, physical and chemical quality of drinking water, the microbiological quality of drinking water, heavy metals, stones. 6

7 Cilj rada Zdravstveno bezbedna voda za piće predstavlja osnovu zdravog ţivljenja i jedan je od prioriteta u primarnoj zdravstvenoj zaštiti. Bezbednost podrazumeva mikrobiološki, fiziĉkohemijski i radiološki ispravnu vodu, dovoljne koliĉine vode i njenu kontinuiranu isporuku. Kvalitet podzemnih voda je promenljiv i zavisi od kvaliteta zemljišta, ali i od prodora kontaminiranih površinskih i atmosferskih voda u podzemne vode. Poslednjih godina u poljoprivrednim krajevima i u naseljima bez kanalizacije dolazi do ubrzanog zagaċivanja podzemnih voda materijama koje sadrţe azot (amonijak, nitriti i nitrati) i mikroorganizmima. Ove kontaminacije mogu ozbiljno ugroziti zdravlje ljudi. Do kontaminacije podzemnih voda dolazi zbog: prekomerne upotrebe mineralnih i prirodnih Ċubriva (u koliĉinama koje biljke ne mogu da iskoriste), izgradnje propusnih septiĉkih jama, pretvaranja starih bunara u septiĉke jame, nehigijenskog odlaganja smeća, nehigijenskog ispuštanja otpadnih voda, prekomerne upotrebe pesticida i zagaċivanja vazduha. Zbog velikog epidemiološkog znaĉaja vode, ĉiji je uticaj neposredan i putem koje se mogu dobiti razne zarazne bolesti, ili uneti štetne i opasne hemijske materije neophodno je, u cilju zaštite zdravlja ljudi kontrolisati kvalitet vode za piće. Zbog toga, cilj ovog specijalistiĉkog rada je da se: 1. analizira kvalitet vode za piće u seoskim naseljima na podruĉju opštine Poţarevac i da se dobijeni rezultati uporede sa preporukama vaţećeg Pravilnika Republike Srbije i preporukama Svetske zdravstvene organizacije; 2. uoĉe najĉešći uzroci neispravnosti vode za piće u seoskim naseljima na podruĉju opštine Poţarevac; 3. informiše stanovništvo podruĉja opštine Poţarevac kakva je zdravstvena ispravnost vode za piće; 4. u sluĉaju neispravnosti vode daju predlozi za preduzimanje kratkoroĉnih i dugoroĉnih mera za obezbeċenje zdravstvano ispravne vode u cilju zaštite zdravlja korisnika 7

8 ZAHVALNICA 8

9 Sadržaj 1. UVOD OSNOVNE KARAKTERISTIKE VODE Kruţni tok vode u prirodi Resursi vode na Zemlji Bunari Znaĉaj vode za ĉoveka i ţivi svet Higijenska ispravnost vode za piće Fiziĉka ispravnost vode Hemijska ispravnost vode Mikrobiološka ispravnost vode Prirodna kontaminacija Kontaminacija prirodnih voda Oblici kontaminacije prirodnih voda Hemijska kontaminacija vode Fiziĉka kontaminacija vode Termiĉka kontaminacija vode Kontaminacija komunalnim otpadnim vodama Kontaminacija industrijskim otpadnim vodama Kontaminacija teškim metalima Kontaminacija od poljoprivrede Definicija, rasprostranjenost i resorpcija teških metala Efekti izloţenosti kadmijumu u ţivotnoj i radnoj sredini Efekti izloţenosti olovu u ţivotnoj i radnoj sredini Arsen i arsenova jedinjenja i uklanjanje arsena iz vode Poreklo u vodi za piće i toksikološki uticaj Efekti izloţenosti gvoţċa i mangana u ţivotnoj i radnoj sredini Postupci i ureċaji za deferizaciju vode Postupci i ureċaji za demanganizaciju vode OdreĊivanje teških metala Princip rada AAS MATERIJAL I METODE RADA Cilj rada Metod rada Procedura uzorkovanja Odabiranje lokacija za uzorkovanje Sigurnost Uĉestalost i cena Uzorkovanje i slanje vode na analizu Tretman uzoraka i skladištenje Posude za uzorak Procedura ĉišćenja Filtracija Skladištenje i konzervacija

10 3.4. Analitiĉke tehnike Atomska apsorpciona spektrometrija Jon-selektivne elektrode Temperatura vode Miris vode Ukus vode OdreĊivanje boje vode OdreĊivanje mutnoće vode Elektroprovodljivost ph vrednost OdreĊivanje sadrţaja hlorida Azotna jedinjenja u vodi: amonijak, nitriti i nitrati Redukcija asimilarnog nitrata Denitrifikacija Amonifikacija OdreĊivanje amonijaka u amonijum-solima OdreĊivanje organskog azota Kjeldalovom metodom OdreĊivanje amonijaka (kolorimetrijskim putem sa Nessler-ovim reagensom bez destilacije) OdreĊivanje nitrita (kolorimetrijskim putem sa sulfanilnom kiselinom) OdreĊivanje nitrata (UV spektrofotometrijski) Utrošak kalijum-permanganata Metode odreċivanja Fe (spekrofotometrijski sa 1,10-fenantrolinom) OdreĊivanje sadrţaja mangana, olova i kadmijuma (plamenom AAS) OdreĊivanje sadrţaja arsena atomsko-apsorpciono-spektrofotometrijski (preko hidrida) Radioaktivnost Mikrobiološko ispitivanje vode za piće OdreĊivanje ukupnog broja koliformnih bakterija u 100 cm OdreĊivanje ukupnog broja koliformnih bakterija fekalnog porekla u 100 cm Izolovanje i identifikacija Pseudomonas Aeruginosa OdreĊivanje ukupnog broja svih ţivih bakterija u 1 cm REZULTATI I DISKUSIJA OdreĊivanje fiziĉko hemijske ispravnosti vode za piće OdreĊivanje sadrţaja teških metala u vodi za piće OdreĊivanje urana Kontrola ispitivanja ZAKLJUĈAK LITERATURA PRILOG

11 UVOD Voda je izvor ţivota. Voda sluţi za zadovoljavanje osnovnih fizioloških potreba, odrţavanje liĉne higijene, za pripremanje hrane, kao i za odrţavanje higijene stambenih i radnih površina. U današnje vreme ĉesto se srećemo sa zagaċenjem izvorišta vode tako da je dobijanje higijenske ispravne vode za piće veliki problem savremenog ĉoveka. Napredak tehnike i tehnologije, industijalizacije i urbanizacije dao je svoj doprinos poboljšanju kvaliteta ţivota ljudi ali je, takoċe, tehnika i tehnologija doprinela velikoj degradaciji prirode i njenih vrednosti, što se ogleda u trenutnoj i trajnoj kontaminaciji vode, vazduha, zemljišta, uništavanjem biocenoze, ozonskog omotaĉa, koji su osnovni preduslovi opstanka ţivota na Zemlji (Gavrilović i Lješević, 1999). Sve veća upotreba hemijskih sredstava u poljoprivredi i drugi faktori, doveli su do pojave toksiĉnih, hemijskih supstanci u vazduhu, vodi i zemljištu. Ove supstance svojim negativnim fiziološkim dejstvom ugroţavaju zdravlje ljudi ( Zdravstveno bezbedna voda za piće predstavlja osnovu zdravog ţivljenja i jedan je od prioriteta u primarnoj zdravstvenoj zaštiti. Bezbednost podrazumeva mikrobiološki, fiziĉko-hemijski i radiološki ispravnu vodu, dovoljne koliĉine vode i njenu kontinuiranu isporuku. Kvalitet podzemnih voda je promenljiv i zavisi od kvaliteta zemljišta, ali i od prodora kontaminiranih površinskih i atmosferskih voda u podzemne vode. Poslednjih godina u poljoprivrednim krajevima i u naseljima bez kanalizacije dolazi do ubrzane kontaminacije podzemnih voda materijama koje sadrţe azot (amonijak, nitriti i nitrati) i mikroorganizmima. Ove kontaminacije mogu ozbiljno ugroziti zdravlje ljudi. Do kontaminacije podzemnih voda dolazi zbog (Rogoţarski i Marjanović, 2012): - prekomerne upotrebe mineralnih i prirodnih Ċubriva (u koliĉinama koje biljke ne mogu da iskoriste); - izgradnje propusnih septiĉkih jama; - pretvaranja starih bunara u septiĉke jame; - nehigijenskog odlaganja smeća; - nekontrolisanog ispuštanja otpadnih voda i drugih vrsta otpada, naroĉito medicinskog; - prekomerne upotrebe pesticida i - kontaminacije vazduha. Zbog velikog epidemiološkog znaĉaja vode, ĉiji je uticaj direktan i zbog toga što se preko nje mogu preneti (ili prenositi) razne zarazne bolesti, ili uneti štetne i opasne hemijske materije neophodno je, u cilju zaštite zdravlja ljudi kontrolisati kvalitet vode za piće. Na podruĉju opštine Poţarevac postoje tri naĉina vodosnabdevanja stanovništva: 1. Centralno vodovodsko snabdevanje u gradovima Poţarevac i Kostolac i seoskim naseljima Ćirikovac, Klenovnik, Stari Kostolac, Drmno i Bradarac. 2. Snabdevanje iz lokalnih vodnih objekata-javne ĉesme. 3. Individualno snabdevanje iz sopstvenih bunara u ostalim naseljima. Zbog toga, a radi provere zdravstvene ispravnosti vode za piće, uslovljene antropogemim uticajem, u okviru specijalistiĉkog rada u seoskim naseljima Braniĉevskog okruga, na teritoriji 11

12 grada Poţarevca uzorkovano je i pregledano 400 uzoraka vode za piće. Uzorci su uzeti u 20 seoskih naselja koja nemaju centralno vodosnabdevanje. To su: Ostrovo, Petka, Reĉica, Kliĉevac, Maljurevac, Bubušinac, Bratinac, Bare, Beranje, Kasidol, NabrĊe, Trnjane, Dubravica, Batovac, Breţane, Ţivica, Dragovac, Luĉica, Prugovo, Poljana. U svakom naselju uzeto je po 20 uzoraka vode iz individualnih bunara u domaćinstvima u razliĉitim delovima sela. Uzorkovanje je izvršeno u dogovoru i uz pomoć šefova mesnih kancelarija. Uzorkovanje, metode ispitivanja i tumaĉenje rezultata uraċeni su u skladu sa Pravilnikom o higijenskoj ispravnosti vode za piće (Sluţbeni list SRJ br. 42/98). Radila se osnovna analiza vode koja obuhvata sledeće parametre: miris, boju, ph vrednost, utrošak KMnO 4, mutnoću, nitrite, nitrate, amonijak, hloride, elektroprovodljivost i mikrobiološku ispravnost i odreċivanje sadrţaja teških metala u vodi za piće primenom atomske apsorpcione spektrofotometrije (AAS). Ispitivanje uzoraka vode obavljeno je u Zavodu za javno zdravlje, Poţarevac, Poljoprivrednom fakultetu u Zemunu i Institutu za tehnologiju nuklearnih i drugih mineralnih sirovina (ITNMS) u Beogradu. Osnovna namena specijalistiĉkog rada je da se ispitivanjem odreċenog broja uzoraka vode za piće, uzetih sa rurarnih podruĉja Braniĉevskog okruga, utvrdi antropogeni uticaj na kvalitet vode za piće u seoskim naseljima koja nemaju centralno vodosnabdevanje, da se stanovništvo informiše kakvu vodu pije i da se u sluĉaju njene neispravnosti predloţe kratkoroĉne i dugoroĉne mere za obezbeċenje zdravstveno ispravne vode u cilju zaštite zdravlja korisnika. 12

13 2. OSNOVNE KARAKTERISTIKE VODE Voda je najprisutnija supstanca u ţivim sistemima i ĉini oko 70% telesne mase većine organizama. Nesumnjivo prvi ţivi organizmi nastali su u vodi, a dalјi tok evolucije bio je pod velikim uticajem ove sredine. Voda ima neobiĉne fiziĉko-hemijske karakteristike. Na sobnoj je temperaturi bezbojna i bez ukusa i mirisa i u prirodi je jedina supstanca koja se nalazi ĉista u sva tri agregatna stanja. Ima veću taĉku klјuĉanja i evaporacije od većine poznatih rastvaraĉa. Hemijski ĉista voda pri atmosferskom pritisku od 10 5 Pa prelazi u ĉvrsto stanje na 0 C, dok isparava i prelazi u gasno stanje na 100 C. Najgušća je na 4 C i njena gustina iznosi 1 g/cm 3 (Rajković i Laĉnjevac, 2010). Dalјim zagrevanjem iznad, ili hlaċenjem ispod ove temperature voda se širi, njena zapremina se naglo povećava i moţe dovesti do prskanja sudova u kojima se nalazi. Razorno dejstvo leda u vodovodnim cevima najveće je na temperaturama izmeċu -2 C i -6 C jer dolazi do povećanja zapremine za oko 10%. Zahvalјujući ovakvom ponašanju vode pri hlaċenju ispod 4 C ona postaje lakša, pa proces smrzavanja i formiranja leda uvek ide od površine ka dnu, takozvana anomalna svojstva vode. Ne treba posebno govoriti o tome od kakvog je znaĉaja ovo svojstvo vode za opstanak ţivog sveta. Pored toga voda ima i visok toplotni kapacitet i za zagrevanje 1 g vode sa 15 C na 16 C potrebna je 4,1868 J. Dakle, voda moţe da primi, ili otpusti znaĉajne koliĉine toplote, a da pri tome ne doċe do promene temperature ĉime se obezbeċuje relativno konstantna temperatura organizma što je od velike vaţnosti za sve toplokrvne organizme. Sve navedene karakteristike vode posledica su njene molekulske strukture. Voda je stabilan hemijski spoj dva atoma vodonika i jednog atoma kiseonika pri ĉemu svaki atom vodonika deli po jedan par elektrona sa centralnim atomom kiseonika. Ugao ovakve veze H-O-H iznosi 104,28 ili 104,5 (slika 2.1). Slika 2.1. Molekul vode 13

14 Vaţno svojstvo vode je polarnost, odnosno dipolna priroda molekula. Pošto je kiseonik elektronegativniji od vodonika, sa kiseoniĉne strane molekul je parcijalno negativniji, nego sa vodoniĉne, što dovodi do stvaranja elektriĉnog dipola. Dakle molekul vode je sa jedne strane parcijalno negativan, a sa druge parcijalno pozitivan (pri ĉemu je molekul kao celina neutralan), pa ta mala naelektrisanja meċu susednim molekulima deluju jedna na druge. Suprotna naelektrisanja se privlaĉe, a istoimena odbijaju što dovodi do dodatnih interakcija meċu molekulima vode i meċu drugim polarnim molekulima. Posebno je karakteristiĉna privlaĉna sila u kojoj uĉestvuje vodonik iz polarnih molekula. Ona se naziva vodoniĉna veza i moţe da objasni brojna fiziĉko-hemijska svojstva vode. Privlaĉenjem izmeċu kiseonikovog atoma jednog molekula vode i vodonikovog atoma drugog molekula vode gradi se vodoniĉna veza, sekundarna meċumolekulska sila izmeċu više molekula vode što omogućava kohezivne sile koje ĉine vodu teĉnom na sobnoj temperaturi. Voda je univerzalni rastvaraĉ. Polarni molekuli se rastvaraju u vodi tako što mogu da zamene interakciju voda-voda snaţnijom interakcijom voda-rastvoreni molekul, dok se nepolarni molekuli ne rastvaraju u vodi i teţe da se grupišu. Prvi se nazivaju hidrofilnim, a drugi hidrofobnim molekulima. Ĉista voda je odliĉan izolator odnosno slab provodnik, dakle, vrlo slabo provodi elektriĉnu struju. MeĊutim, pošto je izvanredan rastvaraĉ u vodi uvek ima tragova rastvorenih supstanci najĉešće soli. I najmanja koliĉina takvih primesa vodu ĉini provodnom, jer te soli disosuju na slobodne jone koji svojim kretanjem provode elektriĉnu struju. Molekuli vode imaju tendenciju i da reverzibilno jonizuju i da daju vodoniĉni (hidronijum)- jon i hidroksid-jon. Koncentracija H + -jona i OH -jona u vodi definiše jonski proizvod vode i utiĉe na kisela, ili bazna svojstvima vode. Voda je amfoterna odnosno ima svojstva i kiseline i baze (Rajković i Laĉnjevac, 2010) Kružni tok vode u prirodi Hidrološki ciklus je stalni proces kruţenja, obnavlјanja i prividnog gublјenja vode na Zemlјi (Petrović i sar., 2010). Zemlјa se smatra zatvorenim hidrološkim sistemom. Najjednostavnije tumaĉenje hidrološkog ciklusa je da delovanjem sunĉeve toplotne energije voda neprestalno isparava sa površine, zatim se para diţe u atmosferu gde se kondenzuje i pada na zemlјu ĉineći novi ciklus kretanja vode (slika 2.1.1). Pri takvoj cirkulaciji ukupna koliĉina vode na Zemlјi ostaje nepromenjena. Zahvalјujući fiziĉko-hemijskim karakteristikama vode, dejstvu Sunca i dejstvu zemlјine gravitacije, voda stalno kruţi u sistemu more-atmosfera-kopnomore. Ovo neprekidno kruţenje vode na Zemlјi ĉini jedinstveni omotaĉ koji se naziva hidrosfera i ima mogućnost da se stalno obnavlјa. Pod dejstvom sunĉevog zraĉenja zagrevaju se gornji slojevi vodenih površina na Zemlјi i sa sobom nose i lako isparlјive gasove i rastvorlјiva jedinjenja i neke hemijske elemente. Nakon kondenzacije vodene pare u oblake, kišu i sneg, voda prolazi kroz atmosferu pod dejstvom zemlјine teţe, rastvara i nosi sa sobom aeroĉestice uklјuĉujući i aerozagaċivaĉe. Na ovaj naĉin voda ispunjava i svoju higijensku funkciju ĉisteći atmosferu. Po padu na površinu voda svojom masom i protokom spira i nosi sa sobom lako pokretne i rastvorlјive ĉestice organske i neorganske prirode kao i mnogobrojne mikroorganizme sa tla i nosi ih ka vodotokovima, ili u dublјe površinske slojeve. Na osnovu 14

15 toga, voda ima dve osnovne uloge: sanitarnu i donatornu. Sanitarnu ulogu bi saĉinjavali efekti pranja atmosfere, tla, naselјa, ţivog bilјnog i ţivotinjskog sveta. Donatorna uloga vode ogleda se u dopremanju hranlјivih materija, mineralnih materija i oligoelemenata ţivom svetu. Voda za snabdevanje uzima se iz svih faza ciklusa kruţnog toka vode, izuzev iz atmosfere (Gaćeša i Klašnja, 1994). Slika Kruţni tok vode u prirodi Vodnim bilansom, ili balansom voda se kvantitativno (koliĉinski) opisuje hidrološki ciklus i njegove komponente, a zasniva se na opštem konceptu odrţanja mase: dw=u-i gde je: dw- promena mase u ograniĉenom prostoru U- masa koja je ušla u taj prostor u odreċenom vremenu - predstavlјa atmosferske padavine kao ulaznu veliĉinu I- masa koja je izašla iz tog prostora u odreċenom vremenu - predstavlјa isparavanje i oticanje kao izlaznu veliĉinu Pod prostorom podrazumeva se jedan deo zemlјine površine, od globalne do lokalne, od velikih prirodnih sistema, na primer, Zemlјa do pojedinaĉnih sisitema za transformaciju ili/i korišćenje voda. Vreme zadrţavanja vodenih koliĉina (retencija) je proseĉno vreme koje je potrebno da se dogodi ciklus izmene teĉnosti. Ako bi posmatrali jezero tako da je u datom trenutku sva voda koja se nalazi trenutno u tom jezeru stara voda, a sva voda koja u svakom sledećem novom trenutku doteĉe nova voda, tada je vreme zadrţavanja teĉnosti ono koje je potrebno za potpunu zamenu stare teĉnosti novom, teoretski do poslednjeg molekula vode 15

16 (Gaćeša i Klašnja, 1994). Retencija, ili proseĉno vreme zadrţavanja razliĉitih voda je: okeana 3,200 godina, lednika 20 do 100 godina, snega 2 do 6 meseci, vlage u tlu 1 do 2 meseca, podzemne vode: plitke 100 do 200 godina, a duboke 10,000 godina, jezera 50 do 100 godina, reke 2 do 6 meseci, atmosfere 9 dana Resursi vode na Zemlji Hidrosfera po površini predstavlјa ogroman i na izgled neiscrpan resurs, jer je 70,6% ukupne površine Zemlјe pokriveno vodom. MeĊutim od ukupne koliĉine vode na planeti ĉak 97,5% predstavlјa slana voda okeana i mora. Ovakva voda je zbog sadrţaja soli neupotreblјiva kako za piće tako i veći broj tehnoloških postupaka. Od preostalih 2,5% slatke vode najveći deo je praktiĉno slabo upotreblјiv, jer ga ĉine lednici i sneg (skoro 2/3) u ĉije je iskorišćavanje potrebno uloţiti veliku energiju, dok su ostatak površinske vode, podzemne vode, voda koja je apsorbovana od tla i atmosferska voda u vidu vodene pare. Tako na kraju ostaje za upotrebu samo mala frakcija od ukupne koliĉne vode. Ovu potencijalno upotreblјivu površinsku vodu ĉine najvećim delom vode jezera, dok su reke samo 2% od njene koliĉine. S obzirom na sve veći porast stanovništva na Zemlјi i povećanu potrebu za vodom jasno je da se Zemlja pribliţava vodnom deficitu. Dodatni problem predstavlјa ĉinjenica da su resursi vode na Zemlјi ugroţeni usled kontaminacije koja je u porastu još od vremena industrijske revolucije, te da je za oporavak i prirodno preĉišćavanje vodenih resursa neophodno i više desetina godina. Zbog toga se smatra da je voda resurs koji će obeleţiti XXI vek, na još dramatiĉniji naĉin nego što je nafta obeleţila XX vek (Todd, 1970) Bunari Kopani bunari se koriste za malu i neravnomernu potrošnju (pojedinaĉna domaćinstva), a veće koliĉine vode obezbeċuju se akumulacijom. Široko su zastuplјeni u našim seoskim domaćinstvima, ali ĉesto ne zadovolјavaju higijenske uslove. Ovakvi bunari moraju biti izgraċeni tako da zahvataju vodu iz najdublјeg vodonosnog sloja. Bunar mora biti ozidan najmanje 1 m ispod najniţeg vodostoja i postavlјen dalјe od potencijalnih mesta infekcije poput staja, svinjaca, Ċubrišta. Obloga bunara se moţe izraċivati od gotovih elemenata. Najbolјe je da voda ulazi u bunar samo odozdo i u tom sluĉaju na dnu se izraċuje filter od više slojeva peska i šlјunka opadajuće krupnoće od dna ka vrhu. Ukoliko se voda zahvata vedrom potrebno je 1 m iznad površine izgraditi zid i nad njim kućicu. Oko bunara izraċuje se betonska ploĉa preĉnika 3 m sa nagibom od bunara kako bi prosuta voda i kišnica bile odbijene od poniranja nazad u bunar. Mnogo je bolјe koristiti umesto vedra crpke koje mogu biti sa cilindrom iznad bunara, ili sa spuštenim cilindrom. Ovakve crpke koriste se za bunare dubine do 30 m, a za veće dubine do 70 m primenjuju se elevator. Pobijeni bunari (cevni), ili Nortonov, ili abisinski bunar je bunar malog kapaciteta i koristi se za dobijanje malih koliĉina vode iz plitkih vodonosnih slojeva do 7 m dubine. IzraĊuje se tako 16

17 što se u zemlјu pobijaju pod opterećenjem pocinkovane cevi preĉnika 32 do 40 mm. Na najniţem delu cevi od oko 1 m nalaze se otvori preĉnika od nekoliko milimetara kroz koje ulazi voda. Ukoliko su cevi pobijene u sitnozrnasti sloj oko otvora se obmotava sito. Na površini glava bunara se obraċuje na isti naĉin kao i kod kopanog bunara. Zbog malog preĉnika na ovaj bunar moţe se postaviti jedino crpka sa cilindrom iznad terena. Bušeni bunari koriste se za dobijanje većih koliĉina vode uz dugotrajan ravnomeran rad. Akumulacija u ovakvim bunarima je mala u odnosu na ukupnu izdašnost i oni se grade na izdanima većeg kapaciteta. Ovakvi bunari omogućavaju ravnomernu koliĉinu vode, pa su podobni i za javna snabdevanja. Najĉešće se grade od cevi preĉnika 0,3 do 1 m koje se spuštaju sve do nepropusnog vodonosnog sloja. Bušeni bunari se mogu graditi upotrebom zaštitne bušaĉke cevi deblјine od 300 mm. Ove se cevi spuštaju teleskopski i opterećuju teretom, ili okreću levo-desno kako bi lakše prodirale. Drugi naĉin za izgradnju bušenih bunara je bez upotrebe zaštitne cevi, a ispiranjem bušotine ĉistom vodom koja odnosi sa sobom i iskopani materijal. Kakav god bio naĉin bušenja po završetku operacije spušta se: 1. betonska ploĉa koja sluţi za oslanjanje elemenata, 2. taloţnica za pesak od cevi duţine 1m, 3. bunarska rešetka, 4. cevi koje se sastoje od nastavaka. Po ugraċivanju bunarske garniture vrši se ispiranje bunara. Pri bušenju bunara vodi se zapisnik o slojevima kroz koje se prolazi i uzimaju uzorci sa svakog metra, ili od svakog sloja Značaj vode za čoveka i živi svet Ĉovek je biološko biće i kao takvo ima osnovne ţivotne potrebe jednake svim drugim biološkim vrstama za: hranom, vodom, vazduhom i ţivotnim prostorom. S druge strane ĉovek jeste u velikoj meri i društveno biće i otuda njegove dodatne ţivotne potrebe koje nisu karakteristiĉne za druge vrste na Zemlјi. Kada se govori o znaĉaju vode za ĉoveka onda se misli na njen višestruki ţivotni znaĉaj (Panić, 2009; Rajković, 2010): - fiziološki - higijenski - eko-biološki - toksikološki - epidemiološki znaĉaj. Nesumlјivo je da je voda najvaţniji uslov za ţivot i zdravlјe lјudi. Ona predstavlјa oko 70% telesne mase ĉoveka i neophodna je za obavlјanje skoro svih biohemijskih procesa. Unosi se hranom, ili se posebno pije da bi se reapsorbovala i bila dopremlјena do svakog organa, tkiva i ćelije ĉineći vodeni put kojim se transportuju hranlјive materije, gasovi i produkti metabolizma. Kao rastvaraĉ i medijator u mnogim hemijskim jedinjenjima voda odrţava osmotski pritisak ćelija i omogućava vodnomineralni metabolizam. Na fiziološki znaĉaj vode utiĉu kako kvantitet tako i kvalitet. Nedovolјno unošenje vode dovodi do dehidratacije, a preobilno do hiperhidratacije. S druge strane samo kvalitetna voda koja sadrţi mikroelemente poput I, Se, Co, Mg, F i druge, obezbeċuje neophodne elemente za odvijanje biohemijskih reakcija. Promet vode u organizmu (vodni balans) je stalan i odrţava 17

18 se neprekidnim unosom i iznosom. Nezavisno od unešene koliĉine voda se neprekidno gubi preko disanja odnosno pluća u vidu vodene pare (oko 500 cm 3 ), isparavanjem putem koţe (oko 500 cm 3 ) i urinom (oko 600 cm 3 ). Ukoliko doċe do narušavanja vodnog balansa, odnosno neravnomernog unosa i iznosa voda nastaje poremećaj u vidu dehidratacije, ili hiperhidratacije. U sluĉaju nedostatka vode govori se o dehidrataciji. Dnevni gubitak od 1,5 dm 3 ( ili 2% telesne mase (engl. body weight, BW)) izaziva poĉetnu dehidrataciju, gubitak od 4 dm 3 (6% telesne mase) u roku od 2-4 dana dovodi do bolesti dehidratacije, dok gubitak od 10 dm 3 (15% telesne mase) nije nadoknadiv i dovodi do smrtnog ishoda. Pored ove uloge vaţna je i uloga vode u odrţavanju kiselo-bazne ravnoteţe i toplotne ravnoteţe. Pošto voda ima visok toplotni kapacitet ona moţe da primi, ili otpusti znaĉajne koliĉine toplote bez promene temperature (Dalmacija, 1995). Higijenska funkcija vode nezamisliva je bez dovolјne koliĉine vode koja je lako pristupaĉna celokupnom stanovništvu po relativno niskoj ceni. Ova funkcija vode od izuzetnog je znaĉaja za zdravlјe lјudi. Eko-biološki znaĉaj ostvaruje se uz sadejstvo sunĉeve energije i u vodi rastvorenih neorganskih materija što sve zajedno ĉini preduslov za stvaranje ţive materije. Naime, u procesu fotosinteze iz neorganske materije uz pomoć sunĉeve energije i vode nastaje organska materija. Ovako nastala organska materija koristi se za ishranu ţivotinja i lјudi. Voda je gradivni element u procesu stvaranja ţive organske materije koja je deo lanca ishrane ţivotinja i lјudi. Svaki nedostatak vode ugrozio bi prirodne lance ishrane ĉime bi bila ugroţena ekološka ravnoteţa, ali i opstanak ĉoveĉanstva. U procesu proizvodnje hrane troši se znatna koliĉina vode. Voda se troši i u ogromnoj meri u procesu proizvodnje hrane. Tako se procenjuje da je za proizvodnju 1 kg ţitarica potrebno 100 dm 3 vode, dok je za proizvodnju mesa neophodno utrošiti oko dm 3 vode. Toksikološki znaĉaj vode zasniva se na ĉinjenici da se u vodi mogu ĉesto naći raznovrsni zagaċivaĉi poput nitrita, detergenata, teških metala, ili da se zbog nedostataka oligoelemenata narušava zdravlјe (Rajković, 2003). Epidemiološki znaĉaj proizilazi iz svojstva vode da omogućava ţivot i širenje mnogim mikroorganizmima koji štetno utiĉu na zdravlјe. S obzirom da voda ima priliĉni toplotni kapacitet i da su njoj rastvorene raznovrsne neorganske i organske materije, ona je idealni medijum za razvoj ţivota. Tako se u vodi mogu naći bakterije poput Echerichia coli, Streptococcus faecalis, Salmonelleae, Shigelleae i druge. Virusi kao što su Adeno, Echo, Polyo, Hepato, ili parazitski organizmi poput Entamoeba Hystolitica, Ascaris Lumbricoides. U svetu godišnje oboli oko 500 miliona stanovnika od hidriĉnih bolesti (masovno širenje bolesti koje se prenose putem vode), dok skoro 10 miliona sluĉajeva završava smrtnim ishodom. Jedan od osnovnih zadataka Svetske zdravstvene organizacije (SZO) u borbi protiv suzbijanja zaraza jeste zbog toga snabdevanje stanovništva zdravom pijaćom vodom (WHO, 2011). 18

19 2.4. Higijenska ispravnost vode za piće Higijenska ispravnost vode za piće podrazumeva ispunjenje više sanitarnih uslova u pogledu senzorne analize, kvantiteta, fiziĉko-hemijskih karakteristika i mikrobioloških svojstava. Osnovni smisao higijenske ispravnosti vode je da ona bude takvog kvaliteta i u takvoj koliĉini da zadovolјi potrebe za vodom, a pri tom ne ugrozi zdravlјe stanovništva i ţivog sveta. Neki od parametara vode znaĉajni su za zdravstveno gledište, kao agensi koji direktno utiĉu na zdravlјe, ili kao ĉinioci koji ukazuju na moguću kontaminaciju. Pravilnik o higijenskoj ispravnosti vode za piće (Sluţbeni list SRJ, br. 42/98 i 44/99) kako je navedeno u ĉlanu 1.: Propisuje higijensku ispravnost vode za piće koja sluţi za javno snabdevanje stanovništva, ili za proizvodnju namirnica namenjenih prodaji. Ovim se Pravilnikom propisuju najveće dozvolјene koncentracije pojedinih sastojaka vode. Lokalne organizacije vodovoda mogu da postave i neke dopunske uslove ukoliko su u skladu sa prethodno navedenim pravilnicima, ili ukoliko smatraju da neke od parametara treba dodatno proširiti. Više je faktora ţivotne sredine koji utiĉu na higijensku ispravnost vode kao što su sastav atmosfere, sastav tla, sastav biosfere, temperatura, vrsta vodnog objekta, naĉin zahvatanja i distribucije vode. Metode fiziĉke, hemijske i biološke kontrole vode su priliĉno sloţene. Ovakve se analize vrše u za to akreditovanim laboratorijama u zavodima za javno zdravlјe, institutima i na univerzitetima. Rezultati dobijeni u ovim instuticijama od javnog su znaĉaja Fizička ispravnost vode Osnovni fiziĉki parametri su: miris, ukus, boja, mutnoća, temperatura, ph vrednost i elektroprovodlјivost. Dok se neki od ovih parametara precizno mere instrumentima, pojedini se mogu uoĉiti već pri senzornoj analizi koristeći ĉula vida, mirisa i ukusa. Miris vode se moţe ustanoviti pomoću ĉula. Osnovni zahtev kvaliteta vode je da ona bude bez mirisa, ukusa i boje. Prisustvo mirisa ukazuje najĉešće na kvalitativnu neispravnost vode jer miris dolazi od u vodi prisutnih i rastvorenih, organskih i neorganskih materija. Ĉulom mirisa se moţe ĉesto prepoznati prisustvo organskih materija za ĉiju su detekciju potrebne precizne hemijske metode, pa se u ovom sluĉaju moţemo osloniti na ĉula. Miris se moţe opisati po nama poznatim sliĉnim mirisima kao što su aromatiĉni miris cveća i voća, miris bare, trave, ribe. Kvantifikacija mirisa vrši se po Gartnerovoj skali kao: jedva primetan, primetan, izraţen, veoma izraţen i odbojan. Kao i u većini drugih merenja uzorak se poredi sa bezmirisnim standardom koji se priprema prevlaĉenjem vode preko aktivnog uglјa. Ukus vode je odreċen mineralnim sastavom, sadrţajem gasova i temperaturom. Voda ima osveţavajući ukus samo ukoliko su ove vrednosti u granicama higijenske normale. Osim u sluĉaju nekih mineralnih voda, ukus je najĉešće znak neispravnosti vode. Ispitivanje ukusa se vrši zagrevanjem uzorka do 40 C i njegovim zadrţavanjem u ustima do nekoliko sekundi kako bi došli u kontakt sa receptorima u ustima. 19

20 Boja vode je posledica prisustva koloidalno rastvorenih materija bilјnog porekla. Boja vode se veoma teško uklanja, a nastaje prilikom prelaska vode preko fosilne vegetacije. Boja ima sliĉan znaĉaj kao i mutnoća, ali potrebno je imati na umu i da bistra i bezbojna voda moţe sadrţati škodlјive sastojke. Pod pravom bojom vode podrazumeva se koloracija koju izazivaju supstance rastvorene u vodi, dok prividnu boju ĉine i pomešane suspenzije. Prava boja vode odreċuje se nakon postupka centrifugiranja koje uklanja suspendovane materije. Sam metod merenja je fotokolorimetrijski i sastoji se u poreċenju uzorka sa standardom odreċene obojenosti i izraţava se u jedinicama. Boju treba odrediti na licu mesta, nakon uzimanja uzorka, a jedinica boje bazirana je na platina-kobalt (Pt-Co) standardnom rastvoru koji formira ţutu boju. Prema Pravilniku o higijenskoj ispravnosti vode za piće (Sluţbeni list SRJ br. 42/98) propisana je maksimalna dopuštena vrednost boje od 5 stepeni kobalt platinske skale. U vanrednim prilikama ova vrednost ima vrednost od 50 stepeni kobalt platinske skale. Mutnoća vode dolazi od suspendovanih materija neorganskog porekla i najĉešće dolazi od gline i mulјa. Moţe takoċe biti i posledica prisustva vodenih organizama. U periodu niskog vodostaja mnoge reke imaju ĉistu, jasnu, zelenkastu, prozirnu boju, imaju nisku mutnoću, manju od 10 NTU-a (engl. nephelometric turbidity units). U kišnom periodu, ĉestice sa obale se spiraju i rastvaraju u vodi, voda postaje blatnjava i obojena, što ukazuje na visoku mutnoću. Tokom visokog vodostaja, brzina vode je veća, koliĉina vode koja protiĉe je veća i ona doprinosi lakšem i brţem spiranju suspendovanih materija sa dna, što uzrokuje veću mutnoću vode. Mutnoću u nekim sluĉajevima mogu da izazovu i bezopasne primese poput nerastvorenih mehurića vazduha. Takvu vodu lјudi izbegavaju da koriste iz ĉisto psiholoških razloga misleći da je mutnoća posledica rastvorene hemijske materije. Mutnoća raste sa koncentracijom suspendovane materije u vodi, ali ne linearno. Mutnoća se odreċuje poreċenjem svetlosnog efekta koji se ostvaruje prolaskom kroz stub mutne vode u odnosu na istovetni stub pripremlјenog standarda iste mutnoće i osvetlјenog na isti naĉin. U praksi se ĉesto mutnoća izraţava pribliţno izrazima: bistra, slabo opalescentna, mutna, vrlo mutna. Prema opštim standardima mutnoća se izraţava u normiranim jedinicama pri ĉemu jedinicu mutnoće pokazuje suspenzija mg Fulerove zemlјe na dm 3 destilovane vode. Mutnoća se u ovom sluĉaju poredi, ili neposredno golim okom, ili ureċajima tipa Dţeksonov turbidimetar. Prema Pravilniku o higijenskoj ispravnosti vode za piće (Sluţbeni list SRJ br. 42/98) propisana je maksimalna dopuštena vrednost mutnoće do 1 NTU. U vanrednim prilikama ova vrednost ima vrednost od 6 NTU. Temperaturu je kod vode najlakše kontrolisati i ona ima poseban znaĉaj jer od nje zavisi subjektivni osećaj zasićenosti i sveţine, a utiĉe i na fiziološke procese. Optimalna temperatura vode se kreće oko 8-12 C. Pravilnikom o higijenskoj ispravnosti vode za piće nije regulisana temperatura vode za upotrebu, jer nema direktan higijenski znaĉaj. S druge strane povišena temperature vode olakšava razvoj patogenih mikroorganizama. Temperatura se meri ţivinim termometrom, ili drugim termometrijskim ureċajem. Izraţava se u Celzijusovim centrigradnim stepenima ( C), ili u nekim zemlјama Severne Amerike u Farenhajtovim stepenima ( F). ph vrednost je logaritamska funkcija termodinamiĉke aktivnosti (a(h + )) jona H 3 O + -jona u vodenom rastvoru: ph= -log (a(h + ) mol/dm 3 ). U svakodnevnoj praksi koristi se definicija ph vrednosti po kojoj je ona negativni logaritam (dekadni log 10 ) koncentracije H + -jona: ph= -log ([H+] mol/dm 3 ). ph vrednosti od 7,00 ujednaĉen je odnos vodoniĉnih i hidroksid jona, pa se govori o neutralnoj vrednosti. Niţe ph vrednosti od 7,00 predstavlјaju kiseli rastvor dok više ph 20

21 vrednosti predstavlјaju bazne rastvore. Za pijaću vodu optimalne p H vrednosti kreću se od 6,50-8,00. Ova vrednost je znaĉajna i za tehnologiju vodovoda, jer od nje zavisi da li će biti agresivna prema materiji od koje su izgraċene cevi i delovi sistema za vodosnabdevanje. Slika ph vrednost pojedinih tipova voda i teĉnosti Elektroprovodljivost vode direktna je posledica njenog mineralnog sastava odnosno prisutnosti naelektrisanih jona koji nastaju raspadom mineralnih materija. Indirektno elektroprovodivost u stvari predstavlјa još jedan naĉin da se utvrdi koliĉina prisutne rastvorene materije. MeĊutim na samu vrednost merenja elektroprovodlјivosti mogu uticati i neki rastvoreni gasovi i H + -joni i OH - -joni nastali disocijacijom molekula vode. Prema Pravilniku o higijenskoj ispravnosti vode za piće (Sluţbeni list SRJ br. 42/98) propisana je maksimalna dopuštena vrednost provodlјivosti (u µs, na 20 C, odnosno 293,15 K) do 1000 µs, a u vanrednim prilikama do 2500 µs. U SI sistemu jedinica provodlјivosti, se izraţava u simensima (S). Reciproĉna veliĉina je otpornost, R, ĉija jedinica je om (Ω) (GraĊevinski fakultet, 2006). 21

22 2.6. Hemijska ispravnost vode Hemijska ispravnost vode karakteriše se ukupnom koliĉinom prisutne suve materije, koliĉinom prisutnog kiseonika, hemijskim indikatorima fekalnog zagaċenja, mineralnim sadrţajem i prisustvom otrova. Svaka voda sadrţi manje, ili veće koliĉine neorganskih i organskih materija. Hemijska ispravnost vode podrazumeva da se ove vrednosti kreću u granicama koje ne ugroţavaju zdravlјe lјudi i ţivog sveta, odnosno propisane su preporukama Svetske zdravstvene organizacije i nacionalnih sluţbi za zaštitu zdravlјa. Ukupna koliĉina suve materije odreċuje se kao suvi ostatak po isparenju 1 dm 3 vode na temperature od 105 C (ukupni ostatak po isparavanju). Ukoliko se ovaj suvi ostatak i dodatno ţari do temperature od 600 C, onda ostaje samo neorganski deo prisutnih materija (ostatak po ţarenju). Organski deo materije dobija se oduzimanjem neorganskog dela od ukupne prisutne koliĉine materije. Potrošnja kalijum permanganata (KMnO 4 ) je drugi naĉin za indirektno odreċivanje prisutne koliĉine organskih materija. Pored kalijum permanganata i neka druga jedinjenja poput kalijum dihromata mogu se koristiti za oksidaciju. Za postupak potrošnje kalijum dihromata uveden je naziv hemijska potrošnja kiseonika (HPK). Biohemijska potrošnja kiseonika (BPK) je još jedan naĉin za posredno utvrċivanje ukupne koliĉine rastvorene organske materije. Rezultat ove analize pokazuje koliko će kiseonika potrošiti prisutni mikroorganizmi za odreċeno vreme na razgradnju organskih materija (EPA, 2009). Koliĉina rastvorenog kiseonika je takoċe jedan od indikatora hemijske ispravnosti vode. Kiseonik dospeva u vodu apsorpcijom iz atmosfere, ili kao proizvod fotosinteze vodenih algi i bilјaka. Raspadanjem organskih materija u vodi koncentracija kiseonika opada, što ukazuje da je voda kontaminirana. Aeracija i reaeracija vode, odnosno samopreĉišćavanje je jedan od najvaţnijih procesa prirodnih vodotoka. Rastvoreni kiseonik se najĉešće izraţava kao sadrţaj O 2 u mg/dm 3. Kada su cevovodi koji sluţe transportu vode za piće u pitanju, korozija cevi se najĉešće dovodi u vezu sa kiseonikom. Higijenska standardna vrednost za rastvoreni kiseonik je 4-12 mg/dm 3. S obzirom da se kiseonik troši za oksidaciju organskog sadrţaja, upotrebom jakog oksidacionog sredstva poput kalijum permanganata moţe se utvrditi koliĉina prisutnog organskog sadrţaja. Za vodu normalnog kvaliteta dozvolјena koliĉina utrošenog kalijum permanganata iznosi 8-12 mg/dm 3. Hemijski indikatori fekalnog zagaċenja od posebne su vaţnosti za hemijsku ispravnost vode. Sa higijenskog aspekta znaĉajna je kontaminacija vode humanim i animalnim sekretima i ekskretima. Pri svakoj sanitarnoj kontroli vode posebna se paţnja posvećuje mogućnosti da je došlo do mešanja pijaće vode sa crevnim sadrţajem lјudi i ţivotinja. Kao posledica ovakvog incidenta dolazi do širenja zaraznih bolesti na veliki deo stanovništva. Hemijski indikatori fekalne kontaminacije nastaju kao posledica mineralizacije organskih materija. Amonijak (NH 3 ) je indikator sveţeg zagaċenja, nitriti (NO 2 ) ukazuju da je kontaminacija u toku, dok nitrati (NO 3 ) ukazuju da je bilo kontaminacije. Ukoliko se svi indikatori naċu u istom trenutku jasno je da je kontaminacija većih razmera u toku (Roswall, 1983). 22

23 Nitrati i nitriti pripadaju neţeljenim i štetnim anjonima u vodi i njihovo prisustvo treba izbegavati. Nitrati su krajnji proizvod oksidacije, odnosno mineralizacije organskih supstanci koje sadrţe azot. Njihovo prisustvo u vodi znak je starog zagaċenja vode organskim supstancama. Mogu biti i neorganskog porekla. Ali, bez obzira na poreklo, nitrati su štetni za organizam ukoliko ih u vodi za piće ima u većoj koncentraciji od dozvoljene. Graniĉna vrednost za nitrate (kao NO 3 ) u vodi za piće je 50 mg/dm 3. Ukoliko je koncentracija nitrata u vodi za piće veća od navedene vrednosti, postaje glavni put unošenja nitrata u organizam, koji se u organizam najĉešće unose hranom, a naroĉito povrćem. Nitrati se u organizmu redukuju u nitrite koji su uzrok nastanka methemoglobinemije. Nitriti nastaju oksidacijom amonijaka, ali i redukcijom nitrata, i uvek su znak sveţeg fekalnog zagaċenja vode. Redukcija nitrata u nitrite nastaje pri visokoj ph vrednosti vode i pod uticajem bakterija. Nitriti uĉestvuju u oksidaciji hemoglobina u methemoglobin koji nije u stanju da transportuje kiseonik dalje od tkiva. Nitrati ukazuju na pojave prisustva organskih od neĉišćenja u poslednjem stepenu oksidacije, ili na prisustvo ostataka mineralnih Ċubriva (Burns and Hardy, 1975; Krug, Ruţiĉka, Hansen, 1979; Ginkel and Sinnaeve, 1986; Jaffe, 2000). Mineralni sadrţaj vode se iskazuje kao tvrdoća vode i ona moţe biti prolazna (karbonatna), stalna (sulfatna) i ukupna tvrdoća (zbir karbonatne i sulfatne) (Rajković i Sredović, 2009). Tvrdoća vode se iskazuje u stepenima i to kao meka (do 8 D), srednje tvrda (8-12 D) i vrlo tvrda (preko 18 D). Ove materije ponekad umanjuju pitkost vode, a najĉešće joj ograniĉavaju industrijsku upotrebnu vrednost. Poznato je da tvrde vode teško peru i troše mnogo detergenta za obrazovanje pene dok meke vode lako stvaraju penu i otklanjaju neĉistoće. Postoji prolazna tvrdoća vode koja nastaje zbog prisustva bikarbonata koji se zagrevanjem vode razbijaju na monokarbonate i taloţe i trajna tvrdoća vode koju stvaraju hloridi i sulfati koji se ne mogu lako odstraniti iz vode kuvanjem. Toksiĉne supstance su one materije koje u malim koliĉinama ugroţavaju zdravlјe, ili dovode do smrti. U pijaćoj vodi to su olovo, cink, bakar, fluorid, arsen, fenoli, cijanidi, ţiva i druge. Neke od ovih toksiĉnih materija imaju trenutno dejstvo dok se pojedini toksiĉne materije nagomilavaju (imaju aditivno dejstvo) u organima dok ne dostignu kritiĉnu vrednost kada ozbilјno ugroţavaju fiziološke procese. U izvesnim sluĉajevima u vodi za piće se dodaju izvesna jedinjenja koja imaju ulogu u medikaciji. Tako se vodi u pojedinim regionima dodaje jod kako bi se spreĉila gušavost, a fluoridi utiĉu na smanjenje karijesa zuba (GraĊevinski fakultet, 2006; Tošović, 2008). 23

24 Tabela Maksimalno dopuštene koncentracije neorganskih materija u vodi za piće (Sluţbeni list SRJ broj 42/98 i 44/99) Naziv i oznaka hemijske supstance Maksimalno dopuštena koncentracija (MDK) za redovne prilike (mg/dm 3 ) Amonijak (NH 3 ) 0,1 Antimon (Sb) 0,003 Arsen (As) 0,01 Bakar (Cu) 2,0 Barijum (Ba) 0,7 Bor (B) 0,3 Cijanidi (CN ) 0,05 Cink (Zn) 3,0 Fluoridi (F ) 1,2 Hrom ukupni (Cr) 0,05 Hloridi (Cl ) 200 Kadmijum (Cd) 0,003 Kalcijum (Ca) 200 Kalijum (K) 12,0 Magnezijum (Mg) 50,0 Mangan (Mn) 0,05 Molibden (Mo) 0,07 Natrijum (Na) 150 Nikal (Ni) 0,02 Nitrati 50 Nitriti (NO 2 ) 0,03 Olovo (Pb) 0,01 Selen (Se) 0,01 Ţiva (Hg) 0, Mikrobiološka ispravnost vode Higijenska ispravnost vode za piće pre svega se ceni prema tome da li se tom vodom prenose uzroĉnici bolesti. Ukoliko je to sluĉaj kaţe se da je takva voda kontaminirana, ili inficirana. U sluĉaju masovnog širenja bolesti putem vode govori se o hidričkoj epidemiji (Sluţbeni list SRJ, 1998; Sluţbeni list SRJ, 1999). Kontrola mikrobiološke ispravnosti vode za piće vrši se kako kod stavlјanja u upotrebu novog izvorišta, kako bi se ustanovio metod za preĉišćavanje vode, tako i kao redovna kontrola postojećeg sistema za vodosnabdevanje. Na osnovu epidemioloških iskustava utvrċeno je da se inficiranom vodom mogu prenositi: trbušni tifus, bacilarna dizenterija, amebna dizenterija, kolera i gastroenteritis. Osim toga navode se i sluĉajevi prenošenja infektivne ţutice, tularemije, poliomielitisa i druge. Da bi neka bolest bila smatrana hidriĉnom mora da ispunjava ĉetiri uslova: 24

25 1. izbijanje bolesti mora da bude vezano za dokazanu higijensku neispravnost vode 2. broj obolelih mora da padne po popravci kvaliteta osumnjiĉene vode 3. ako se bolest prenosi vodom koju koristi veliki broj potrošaĉa, obolјenje mora biti masovno-epidemija 4. broj obolelih mora biti veći meċu onim potrošaĉima koji koriste osumnjiĉenu vodu u poreċenju sa onima koji je ne koriste Epidemije najĉešće izbijaju u sluĉaju: - upotrebe bunarske vode koju su infiltrirale klice iz nekog ţarišta infekcije: nuţniĉke jame, pomijare, svinjca, štale, - usled upotrebe nepreĉišćene vode iz reĉnog toka, kanala, - usred korišćenja nedovolјno filtrirane i hlorisane vode, - usled infekcije cevovoda zbog pada pritiska. Bakterije se u prirodi nalaze svuda gde ima i organske materije. Prisutne su u tlu, vazduhu, vodi, na površinama bilјaka i ţivotinja, ali i u njihovoj unutrašnjosti. Patogenim bakterijama nazivaju se one vrste bakterija koje mogu izazvati obolјenja. U normalnim okolnostima u vodi se nalazi veći broj nepatogenih formi bakterija koje se taloţe na dnu zajedno sa mulјem. Identifikacija razliĉitih vrsta bakterija koje se nalaze u vodi vrši se na osnovu njihovih osnovnih karakteristika: - oblika: koke (loptaste), bacili (štapići), vibrioni (u obliku zareza), spirile (sliĉno vibrionima sa zavojem duţ ose), aktinomicete (imaju konĉiće) - veliĉine: 0,5-10 µm - oblika kapsule - pigmentacije - ishrane: saprofiti i paraziti - naĉina razmnoţavanja - tipa biohemijskih reakcija Da bi bakterije bile identifikovane najpre ih je neophodno odgajiti na specijalnim hranlјivim podlogama koje mogu biti teĉne (razliĉiti bujoni - osnova je teĉna hranljiva podloga za razmnoţavanje većine bakterijskih vrsta), ili ĉvrste (agarozne i ţelatinozne podloge). Najĉešće se za identifikaciju bakterija koriste selektivne podloge. One sadrţe materije koje spreĉavaju rast neţelјenih organizama, a omogućavaju rast samo jedne, ili uske grupe bakterija. Slika Bakterijske kolonije na ĉvrstoj agarskoj podlozi 25

26 Patogeni organizmi u vodi ţive vrlo kratko, obiĉno 1-2 nedelјe po prispeću, mada u jako kontaminiranim vodama sa puno organske materije mogu da ostanu mnogo duţe i više meseci. Standardna mikrobiloška kontrola podrazumeva utvrċivanje ukupnog broja svih bakterija, bakterijskih indikatora fekalnog zagaċenja i odreċivanje specifiĉnih vrsta. Ukupan broj bakterija izraţava se kao broj bakterija po 1 cm 3 vode. Za preĉišćene vode standardna vrednost iznosi 10 bakterija/cm 3 za prirodna zatvorena izvorišta 100 bakterija/cm 3, dok za prirodna otvorena izvorišta 300 bakterija/cm 3. Obiĉno se na hranlјivu bakterijsku podlogu zasejava 1 cm 3 vode, pa se nakon inkubacije podloge broje nastale kolonije koje odraţavaju broj bakterija. Bakterijski indikatori fekalnog porekla su saprofitne enteralne bakterije kojih najviše ima u debelom crevu (lat. kolon), pa se zato nazivaju koliformne. OdreĊivanje broja koliformnih bakterija u vodi naziva se i kolimetrija. To su najĉešće Esherichia coli, Enterococcus, Bacilus Proteus, Salmonellae, Shigelae, Vibrioni, ali i amebe, virusi, jaja i ciste. S obzirom da se ove vrste bakterija nalaze u ţivotinjskom i lјudskom izmetu, ukoliko su prisutne u vodi, smatraju se indikatorima fekalnog zagaċenja. Ĉesto je teško i gotovo nemoguće ukoliko je nivo inficiranosti vode nizak, izolovati specifiĉnu bakteriju koja je izazvala obolјenje, zbog toga se istraţuje ukupan broj koliformnih bakterija u uzorku vode. Za koliformne bakterije standardne vrednosti su: za preĉišćenu vodu 0, za zatvorena izvorišta do 10 i za prirodno otvorena izvorišta do 100. Prisustvo koliformnih bakterija u vodi ukazuje na mogućnost zagaċenja izvorišta i potencijalnu distribuciju preko vode što će izazvati epidemiju. Za njihovu detekciju koriste se specijalne mikrobiološke hranlјive podloge na kojima se izvesne vrste lako razmnoţavaju, formiraju kolonije, ili sa podlogom dovode do poznate biohemijske bojene reakcije. (Đukić, Gajin, Matavulj, Mandić, 2000; Vrvić i Gojgić-Cvijović, 2003) 2.8. Prirodna kontaminacija vode [16-20] Kontaminacija voda (engl. contamination - zagaċenje, prljanje) promena sastava voda koja nastaje unošenjem, ispuštanjem, ili odlaganjem hranjivih i drugih materija, uticanjem energije, ili drugih uzroĉnika, u koliĉini kojom se menjaju korisna svojstva voda, pogoršava stanje vodenih eko-sistema i ograniĉava namenska upotreba voda. Kontaminacija vode većeg intenziteta koje nastaje unošenjem, ispuštanjem, ili odlaganjem u vode opasnih materija, energije, ili drugih uzroĉnika u koliĉinama, odnosno koncentraciji iznad dozvoljenih graniĉnih vrednosti (MDK vrednosti), ĉime se dovode u opasnost ţivot i zdravlje ljudi i stanje okoline, ili usled kojeg mogu nastupiti poremećaji u drugim podruĉjima Kontaminacija prirodnih voda Osnovni izvori kontaminacije prirodnih voda su: otpadne vode urbanih sredina, mineralna Ċubriva, organske i neorganske materije, kisele rudniĉke, drenaţne vode, otpadne vode prerade i korišćenja mineralnih sirovina, sedimentne i radioaktivne materije i otpadna toplota. Zavisno od 26

27 uzroka zagaċivanja i efektima koje izaziva zagaċena voda postoje sledeće kategorije prirodnih voda: atmosferske, površinske i podzemne. Površinske vode se dele na stajaće i tekuće, a od stajaćih voda posebno se izdvajaju jezera, mora i okeani. Pored toga postoje i otpadne, ili upotrebljavane vode. Površinske vode su reke, jezera, mora, potoci, bare, okeani. To je voda prirodnim putem stvarana i odrţavana. Površinske vode se obnavljaju padavinama, ili iz izvora podzemnih voda. Podzemne vode su izvorišta koja se nalaze ispod površine zemlje i koje se povremeno dopunjavaju atmosferskim padavinama i površinskim vodama koje prodiru u vodonosne slojeve. Ove su vode prirodno ĉiste i koriste se kao voda za piće. Atmosferske vode su u obliku padavina : rosa, sneg, grad i kao takve dospevaju i u zemlju Oblici kontaminacije prirodnih voda Hemijska (organske i neorganske materije - teški metali, pesticidi, nafta, mineralne soli, detergenti); Biološka (patogeni mikroorganizmi i virusi); Fiziĉka (ĉvrsti otpad, toplota, buka, vibracije); Vizuelna kontaminacija (betoniranje obale); Radioaktivna (nuklearne probe, havarije, nuklearni otpad) Hemijska kontaminacija vode Prema hemijskoj prirodi zagaċujućih materija, kontaminacija moţe biti neorganskog i organskog porekla. Osnovne kategorije neorganskih zagaċujućih materija su: rastvorljive soli (meċu kojima su ĉesto soli toksiĉnih elemenata), rastvorljivi minerali iz razgraċenih stena i kiseli ostaci (najĉešće iz metalurgije, ugljenih kopova) Fizička kontaminacija vode Komunalni i industrijski otpad, buka i vibracije. Uticaj drumskog saobraćaja (teretni kamioni izazivaju vibracije koje se preko zemljišta prenose u vodu; buĉne industrije (brodogradilište) izazivaju smetnje vodenom eko-sistemu i ţivom svetu u njoj) Termička kontaminacija vode Predstavlja povećanje temperature vode iznad uobiĉajene (prirodne). Sa promenom temperature dolazi do promene hemijskog sastava vode, sadrţaja gasova, a naroĉito kiseonika. Glavni termiĉki zagaċivaĉi su sistemi protoĉnih hlaċenja, jer promena temperature vode utiĉe na povećanu toksiĉnost supstanci koje se nalaze u njoj Kontaminacija komunalnim otpadnim vodama Komunalne otpadne vode su otpadne vode iz domaćinstva. Sadrţe otpadne supstance koje pri raspadanju troše kiseonik rastvoren u vodi i utiĉu na degradaciju biljnog i ţivotinjskog sveta u 27

28 vodotoku što dovodi do neprijatnog mirisa voda, promene boje i ukusa vode i sam vodotok postaje zagaċen Kontaminacija industrijskim otpadnim vodama U nekim tehnološkim procesima voda sluţi kao sirovina, ili kao rastvaraĉ, a u nekim se upotrebljava za hlaċenje, ili zagrevanje sistema. Svaka grana industrije ima karakteristiĉne zagaċivaĉe. Za odreċene zagaċujuće materije je data vrednost koja predstavlja zakonski gornju granicu koncentracije pre nego što se otpadna voda ispusti u vodotok, prijemnik otpadne vode. Pored njih za svaku industriju su dati dodatni specifiĉni parametri ĉije se vrednosti prate: suspendovani suvi ostatak, slobodni hlor, fosfor, ulje i mast, ph vrednost, fenoli, BPK, metali, nitrati, sulfati, amonijak, olovo, temperatura, boja, pena, ukupno rastvorene ĉvrste supstance Kontaminacija teškim metalima Glavna karakteristika je da su biološki nerazgradivi i nemaju mogućnost da se fiksiraju u sedimentima reĉnog dna. Teški metali podleţu biohemijskim transformacija i pretvaraju se u mnogo toksiĉnije oblike. Veći deo biljnog i ţivotinjskog sveta u vodi akumulira odreċene teške metale, tako da koncentracija u njima moţe biti 10 puta veća nego u vodi Kontaminacija od poljoprivrede Najĉešći zagaċivaĉi su mineralna Ċubriva i pesticidi. Mineralna Ċubriva biljke koriste u ishrani u obliku soli, najĉešće azota, kalijuma i fosfora. Pošto su neorganskog porekla, koliĉine koje biljke ne iskoriste lako se rastvaraju u vodi, pa se na taj naĉin povećavaju mineralne materije u vodi što omogućava razmnoţavanje algi, vodenog bilja i drugih potrošaĉa kiseonika, na taj naĉin se ugroţavaju ţivot riba i drugih ţivih organizama. Pesticidi dospevaju u vodu spiranjem sa površine zemlje i biljaka, taloţenjem iz vazduha pri aviotretiranju, kao i prskanjem i oprašivanjem. TakoĊe mogu biti prisutni u otpadnim vodama iz fabrika za proizvodnju pesticida. Na taj naĉin se povećava broj patogenih mikroorganizama i smanjuje koliĉina kiseonika u vodi, ĉime se menja ukus, boja i miris vode Definicija, rasprostranjenost i resorpcija teških metala Teški metali predstavljaju grupu elemenata koji imaju gustinu veću od 5 g/cm 3, a toksiĉnost pojedinih elemenata obiĉno raste sa povećanjem gustine (ili ranijim jedinicama specifiĉne mase). Teški metali mogu dospeti u zemljište upotrebom pesticida, mineralnih Ċubriva, teĉnim stajnjakom, otpadnim vodama, a iz zemljišta preko biljaka i ţivotinja do ljudskog organizma. S obzirom da su teški metali veoma heterogena grupa elemenata, nije moguće izvesti neku zakonitost u pogledu njihovog biološkog efekta, ali je realno oĉekivati da se ĉlanovi iste periode ponašaju sliĉno (Rajković, 2002; Rajković, Stojanović, Pantelić, 2009; Jovanović, 2012). Teški metali su uzrok za pojavu mnogih problema u organizmu ljudi, jer spreĉavaju normalno odvijanje vaţnih reakcija u njemu. Na primer, kadmijum istiskuje cink, a olovo kalcijum iz reakcija. Teški metali se karakterišu razliĉitim hemijskim svojstvima i biološkim dejstvom, pa se mogu podeliti u tri grupe: 28

29 - U prvu grupu ubrajaju se metali Fe, Cu, Zn koji imaju znaĉajnu fiziološku ulogu u ĉovekovom organizmu; - U drugu grupu ubrajaju se metali kao što su Pb, Hg, Ni, Cd, Mn i As koji su veoma toksiĉne supstance i ĉija jedinjenja odlikuju se veoma malom biodegradibilnošću. Posebno se toksiĉnošću izdvajaju ţiva i njena jedinjenja. Glavni toksiĉni efekti uzrokovani kadmijumom su neurološki problemi i distorzija bubrega, kao i kancer; - U treću grupu ubrajaju se metali Au, Ag, Mo, Cr, Se Co i Ta sa manje toksiĉnim dejstvom u odnosu na drugu grupu. Prisustvo teških metala u tragovima namirnicama odreċuje se primenom atomske apsorpcione spektrofotometrije. Toksiĉnost pojedinih teških metala je razliĉita i moţe se prikazati sledećom shemom: Cd > Cu > Co > Ni > As Cr > Zn > Mn Fe Pb Teški metali u radnoj i ţivotnoj sredini su ozbiljan zdravstveni i ekološki problem. Putevi unosa kadmijuma i olova su od vazduha kontaminiranog proizvodima sagorevanja fosilnih goriva i duvanskog dima, do ambalaţe za hranu koja je u nekoj fazi izrade bila u kontaktu sa ovim metalima. Iz atmosfere, zemljišta, voda (površinskih i podzemnih), kadmijum i olovo se unose i zadrţavaju u biljkama, a dalje preko lanca ishrane i vode za piće dospevaju i u ljudski organizam. To nisu esencijalni metali, ali uneti u organizam mogu se naći u gotovo svim tkivima i organima sisara. Kao metal sa kumulativnim dejstvom olovo je konkurentan esencijalnim metalima (gvoţċu, kalcijumu, bakru, cinku) za njihove brojne funkcije u organizmu. Olovo cirkuliše, najvećim delom, vezano za eritrocite, zatim za albumine plazme, a daleko manje vezano za niskomolekularne proteine i u jonskom obliku. Iz organizma se izluĉuje preko urina, manje preko digestivnog trakta, a delom preko noktiju i kose. Sistematsko izlaganje uticaju kadmijuma dovodi do povećane ekskrecije kalcijuma i oštećenja kostiju, kao i do promene aktivnosti brojnih enzima. Resorbovani kadmijum se transportuje putem krvi vezan za proteine, metalotionein i eritrocite. Deponuje se preteţno u bubrezima, jetri i pankreasu. Ekskrecija kadmijuma je spora. Koncentracija kadmijuma u krvi sluţi kao pouzdan pokazatelj skorom izlaganju kadmijumu, dok urinarna koncentracija pokazuje ranije izloţenosti. Bakar je esencijalni biometal za ljude, ţivotinje i neke biljne vrste. Organizam odraslog ĉoveka sadrţi mg bakra, u većim koliĉinama on postaje toksiĉan za organizam. Ovaj metal ima vaţnu ulogu u procesu eritropoeze, mineralizaciji kostiju, katalizi biosinteze hemoglobina, kofaktor je i neophodan element za katalitiĉku aktivnost brojnih enzima. Te raznovrsne funkcije u organizmu vezane su za njegovu polivalentnost i sposobnost da gradi stabilne kompleksne fragmente preko O, N ili S donor atoma bioliganada delova biomolekula (proteina, enzima, nukleinskih kiselina, blokira SH reaktivne centre nekih enzima). Jon Cu + koji nastaje redukcijom Cu 2+ -jona, u prisustvu superoksidnog anjona i smanjene koliĉine askorbinske kiseline i glutationa, katalizuje nastajanje hidroksil radikala (OH ) koji lako stupa u dalje reakcije i izaziva oksidativna oštećenja u ćeliji. Prema fiziĉko-hemijskim osobinama kadmijuma i olova lako inhibiraju fiziološku aktivnost enzima sa aktivnim SH grupama. Jedan od oblika toksiĉnog dejstva kadmijuma je njegov uticaj na enzimske sisteme ćelija i zamenu jona Zn 2+ i Cu 2+ u njima zbog velikog afiniteta za vezivanje preko -SH grupa. 29

30 Teški metali (olovo, kadmijum i bakar) su široko rasprostranjeni u ţivotnoj sredini. Njihova zastupljenost u radnoj i ţivotnoj sredini predstavlja ozbiljan zdravstveni i ekološki problem zato što su toksiĉni, nisu biorazgradivi, imaju veoma dugo poluvreme ţivota u zemljištu i akumuliraju se u ţivi sistem kroz aktivni lanac ishrane. Teški metali se prirodno nalaze u zemljištu, u odreċenim koncentracijama. U površinskim horizontima zemljišta ĉesto se mogu naći teški metali koji nisu geohemijskog već antropogenog porekla, što kao posledicu moţe imati trajnu kontaminaciju zemljišta i podzemnih voda. U vodi mogu graditi teško rastvorljive karbonate, sulfate i sulfide koji se taloţe na dnu vodenih površina, gde dolazi do njihove akumulacije. Ţivotinje i ljudi dolaze u kontakt sa teškim metalima preko hrane, vode i vazduha. Pri normalnim uslovima postoje tri naĉina ulaska teških metala u organizam: preko koţe, preko gastrointestinalnog trakta i preko respiratornog trakta. Za resorpciju teških metala iz vazduha najznaĉajniji je unos preko respiratornog trakta. Teški metali se inhalacijom unose u obliku aerosola, ili pare u pluća gde se apsorbuju u krvotoku. Putem kontaminirane hrane teški metali dospevaju u digestivni trakt, zatim apsorpcijom prelaze u krv i u pojedine organe gde se deponuju (jetra, pankreas). Resorpcija preko koţe se odvija prelaskom teškog metala iz vazduha na koţu i prolaskom kroz epidermis, ili kroz folikule korena dlake, ili kanale lojnih ţlezda. Uglavnom se teški metali deponuju u ciljnom organu, kao što su, kosti, bubrezi, jetra, ili mozak. Deo olova i kadmijuma se izluĉuju preko respiratornog trakta, pljuvaĉnih ţlezda, neki deo putem koţe, znojnih i lojnih ţlezda, a najznaĉajnije koliĉine teških metala se izluĉuju preko urina i digestivnog trakta. U teške metale od znaĉaja za prooksidativni efekat se ubrajaju: kadmijum, olovo, ţiva, arsen, hrom, nikal, ali biometali, kao što su bakar, gvoţċe, zink, mangan, kobalt i selen. Toksiĉno dejstvo teških 22 metala je u tome što stimulišu formiranje slobodnih radikala i reaktivnih kiseoniĉnih derivata u organizmu što uzrokuje oksidativni stres i dovodi do lipidne peroksidacije membrane ĉime se narušava njena funkcionalnost i selektivnost pri transportu materija. Na taj naĉin mogu da izazovu oštećenje ćelija, funkcije enzima, ili genetiĉkog materjala (DNK). Smatra se da teški metali predstavljaju kontinuiranu opasnost kao kancerogen za organizam ljudi. U in vivo uslovima toksiĉnost mnogih teških metala ogleda se u njihovoj sposobnosti da produkuju slobodne radikale i uĉestvuju u elektron transfer procesima jer mogu postojati u više oksidaciona stanja (na primer bakar). Cu 2+ + e - Cu + E 0 =0,159V Njihova toksiĉnost potiĉe i otuda što reaguju sa -SH grupama, ĉime menjaju aktivnost mnogih enzima, ali i glutationa ĉija je aktivnost esencijalno vezana za iste. protein SH + Mn n+ protein S - Mn n+ Nakon akutne i hroniĉne intoksikacije, teški metali mogu da utiĉu na razvoj i sveukupno zdravlje izazivajući depresiju, teškoće u uĉenju, neurološke poremećaje, kardiovaskularne bolesti, bolesti jetre, bubrega, anemije. Terapija za uklanjanje teških metala iz organizma ljudi je helaciona terapija koja se bazira na koordinacionoj sposobnosti jona metala sa jedne strane i posedovanja donor atoma bioliganda (-O, -N, -S) preko kojih se formiraju stabilni asocijati tipa kompleksa i tako znaĉajno smanjuje njihovo toksiĉno dejstvo. Nastali produkti se mogu preko telesnih teĉnosti eliminisati iz organizma. Dobri helatori (hemikalije koje formiraju rastvorne, 30

31 kompleksne molekule sa pojedinim metalnim jonima, inaktivirajući te jone tako da oni ne mogu da normalno reaguju sa drugim elementima, ili jonima i proizvode precipitate, ili naslage) su vitamin C, E i A, α-liponska kiselina, glutation i drugi biomolekuli koji kao antioksidansi vezuju teške metale i time povećavaju zaštitu od oksidativnog stresa Efekti izloženosti kadmijumu u životnoj i radnoj sredini (Rajković i sar., 2012) Kadmijum je široko rasprostranjen metal u prirodi izraţene mobilnosti i toksiĉni industrijski zagaċivaĉ. Prema geohemijskim karakteristikama kadmijum se u prirodi nalazi zajedno sa cinkom, bakrom i olovom. Svake godine se proizvede oko tona ovog teškog metala. Prema geohemijskoj klasifikaciji hemijskih elemenata kadmijum je litofilni i halkofilni element. Do ph vrednosti od 8,00 uvek je prisutan kao dvovalentno pozitivan jon (pod uslovom da se u sredini ne nalaze fosfati i sulfati koji ga mogu istaloţiti), kada se moţe lako sorbovati na suspendovanim ĉesticama, ili nagraditi kompleksna jedinjenja sa organskim ligandima. Vulkanska aktivnost je jedan od razloga za povremeni porast koncentracije kadmijuma u ţivotnoj sredini, pre svega u vazduhu. Stalni izvori kontaminacije kadmijumom su vezani za njegovu primenu u industriji, kao antikorozivnog reagensa, stabilizatora u PVC proizvodima i proizvodnji pneumatika, pigmenta boja i u proizvodnji Ni-Cd baterija. Fosforna Ċubriva, takoċe, pokazuju relativno visok sadrţaj kadmijuma i njihovo korišćenje doprinosi povećanom unosu ovog metala u zemljište. Iako se neki produkti koji sadrţe kadmijum mogu reciklirati, veliki deo kontaminacije ovim metalom je rezultat neadekvatnog odlaganja i nekontrolisanog spaljivanja otpada koji sadrţi kadmijum. Ugroţene grupe nisu samo radnici zaposleni u fabrikama već i stanovništvo u krugu od 2 km za koje se smatra da je visoko izloţeno, dok se udaljenost od 2 do 10 km smatra podruĉjem srednje visoke ekspozicije. Najveći izvor inhalacione intoksikacije kadmijumom je pušenje. Preko duvanskog dima 50% kadmijuma se apsorbuje iz pluća u sistemsku cirkulaciju u toku aktivnog pušenja. Kadmijum se unosi u organizam u obliku para i ĉestica prašine kao oksid, hlorid, fluorid, sulfid, karbonat i acetat. Apsorpcija se uglavnom odvija respiratornim putem, a manjim delom gastrointestinalnim traktom, dok je transkutani put neznatan. Preko industrijskog otpada kadmijum ulazi u sastav površinskih voda. 90% kadmijuma u biljkama dospeva iz zemljišta, a 10% iz atmosfere. Preko zagaċenog zemljišta i vode biljke su polazna karika ishrane i osnovni izvor kadmijuma za ţivotinje i ljude. Unos ovog metala vazduhom je oko 0,5 μg dan, dok putem vode oko 1 μg dan. Najveća koliĉina kadmijuma se unosi putem kontaminirane hrane (pirinaĉ, iznutrice, gljive). Koncentracija kadmijuma u vodi za piće treba da bude manja od 1μg dm 3, a u zemljištu manja od 85 mg kg. Visok nivo izloţenosti ovom teškom metalu dovodi do akutnih i hroniĉnih oštećenja raznih tkiva i organa što je posledica zagaċenja ţivotne sredine ljudskom aktivnošću. Po ulasku u organizam, kadmijum se transportuje u krv pomoću crvenih krvnih zrnaca i visoko molekularnog proteina krvi - albumina. Normalan nivo kadmijuma u krvi kod odraslih osoba manji je od 1μg/dm 3. Iako se kadmijum širi putem krvi kroz ceo organizam, najveća akumulacija (od 50 do 60% telesnog opterećenja kadmijumom) je u bubrezima i u jetri. Opterećenje kadmijumom, naroĉito u 31

32 bubrezima, uglavnom linearno raste sa godinama, do godine starosti, nakon ĉega nivo kadmijuma u bubrezima ostaje konstantan, ili vrlo malo opadne. Visoko toksiĉan efekat kadmijuma, rezultat je njegovih interakcija sa neophodnim mikro i makro bioelementima, posebno sa gvoţċem, kalcijumom, bakrom i cinkom. Trovanje kadmijumom moţe biti akutno i hroniĉno. Akutno trovanje nastaje inhalacijom para, ili ĉestica soli kadmijuma (oksida, hlorida, sulfide, sulfata, karbonata i acetata). Simptomi akutnog izlaganja kadmijumu su muĉnina, povraćanje, gubitak mirisa, ukusa i apetita, abdominalni bol. Hroniĉno profesionalno trovanje moţe da se javi posle dugotrajne izloţenosti kadmijumom inhalacijom, ili oralnim putem, a sistematsko izlaganje uticaju kadmijuma dovodi do povećane ekskrecije kalcijuma, što predstavlja povećan rizik za stvaranje kamena u bubrezima i oštećenje kostiju. Za razliku od akutne hroniĉna intoksikacija dovodi do razvoja nekih bolesti kao hroniĉne opstruktivne bolesti pluća, bolesti bubrega (nefrotoksiĉnost) i kostiju (artritis, osteoporoze), anemije, poremećaj rasta i drugih. Ekskrecija kadmijuma iz organizma je spora, a odvija se preko bubrega i bilijarnim putem, mlekom i pljuvaĉkom. Kao i većina drugih metala i kadmijum veoma malo uĉestvuje, ili ne uĉestvuje u direktnoj metaboliĉkoj razmeni, već se ĉešće vezuje za razliĉite biološke komponente, kao što su proteini, -SH grupe i anjonske grupe razliĉitih makromolekula. Prisustvo kadmijuma u ishrani smanjuje apsorpciju gvoţċa, dok povećava apsorpciju cinka u gastrointestinalnom traktu. U nedostatku ovih elemenata apsorpcija kadmijuma je povišena. Aktivna uloga kadmijuma u poremećaju metabolizma kalcijuma dovodi do osteomalacije. Prema fiziĉko-hemijskim svojstvima kadmijum ima poseban afinitet za vezivanje sa sumporom, pa lako mogu da inhibiraju fiziološku aktivnost enzima sa aktivnim SH grupama. Jedna od osnova kadmijumske toksiĉnosti je i njegov uticaj na enzimske sisteme ćelija, zbog zamene njihovih metalnih jona (uglavnom Zn 2+ i Cu 2+ ) u metaloenzimima i izraţenog afiniteta prema biološkim strukturama koje sadrţe -SH grupe. Neki od vaţnih enzima na ĉiju aktivnost utiĉe kadmijum, jesu enzimi koji uĉestvuju u metabolisanju ksenobiotika. Joni kadmijuma vezujući se u ćelijama mitohondrija deluju na tri mesta: vezuju se za SH grupu enzima koji obavljaju transport elektrona, inhibiraju enzim koji uĉestvuje u sintezi ATP-a (Adenozin trifosfat je nukleotid poznat za unutarćelijski transfer energije u stanju je da uskladišti i transportuje energiju unutar ćelija i igra vaţnu ulogu u sintezi nukleinskih kiselina) inhibiraju ATP-azu koja oslobaċa energiju potrebnu za aktivni transport vitalnih supstanci u ćeliji. Od izuzetne vaţnosti u transportu i distribuciji kadmijuma u organizmu ima protein, metalotionein, koji ima veliki kapacitet za kadmijum. Kadmijum vezan za metalotionein akumulira se u jetri, bubrezima, pljuvaĉnim ţlezdama, pankreasu, a u manjim koliĉinama se moţe naći i u drugim tkivima, posebno ţlezdanim (tireoidei i nadbubreţnoj ţlezdi). Novijim ispitivanjima je pokazano da je kadmijum uzroĉnik oksidativnih oštećenja DNK, proteina i lipida, što je verovatno uticaj kadmijuma na enzimske i neenzimske komponente antioksidativnog sistema odbrane organizama (Jovanović, 2012). 32

33 Efekti izloženosti olovu u životnoj i radnoj sredini U prirodi se olovo preteţno nalazi u obliku sulfida, karbonata i minerala galenita (PbS), cerusita i anglezita tako da zemljišta koja su nastala raspadanjem ovih minerala mogu sadrţati veću koncentraciju olova. Vrlo ĉesto se pojavljuje u rudama zajedno sa cinkom. Proseĉne koncentracije olova u zemljištu su izmeċu 15 i 25 mg kg. Olovo se moţe detektovati u svim fazama ţivotne sredine i biološkim sistemima. Od davnina je poznato toksiĉno dejstvo olova u ţivotnoj i radnoj sredini. Izvori kontaminacije olovom su produkti sagorevanja u metalurgiji i hemijskoj industriji, saobraćaj, industrijske otpadne vode i deponije. Profesionalno, najviše su izloţeni olovu radnici u topionicama i livnicama ovog metala, industriji boja, keramiĉkoj i industriji proizvodnje i obrade stakla, u industriji baterija i akumulatora, fabrikama oruţja i municije. Iz atmosfere, zemljišta, voda (površinskih i podzemnih), olovo se unosi i zadrţava u biljkama, a dalje preko lanca ishrane i vode za piće dospeva i u ljudski organizam. Putevi unosa olova su vrlo razliĉiti. Osim preko hrane i vode za piće, olovo se moţe uneti i preko vazduha zagaċenog produktima sagorevanja fosilnih goriva, do ambalaţe za hranu koja je u nekoj fazi izrade bila u kontaktu sa ovim metalom. Svake godine industrija proizvodi oko 2,5 miliona tona olova u celom svetu. Zbog svoje prisutnosti u okruţenju trovanje olovom i dalje ostaje znaĉajan zdravstveni problem u svetu. Naroĉito stanovnici velikih gradova su pojaĉano izloţeni štetnom dejstvu ovog metala koji danas predstavlja kljuĉan ekološki problem. Akutno trovanje olova u radnoj sredini postaje vaţno pitanje, zbog poboljšanja uslova rada i zaštite osoba od izvora izloţenosti ovog metala. Na globalnom nivou, do skora, najveći deo zagaċenja atmosfere olovom je poticao od sagorevanja goriva u motornim vozilima, gde je olovo bilo prisutno kao tetraetil-olovo, aditiv goriva (Miletić i sar., 2012). Pored ovog izvora olovo potiĉe i od miniranja u rudnicima, zatim recikliranja baterija i drugih materijala koji sadrţe olovo. Maksimalno dozvoljena koncentracija za olovo (dim i prašina) je 0,15 mg m 3. Kontaminacija olovom je bolest ţivotne sredine zbog njegove rastvorljivosti, pokretljivosti i akumulacije u zemljištu. Glavni putevi unosa olova u organizam su respiratorni trakt, putem koţe i digestivni trakt. Olovne boje su u 90% sluĉajeva uzroci trovanja kod dece koja se igraju igraĉkama obojenim tim bojama. Olovo iz voda za piće se više apsorbuje nego olovo iz hrane. Prema nekim studijama odrasli apsorbuju 35% do 50% unetog metala, a procenat apsorpcije za decu moţe biti veći od 50%. Na apsorpciju olova utiĉe, pored uzrasta i opšte fiziološko stanje organizma. Olovo se najĉešće unosi neopranim rukama, pri jelu i pušenju, iako je udisanje olovne prašine, dima i para opasnije. Unošenje olova preko koţe je moguće samo kod tetraetil-olova, koji se dodaje kao antidetonator benzinu (etilizirani benzin). Mnogo vaţniji put apsorpcije olova je preko respiratornog trakta. Uneto olovo ovim putem direktno ulazi u sistemsku cirkulaciju. Cirkuliše najvećim delom vezano za eritrocite, manjim delom se vezuje za albumine plazme, a najmanje je u jonskom obliku, ili vezano za niskomolekulske proteine. Deponuje se najvećim delom u kostima, zatim u jetri, bubregu, slezini, nervnom tkivu i mišićima. Iz organizma se izluĉuje najvećim delom urinom, manje preko sluzokoţe digestivnog trakta, preko ţuĉi, kose, noktiju, znoja i mleka. 33

34 Subkliniĉki simptomi izloţenosti olovu se javljaju i pri njegovom sadrţaju manjem od 100 μg/dm 3. MeĊutim bezopasan nivo olova u organizmu još uvek nije definisan. Dnevne koliĉine unetog olova, oralno i inhalacijom, mogu biti i oko 0,3 mg. Iste se delom eliminišu iz organizma ekskrecijom, ali i akumuliraju, tako se u krvi normalno moţe naći oko 250 μg/dm 3. Porast nivoa ovog metala u krvi je dalje umereno riziĉan ( μg/dm 3 ), visokoriziĉan ( μg/dm 3 ) i urgentan, sa više od 700 μg/dm 3 telesne teĉnosti. Olovo se retko sreće u prirodnim vodama, ali se moţe naći u vodovodskoj vodi zbog kontakta vode sa olovnim cevima. Rastvaranje olova zavisi od sadrţaja ugljene kiseline i kiseonika. Karbonati i sulfati kalcijuma i magnezijuma spreĉavaju rastvaranje olova iz olovnih cevi. Olovo se rastvara posredstvom kiseonika stvarajući olovni oksid, koji sa vodom daje olovni hidroksid. Pri velikoj koliĉini ugljene kiseline od hidroksida olova stvara se kiseli olovni karbonat, koji se veoma dobro rastvara u vodi. Sva navedena olovna jedinjenja su toksiĉna. Olovo u vodi za piće potiĉe iz olovnih vodovodnih cevi, PVC cevi koje sadrţe olovnu komponentu, ili iz ĉesme, odnosno, kućnih prikljuĉaka i armature. Brzina rastvaranja olova iz olovnih cevi zavisi od: koncentracije hlorida, vrednosti ph, kiseonika, temperature, tvrdoće i vremena zadrţavanja vode u cevima. Olovo u vodu moţe dospeti iz lemljivih spojeva cevi, a koliĉina olova u vodi za piće moţe se smanjiti kontrolom korozije i podešavanjem vrednosti ph vode u sistemu za distribuciju. U našoj zemlji se u sistemu vodosnabdevanja uglavnom ne koriste olovne vodovodne cevi. Na osnovu novijih eksperimentalnih istraţivanja, olovo i neorganska jedinjenja olova smatraju se veoma kancerogenima za ĉoveka, pa je ranija graniĉna vrednost od 0,05 mg/dm 3 smanjena na 0,01 mg/dm 3. Gotovo da nema organa kome ne preti opasnost od olova. Ono napada mozak, srce, pluća, ţeludac, jetru, bubrege i creva, a uz to, izaziva oštećenje fetusa i anemiju. Olovo nije esencijalni metal, ali uneto u organizam moţe se naći u gotovo svim tkivima i organima sisara. Nakon unošenja u organizam olovo ispoljava toksiĉni efekat na jetru, bubrege i mozak, koji se i smatraju ciljanim organima za njegov uticaj. Kao metal sa kumulativnim dejstvom olovo je konkurentno esencijalnim metalima (gvoţċu, kalcijumu, bakru i cinku) za njihove brojne funkcije u organizmu, posebno one vezane za prisustvo slobodnih SH grupa u delovima biomolekula proteina i enzima. Prema fiziĉko-hemijskim svojstvima Pb 2+ -jon moţe lako da zameni Ca 2+ -jon u kalcifikovanim tkivima (kostima i zubima), ali i u razliĉitim rastvornim kompleksima ovog metala sa bioligandima u biološkim teĉnostima i tkivima. Olovo u kostima doprinosi razvoju osteoporoze, smanjenju koštane mase, promeni strukture i povećanoj resorpciji kostiju kod starijih osoba. Unošenje nekih namirnica bogatih vitaminom C i gvoţċem, moţe dovesti do povećane mobilnosti ovog metala iz tkiva i povećanja nivoa Pb 2+ -jona u krvi. Nivo olova u krvi je pogodan i direktan pokazatelj njegove toksiĉnosti. Oko 99 % olova u krvi se vezuje za eritorcite jer ove krvne ćelije imaju veliki afinitet da se veţu za teške metale, naroĉito za olovo, tako da su eritrociti osetljiviji na oksidativna oštećenja i lipidnu peroksidaciju, koja se dešava na membrani eritrocita, za razliku od drugih ćelija i tkiva. Izloţenost olovu dovodi do znaĉajnog opadanja broja eritrocita, koncentracije hemoglobina i vrednosti hematokrita. Olovo ima visok afinitet za S vezujujuća mesta u tkivima, pa lako gradi nerastvoran sulfid i stupa u interakcije sa delovima biomolekula sa slobodnim SH grupama. Primer blokade SH 34

35 grupe je u sintezi hema gde dolazi do povišene koncentracije delta-amino levulinske kiseline, protoporfirina u eritrocitima, plazmi i urinu. Olovo ometa normalan metabolizam gvoţċa spreĉavajući njegovo prodiranje u eritroblaste i retikulocite. Jedan od razloga štetnog efekta olova je njegova sposobnost da se snaţno vezuje za -SH grupe proteina i kompetitivan je za vezivanje sa Ca 2+ -jonom i doprinosi stvaranju reaktivnih vrsta kiseonika in vivo, što dovodi do smanjenja unutrašnje antioksidativne odbrane i izaziva poremećaje u razmeni jona elektrolita kroz ćelijske membrane. Na molekularnom nivou dejstvo olova se ogleda u povećanoj produkciji reaktivnih kiseoniĉnih vrsta i stimulaciji lipidne paroksidacije. Simptomi akutnog trovanja olovom su bolovi u abdomenu, muĉnina, gubitak apetita, zamor, nedostatak koncentracije, nesanica, halucinacije, vrtoglavica, glavobolja, promene raspoloţenja, artritis. Smrt kod akutnog trovanja ljudi moţe nastupiti pri unosu 25 do 30 g rastvorljivih soli olova. Hroniĉna izloţenost ovom teškom metalu dovodi do mentalne retardacije, psihoze, hiperaktivnosti, gubitak teţine i mišićne slabosti i paralize. Povećano prisustvo ovog metala pripisuje se u nekim sluĉajevima i pojavi hipertenzije, srĉane aritmije, malignim promenama u digestivnom traktu, plućima, bubrezima. Neurotropno delovanje olova se ispoljava i na centralni nervni sistem, što je poznato kao olovna encefalopatija, ili olovna neuropatija. Dugotrajna ekspozicija olova dovodi i do reverzibilnih nefrotoksiĉnih efekata kao što je hroniĉna bubreţna insuficijencija koja kasnije moţe dovesti i do gihta. Olovo moţe direktno da se vezuje za ćelijske membrane ĉime se povećava osetljivost membrane lipidne peroksidacije. TakoĊe moţe da naruši biološku funkciju antioksidativnog sistema jer dovodi do pojaĉanog stvaranja reaktivnih kiseoniĉnih vrsta koje se akumuliraju u jetri i bubrezima. Terapija kod trovanja olovom je davanje helatirajućih agenasa koji blokiraju jone metala ĉime se postiţe neznatno poboljšanje. Kod intoksikacije olovom kao antidoti u bolniĉkim uslovima koriste se natrijum citrat i natrijumove i kalcijumove soli etilen-diaminotetra-sirćetne kiseline (EDTA) (Jovanović, 2012) Arsen i arsenova jedinjenja i uklanjanje arsena iz vode (Rajković, 2003) Ispitivanje sadrţaja i ponašanja arsena u raznim vrstama voda i uopšte u ţivotnoj sredini od velikog je znaĉaja za hemiju i zaštitu ţivotne sredine. U organizam arsen dospeva vodom, ili preko lanca ishrane. Voda koja sadrţi arsen u razliĉitim oblicima ne moţe se preĉistiti samo konvencionalnim postupcima za preĉišćavanje vode, već se moraju primeniti kombinacije metoda i postupaka, odnosno integrisani sistemi koji obuhvataju efikasne i ekološki prihvatljive tehnologije, sa kojima se razmatra i obraċena, otpadna voda. Arsen je rasprostranjen u prirodi, nalazi se u atmosferi, zemljištu, stenama, prirodnim vodama i organizmima. Opseg koncentracija u kojima se moţe naći u prirodi je širok (u prirodnim vodama od 0,5 do 5000 μg/dm 3, u stenama od 500 do 2500 μg/kg). Relativno je mobilan i ima ga u tragovima u svim materijalima. Prisustvo arsena u ţivotnoj sredini, ĉak i u niskim koncentracijama, ugroţava zdravlje ljudi i ţivotinja. Naziv arsen potiĉe od grĉke reĉi arsen (muški, jak) zbog njegove reaktivnosti sa metalima. Arsen je polumetal sa izrazitim svojstvima nemetala. Hemija arsena je izuzetno sloţena. Arsen je 35

36 stabilan u razliĉitim oblicima pojedinih valentnih stanja. Zastupljen je u neorganskim i organskim jedinjenjima u valentnim stanjima 3, 0, +3 i +5. Organski oblici arsena se preteţno nalaze u hrani (na primer u školjkama i ljuskarima) i to kao monometil arsenove kiseline, dimetil arsenove kiseline i arseno-šećera. Najvaţnija neorganska arsenova jedinjenja su: arsin AsH 3, arsen(iii)-hlorid, AsCl 3, arsen(iii)- oksid, As 2 O 3, arsen(v)-oksid, As 2 O 5, arsen(iii)-sulfid, As 2 S 3 i kiseline: arsenasta kiselina, H 3 AsO 3 (+3), As ima oksidacioni broj (+3) i arsenova kiselina, H 3 AsO 4 (+5). U površinskim vodama (rekama, jezerima, morima), gde su oksidacioni uslovi usled prisustva vazdušnog kiseonika, stabilni su petovalentni oblici arsena, dok u umereno redukcionim uslovima dominira trovalentni arsen. Za uklanjanje arsena iz vode u cilju dobijanja vode za piće primenjuju se razliĉiti procesi, postupci i tehnologije. Osnovna je podela na: procese taloţenja, koji obuhvataju kombinaciju postupaka (koagulaciju i filtraciju, direktnu filtraciju, koagulaciju i mikrofiltraciju, poboljšanu koagulaciju, omekšavanje kreĉom, ili poboljšano omekšavanje kreĉom), procese adsorpcije (posebno na aktivnom aluminijum-oksidu i gvoţċe(iii)-hidroksidu), jonsku izmenu (najĉešće anjonska izmena), membransku filtraciju i alternativne procese (posebno filtracija na manganiziranom pesku) (Rajaković, 2006). Slika Arsen u vodi Poreklo arsena u vodi za piće i toksikološki uticaj Sva jedinjenja arsena su toksiĉna. U zemljinoj kori je zastupljen u obliku svojih minerala, od kojih je najzastupljeniji arsenopirit. Arsen dospeva do podzemnih i površinskih voda prirodnim procesima rastvaranja minerala, usled biološke aktivnosti, erozionim procesima. Pojava arsena u podzemnim vodama zavisi od hidrogeoloških i hemijskih faktora. TakoĊe, prisustvo arsena u prirodnim vodama moţe biti i posledica antropogenog uticaja. Jedinjenja arsena se upotrebljavaju u medicini, pri preradi koţe i krzna, u proizvodnji stakla, porcelana, kao pigment u proizvodnji vatrometa i farbi. Najznaĉajnija oblast njegove primene je 36

37 u poljoprivredi, gde razni derivati arsena ulaze u sastav pesticida, a pored toga se još koristi i u farmaceutskoj, drvnoj i rudarskoj industriji. Zbog svoje izrazite toksiĉnosti na okolinu i ljude mnogi pesticidi su danas zabranjeni. Arsen se moţe naći u podzemnim i površinskim vodama i to najĉešće u obliku svojih jedinjenja. Arsen moţe dospeti u podzemne vode kao posledica prirodnih erozionih procesa od jalovišta rudnika, deponije otpadaka farmaceutske industrije, industrije boja, ili pesticida. Sadrţaj arsena u podzemnim vodama kreće se od 1 do 50 μg/dm 3. U našoj zemlji arsena ima u podzemnim vodama na teritoriji Vojvodine i to u koncentraciji većoj od 10 μg/dm 3. Jedinjenja neorganskog arsena, na osnovu eksperimentalnih i epidemioloških istraţivanja, koji se nalaze u vodi za piće više opasna za organizam od njegovih organskih jedinjenja, pa su svrstana u prvu grupu kancerogena (Grupa 1), što znaĉi da su dokazano kancerogena za ĉoveka. Posle olova, arsen predstavlja najveći toksikološki višak za ţive organizme. Resorpcija neorganskih jedinjenja arsena putem gasno-interstinalnog trakta zavisi od njihove rastvorljivosti. Natrijum-arsenit je lako rastvoran u vodi, brzo se resorbuje i jako je toksiĉan. Arsen(III)-oksid je, suprotno prethodnom, slabo rastvoran, sporo se resorbuje i skoro nepromenjen izluĉuje fecesom. O resorpciji organskih jedinjenja malo je poznato. Arsen se akumulira u jetri odakle se sporo oslobaċa i rasporeċuje u druga tkiva. Posle duţeg unošenja u organizam, arsen pokazuje tendenciju da se taloţi u kostima, koţi a išĉezava iz mekih tkiva. Kada se deponuje u keratinizirane ćelije kose, ostaje trajno u njima. Ljudska kosa zbog toga moţe da posluţi u dijagnozi trovanja arsenom (dobija sjajnu boju). Arsen se izluĉuje urinom, fecesom, znojem i mlekom. Brzina ekskrecije zavisi od vrste jedinjenja i obiĉno je u obrnutom odnosu sa toksiĉnošću tog jedinjenja. Apsorpcija arsena preko koţe je minimalna tako da pranje ruku, kupanje i pranje veša ovakvom vodom ne donosi neki zdravstveni rizik. Neorganski preparati arsena smatraju se toksiĉnijim od organskih, od kojih je najtoksiĉniji As 2 O 3. Jedinjenja arsena(iii) su toksiĉna uglavnom zbog vezivanja za tiol ( SH) grupu liponske kiseline, dela lipotiamid pirofosfata, osnovnog koenzima koji uĉestvuje u oksidativnoj dekarboksilaciji pirogroţdane i alfa-keto-flutarne kiseline, ĉime se remeti proces ćelijske respiracije. Arsen se slabo vezuje za tkivne proteine i nije kumulativan. Duţa upotreba arsena moţe dovesti do navikavanja na otrov, te adaptirane osobe mogu bez posledica uneti u organizam i mnogo veće koliĉine od letalne doze. Arsen(III) blokira enzime na specifiĉan naĉin i mnogo je toksiĉniji od arsena(v). Smatra se da jedinjenja As(V) postaju toksiĉna nakon transformacije u As(III). Arsen šteti srcu, plućima, ţelucu, jetri i bubrezima. Moţe da izazove rak pluća i bubrega, a negativno utiĉe i na nervni sistem. Zbog toga je graniĉna vrednost za arsen u vodi za piće koja je ranije iznosila 0,05 mg/dm 3 smanjena na 0,01 mg/dm 3. MeĊutim, arsen se u organizam najviše unosi hranom (neorganski arsen oko 25% i organski oko 74%) a mnogo manje vodom i vazduhom, osim u blizini industrijskih izvora. 37

38 Akutno trovanje arsenom dovodi do promena u centralnom nervnom sistemu, gastrointestinalnom i respiratornom sistemu kao i na koţi, moţe izazvati komu, a u koliĉini od mg/dm 3 dovodi do smrti. Hronično trovanje manifestuje se opštom mišićnom slabošću, gubitkom apetita, muĉninom i promenama na koţi. Trovanje koţe manifestuje se hiperpigmentacijom koţe, hiperkeratozom, polineuritisom ( arsenaski polineuritis ) i uglavnom se javlja kod visoke profesionalne izloţenosti arsenu, a takoċe i kod stanovništva koje dugo koristi vodu za piće sa visokim koncentracijama arsena. Posle apsorpcije arsen se deponuje u jetri, bubrezima, slezini a naroĉito u keratinskim tkivima. Kontrola sadrţaja arsena u vodi za piće je od posebnog znaĉaja, jer na ovaj naĉin moţe doći do hroniĉnog izlaganja ovom zagaċivaĉu. Preporuĉena vrednost Svetske zdravstvene organizacije (SZO) od 10 μg/dm 3 zasnovana je na sintezi dostupnih hemijskih, toksikoloških, medicinskih, epidemioloških i drugih informacija vezanih za ljudsko zdravlje i predstavlja koncentraciju arsena u vodi za piće pri kojoj se neće ispoljiti negativni efekti na zdravlje pri svakodnevnom konzumiranju takve vode za proseĉni ţivotni vek. UtvrĊeno je da višegodišnja konzumacija vode za piće koja sadrţi nivoe arsena blizu propisanih, ili veće, znaĉajno povećava rizik pojave kancera koţe i tumora bešike, bubrega, jetre i pluća. Prisustvo arsena u vodi za piće ne menja njen miris i ukus, a prisustvo arsena u geološkim slojevima odreċenih regiona ne znaĉi da ga nuţno ima u vodi koja se koristi za piće. Pored odreċivanja koncentracije arsena u vodi kao jedne od mera zaštite, je i preĉišćavanje vode, ili obezbeċivanje alternativnog izvora ĉiste vode. Metode koje se koriste za uklanjanje arsena iz vode za piće su koagulacija i flokulacija, precipitacija, adsorpcija i jonska izmena, membranska filtracija, oksidacija, bioremedijacija i elektrohemijski tretman. Uklanjanjem arsena iz vode za piće ujedno se otvara i novi problem njegove povećane koncentracije u mulju koji zaostaje nakon tretmana. Zbrinjavanje ĉvrstih i teĉnih otpadnih materija, ukljuĉujući i muljeve sa postrojenja za pripremu pitke vode, regulisano je zakonskim propisima i tehniĉkim normativima. Muljevi sa postrojenja za obradu podzemnih voda, u zavisnosti od koncentracije arsena u njima, pokazuju razliĉiti sadrţaj arsena. Vaţno je istaći, da u sluĉaju deponovanja, nije vaţan sadrţaj ukupnog arsena u mulju, nego samo njegov deo koji se izluĉuje pod uslovima deponovanja. U sluĉaju visokog udela ove vrste arsena u mulju, isti treba odlagati na specijalne deponije, predviċene za opasne otpadne materije. Prema nekim istraţivanjima, koncentracija arsena u vodi od izluĉivanja vodom predmetnih muljeva, ne prelazi vrednost 1 mg/dm 3. Sadrţaj arsena u otpadnoj vodi, ili mulju, poreklom iz postrojenja za pripremu pitke vode, obiĉno prekoraĉuje propisanu vrednost za ispuštanje direktno u vodoprijemnike. Shodno tome, pre ispuštanja u vodoprijemnik obavezna je njihova prethodna obrada. To obiĉno obuhvata koagulaciju i filtraciju dodatkom hemijskih sredstava, kao i razdvajanje faza. Kod upuštanja u javnu kanalizaciju, sadrţaj arsena obiĉno se ograniĉava na 1 mg/dm 3. Shodno tome, obaveza prethodnog preĉišćavanja, zavisi od aktuelne koncentracije arsena u otpadnoj vodi, od pranja filtera, odnosno nastalog mulja. 38

39 Efekti izloženosti gvožđa i mangana u životnoj i radnoj sredini Mangan je esencijalni element. Aktivira enzim arginazu, bitnu u stvaranju uree bez koje se amonijak ne moţe detoksikovati. Aktivira i niz enzima potrebnih za glikolizu, sastojak je karboksilaze, a smatra se da mangan potpomaţe sintezu hemoglobina te uĉestvuje u metabolizmu kalcijuma i fosfora. Najveća izloţenost manganu je obiĉno iz hrane. Odrasle osobe konzumiraju izmeċu 2-20 mg/danu, s tim da se obiĉno 3-8% unete doze apsorbuje. Izloţenost manganu putem vode je od malog interesa, jer je unos mangana putem vode daleko manji uporeċenju sa hranom, izuzev za novoroċenĉad. Rizik povezan sa izvorom izloţenosti je ĉesto nepoznat, ali preveliki unos mangana moţe oštetiti nervni sistem, s obzirom da se akumulira u telu, posebno u mozgu. Procenjuje se da je proseĉni dnevni unos za mangan kod osoba s normalnom fiziološkom funkcijom 2,5-5 mg za odrasle, dok se za decu u prvih šest meseci ţivota kreće od 2,5 do 25 µg/kg telesne mase. Mangan je nepoţeljan u vodi za piće i u prehrambenoj industriji. Povećani sadrţaj soli mangana u vodi deluje nepovoljno, jer se u dodiru sa vazdušnim kiseonikom Mn (II) soli oksidišu do Mn (IV) oblika, iz koga se u reakciji sa vodom lako izdvajaju u obliku hidroksida dajući obojene taloge, pa se voda vrlo brzo muti. Ovo izaziva pojavu taloga, skrama i naslaga u cevovodima na zidovima sudova, a utiĉe i na proizvode kvareći njihov izgled i kvalitet. Znajući da je MDK mangana u vodi za piće 0,05 mg/dm 3 u uzorcima u ovom specijalistiĉkom radu u pojedinim seoskim domaćinstvima kretala se i do 0,10 mg/dm 3. GvoţĊe pripada grupi mikroelemenata. Vaţan je sastavni deo hemoglobina, kao i respiratornih i drugih enzima. Najĉešće dospeva u vodu iz zemlje kroz koju proteĉe, a najviše se susreće kod voda poreklom iz dubokih arteških bunara. Hranom se dnevno unese oko mg, ali se resorbuje samo 5-10%. Procenjuje se da minimalni dnevni unos za gvoţċe zavisi od godina, pola, fiziološkog sastava i dostupnosti te se kreće izmeċu mg/danu. Nedostatak gvoţċa u organizmu je rezultat neadekvatnog unosa, ili slabe apsorpcije, a posledica toga je anemija, jedna od najĉešćih bolesti u svetu. Povećana koliĉina gvoţċa u vodi nema direktnog uticaja na zdravlje, meċutim takva voda ima neugodan miris, metalan okus, obojena je i kao takva neispravna za piće. GvoţĊe je rasprostranjeno u zemljinoj kori u vidu nerastvorljivih jedinjenja, koja u kontaktu sa vodom prelaze u rastvorljiva jedinjenja. Primarno gvoţċe susreće se kod voda poreklom iz dubokih arteških bunara. Ĉesto se uz gvoţċe nalaze amonijak i vodoniksulfid, koji nastaju redukcijom gvoţċe-bisulfida uz prisustvo ugljen(ii)-oksida, nitrata i nitrita. GvoţĊe omogućuje razvoj feruginoznih bakterija (Clamydotrix ochracea, Clamidotrix ferrginea i Clonotrix) u vodi, koje se razvijaju izmeċu pahuljica hidroksida gvoţċa stvarajući talog neprijatnog mirisa i ukusa. GvoţĊevite vode nisu pogodne za piće, zbog izmenjenih senzornih svojstava. Voda postaje obojena i dobija metalan ukus. Prisustvo gvoţċa u cevima oteţava odrţavanje slobodnog hlora u vodi zbog aporpcije hlora. Znajući da je MDK gvoţċa u vodi za piće 0,3 mg/dm 3 u uzorcima u ovom specijalistiĉkom radu u pojedinim seoskim domaćinstvima kretala se i do 2,0 mg/dm 3. GvoţĊe i mangan se u podzemnim vodama uglavnom nalaze u redukovanom obliku, kao Fe 2+ i Mn 2+ joni. Uzrokuju obojenje vode i senzorne smetnje, a ostavljaju i smeċe tragove po odeći i sanitarnim instalacijama. 39

40 ph, redoks potencijal i ugljenik u rastvorenim organskim jedinjenima su instrumenti mobilizacije mangana i kontrole njegovih oblika i koncentracije u vodi. Mangan dolazi uglavnom u redukovanom rastvorenom obliku kod niţeg ph i redoks potencijala. Kompleks s huminskim materijama spreĉava oksidaciju mangana i precipitaciju, iako kompleks s organskim ligandima poput sulfata i hidrogenkarbonata ukazuju da imaju samo ograniĉavajući efekt na koncentraciju mangana i njegovih jona. Vaţno je uzeti u obzir izloţenost manganu iz dostupnih namirnica. Najviše mangana ima u semenkama, tamnim i zelenim ĉajevima, suvom groţċu, ananasu, španaću, pomorandţama, malinama i zelenom lisnatom povrću. Svakako je veći rizik izloţenosti kod dece, nego kod odraslih, zbog nekoliko faktora. Prvo, apsorpcija putem crevnog trakta je veća, nego kod odraslih. Drugo, povećane potrebe za gvoţċem za vreme rasta moţe povećati apsorpciju mangana. Nekoliko faktora moţe uticati na stupanj apsorbovanja mangana konzumiranjem, a meċu njima su prehrambena vlakna, oksalna kiselina i fitna kiselina, tanin iz ĉaja, koji smanjuju apsorpciju mangana. S druge strane apsorpcija mangana je usko povezana sa apsorpcijom gvoţċa, manjak gvoţċa vodi povećanoj apsorpciji mangana i gvoţċa. Apsorpcija je obrnuto povezana sa unosom kalcijuma, a direktno povezana s unosom kalijuma. Procenu ukupnog unosa mangana oteţava ĉinjenica da se svakodnevno unosi i sa hranom i sa vodom, ali u razliĉitom hemijskom obliku. U hrani je uglavnom u obliku helatnih jedinjenja, a u vodi moţe biti u obliku razliĉitih kompleksnih jedinjenja. Pitka voda moţe biti izvor esencijalnih metala. Studija sprovedena u Kanadi ustanovila je da doprinos mangana iz zdravstveno ispravne vode u ukupnom prehrambenom unosu je 0,6%, a gvoţċa 0,4%. Pitka voda moţe biti znaĉajni izvor nekih esencijalnih metala kod pojedinaca koji hranom unose male koliĉine mangana i gvoţċa. Doprinos pitkom vodom u ukupnim dnevnim potrebama za većinu metala u vodi moţe imati malo veću ulogu, nego što bi samo taj broj upućivao, jer se metali iz vode mogu lakše apsorbovati u organizam, nego oni iz hrane. Primarno gvoţċe vodi poreklo iz zemljišta, a sekundarno iz vodovodnih cevi. Višak gvoţċa nema zdravstveni znaĉaj, ali boji i muti vodu, pa je potrebno ukloniti ga. MDK za gvoţċe je 0,3 mg/dm 3. Mangan obiĉno prati gvoţċe i nepoţeljan je u vodi za piće i u prehrambenoj industriji. MDK za mangan je 0,05 mg/dm 3. U zemljinoj kori ima mnogo gvoţċa, a i koliĉine mangana su znatne. Prilikom prolaska vode kroz slojeve zemlje, u njoj se rastvaraju soli gvoţċa i mangana. Zbog odsustva kiseonika u podzemlju, ove soli se najvećim delom nalaze u redukovanom Fe(II) odnosno, Mn(II) obliku. Povećani sadrţaj soli gvoţċa i mangana u vodi deluje nepovoljno, jer se u dodiru sa vazdušnim kiseonikom Fe(II) i Mn(II) soli oksidišu do Fe(III), odnosno Mn(VI) oblika, iz koga se u reakciji sa vodom lako izdvajaju u obliku hidroksida dajući obojene taloge, pa se voda vrlo brzo muti. Ovo izaziva pojavu taloga, skrama i naslaga u cevovodima na zidovima sudova, a utiĉe i na proizvode kvareći njihov izgled i kvalitet. GvoţĊevite vode imaju neprijatan metalni ukus. Obzirom da se javljaju u više valentnih oblika, ovi elementi nepovoljno deluju i na biohemijske reakcije u mnogim tehnološkim procesima, na primer u proizvodnji kvasca. 40

41 Dvovalentne soli gvoţċa i mangana mogu da se iskoriste u metabolizmu, feroznih i manganoznih bakterija. One se razmnoţavaju zahvaljujući tome što se odigravaju egzotermne reakcije: 2Fe 2+ + CO H 2 O + 1/2O 2 2FeO(OH) + 2CO kj 2Mn 2+ + CO H 2 O + 1/2O 2 MnO(OH) 2 + CO kj Energiju osloboċenu u ovim reakcijama navedene bakterije koriste za svoj rast, pa se u cevovodima, meraĉima protoka javljaju sluzaste tamno obojene naslage (od istaloţenih baznih oksida gvoţċa i mangana) koje remete normalan protok vode i rad ureċaja. Nakon odumiranja ovih bakterija njihovi raspadni produkti mogu da posluţe za razvitak drugih mikroorganizama. Razmnoţavanje feroznih i manganoznih bakterija praktiĉno nema, ako je dvovalnetni sadrţaj Fe, Mg ispod 0,1 mg/dm 3. Povećani sadrţaj treba ukloniti. U prirodnim vodama gvoţċe moţe biti u obliku rastvorenih Fe(II) i Fe(III) soli, koloida neorganskog i organskog porekla, kao i vrlo finih suspenzija. Pošto je ph vrednost prirodnih voda obiĉno oko 6,00-8,00 u njima uglavnom nema rastvorenih jona trovalentnog gvoţċa. U podzemnim vodama gvoţċe se javlja u obliku Fe(II) soli, najĉešće Fe(HCO 3 ) 2, a u oblastima oko rudnika mrkog uglja i kao FeSO 4. U površinskim vodama sadrţaj gvoţċa retko prelazi 0,3 mg/dm 3, sem ako vode potiĉu iz tresetišta, ili ako su obogaćene otpadnim vodama. U vodama tehnoloških sistema za prenos energije (hlaċenje, proizvodnja vodene pare) gvoţċe dospeva zbog korozije cevovoda i ureċaja (sekundarno gvoţċe). Ako je gvoţċe u obliku Fe soli ono se izdvaja brzo i lako. Kada je organski vezano gvoţċe se izdvaja teško, sporo i nepotpuno. Sadrţaj gvoţċa u vodi za napajanje kotlova za dobijanje vodene pare treba da bude što manji, jer se prilikom isparavanja ono koncentriše u kotlovskoj vodi, pa stvara mulj i gradi naslage koje ometaju razmenu toplote i mogu dovesti do oštećenja kotla Postupci i uređaji za deferizaciju vode (ASTM, 1979; APHA, 1998; EPA, 2009) a) Uklanjanje gvoţċa je relativno lako i jednostavno, jer se ono u vodi nalazi najĉešće u jonizovanom redukovanom obliku. Dovoljno je da se voda zasiti vazdušnim kiseonikom, pa da se odigraju reakcije: 2Fe /2O 2 + 2H + 2Fe 3+ + H 2 O (oksidacija) Fe H 2 O Fe(OH) 3 + 3H + (hidroliza i taloţenje) Potrebnu koliĉinu kiseonika za oksidaciju gvoţċa je lako ostvariti s obzirom da je rastvorljivost kiseonika u vodi dobra. Prilikom oksidacije gvoţċa i taloţenja Fe(OH) 3 oslobaċaju se joni vodonika u obliku odgovarajućih kiselina (HCl, H 2 SO 4, H 2 CO 3 ). Voda najĉešće sadrţi dovoljno hidrogenkarbonata alkalnih i zemnoalkalnih metala za vezivanje ovih kiselina. Ukoliko, to nije sluĉaj, u vodu pre deferizacije treba dodati odreċene koliĉine alkalija (kreĉa). 41

42 Deferizacija vazdušnim kiseonikom u praksi teţe uspešno ukoliko je ph vrednost 5,00. Ipak je bolje da ph vrednost bude što bliţe neutralnoj vrednosti jer je na niţim ph vrednostima sama deferizacija sporija i manje potpuna. b) Kada je gvoţċe organski vezano mogu se upotrebiti jaĉa oksidaciona sredstva: hlor, ClO 2, ozon, KMnO 4. Ovi postupci: aeracije i hlorisanja sa dodatkom kreĉa, ili koagulacije solima aluminijuma, pa zatim oksidacija u praksi su dosta zastupljeni. c) GvoţĊe se iz vode moţe ukloniti i biološkom oksidacijom pomoću feroznih bakterija, a taj se postupak naziva Viredoks postupak. Tu se u pogodan bunar ubacuje voda sa povećanim sadrţajem gvoţċa i voda zasićena kiseonikom iz vazduha. U zoni zidova ovakvog bunara obrazuje se biogena zona sa feroznim bakterijama, koje oksidiju i zadrţavaju gvoţċe, pri ĉemu se javlja mulj koji sadrţi gvoţċe. d) Dodavanje malih koliĉina polifosfata u vodu sa manjim koliĉinama gvoţċa i mangana, daje sa njima bezbojne komplekse, pa se time spreĉava izdvajanje smeċih gvoţċevitih taloga u cevovodima. Postrojenja za deferizaciju vode mogu biti sa prirodnom promajom, ili sa uduvavanjem vazduha pomoću kompresora, pri ĉemu su ona otvorena, ili zatvorena. Nešto su sloţeniji ureċaji sa kaskadama, sa ili bez ispuna za povećavanje površine kontakta za oksidaciju, ili tornjevi za deferizaciju. Ukoliko se postave ispune, one su najĉešće od keramiĉkih Rašigovih prstenova, a mogu biti i od koksa, šljunka. Najveći deo istaloţenog Fe(OH) 3 se zadrţava na ovim ispunama, dok se ostatak izdvaja kao flokule u rezervoaru u kome se voda prihvata nakon prolaska kroz ispune. U zatvorenim sistemima deferizacija se obavlja pomoću filtra sa punjenjem, koje je najĉešće od kvarcnog peska granulacija od 1,5-2,5 mm. Pre uvoċenja u sam filtar, u vodu se preko mlaznica ubacuje vazduh. Istaloţeni Fe(OH) 3 se zadrţava u samom filtru, iz koga se povremeno uklanja. Kapacitet ureċaja je od 5-20 m 3 /m 2 / sat Postupci i uređaji za demanganizaciju vode a) Mangan se u podzemnoj vodi najĉešće nalazi u redukovanom obliku, pa se zato uklanja oksidacijom sa vazdušnim kiseonikom, na sliĉan naĉin kao i gvoţċe. Deferizacija i demanganizacija se najĉešće obavljaju u jednom postupku. Ako to nije moguće, onda se prvo radi deferizacija, pa demanganizacija. Tokom oksidacije mangan se izdvaja iz vode kao MnO 2, odnosno kao mangan-oksi-hidrat: 2Mn 2+ + O 2 + 4H 2 O MnO(OH) 2 + 4H + Ova reakcija teĉe sporo i nepotpuno, naroĉito ako je sredina ph vrednosti vode ispod 9,00. Pored toga istaloţeni MnO 2 (manje, ili više hidratisan) se teško izdvaja u talog. b ) Bolji rezultati se dobijaju ako na ispunama u ureċaju već ima istaloţenog MnO 2, koji deluje autokatalitički na proces. Zato se u vodu doda KMnO 4, pa se u reakciji izmeċu Mn 2+ i MnO 2+ - jona izdvaja MnO 2, koji se taloţi na zrncima peska i zatim deluje katalitiĉki. 42

43 Vode u kojima ima i gvoţċa i mangana lakše se oslobaċaju od mangana oksidacijom sa vazdušnim kiseonikom, od vode u kojima se nalazi samo mangan. Ukoliko se pritom koristi samo jedan filter ispunjen peskom, gvoţċe se preteţno izdvaja u gornjoj zoni filtera, a mangan u donjoj. Zato se obiĉno postavljaju serijski dva filtera. c ) Veliki sadrţaj amonijaĉnog azota i hlorida u vodi kao i mnogo organskih materija, a takoċe i za kisele vode, zahtevaju upotrebu jaĉih oksidacionih sredstava (hlor, KMnO 4 ). d) Demanganizacija vode se moţe obaviti i pomoću neorganskih katjona - zeolita. U gornjem sloju filtera je antracit. e) Mangan u vodi se moţe stabilizovati i dodatkom 3-5 g/m 3 Na- heksametafosfata. (Savićević i sar., 1983) Određivanje teških metala Od godine, kada se po prvi put pojavili na trţištu odgovarajući instumenti, metoda atomske apsorpcione spektrometrije (AAS), za odreċivanje koncentracije metala mnogo je uznapredovala i postala standardna tehnika za odreċivanje sadrţaja teških metala u razliĉitim uzorcima (Welz, 1998; Broehaert, 1998; Rajković, 2010). Postoji niz razloga za ovako brzi napredak ove tehnike i njenu sve širu primenu. Detekcione granice, preciznost i taĉnost su povoljne za oko 65 razliĉitih elemenata u celom nizu razliĉitih osnovnih materijala (biološkim materijalima, legurama, rudama, tlu, mazivnim uljima). Za rastvore, ili fine suspenzije uzoraka gotovo i ne treba prethodna priprema uzorka. Atomski apsoprcioni spektrofotometar daje rezultate, ili u koncentraciji, ili u nekoj drugoj veliĉini koja stoji u jednostavnom odnosu prema koncentraciji. Atomsko apsorpciona spektrometrija je metoda spektrohemijske analize koja se zasniva na selektivnoj rezonantnoj apsorpciji atoma za sopstvene rezonantne spektralne linije. Razliĉiti atomi apsorbuju zraĉenje na odreċenim rezonantnim talasnim duţinama karakteristiĉnim za svaki element posebno. Za apsorpciju zraĉenja osnovni nivo atoma treba da je dovoljno zaposednut, da se veliki broj atoma nalazi u svom osnovnom stanju. Treba naglasiti da se reĉ atomski odnosi ne samo na neutralne atome, nego i na elementarne jone kao što su K +, Ba 2+ i Al 3+. Atomizacija je postupak kojim se uzorak pretvara u gasovite atome proces kojim uzorak isparava i razgraċuje uz nastajanje atomske pare. Osnovni princip AAS moţe se shvatiti kao inverzni postupak od emisione tehnike za odreċivanje metala. Kod svih emisionih tehnika (plamena, u luku, ili iskri, rendgenska fluoroesencija i neutronska aktivacija) uzorak se na neki naĉin pobuċuje da bi poĉeo emitovati karakteristiĉne talasne duţine, od kojih će se neke koristiti za identifikacije uzorka. Naravno, nemoguće je spreĉiti da uzorak emituje i talasne duţine koje za identifikaciju nisu interesantne. Zbog toga je potrebno primeniti neki sistem sa filterima kako bi se izabrale samo one talasne duţine koje su analitiĉaru korisne. Intenzitet ovih talasnih duţina se meri i poreċenjem sa standardima moţe se naći koncentracija ţeljenog elementa u uzorku. Kod AAS dešava se obrnuti proces. Element koji se odreċuje u uzorku, ne pobuċuje se, nego samo dislocira i dovodi u jedno nepobuċeno, nejonizovano osnovno stanje. Tada je taj element 43

44 sposoban da apsorbuje svetlost odreċene talasne duţine, odnosno upravo one koje bi emitirao kada bi bio pobuċen. Kod emisionih tehnika spektralna interferencija se pojavljuje u sluĉaju kada je talasna duţina uzorka blizu talasnih duţina drugih elemenata, ili molekula. Ţeljene talasne duţine ne mogu se razdvojiti i oĉitavanje ne zavisi samo od koncentracije traţenog elementa, nego i drugih elemenata prisutnih u uzorku. Dalje, kod AAS uvek se radi o većem broju atoma, nego kod ostalih tehnika. Na primer, natrijum je jedan od elemenata koji se vrlo dobro mogu odreċivati plameno-emisionom tehnikom, pa ipak i kod najviših temperatura koje se mogu postići svega oko 1,5% atoma su pobuċeni. Većina preostalih atoma su disocirani i nepobuċeni te bi prema tome bili upotrebljivi za AAS. Za kalcijum pod sliĉnim uslovima odnos u korist AAS je još mnogo povoljniji. Na svaki atom koji je pobuċen i koji se moţe koristiti za plamenu emisiju dolazi barem 1000 atoma koji su disocirani i upotrebljivi za AAS. Iz ovoga odnosa ne treba izvesti zakljuĉak da će osetljivost AAS biti 1000 puta veća za odreċivanje kalcijuma, nego plamenom emisijom (u stvari granice detekcije za obe tehnike gotovo su iste). Razlog se sastoji u tome da je lakše raditi sa pobuċenim atomom, nego sa nepobuċenim: pobuċeni atom treba samo da se registruje detektorom, a da bi se registrovali nepobuċeni treba ih prvo pogoditi fotonom. Prednosti koje AAS pruţa hemiĉaru-analitiĉaru u poreċenju sa klasiĉnim metodama, sastoje se u sledećem: 1) Specifiĉnost, 2) Niska granica detekcije za niz elemenata, što je vrlo vaţno u analizi tragova i kod rada sa razblaţenim rastvorima, 3) OdreĊivanje nekoliko elemenata iz istog rastvora, 4) OdreĊivanje niza elemenata jednim instrumentom, 5) Brzina, 6) Mogućnost direktnog dobijanja rezultata u digitalnoj formi. Ono što je takoċe vrlo vaţno jeste ĉinjenica da je koncentraciono podruĉje u kojem se AAS moţe primeniti kao analitiĉki metod relativno široko. Tehnika AAS je primenjiva ne samo za analizu tragova, nego i u podruĉju viših koncentracija, sve do pribliţno 50% komponente u uzorku. U principu svi metali mogu se odreċivati AAS tehnikom, meċutim postoje odreċena ograniĉenja koja treba uzeti u obzir (EPA, 1983). Najvaţnija ograniĉenja sastoje se u sledećem: 1. Glavne rezonantne linije nekih elemenata nalaze se u dalekom UV podruĉju, gde apsorpcija u atmosferi postaje znaĉajan faktor. Do sada je najkraća analitiĉka talasna duţina za arsen (193,6 nm). U ovom podruĉju energija moţe biti znatno smanjena zbog apsorpcije gasova iz plamenika, pa je merenje dosta teško izvesti. Za ovakve elemente 44

45 bolji se rezultati mogu postići primenom bezplamenskih tehnika, na primer grafitnom kivetom. 2. Jedinjenja nekih elemenata koji nastaju u plamenu tako su stabilni da je onemogućeno isparavanje i disocijacija. Zbog toga je koncentracija slobodnih atoma u plamenu premala i osetljivost preniska. Iako je broj elemenata koji pokazuju ovaj fenomen znatno smanjen uvoċenjem plamena sa visokom temperaturom (plamen smeše N 2 O-C 2 H 2 ima temperaturu reda veliĉine 3000 C) još uvek postoje dva elementa za koja nije razraċena metoda odreċivanja AAS: cerijum i torijum. Budući da je najniţa talasna duţina (WL) za arsen (193,6 nm), a najviša za cezijum (852,1 nm), podruĉje talasnih duţina koje se koriste u AAS gotovo isto kao i u UV-vidljivom delu spektra. U tom se podruĉju odreċuju svi metali i polumetali, fosfor, ali su iskljuĉeni sumpor, halogeni i gasovi ĉije rezonantne talasne duţine leţe u podruĉju atmosferske apsorpcije. Postoje metode za indirektno odreċivanje sumpora i hlora, koji se vezuju sa metalom i odreċujuju indirektnim putem, jer se odreċuje metal. AAS je moderna metoda koja je našla široku primenu i u mnogim podruĉjima. Moţda je njena najvaţnija primena u analizi biološkog materijala, u kliniĉkoj, biohemijskoj i agrohemijskoj analizi. Uzorci su ĉesto u teĉnom stanju, tako da se mogu analizirati direktno nakon rastvaranja. Mineralizacija, koja je ĉesto dosta teţak proces moţe se na taj naĉin izbeći. AAS je takoċe našla široku primenu u metalurgiji. Iako se, što se tiĉe cene i brzine odreċivanja, ne moţe porediti sa optiĉkom i rendgenskom spektrometrijom, ulaganje u opremu je manje. Ako broj analiza na dan nije prevelik i ako se vrši analiza razliĉitih materijala AAS će biti vrlo pogodna metoda jer se standardi lako mogu pripremiti u vodenim rastvorima iz ĉistih reagensa, dok za optiĉku i rendgensku spektrometriju trebaju skupi metalni standardi. U svim ovim podruĉjima osnovna prednost AAS je jednostavnost, brzina, pouzdanost i jeftinoća. Zbog specifiĉnosti i osetljivosti moguća su direktna odreċivanja u većini sluĉajeva bez prethodne separacije. Jedino što treba uĉiniti je rastvaranje uzorka, koji je, nakon dodatka odgovarajućeg pufera, spreman za odreċivanje. Jedna od osnovnih prednosti svih metoda koji se baziraju na merenju spektralnih linija je njihova velika specifiĉnost. Signal koji sadrţi informaciju o koliĉini prisutnog elementa koncentrisan je unutar vrlo uskog intervala talasnih duţina. MeĊutim da bi se, kod plameno-emisione fotometrije, ova ĉinjenica mogla u potpunosti iskoristiti postavljaju se na kvalitet optiĉkog instrumenta vrlo visoki zahtevi, tako da katkada treba koristiti spektrografe vrlo visoke disperzije. Kod AAS moţe se postići veća specifiĉnost jer interval merene talasne duţine zavisi u prvom redu od spektralne linije koju emituje izvor svetla. Zbog toga je spektralna interferencija, koja je toliko ĉesto smetnja u emisonim tehnikama, kod AAS gotovo neznatna. Osetljivost u AAS je iznos apsorpcije uzrokovan datom koncentracijom uzorka i uopšteno se daju u ppm. Granica detekcije definiše se na razliĉite naĉine da bi se prikazala minimalna koncentracija koju je još moguće razlikovati od nule. Vrlo se ĉesto polazi od krive pretpostavke da će porast osetljivosti, viša apsorpcija za istu koncentraciju, automatski znaĉiti i poboljšavanje granice 45

46 detekcije. To nije taĉno, jer granica detekcije zavisi takoċe od stabilnosti sistema i odsutnosti fluktuacija na dobijenom signalu. Poznavanje osetljivosti moţe se koristiti za procenu optimalne koncentracije uzorka i kao test ispravnosti instrumenta. Ako je moguće birati pribliţnu koncentraciju elementa koji se odreċuje, ona treba da iznosi deset do sto puta više, nego što iznosi osetljivost. Osetljivost naċena na odreċenom instrumentu za neku analizu ne bi se smela menjati tokom vremena, a neki drugi instrument iste konstrukcije trebao bi u odreċenoj situaciji pokazati istu osetljivost. Granica detekcije za neku analizu raĉunata je do sada na mnogo razliĉitih naĉina. Jedna definicija koja se sve šire primenjuje jeste da je granica detekcije ona koncentracija elementa u vodenom rastvoru koja daje signal dva puta veći, nego što iznose varijacije bazne linije merene od maksimalnog negativnog do maksimalnog pozitivnog pika. Do sada je zabeleţen niz pokušaja da se granica detekcije definiše tako da ne postoji mogućnost nikakvog manipulisanja prilikom njihovog odreċivanja. Do sada se to nije uspelo postići. Pri svemu tome granice detekcije u AAS su se pokazale mnogo reproduktivnije, nego u sluĉaju drugih tehnika. Kada neka laboratorija koristeći odreċeni instrument dostigne neku granicu detekcije, moţe se oĉekivati da će se u drugoj laboratoriji upotrebom instrumenta istog tipa ta granica takoċe biti dostignuta. Razlog zašto i dalje postoje protivreĉnosti sastoji se u ĉinjenici da se još i sada granica detekcije raĉunaju ekstrapolacijom rezulata umesto da se direktno mere. U sluĉaju kada se tako postupa, merena koncentracija iz koje se kasnije raĉuna granica detekcije ne bi smela biti veća, nego za faktor pet, što vrlo ĉesto nije sluĉaj Princip rada AAS 1. Izabrati odreċenu talasnu duţinu, talasnu duţinu na kojoj supstanca, ĉija se koncentracija odreċuje, ima maksimum apsorpcije, 2. Doterati tehniĉku nulo aparata, 3. Koristeći blank-slepu probu (sadrţi sve komponente rastvora kao i uzorak, sem supstance ĉija se koncentracija odreċuje) doterati spektrofotometar tako da apsorpcija blanka bude jednaka nuli (transmisija 100%), 4. U tako doteranom spektrofotometru, zameniti blank probu sa uzorkom i oĉitati vrednost apsorpcije, 5. Na kraju se konstruiše standardna kriva - zavisnost absorbance od koncentracije u skladu sa Lambert-Beer-ovim zakonom. 46

47 3. MATERIJAL I METODE RADA U okviru specijalistiĉkog rada u seoskim naseljima Braniĉevskog okruga, teritoriji grada Poţarevca uzorkovano je i ispitano 400 uzoraka vode za piće. Uzorci su uzeti u 20 seoskih naselja koja nemaju centralno vodosnabdevanje. U svakom naselju uzeto je po 20 uzoraka vode iz individualnih bunara u domaćinstvima u razliĉitim delovima sela. Slatkovodni sistemi su visoko dinamiĉni i obuhvataju kompleksnu interakciju izmeċu velikog broja razliĉitih fiziĉko-hemijskih i bioloških procesa, na primer redoks reakcije i bakterijska aktivnost. Bitno je imati razumevanje za ove procese radi efektivnog odrţavanja reĉnog podruĉja, koji ukljuĉuju probleme kvaliteta vode. Uzimajući ovo u obzir, visoko kvalitetni analitiĉki podaci, precizni i taĉni, su preduslov za predviċanje i utvrċivanje kvaliteta vode i nadgledanje vode saglasno zakonu. Zahtevi variraju od drţave do drţave, ali su primarno fokusirani na tri opšte klase indikatora: fizičko-hemijski (ph vrednost, temperatura, zamućenost, tvrdoća), hemijski (kontaminacija pesticidima, teškim metalima i nutrientima kao što su nitrati i fosfati) i biološki (biomasa, izobilje i struktura ţivog sveta). Idealno, hemijski sastav vode koja se analizira treba meriti in situ na što ĉešćem nivou (ili ĉak redovno). Kada ovo nije moguće treba usvojiti obiman program uzorkovanje/analiza sa rigoroznim garancijama kvaliteta. Smanjenje kontaminacije, ili degradacije tokom uzorkovanja i skladištenja je glavni cilj ovog programa. Hemijski kvalitet površinskih (prirodnih) voda u rekama, potocima, jezerima, barama i moĉvarama je odreċen interakcijom vodene površine sa na primer: zemljištem, suspendovanim ĉesticama, stenama, podzemnim vodama i atmosferom i sa biološkim, hemijskim i fiziĉkim procesima koji se dešavaju u samoj vodi. TakoĊe moţe biti znaĉajno poremećen poljoprivrednim i industrijskim inputima koji su ĉesto klasifikovani kao taĉkasti izvori (ispuštanje otpadnih voda iz fabrika, ili kanalizacija) i difuzioni izvori (ispiranjem poljoprivrednog zemljišta). Poslednjih godina u poljoprivrednim krajevima i naseljima bez kanalizacije dolazi do ubrzane kontaminacije podzemnih voda zbog prekomerne upotrebe mineralnih i prirodnih Ċubriva, izgradnje propusnih septiĉkih jama, pretvaranja starih bunara u septiĉke jame, nehigijenskog odlaganja smeća. Moţe postojati jak sezonski trend nekim hemijskim parametrima i velika kratkoroĉna kolebanja zbog atmosferskih padavina i kontaminacije ţivotne sredine. Dok zakonodavstvo obiĉno zahteva praćenje hemijskih parametara, problemi odrţavanja su ĉesto bolje predstavljeni odreċivanjem sezonskih i godišnjih izlivanja, koji je takoċe funkcija reţima reĉnog toka. OdreĊivanje hemijskih promenljiva koje će se meriti, mesta uzorkovanja i uĉestalost uzorkovanja zavise od ciljeva i ekonomije programa praćenja, kao što je prikazano na slici 3.1. Izbor analitiĉkih metoda zavisi od granice detekcije, preciznosti, taĉnosti, brzine i cene (Kratochivill and Taylor, 1981; Kratochivill and Taylor, 1982; J.K Hunt and Wilson, 1986; Dalmacija, 2000). 47

48 Lokacije/prostorne granice Tehnike/merenje Osmišljanje šeme Definisanje parametara Uĉestalost/cena Uzorkovanje i skladištenje Tretman uzoraka/skladištenje Laboratorijska analiza Analiza parametara Struĉnost Terenska analiza Organizovanje podataka i analiza ObezbeĊivanje kvaliteta Izveštaj/plasiranje informacija Planiranje Slika 3.1. Shematski prikaz dobro organizovanog protokola uzorkovanje/analiza sveţe vode (Bartram and Balance, 1996; Gardolinski et al., 2001; Maher and Batley, 2002) Na podruĉju opštine Poţarevac postoje tri naĉina vodosnabdevanja stanovništva: 1. Centralno vodovodsko snabdevanje u gradovima Poţarevac i Kostolac i seoskim naseljima Ćirikovac, Klenovnik, Stari Kostolac, Drmno i Bradarac. 2. Snabdevanje iz lokalnih vodnih objekata-javne ĉesme. 3. Individualno snabdevanje iz sopstvenih bunara u ostalim naseljima Zbog toga je Cilj specijalističkog rada bio da se: - analizira kvalitet vode za piće u seoskim naseljima na podruĉju opštine Poţarevac i da se dobijeni rezultati uporede sa preporukama vaţećeg Pravilnika Republike Srbije i preporukama Svetske zdravstvene organizacije; - uoĉe najĉešći uzroci neispravnosti vode za piće u ruralnim naseljima Braniĉevskog okruga, na podruĉju opštine Poţarevac; 48

49 - informiše stanovništvo podruĉja opštine Poţarevac kakva je zdravstvena ispravnost vode za piće; - u sluĉaju neispravnosti vode daju predlozi za preduzimanje kratkoroĉnih i dugoroĉnih mera za obezbeċenje zdravstvano ispravne vode u cilju zaštite zdravlja korisnika Metod rada: U ruralnim naseljima Braniĉevskog okruga, na teritoriji grada Poţarevca, koja nemaju centralno vodosnabdevanje vodom za piće uzorkovano je i ispitano u laboratorijama Zavoda za javno zdravlje Poţarevac, Poljoprivrednog fakulteta u Zemunu i Institutu ITNMS 400 uzoraka vode za piće. Uzorkovanje, metode ispitivanja i tumaĉenje rezultata uraċeni su u skladu sa Pravilnikom o higijenskoj ispravnosti vode za piće (Sluţbeni list SRJ br. 42/98). Radila se osnovna analiza vode koja obuhvata sledeće fiziĉko-hemijske parametre: miris, boju, ph vrednost, utrošak KMnO 4, mutnoću, nitrite, nitrate, amonijak, hloride, elektroprovodljivost i mikrobiološki pregled i radila se analiza teških metala u vodi za piće (Rajković i Sredović, 2009; Rajković and al., 2012). Mesta u kojima je izvršeno uzorkovanje vode za piće navedena su u Tabeli i na slici P1 u Prilogu. Tabela Mesta u kojima je izvršeno uzorkovanje i oznaka uzorka Oznaka uzorka Uzorak 1 Uzorak 2 Uzorak 3 Uzorak 4 Uzorak 5 Uzorak 6 Uzorak 7 Uzorak 8 Uzorak 9 Uzorak 10 Uzorak 11 Uzorak 12 Uzorak 13 Uzorak 14 Uzorak 15 Uzorak 16 Uzorak 17 Uzorak 18 Uzorak 19 Uzorak 20 Mesto uzorkovanja Ostrovo Petka Reĉica Kliĉevac Maljurevac Bubušinac Bratinac Bare Beranje Kasidol NabrĊe Trnjane Dubravica Batovac Breţane Ţivica Dragovac Luĉica Poljana Prugovo 49

50 3.3. Procedura uzorkovanja (Eaton et al, 1995; Bartram and Balance, 1996) Prvi i osnovni zahtev svake procedure uzorkovanja je da uzorak predstavlja reprezentativnu celinu vode iz koje je potekao. Prema tome, dobro organizovana procedura treba da zadrţi, što je bliţe moguće, originalni sastav vode u prikupljenom uzorku. Procedure bi trebalo organizovati tako da budu što jednostavnije, uz smanjenje mogućnosti kontaminacije i mešanja sa neĉistoćama na minimum. Bitno je da se uzorak prikupi iz vode na više razliĉitih dubina i preseĉnih lokacija, ili manuelno, ili pomoću automatskih prikupljaĉa programiranih tako da u odreċenim vremenskim intervalima uzimaju uzorak, ili intervalima, u zavisnosti od toka. Sonde za komercijalnu upotrebu (in situ sonde) mogu biti postavljene uporedo sa uzorkom za logaritamske parametre poput ph vrednosti, rastvaranja kiseonika, temperature i zamućenosti i mogu slati podatke sa udaljenih podruĉja putem daljinskog sistema postavljenog iznad površine vode. Kada se uzimaju u obzir ĉesto korišćeni izvori vode, kao na primer, kućne ĉesme, mora se voditi raĉuna o tome da voda ne stoji u cevima duţi vremenski period. Treba dobro isprati cevi puštanjem vode, osim ukoliko cilj programa nije izmeriti kontaminaciju iz cevi, kao što je recimo rastvaranje olova. Uzorkovanje kanalizacione vode je posebno izazovno i teško zbog mogućnosti da se procesom uzorkovanja naruši sistem apsorpcijom i/ili kontaminacijom onoga ko vrši uzorkovanje i promene u redukcionom stanju i ph vrednosti. Pet uobiĉajenih metoda koje se upotrebljavaju su: centrifugiranje, centrifugalno ceċenje, basal-cup, vakuumska filtracija, dijaliza Odabiranje lokacije za uzorkovanje Odabir broja i mesta lokacije za uzorkovanje je odluĉujuće u svakom programu uzorkovanja i na kraju zavisi od odgovarajućih dozvola nadleţnih za pristup i ciljeva programa uzorkovanja. Najvaţnije je da te lokacije budu sigurne i pristupaĉne za osoblje i opremu. Pored toga, lokacije moraju biti odabrane tako da su uzeti uzorci predstavljaju reprezentativne pokazatelje vode na tom mestu Sigurnost Sigurnost je od vitalnog znaĉaja jer brojne biološke, virusološke, i zoološke opasnosti vrebaju na mnogim slatkovodnim lokacijama. Weil-ova bolest, koju uzrokuje Leptospira bacterium, je jedan od primera infektivnih bolesti koje se prenose putem inficiranih ţivotinja u slatkovodnim sistemima, naroĉito nizvodno od kanalizacionih otvora. Zbog toga se preporuĉuje nošenje zaštitnih rukavica i nošenje zaštitnih krema prilikom uzorkovanja na ovim lokacijama. Samo uzorkovanje, nezavisno od lokacije za uzorkovanja, nije preporuĉljivo. Detalji o mestu uzorkovanja i pribliţno vreme posete trebalo bi zabeleţiti pre polaska kako bi osoblje u laboratoriji znalo gde se nalazite. Shodno tome, trebalo bi uspostaviti pouzdanu komunikaciju izmeċu laboratorije i lokacije na terenu u sluĉaju neke nezgode, ili tehniĉkih problema. Potrebno je obratiti posebnu paţnju u uslovima ekstremnog vremena kao što su jaka kiša, oluja, sneg i led. 50

51 Učestalost i cena Uĉestalost uzorkovanja (jednokratno, svaki sat, dnevno, meseĉno, ili povremeno) na kraju zavisi od ukupne isplativosti procedure uzorkovanja. U mnogim slatkovodnim sistemima, većina godišnjih kretanja zagaċivaĉa (fosfor) se prenosi tokom intenzivnih, kratkotrajnih dogaċaja (oluje) kada je oslobaċanje veliko. Na primer, unošenje fosfora u reke i potoke je obiĉno veće tokom jeseni u zimskim mesecima kada je protok najveći, a manji u letnjim mesecima kada je protok najmanji i biološka aktivnost velika. Vaţni procesi koji se dešavaju unutar vode, a koji utiĉu na koncentraciju fosfora ukljuĉuju i doprinos algi i biljaka, ljudskih inputa (kanalizacioni otpad), ponašanje matriksa (tvrdoća) i resuspenzijom sedimenata sa dna od povećanog oslobaċanja. Dnevne promene se takoċe moraju uzeti u obzir. Tako, koncentracija rastvorenog kiseonika u sveţoj vodi zavisi od temperature (kao i dubine, nadmorske visine, ali i soli) i suoĉavanja autotrofnih (fotosinteza) i heterotrofnih (disanje) procesa, koji vode do znaĉajnih dan/noć razlika. Zato je preporuĉljivo uzorkovanje u ĉestim dvadesetĉetvoro ĉasovnim periodima kada se ispituju ovi procesi Uzorkovanje i slanje vode na analizu (Kratochivill and Taylor, 1981; Birke et al., 2010; Rajković et al., 2012) Pravilni postupak uzorkovanja i slanja vode na analizu od podjednakog je znaĉaja kao i sama laboratorijska analiza. Laboratorijskom analizom ispituje se uzorak koji je donet u laboratoriju, pa je s toga neophodno da uzorak za analizu bude reprezentativan, to jest da njegov kvalitet odgovara kvalitetu vode na samom mestu zahvatanja. Samo uzorkovanje mora biti takvo da ne doċe ni do kakve kontaminacije uzorka. Najĉešće do kontaminacije dolazi: - rukama od lica koje uzima uzorak, - od suda kojim se zahvata uzorak, - od suda u kojem se transportuje uzorak, - usled nepravilnog transporta, - usled produţenja vremena transporta. Bakterije su organizmi koji ţive na svim mogućim podlogama i u svim mogućim uslovima. Ljudska koţa, a pre svega naše ruke prekriveni su razliĉitim sojevima bakterija. TakoĊe sve površine oko nas naselјene su bakterijama. Zbog toga je neophodno izbeći dodirivanje grla boce, ili ĉepa i prethodno obezbediti njihovu apsolutnu sterilnost. Svaki kontakt sa uzorkom, ili sterilnim posuċem potencijalni je izvor kontaminacije uzorka. Proces uzorkovanja i slanja vode vrši se po strogo odreċenim propisima od strane za to obuĉenog i ovlašćenog lica. Higijenska ispravnost utvrċuje se tokom: - redovnog higijenskog nadzora, osnovnim pregledom, - periodiĉnim pregledom, - pregledom po higijenskoj indikaciji i - pregledom kod novog izvorišta. Kod javnih vodnih objekata i vodovoda uzorkovanje se vrši na tri nivoa: na izvorištu, na 51

52 rezervoaru i iz same mreţe. Nakon dobijanja naloga, ili zahteva za uzorkovanje vode potrebno je pripremiti pribor za uzorkovanje i slanje vode na analizu, koja se sastoji od: 1. sluţbenog naloga za uzorkovanje, 2. zapisnika o uzorkovanju, 3. ruĉnog friţidera sa ledom, 4. ĉiste providne boce od 1 dm 3, 5. sterilne tamne boce od 250 cm 3, 6. špiritusne lampe, 7. termometra, 8. ph-metra, 9. pribora za peĉatiranje boce, 10. nalepnica i flomastera. Pravilnikom o radu nije precizno odreċeno mesto izvršenja svih merenja i analiza, ali je uobiĉajeno da se deo merenja radi na samom mestu uzorkovanja, a ozbilјnije analize u laboratoriji po dopremanju uzorka. Po dolasku na mesto uzorkovanja najpre se vrši inspekcija mesta, saĉinjava zapisnik, obeleţi ambalaţa. Sam izgled mesta na kome se uzima uzorak, takoċe je bitan, pa je neophodno opisati njegovo trenutno stanje i bliţe okruţenje, te napraviti skicu mesta i uneti sva opaţanja. Zatim se pristupa senzornom pregledu i merenju temperature, atmosferskog pritiska, koncentracije gasova i sliĉnog, da bi se na kraju uzorkovala voda. S obzirom da je za izvesne analize sastava vode potrebno dodati u uzorak razliĉite hemijske konzervatore ĉini se najpraktiĉnijem da se pre dolaska na teren u dogovoru sa laboratorijom odredi lista analiza i shodno tome broj uzoraka i njihov naĉin pripreme. Kod uzimanja uzorka sa novootvorenog izvora, ili bunara neophodno je da se najpre iscrpe sva prisutna voda u bunaru i okolini, ili da se uzorak pripremi bar dva dana nakon njegove pune upotrebe. Paţnju je potrebno obratiti na ĉinjenicu da ispumpana voda koja se prolije pored bunara moţe da se kroz tlo vrati u bunar ĉime se gubi smisao postupka. Kod izvora vodu treba zahvatiti sa najmanje dubine od 30 cm, a kod bunara sa dubine od barem pola metra. Za zahvatanje uzorka iz bunara postoje specijalni aparati koji se u sterilnom stanju spuštaju u vodu sa ambalaţom koja se zatvara na odreċenoj dubini. Ukoliko je reĉ o uzimanju uzorka sa slavine onda je neophodno da voda isteĉe bar pet minuta. Bitno je obratiti paţnju i na ĉistoću same slavine, te ukoliko je ona zaprlјana najpre je potrebno dezinfikovati plamenom (slike ). 52

53 Slika Bunar u kome je izvršeno uzorkovanje vode Potrebno je pripremiti najmanje dva uzorka. Prvi je za fiziĉko-hemijsku analizu i to se ĉini ispuštanjem odreċene koliĉine vode, a zatim ispiranjem i punjenjem providne boce od 1 litra. Boca se zatvara i na njoj se obeleţava taĉno vreme, datum, mesto uzorkovanja kao i ime vlasnika objekta i samog uzorkovaĉa. Slika Uzorkovanje vode za fiziĉko-hemijsku analizu 53

54 Drugi uzorak je potreban za mikrobiološku analizu. Sam proces uzorkovanja sliĉan je prethodnom uz poseban uslov mikrobiološke bezbednosti. Ĉitav proces se obavlјa uz otvoreni plamen koji steriliše grlo boce i zatvaraĉ. Boca se ne puni do vrha, zatvara se uz sterilizaciju, obeleţava i doprema na ledu u roku od najduţe 6 sati. Svako odstupanje od transportnih pravila moţe ugroziti reprezentativnost uzorka. Uzorci se dopremaju u laboratoriju uz prateći zapisnik o uzorkovanju. Ovlašćeno lice prima uzorak i zavodi ga u protokol sluţbe higijene. Nakon obavlјene analize svi podaci se upisuju u radni protokol i daje se mišlјenje o higijenskoj ispravnosti. Struĉno mišlјenje daje i potpisuje isklјuĉivo specijalista higijene. Ovakvo struĉno mišlјenje se dostavlјa zainteresovanoj strani, ili instituciji, sanitarnom inspektoratu i arhivi sluţbe higijene ĉime je postupak sluţbeno završen (Tošović, 2008) Tretman uzorka i skladištenje Slika Uzorkovanje vode za mikrobiološku analizu Bitno je napomenuti da ni jedna od metoda skladištenja i prezervacije ne postoji za sve parametre, ali efektivnost takvih metoda zavisi od faktora kao što su matriks uzorka, tehnika filtracije, posuda za skladištenje, hemijski dodaci (zakišeljenost) i fiziĉki tretman (hlaċenje). Kada se odreċuju nutrienti, na primer, protokol bi trebalo da vodi raĉuna o sledećim pravilima: 1. rigorozna procedura ĉišćenja je esencijalna (veoma bitna) da se izbegne zagaċenje uzorka; 2. sve posude za uzorak bi trebalo da budu napravljene od jakog, inertnog materijala; 3. filtraciju (tipiĉno 0,45 ili 0,2 μm) bi trebalo sprovesti u vreme uzorkovanja sa gradijentom niskog pritiska (manje od 1 atm) da bi se izbeglo cepanje ćelija; 4. filtrirane uzorke bi trebalo analizirati što pre moguće, idealno unutar granice od 8h da bi se izbeglo gubljenje nutrienata. 54

55 Tabela Tretman i skladištenje uzorka za razliĉite parametre u uzorcima slatkovodne vode Parametar/analyt Posuda za Metoda konzervacije Vreme skladištenje skladištenje kiselost i alkalnost polietilen ili staklo 4 C 24h amonijak polietilen ili staklo kiselost, filter 1 mesec arsenik, As 2 O 3 polietilen ili staklo kiselost 1 mesec BOD staklo 4 C ASAP, tamno ugljenik, organski staklo kiselost sa H 2 SO 4, 4 C ASAP, tamno hloridi polietilen ili staklo 4 C 1 mesec hlorofil polietilen ili staklo 4 C 24h COD staklo kiselost sa H 2 SO 4, 4 C ASAP, tamno Provodljivost polietilen ili staklo 4 C 24h fluoridi polietilen 4 C 1 mesec jodidi polietilen ili staklo 4 C 24h gvoţċe politetrafluoroetilen kiselost, filter 1 mesec olovo polietilen ili borsilikat kiselost, filter (bez 1 mesec upotrebe H 2 SO 4 ) mangan polietilen ili borsilikat kiselost, filter 1 mesec ţiva politetrafluoroetilen kiselost, HNO 3 i 1 mesec dodatak K 2 Cr 2 O 7 nitrat (matrix polietilen velike filter, 4 C 1-2 meseca dependent) gustine fosfati, TP (matrix polietilen velike filter (species 1-2 meseci dependent) gustine dependent), 4 C pesticidi staklo (solvent 4 C 24h washed) selen staklo ili bor-silikat kiselost na ph 1,00 1 mesec silikati polietilen kiselost sa H 2 SO 4, 24h filter, 4 C sulfati polietilen ili staklo 4 C 1 nedelja surfaktanti staklo specific to type - Ukupni ostatak polietilen ili staklo 4 C 24h Legenda: BOD (engl. Biological Oxygen Demand); COD (engl. Chemical Oxygen Demand) Posude za uzorak Posude za uzorak bi trebalo napraviti od visoko kvalitetnog materijala kao što je kvarc, borsilikatno staklo, polietilen, polipropilen, polietilen visoke gustoće (engl. high-density polyethilene - HDPE) i politetrafluoroetilen (engl. polytetrafluoroethylene - PTFE). Posebna paţnja mora se obratiti kako posude ne bi kontaminirale uzorak, ili uklonile analit adsorpcijom. Staklo, ili borsilikatne posude, mogu da uvećaju koncentraciju silikata i natrijuma uzorka i omoguće aktivne lokacije za uklanjanje nekih metalnih jona. Fluoridi reaguju sa staklom i pesticidima i ugljovodonici se adsorbuju na polietilenske posude. Polietilen i HDPE se 55

56 preporuĉuju za nutriente i tragove metala. Staklo se preporuĉuje za srodne parametre kao što je biološke potrošnja kiseonika (BPK) i hemijska potrošnja kiseonika (HPK) i za organske smeše kao što su pesticidi Procedura čišćenja Zidovi posuda za uzorak su odliĉna podloga za bakterije, ĉesto podrţavaju razvoj bakterija i zato je neophodno rigorozno ĉišćenje laboratorijskog pribora. Za odreċivanje nutrienata (nitrati i fosfati), posude bi trebalo oĉistiti preko noći sa beznutrientnim detergentom, isprati sa ultra ĉistom vodom, potopiti u 10%-nu HCl preko noći i onda isprati sa ultra ĉistom vodom. Za tragove metala, plastiĉne posude bi trebalo oprati kiselinom sa 1 mol/dm 3 rastvorom azotne kiseline preko noći, a zatim isprati sa ultra ĉistom vodom. Za organske smeše, ukljuĉujući i pesticide i herbicide, pranje staklenih boca hromnom kiselinom je preporuĉeno, praćeno sa ultra ĉistom vodom i na kraju isprano sa odgovarajućim organskim rastvaraĉem (heksan). U svim sluĉajevima posude bi trebalo isprati najmanje dva puta pre analize, da bi se uporedno merenje izvelo kako bi se proverilo da se kontaminacija uzorka nije desila. Hromna ili hrom-sumporna kiselina se koristi za pranje i ĉišćenje staklenih sudova i aparature. Rastvor hrom-sumporne kiseline priprema se na sledeći naĉin: 15 g sitno stucanih kristala kalijum-dihromata (K 2 Cr 2 O 7 ) rastvori se u 100 cm 3 vruće vode. Kada se rastvor ohladi, dodaje se paţljivo i uz stalno mešanje 100 cm 3 conc. H 2 SO 4. Kada se tako pripremljen rastvor ohladi na sobnoj temperaturi, spreman je za upotrebu. Sveţ pripremljen rastvor ima crveno-smeċu boju koja se tokom upotrebe gubi i na kraju postaje zelena, kada više nije za upotrebu. Pri radu sa hrom-sumpornom kiselinom treba biti veoma obazriv, jer lako dolazi do opasnih (po zdravlje) opekotina Filtracija Proces filtracije uzorka je ĉesto neophodan za analizu sveţe vode, naroĉito kada se partikularne i rastvorene frakcije mere odvojeno. Generalno filtracija se vrši korišćenjem filtera od 0,45 ili 0,2 μm, sa frakcijom koja se operaciono oznaĉava sa rastvorljivim (ili rastvorenim) i materijom (i biotiĉke i abiotiĉke), koja se prikuplja na filteru i definiše kao zadrţana. Filtriranje uklanja zadrţane ĉestice koje mogu da prouzrokuju smetnje u merenju, kao što je rasipanje svetlosti u spektrofotometriji. Filtriranje kroz filter od 0,2 μm uklanja većinu bakterija i planktona koji bi mogli posle povećati koncentraciju analita, naroĉito nutrienata tokom skladištenja. Kao i kod posuda za uzorak, filtraciona aparatura (ukljuĉujući individualne filtere) mora biti oprana pre upotrebe sliĉnom procedurom pranja kiselinom i ispiranja ultra ĉistom vodom. Filtraciona procedura se moţe sprovesti pod pozitivnim pritiskom vakuuma. Ipak, povećanje viška pritiska treba izbeći, jer moţe doći do pucanja ćelija algi i znaĉajno izlivanje intercelularnog sadrţaja u uzorak. Filteri variraju u zavisnosti od kategorije (dubinske, ili prekrivene), strukture, veliĉine pora i kompozicija sa ispravnim izborom filtera se konaĉno zasniva na parametru koji nas zanima. Za dubinske filtere, efektivna veliĉina pora se menja kako se filteri sve više pune ĉesticama, dok na prekrivene ovo ne utiĉe. Filteri koji su najviše u upotrebi za analizu vode su filteri na bazi celuloze, staklena vlakna, polikarbonati, PVC, i PTFE. 56

57 Skladištenje i konzervacija Ako trenutna analiza nije moguća, slatkovodni uzorci se moraju konzervisati i skladištiti da bi se saĉuvala originalna koncentracija analita u okvirima granica taĉnosti potrebnim za odreċenu metodu. U velikom broju literaturnih podataka predstavljena su razliĉita mišljenja o efektivnosti razliĉitih konzervacionih metoda. Ipak, hlaċenje uzorka (rashlaċenje i zamrzavanje) i acidifikacija (zakišeljavanje) su najrasprostranije metode konzervacije uzorka. Za tragove metala, zakišeljavanje uzorka do ph vrednosti manje od 2,00 je najviše rasprostranjena metoda konzervacije. Ovaj proces ne samo da eliminiše biološki razvoj, već i smanjuje mogućnost adsorpcije na zidove posude. Za nutriente, teško je izabrati jednu pouzdanu metodu zbog specifiĉnih karakteristika matriksa (tvrdoća, slanoća, razloţene biološke materije i bakterijski nutrientni prinos) na lokaciji za uzorkovanje. U nahvatanoj kredi tamo gde je koncentracija kalcijuma velika, zamrzavanje uzorka nije preporuĉljivo zbog mogućnosti koprecipitacije neorganskog fosfora sa kalcitom kada se otapa uzorak. Skladištenje na 4 C je veoma preporuĉljivo, ĉesto uz dodatak hemijskih aditiva poput hloroforma da se spreĉi biološko razviće. Ipak, hloroform se ne sme upotrebljavati u visoko organskim sadrţajima, jer je moguće oslobaċanje celularnih enzima u uzorak Analitičke tehnike (Hunt and Wilson, 1986; GraĊevinski fakultet, 2006; Panić, 2009) Postoji nekoliko alternativnih metoda analize dostupne za svaki parametar u sveţoj vodi, od kojih konaĉan izbor zavisi od: l. intervala koncentracije koja treba da se utvrdi; 2. potrebne taĉnosti i preciznosti; 3. potrebne selektivnosti; 4. maksimalnog vremena izmeċu uzorkovanja i analize; 5. cene u odnosu na ciljeve analize. Poţeljno je svaki parametar pratiti in situ. Najvaţnije je uzeti u obzir taĉnost i preciznost prikupljenih podataka na najekonomiĉniji naĉin. U tabeli dat je opšti prikaz opštih analitiĉkih tehnika za odreċivanje vaţnih hemijskih parametara u sveţoj vodi. Tabela Opšte tehnike za analizu razliĉitih komponenti sveţe vode (Rajković, 2010) parametar/analyt alkalitet antimon aluminijum barijum BOD bromidi Tehnika titrimetrija atomska apsoprciona spektrofotometrija (AAS) AAS AAS merenje rastvorenog kiseonika posle inkubacije kapilarna elektroforeza, flow injection analysis (FI), jonska hromatografija (IC) 57

58 kadmijum kalcijum CO 2 ugljenik, organski hloridi Hlor-fenoksi kiselinski herbicidi(cph) hlor hrom COD bakar cijanidi fluoridi ukupna tvrdoća vode jodidi gvoţċe olovo magnezijum mangan ţiva nikl azot (u razliĉitim oblicima) organohlorni insekticidi organofosforni pesticidi polinuklearni aromatiĉni ugljovodonici ph fosfor (razliĉiti oblici) kalijum selen silicijum srebro natrijum sulfati turbiditet (zamućenost) vanadijum cink anodna striping voltametrija, AAS AAS titrimetrija, kalkulacijom (na osnovu merenja ph i alkaliteta sagorevanje na visokim temperaturama sa IR detektorom, vlaţna digestija sa spekrtofotometrijskim detektorom FI, IC, titrimetrija Gasno-masena hromatografija, teĉna hromatografija titrimetrija AAS, IC titrimetrija AAS FI, jon-selektivne elektrode, titrimetrija, IC FI, IC, jon-selektivne elektrode titrimetrija AAS, voltametrija, IC AAS, FI AAS, anodna striping voltametrija AAS, IC AAS AAS AAS FI, IC, jon-selektivne elektrode, titrimetrija gasna hromatografija sa MS detekcijom gasna hromatografija sa MS detekcijom gasna hromatografija, teĉna hromatografija jon-selektivne elektrode FI, IC AAS, IC AAS FI AAS AAS, IC kapilarna elektroforeza, FI, IC nefelometrija, potenciometrija AAS AAS 58

59 Atomska apsorpciona spektometrija Atomska apsorpciona spektrometrija je ĉesto upotrebljavana za odreċivanje širokog kruga elemenata, kao što je prikazano u tabeli Tehnike kao što su plamen, grafitne peći, izrada hidrida i hladno isparavanje se upotrebljavaju. Merenje se vrši odvojeno za svaki elemenat koji nas zanima kako bi se postigla kompletna analiza. Ovakve tehnike su relativno spore. Osetljivije, ali i skuplje, više elementarne analitiĉke tehnike kao što su induktivno uparene plazmo-atomska emisiona spektometrija i induktivno uparena plazmomasena spektometrija se mogu upotrebljavati u niţim (μg/dm 3 i ispod) granicama detekcije. Ovi detektori se takoċe mogu upariti sa separacionim sistemima ako su specijalni podaci (Cr(III) i Cr(VI)) su potrebni Jon-selektivne elektrode Jon-selektivne elektrode (engl. Ion-selective electrode - ISEs) su potenciometrijski senzori koji ukljuĉuju selektivne membrane kako bi se uticaj matriksa smanjio na minimum. Najĉešće upotrebljavana je ph elektroda, koja sadrţi tanku staklenu membranu koja reaguje na koncentraciju H + -jona u rastvoru. Drugi parametri koji se mogu meriti ukljuĉuju fluor, brom, azot, i kadmijum, i gasove u rastvoru kao što su amonijak, ugljen-dioksid, azot-oksid, i kiseonik. JSE imaju limite koji ukljuĉuje nedostatak selektivnosti i osetljivosti i probleme povezane sa odrţavanjem elektroda. Detekcioni limit za azot, na primer je tipiĉno 0,098 mg/dm 3 za komercijalne ureċaje i hlor predstavlja velikog ometaĉa analize (interferent) Temperatura vode Optimalna temperatura vode se kreće oko 8-12 C. Pravilnikom o higijenskoj ispravnosti vode za piće (Sluţbeni list SRJ br. 42/98) nije regulisana temperatura vode za upotrebu, jer nema direktan higijenski znaĉaj. S druge strane povišena temperature vode olakšava razvoj patogenih mikroorganizama. Temperatura se meri ţivinim termometrom, ili drugim termometrijskim ureċajem (u C) Miris vode Osnovni zahtev kvaliteta vode je da ona bude bez mirisa, ukusa i boje. Prisustvo mirisa ukazuje najĉešće na kvalitativnu neispravnost vode jer miris dolazi od u vodi prisutnih i rastvorenih organskih i neorganskih materija. Ĉulom mirisa se moţe ĉesto prepoznati prisustvo organskih materija za ĉiju su detekciju potrebne precizne hemijske metode, pa se u ovom sluĉaju moţemo osloniti na ĉula. Miris se moţe opisati po nama poznatim sliĉnim mirisima kao što su aromatiĉni miris cveća i voća, miris bare, trave, ribe. Kvantifikacija mirisa vrši se po Gartnerovoj skali kao: jedva primetan, primetan, izraţen, veoma izraţen i odbojan. Kao i u većini drugih merenja uzorak se poredi sa bezmirisnim standardom koji se priprema prevlaĉenjem vode preko aktivnog uglјa Ukus vode Ukus vode je odreċen mineralnim sastavom, sadrţajem gasova i temperaturom. Voda ima osveţavajući ukus samo ukoliko su ove vrednosti u granicama higijenske normale. Osim u 59

60 sluĉaju nekih mineralnih voda, ukus je najĉešće znak neispravnosti vode. Ispitivanje ukusa se vrši zagrevanjem uzorka do 40 C i njegovim zadrţavanjem u ustima do nekoliko sekundi kako bi došli u kontakt sa receptorima u ustima Određivanje boje vode Boja predstavlja optiĉko svojstvo vode. Boja vode posledica je apsorpcije i refleksije svetlosti odreċene talasne duţine, bez skretanja talasnih duţina. Mutnoća vode je takoċe optiĉko svojstvo vode. Mutnoća vode je posledica prisustva nerastvornih materija zbog kojih dolazi do skretanja svetlosti. U praksi je teško povući granicu izmeċu boje i mutnoće vode. Boja vode potiĉe od materija razliĉitog porekla. Primer: joni gvoţċa u vodi imaju karakteristiĉnu boju, a od prisustva kiseonika zavisi intenzitet boje (ţuta, ili crvena). Najĉešće na boju vode utiĉe sadrţaj organskih materija (ţuta boja, boja ĉaja). Boja kao parametar ne spada u toksiĉne parametre, ali se nalazi na EPA (engl. Environmental Protection Agency - Agencija za zaštitu ţivotne sredine) listi sekundarnih (estetskih) parametara i utiĉe na izgled, a ponekad i na miris vode. Boja vode odreċuje se i meri kolorimetrijskim metodama i izraţava brojem. Boju treba odrediti na licu mesta, nakon uzimanja uzorka, a jedinica boje bazirana je na platina-kobalt (Pt-Co) standardnom rastvoru koji formira ţutu boju. Prema Pravilniku o higijenskoj ispravnosti vode za piće (Sluţbeni list SRJ br. 42/98) propisana je maksimalna dopuštena vrednost boje od 5 stepeni kobalt platinske skale. U vanrednim prilikama ova vrednost ima vrednost od 50 stepeni kobalt platinske skale. Postupak za određivanje boje: Boja vode se odreċuje poreċenjem sa bojom standardnih rastvora pomoću kolorimetrijskog komparatora, ili spektrofotometrijski. Za intenzivne boje ispitivanog uzorka potrebno je uzorak pre odreċivanja razblaţiti. Boja ispitivanog uzorka se nakon razblaţivanja, izraĉunava prema sledećoj formuli: C 0 = C 1 R = C 1 V 1 /V 0 gde je: V 1 zapremina razblaţenog uzorka, cm 3, V 0 zapremina uzorka, cm 3 C 1 boja razblaţenog uzorka, C 0 boja uzorka. Razblaţenje, R, se izraţava kao koliĉnik V 1 /V 0. Određivanje boje platina-kobaltnom (Pt-Co) standardnom metodom (2-200 Pt-Co jedinica) Chlorine, Total, Bulk Powder, 8167 Primena metode: za odreċivanje boje vode za piće, otpadne vode i morske vode. Uputstvo za rad: Pre merenja podesiti ph vrednost vode na 7,6 uz pomoć 1,0 mol/dm 3 HCl, ili 1,0 mol/dm 3 NaOH. Za odreċivanje boje uzorka potrebno je talasnu duţinu podesiti na 465 nm. Za merenje minimalna potrebna koliĉina uzorka je 6 dm 3. Za testiranje opreme koristiti nefiltriranu dejonizovanu vodu. 60

61 3.9. Određivanje mutnoće vode Mutnoću vode ĉine suspendovane i koloidne ĉestice u vodi. Mutnoća se meri poreċenjem svetlosnih efekata koji se odvijaju prolaskom svetlosti kroz uzorak i kroz standard. Što je veći intenzitet skretanja svetla, što je veća interferencije, veća je i mutnoća uzorka. Izraţava se u nefelometrijskim jedinicama mutnoće (engl. nephelometric turbidity units (NTU)) i u sadrţaju SiO 2 u vodi izraţenim u mg/dm 3. Mutnoća vode potiĉe od: suspendovanih ĉestica gline, ĉestica mulja, finih, sitnih organskih i neorganskih materija, rastvorenih, obojenih organskih materija, mikroskopski sitnih ţivih organizama i planktona. Mutnoća daje vodi neprozirnost. Mutnoća se meri i odreċuje u laboratorijama i na licu mesta (engl. on-site) u rekama. U periodu niskog vodostaja mnoge reke imaju ĉistu, jasnu, zelenkastu, prozirnu boju, imaju nisku mutnoću, manju od 10 NTU-a. U kišnom periodu, ĉestice sa obale se spiraju i rastvaraju u vodi, voda postaje blatnjava i obojena, što ukazuje na visoku mutnoću. Tokom visokog vodostaja, brzina vode je veća, koliĉina vode koja protiĉe je veća i ona doprinosi lakšem i brţem spiranju suspendovanih materija sa dna, što uzrokuje veću mutnoću vode. Prema Pravilniku o higijenskoj ispravnosti vode za piće (Sluţbeni list SRJ br. 42/98) propisana je maksimalna dopuštena vrednost mutnoće do 1 NTU. U vanrednim prilikama ova vrednost ima vrednost od 6 NTU. Postupak: Uzorak se dobro izmućka, saĉeka se da nestanu vazdušni mehurići i sipa se u turbidimetrijsku kivetu. Mutnoća u nefelometrijskim jedinicama proĉita se direktno sa skale aparata, ili iz odgovarajuće standardne krive Elektroprovodljivost, κ Provodljivost, κ, je elektriĉno svojstvo vode. Voda i vodeni rastvori u zavisnosti od koncentracije jona mogu da provode struju. Provodljivost zavisi od jona prisutnih u vodi, od koncentracije jona, pokretljivosti i naelektrisanja jona, kao i od temperature na kojoj se odreċuje provodljivost. Prema Pravilniku o higijenskoj ispravnosti vode za piće (Sluţbeni list SRJ br. 42/98) propisana je maksimalna dopuštena vrednost provodljivosti (u μs, na 20 C, odnosno 293,15 K) do 1000 μs, a u vanrednim prilikama do 2500 μs. U SI sistemu jedinica, provodljivost se izraţava u simensima (S). Reciproĉna veliĉina je otpornost, R, ĉija jedinica je om (Ω). Obiĉno se meri specifiĉna provodljivost, κs, koja se izraţava u μs/cm. Provodljivost, κ, je obrnuto proporcionalna otpornosti, R: 61

62 κ = Specifiĉna provodljivost, κs, rastvora se odreċuje instrumentalno, merenjem otpornosti rastvora koji se nalazi izmeċu dve nepokretne, hemijski inertne elektrode, ili automatski, pomoću konduktometra, koji se sastoji iz sonde za direktno merenje provodljivosti. Postupak za određivanje specifične provodljivosti, κs Provodljivost uzorka se odreċuje na konduktometru. Odmeriti 100 cm 3 ispitivanog uzorka u laboratorijsku ĉašu. Uroniti sondu konduktometra u rastvor. Pritisnuti funkcijsku tipku READ i oĉitati vrednost za provodljivost ph vrednost Prema Pravilniku o higijenskoj ispravnosti vode za piće (Sluţbeni list SRJ br. 42/98) propisana ph vrednost je od 6,80-8,50. Određivanje i merenje ph vrednosti ph vrednost se odreċuje metodom direktne potenciometrije. Instrument za odreċivanje ph vrednosti naziva se ph-metar. Za merenje ph vrednosti koristi se par elektroda: indikatorska (staklena) i referentna (kalomelova, ili srebro-srebro-hloridna) elektroda. Merenje potencijala indikatorske elektrode svodi se na merenje elektromotorne sile (EMS) sprega: indikatorska elektroda /ispitivan rastvor/ referentna elektroda. Sipa se 100 cm 3 uzorka za analizu u laboratorijski pehar, uroni se elektroda ph metra u rastvor nepoznate ph vrednosti i pritisne funkcijska tipka za merenje ph vrednosti Određivanje sadržaja hlorida Hloridi su većinom jedinjenja koja dobro kristališu i u vodi su lako rastvorna. Olovo(II)-hlorid i paladijum-hlorid su samo veoma malo rastvorni, a Hg(I)-, Cu(I)-, Ag(I)-, Tl(I)- i Au(III)-hloridi praktiĉno su nerastvorni. Hloridi se, po pravilu, ne razlaţu dejstvom toplote (hloridi zlata i platine su jedini izuzeci) i relativno su postojani prema vodi, mada neki, na primer hloridi antimona, bizmuta i elemenata, poznatih kao polumetali (metaloidi), koji pokazuju samo slabe metalne osobine, daju sa vodom oksi-hloride, na primer: BiCl 3 + H 2 O BiOCl + 2HCl Ovo ponašanje stoji u vezi sa jaĉinom kiseline baze. Hloridi jakih baza ne hidrolizuju u vodenom rastvoru dok hloridi slabih baza su u velikoj meri hidrolizovani. 62

63 Morova metoda odredivanja halogenida (Rajković i Sredović, 2009) Morova metoda je metoda direktnog odreċivanja halogenida (hlorida, bromida, jodida) standardnim rastvorom srebro-nitrata. Kao indikator se koristi kalijum-hromat, odnosno hromatjon, koji u završnoj taĉki titracije reaguje sa jonima srebra i gradi crvenkast talog srebrohromata: Reakcija titracije: Ag + (aq) + X - (aq) Reakcija završne tačke: 2Ag + + CrO 4 2- AgX (s) AgCrO 4 (s) Iz rastvora u kome se nalaze joni hlorida i hromata, dodatkom jona srebra, dolazi prvo do izdvajanja srebro-hlorida. Razlog je sledeći: 1. rastvorljivost taloga srebro-hromata je veća od rastvorljivosti srebro-hlorida 2. koncentracija hlorid-jona je veća u odnosu na hromat-jone, pa se brţe prekoraĉi proizvod rastvorljivosti srebro-hlorida. U ekvivalentnoj taĉki, kada proreaguje celokupna koliĉina halogenid-jona u rastvoru koji je bele boje prva kap viška jona srebra gradi crvenkast talog sa hromat jonom, ĉime se oznaĉava završna taĉka titracije. OdreĊivanje Morovom metodom vrši se u neutralnoj, ili slabo alkalnoj sredini. U kiseloj sredini hromat-jon prelazi u dihromat-jon, koji sa jonima srebra gradi rastvoran srebrodihromat. U jako alkalnoj sredini joni srebra bi se taloţili u obliku srebro-oksida. Skoro sve vode u prirodi, kao i otpadne vode, sadrţe hlorid-jone. Voda za piće sadrţi do 30 mg/dm 3 hlorida. Sa higijenskog gledišta voda za piće ne treba da sadrţi više od 200 mg/dm 3 hlorida. Ukoliko je koncentracija veća, voda ima slan ukus, naroĉito ako voda sadrţi i dosta natrijum-jona. Prema Pravilniku u vodi za piće propisana je granica od 200 mg/dm 3. Granica podnošljivog ukusa u vodi za piće je 250 mg/dm 3. Prenese se pipetom deo uzorka za ispitivanje od 100 cm 3, ili manja zapremina uzorka razblaţenog do 100 cm 3 u normalni sud od 100 cm 3, ili uz drţanje prema beloj pozadini, u bocu po Erlenmajeru, ili u ĉašu. Doda se 1 cm 3 indikatorskog rastvora kalijum-hromata. Rastvor se titriše dodavanjem rastvora srebro-nitrata u kapima, sve dok se boja rastvora ne promeni u crvenomrku. Kada zapremina sredstva za titraciju premašuje 25 cm 3, ponavlja se odreċivanje uz upotrebu birete veće zapremine, ili manje zapremine dela uzorka za ispitivanje. Rastvor slepe probe ĉini 100 cm 3 vode umesto uzorka, titracija se vrši na isti naĉin kao kod uzorka samo ne treba da se troši više od 0,2 cm 3 rastvora. U suprotnom treba proveriti ĉistoću vode Azotna jedinjenja u vodi: amonijak (NH 3 ), nitrati (NO 3 - ) i nitriti (NO 2 - ) (SRPS, 1990; Rajković i Novaković, 2007) Vezani azot iz Ċubriva je glavni uzrok izmene prirodnog kruţnog ciklusa tog elementa. Unošenje velikih doza azotnih Ċubriva izaziva brzo narastajući priliv ispranog azota i azota denitrifikacije. To je posledica niskih koeficijenata usvajanja azotnih Ċubriva od strane biljaka i sniţenja tih 63

64 koeficijenata sa porastom unetih doza. Osim toga, sistematska primena velikih doza azota dovodi do obogaćivanja prehranjenih biljaka štetnim jedinjenjima i do nepovoljnih izmena samog zemljišta. Ispiranje pokretljivih mineralnih oblika azota (NH 4 +, NO 3 ) površinskim vodama i vodama padavina moţe dovesti do lokalnih zagaċenja pijaćih rezervoara i reka. Sliĉna zagaċenja i razvitak patogenih mikroflora u izvorima pijaće vode dovodi do trovanja ţivotinja i ljudi. Osim toga, u vodenim rezervoarima i rekama kao rezultat sakupljanja velikih koliĉina azota, razvija se proces eutrofikacije, koji predstavlja prekomeran rast vodenih biljaka izazvan viškom nitrata, nitrita i fosfata iz mineralnih Ċubriva dospelih u vodu i oni prestaju da budu izvori pijaće vode. Nitrati su krajnji proizvod oksidacije, odnosno, mineralizacije organskih supstanci koje sadrţe azot. Njihovo prisustvo u vodi znak je starog zagaċenja vode organskim supstancama. Mogu biti i neorganskog porekla. Ali, bez obzira na poreklo, nitrati su štetni za organizam ukoliko ih u vodi za piće ima u većoj koncentraciji od dozvoljene. Po preporukama SZO, a i po našim propisima, graniĉna vrednost za nitrate (kao NO 3 ) u vodi za piće je 50 mg/dm 3. Sadrţaj nitrata u razliĉitim izvorištima vodosnabdevanja je razliĉit. U površinskim vodama varira i kreće se od niskih koncentracija koje iznose 0-18 mg/dm 3 do visokih, usled upotrebe mineralnih Ċubriva koje dostiţu vrednosti od nekoliko stotina mg/dm 3 (Nivo koncentracije nitrata u nekim izvorima vode je, zbog prevelikog korišćenja mineralnih Ċubriva, postao fatalan za neke ţivotinje, a još nije opasan za ljude. Struĉnjaci sa drţavnog Univerziteta Oregon ustanovili su da je odreċena koncentracija nitrata, koja se smatra bezbednom za ljude, izuzetno opasna po ţivotinjski svet, naroĉito za razne vrste ţaba i salamandere. U zapadnim zemljama dozvoljeni nivo nitrata u 1 dm 3 vode je do 10 mg, meċutim, već nivo od 11 mg/dm 3 izuzetno štetno deluje na pomenute ţivotinje. Ustanovljeno je da se usled povišene koncentracije nitrata kod ovih ţivotinja javljaju razliĉiti simptomi, poĉev od smanjene aktivnosti, gubitka osećaja za ravnoteţu, nastanka raznih fiziĉkih deformiteta, pa i do smrti. Smatra se da je ova pojava problem sa kojim će se ĉovek tek suoĉiti, jer sve više postaje oĉigledno da nitrati mogu biti opasni po zdravlje. Iako za sada ĉovekovo zdravlje nije ugroţeno, verovatno je samo pitanje koliko još treba da se poveća koncentracija nitrata u vodi da bi i ljudi poĉeli da osećaju njegovo dejstvo. Nitrati sa površine zemlje sporo prodiru do podzemnih voda, ali kada do njih dospeju, zadrţavaju se decenijama, ĉak i kada se smanji koliĉina nitrata na površini. Ukoliko je koncentracija nitrata u vodi za piće veća od 50 mg/dm 3, ona postaje glavni put njihovog unošenja u organizam, a inaĉe se oni u organizam najĉešće unose hranom, a naroĉito povrćem. Nitrati se u organizmu redukuju u nitrite koji su uzrok nastanka methemoglobinemije. Nitriti nastaju oksidacijom amonijaka, ali i redukcijom nitrata, i uvek su znak sveţeg fekalnog zagaċenja vode. Redukcija nitrata u nitrite nastaje pri visokoj ph vrednosti vode i pod uticajem bakterija. Oni uĉestvuju u oksidaciji hemoglobina u methemoglobin koji nije u stanju da transportuje kiseonik dalje od tkiva. Nastala methemoglobinemija se ispoljava cijanozom, asfiksijom, a ponekad i smrtnim ishodom i javlja se kod odojĉadi ukoliko se voda bogata nitritima koristi za pripremanje hrane, napitaka i kao voda za piće. 64

65 Dozvoljena graniĉna vrednost za nitrite u vodi za piće iznosi 0,03 mg/dm 3. Amonijak je takoċe znak sveţeg fekalnog zagaċenja vode, osim ako ne potiĉe iz dubokih podzemnih voda kada ne mora biti znak fekalnog zagaċenja. Zbog toga je za procenjivanje kvaliteta vode sa zdravstvenog aspekta neophodno znati dubinu vodonosnog sloja iz kojeg se dobija voda. Graniĉna vrednost za amonijak u vodi za piće je 0,1 mg/dm 3, a iznad ove vrednosti amonijak menja miris i ukus vode Redukcija asimilarnog nitrata U globalnom okruţenju (ţivotnoj sredini), azot u obliku NO 2, ili NO 3 je asimiliran u biomasu kao amonijak. Ova redukcija je katalizovana sa dva asimilovana enzima (engl. nitrite reductase and nitrate reductase) i mogu je izvršiti biljke, gljive i prokariote (engl. prokaryotes). Ovaj proces dominira kada su male zalihe redukovanog azota. Tabela Odabrane metode za odreċivanje azotnih jedinjenja u vodi Vrsta Nitrati i nitriti Amonijak Organski azot Metoda i opis Direktno odreċivanje: U elektrohemijskim postupcima, koriste se jonselektivne elektrode. Kod spektroskopskih metoda, UV-spektrofotometrijski mogu se razdvojiti nitrati i nitriti, nitriti se mogu prvi izdvojiti. Indirektno određivanje: Postupak koji se zasniva na prevoċenju nitrata u nitrite (na primer, kadmijumom) merenjem nitrita direktno, ili preko derivata. Hromatografija: Joni se razdvajaju korišćenjem jonske hromatografije, jonoizmenjivaĉke, jon-enkluzionom i joninterakcionom tehnikom. Flow injection analisis (FIA): Ovaj svestrani metod moţe biti u kombinaciji sa razliĉitim naĉinima detekcije (na primer: spektrofotometrijski, luminescencija, elektrohemijski postupak). Titrimetrijsko određivanje: Volumetrijska titracija (na primer, kiselina-baza) koristi se da bi se odredila koncentracija amonijaka. Indofenol plava kolorimetrija: Amonijak reaguje sa fenolom i nastaje plava boja (indofenol apsorbuje na talasnoj duţini od nm). Amonijak-selektivna elektroda: Ove elektrode su elektrohemijska ćelija u kojima je potenciometrijski signal u korelaciji sa koncentracijom amonijaka. Hromatografske tehnike: Metode koje ukljuĉuju odvajanje komponenti u smeši, na primer, gasna hromatografija, teĉna hromatografija i jonska hromatografija: FIA Kjeldah metoda: Organski azot se pretvara u amonijak koristeći metale kao što su ţiva i selen, kao katalizatore. Fotohemijska oksidacija: Ova metoda podrazumeva korišćenje UVzraĉenja dekomponovanjem organske materije, tokom koje se 65

66 organski azot oksiduje do nitrata. Visoka temperatura sagorevanja: Tokom pirolize na C, organski azot se pretvara u NO, koji moţe biti izdvojen hemiluminiscencijom, ili će preći u N 2, zbog toplotne provodljivosti. Koroleff metoda: U snaţnoj alkalnoj reakciji ukupan azot oksiduje do nitrata pomoću kalijum-peroksidsulfata. FIA Denitrifikacija Denitrifikacija (often reffered to as dissimilatory nitrate reduction) je mikrobiološka redukcija NO 3 u N 2. Reakcija je zasnovana na organskom ugljeniku kao donora elektrona (CH 2 O je uobiĉajeno koristi) i prikazana je sledećim reakcijama: 2NO 3 + CH 2 O 2NO 2 + CO 2 + H 2 O 4NO 2 + 3CH 2 O + 4H + 2N 2 + 3CO 2 + 5H 2 O Mnoge bakterije uzimaju organsku materiju dok iskorišćavaju NO 3 kao njihov elektronski akceptor. Stoga, denitrifikacija se moţe brzo odigravati u prisustvu organske materije, u zemljištu koje nema kiseonika i uz pomoć bakterija. Ove denitrifikatore ĉine mnogo razliĉitih vrsta: gram-pozitivne i gram-negativne bakterije, kao i arhaee (engl. archaea), od kojih su neke termofili (engl. thermophilic), a ostali halofili (engl. halophilic) Amonifikacija Ovaj proces ukljuĉuje raspadanje organskog azota (iz zemljišta, ili vodenih rastvora) u NH 3 i NH 4 +. Heterotropska bakterija je u principu odgovorna za ovaj proces amonifikacije, upijajući organski azot i kao proizvod ostavlja NH 3 i NH 4 +. Ove vrste azota se onda mogu reciklirati nazad u biosferu Određivanje amonijaka u amonijum-solima U direktnoj metodi, na rastvor amonijumove soli deluje se rastvorom jake baze (na primer, NaOH) i smeša destiluje. Amonijak je kvantitativno izbaĉen i apsorbovan u višku standardnog rastvora kiseline. Višak kiseline se retitriše u prisustvu indikatora metil crveno (ili metiloranž, metiloranž-indigo karmin, bromfenol plavo, ili bromkrezol zeleno). Svaki cm 3 monoprotonske kiseline koncentracije 1 mol/dm 3 ekvivalentan je 0, g NH 3 : NH OH NH 3 (g) + H 2 O Procedura (direktna metoda). Aparatura za odreċivanje amonijaka u amonijum-solima prikazana je na slici Da bi se pruţila fleksibilnost, prihvatni sud je spojen sa kondenzatorom pre zgloba, što olakšava spajanje i boce i kondenzatora pri sklapanju aparature. Boca moţe imati okruglo dno ( cm 3 ), ili kao što je prikazano na slici Kjeldalovom bocom. Kjeldalova boca je posebno pogodna kada se azot u organskoj komponenti odreċuje Kjeldalovom metodom: po završetku apsorbovanja sa koncentrovanom sumpornom 66

67 kiselinom, hlaċenja i razblaţivanja sastojaka, boca se priĉvršćuje za aparaturu. Svrha prihvatnog suda je da spreĉi kapljice NaOH da se ukljuĉe u proces destilacije. Niţi kraj kondenzatora se moţe uroniti u odgovarajući sud (na primer koniĉna boca) koja sadrţi rastvorne standardne kiseline poznate zapremine. Dostupna oprema za komercijalnu destilaciju u kojoj se koristio levak za ceċenje, zamenjen je specijalnim sudom za dodavanje teĉnosti, sliĉnog oblika kao i levak za ceċenje, ali ispust i grlo su zamenjeni malim vertikalnim zglobom koji se moţe zapušiti konusnim staklenim štapićem. Ova modifikacija je posebno korisna kada je potrebno odraditi veći broj odreċivanja, zato što je oĉigledno da je staklo lepljivo posle duţeg kontakta sa koncentrovanim rastvorom NaOH. Slika Aparatura za odreċivanje amonijaka u amonijum-solima Postupak: Izmeri se 1,5 g amonijum-hlorida, prenese se u merni sud od 250 cm 3, dopuni destilovanom vodom do merne crte i dobro promućka. Pipetom se prenese 50 cm 3 u bocu za destilovanje i rastvori sa 200 cm 3 destilovane vode i doda par granula Al 2 O 3 da bi se obezbedilo normalno kljuĉanje u kasnijoj destilaciji. U prihvatni sud sipa se 100 cm 3 rastvora HCl koncentracije 0,1 mol/dm 3 i sklopi se sud tako da kraj kondenzatora ispušta kapljice kondenzata direktno u kiselinu. Prethodno treba proveriti da li su svi zglobovi namešteni ĉvrsto. Dodavanje se vrši tako što se otvori sud, doda rastvor baze i odmah nakon dodavanja zatvori. Zagreva se boca plamenikom tako da rastvor lagano kljuĉa. Nastavlja se destilacija minuta do kada bi sav amonijak trebao da preċe u prihvatni sud i otvori dovod pre pomeranja plamenika. Odvoji se kondenzator od Kjeldalove boce. Kondenzator se ispira destilovanom vodom, doda nekoliko kapi indikatora metil crveno (Promena boje u završnoj taĉki titracije zapaţa se pomoću mešanog indikatora metil crveno-bromkrezol zeleno (pripremljeni od 1 dela 0,2%-nog rastvora metil crvenog u etanolu i 3 dela 0,1%-nog rastvora bromkrezol zelenog u etanolu)), u prihvatni sud i 67

68 titriše se standardnim rastvorom NaOH koncentracije 0,1 mol/dm 3, sve dok se rastvor ne oboji u ţuto. Ispitivanje se ponavlja najmanje još dva puta. Maseni udeo, u %, amonijaka u amonijum-solima izraĉunava se na osnovu odnosa: 1 cm 3 0,1 mol/dm 3 HCl 1,703 mg NH 3 U indirektnoj metodi amonijum soli (osim karbonata i hidrogenkarbonata) se zagrevaju do kljuĉanja sa poznatim viškom standardnog rastvora natrijum-hidroksida. Kljuĉanje se obavlja sve dok višak amonijaka se ne izdvoji isparavanjem. Višak natrijum-hidroksida titriše se standardnim rastvorom kiselina, uz metil crveno (ili metiloranž-indigo karbin) kao indikator. Procedura (indirektna metoda). Izmeri se 0,1-0,2 g amonijumove soli i prenese u sud od 500 cm 3 (engl. Pyrex conical flask) i doda 100 cm 3 standardnog rastvora NaOH koncentracije 0,1 mol/dm 3. Postavi se odvodna cev, u kojoj se nalazi filter hartija u rastvoru ţiva(i)-nitrata (Hg 2 (NO 3 ) 2 ) da bi se spreĉili mehaniĉki gubici. Smeša se zagreva sve dok se ne obezboji crna boja pare. Ohladi se rastvor, doda par kapi indikatora metil crveno i titriše standardnim rastvorom HCl koncentracije 0,1 mol/dm 3 sve dok promene boje indikatora. Postupak se ponavlja najmanje još dva puta i izvodi proraĉun kao kod direktne titracije Određivanje organskog azota Kjeldalovom metodom (The Kjeldahl procedure) Mada su danas poznati mnogi hemijski i fiziĉki postupci za odreċivanje organskog azota, Kjeldalova metoda je još uvek visoko primenljiva tehnika sa pouzdanim i reproduktivnim rezultatima. Osnovni koncept ove metode sastoji se u digestiji organskih materijala, na primer, proteina, pomoću sumporne kiseline i u konvertovanju, pomoću katalizatora, svog prisutnog organskog azota u amonijum-sulfat. Pravljenjem smeše baze i amonijaka i njegovom strujnom destilacijom kao rezultat dobija se alkalni rastvor koji se titriše standardnim rastvorom kiselina. Procedura. Izmeri se uzorak koji sadrţi organski azot, koji mora da sadrţi više od 0,04 g azota, i prenese u Kjeldalovu bocu. Doda se 0,7 g ţiva(ii)-oksida, 15 g kalijum-sulfata i 40 cm 3 koncentrovane sumporne kiseline. Zagrevati bocu polako u blago nagnutom poloţaju. Malo penušanja će se primetiti, ali moţe da se kontroliše sa anti-penušavcem (engl. anti-foaming agent). Kada pena nestane grejati reagense još 2 h. Nakon hlaċenja, dodati 200 cm 3 destilovane vode i 25 cm 3 rastvora natrijum-tiosulfata koncentracije 0,5 mol/dm 3 i dobro promućkati. Smeši lagano dodati dovoljnu koliĉinu rastvora NaOH koncentracije 11 mol/dm 3 uz zidove suda, da bi smeša bila jako alkalna (oko 115 cm 3 NaOH). Pre mešanja reagenasa, spojiti bocu sa destilacionom kolonom (slika ) na kojoj je prihvatni sud uronjen u merenu zapreminu rastvora HCl koncentracije 0,1 mol/dm 3. Proveriti da li su se sastojci smeše dobro izmešali, a zatim zagrevati dok barem 150 cm 3 rastvora ne bude destilovano u prihvatnom sudu. Dodati indikator metil crveno rastvoru HCl i titrisati sa rastvorom NaOH koncentracije 0,1 mol/dm 3 (titracija a cm 3 ). Izvesti titraciju na slepo (engl. blank titration) sa jednakom zapreminom HCl i NaOH (titracija b cm 3 ). 68

69 Koristeći zapremine i koncentracije koje su navedene, maseni udeo, u %, azota u uzorku izraĉunava se na sledeći naĉin: ( b a)x0,1x14x100 N = % masa uzorka (g) Određivanje amonijaka (kolorimetrijskim putem sa Nessler-ovim reagensom bez destilacije) Kolorimetrijsko određivanje amonijaka Nessler-ov reagens je reagens, nazvan po Juliju Nesleru (J.Nessler, ), koji je 1856.god. predloţio da se alkalni rastvor ţiva(ii)-jodida (HgI 2 ) u KI koristi kao reagens za kolorimetrijsko odreċivanje amonijaka i koristi se za detektovanje malih koliĉina amonijaka. To je rastvor kalijum-tetrajodomerkurata(ii) (K 2 [HgI 4 ]) koncentracije 0,09 mol/dm 3 u rastvoru kalijum-hidroksida koncentracije 2,5 mol/dm 3. Ţuta boja indicira na prisustvo amonijaka. Pri visokim koncentracijama amonijaka moţe doći do taloţenja taloga braon boje. Osetljivost reagensa, kao spot test, je oko 0,3 μg NH 3 u 2 μdm 3 : NH [HgI 4 ] 2 + 4OH HgO Hg(NH 2 )I + 7I + 3H 2 O Od tada su predlagane razliĉite modifikacije ovog reagensa. Kada je Nessler-ov reagens dodat da razblaţi rastvor amonijumove soli, osloboċeni amonijak je reagovao sa reagensom skoro trenutno, ali ne istog momenta, stvarajući narandţasto-braon proizvod, koji ostaje u vidu koloidnog rastvora, ali koagulira pri dugom stajanju. Kolorimetrijsko poreċenje se moralo izvršiti pre nastupa koagulacije. Reakcija sa Nessler-ovim reagensom [alkalni rastvor kalijum-tetrajodomerkurata(ii)] moţe se predstaviti sledećom jednaĉinom: 2K 2 [HgI 4 ] + 2NH 3 NH 2 Hg 2 I 3 + NH 4 I Reagens se koristi za odreċivanje amonijaka u veoma razblaţenim rastvorima amonijaka i vode. U prisustvu supstanci koje ometaju reakciju, najbolja metoda je da se odvoji amonijak destilacijom pri odgovarajućim uslovima. Metoda je takoċe primenljiva na odreċivanju nitrata i nitrita, koji su redukovani u alkalnom rastvoru sa Devard-ovom smešom, koja je uklonjena destilacijom. Ovaj proces je prikladan za koncentracije amonijaka sve do 0,1 mg/dm 3. Nessler-ov reagens se priprema na sledeći naĉin: rastvori se 35 g kalijum-jodida u 100 cm 3 vode i doda se 4%-ni rastvor ţiva(ii)-hlorida, uz mešanje, dok se ne dobije crveni talog (oko 325 cm 3 je potrebno). Zatim se, uz mešanje, dodaje 120 g natrijum-hidroksida u 250 cm 3 destilovane vode i dodaje se do 1 dm 3 destilovane vode. Dodaje se po malo rastvora ţive(ii)-hlorida dok se rastvor potpuno ne zamuti. Stavi se smeša da odstoji 1 dan i zatim se dekantuje rastvor. Rastvor koji ostaje predstavlja Nessler-ov reagens. 69

70 Voda bez amonijaka. Redestiluje se 500 cm 3 destilovane vode na Pyrex aparaturi, iz rastvora koji sadrţi 1 g kalijum-permanganata i 1 g bezvodnog natrijum-karbonata. Odbaci se prvih 100 cm 3 destilata i zatim se sakupi oko 300 cm 3. Postupak. Amonijum-hlorid se priprema na sledeći naĉin: rastvori se 3,141 g NH 4 Cl, koji je prethodno osušen na 100 C, u vodi bez amonijaka i razblaţi do 1 dm 3 istom vodom. Ovaj rastvor je previše koncentrovan za mnoge potrebe. Standardni rastvor je saĉinjen razblaţivanjem 10 cm 3 ovog rastvora do 1 dm 3 sa vodom bez amonijaka: 1 cm 3 sadrţi 0,01 mg NH 3. Ako je potrebno, razblaţi se rastvor da se dobije amonijak koncentracije 1 mg/dm 3 i Nessler-ova epruveta od 50 cm 3 dopuni se do merne crte. Priprema se serija Nessler-ovih epruveta koja sadrţi razliĉite zapremine rastvora NH 4 Cl razblaţenog do 50 cm 3 i to: 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 i 6,0 cm 3 NH 4 Cl. Doda se po 1 cm 3 Nessler-ovog reagenasa u svaku epruvetu, pusti se da odstoji oko 10 min i uporedi se nepoznata vrednost sa standardima iz BDH Neslerometra. Ovo pokazuje zavisnost koja omogućuje taĉniju pripremu sledeće serije standarda, pri ĉemu se taĉniji rezultati mogu na taj naĉin dobiti. Fotoelektriĉni kolorimetar, ili spektrofotometar, se takoċe moţe koristiti. Kada se 1 cm 3 Nesslerovog reagensa doda u 50 cm 3 uzorka, plava boja filtera na talasnoj duţini od nm omogućuje merenje od 1 cm koje odgovara μg azota. Koncentracija azota koja se dostiţe do 1 mg moţe se odrediti pomoću filtera zelene boje koji ima talasnu duţinu oko 525 nm. Kalibraciona kriva se treba pripremiti pod potpuno istim uslovima temperature i vremenu reakcije usvojenim za uzorak. Amonijak pripada grupi azotovih jedinjenja. Pored amonijaka, od jedinjenja azota, u vodi se nalaze nitriti i nitrati, koji u klasiĉnoj higijensko-hemijskoj analizi vode za piće sluţe kao indikatori hemijskog zagaċenja vode. Poreklo azotnih materija u vodi moţe biti iz nekoliko izvora: iz atmosfere, kao proizvod raspadanja organskih materija, ili iz azotnih mineralnih Ċubriva. Do raspadanja organskih materija moţe doći pod dejstvom bakterija, ili pod uticajem hemijskih reakcija. Prema Pravilniku u vodi za piće graniĉna vrednost za nitrate (NO 3 - ) iznosi 50 mg/dm 3, za nitrite (NO 2 - ) iznosi 0,03 mg/dm 3, a za amonijak (NH 3 ) 0,1 mg/dm 3. Amonijum-joni u alkalnom rastvoru sa Nessler-ovim reagensom daju ţutomrku, ili crvenkastomrku boju od merkuri-amidojodida, NH 2 HgI 3 i drugih jedinjenja ove vrste zavisno od koncentracije. NH [HgI 4 ] OH - HgO Hg(NH 2 ) 2 I + 7I - + 3H 2 O Boja se vizuelno uporeċuje sa standardima u komparatoru. Kada se za vizuelna odreċivanja koristi Hellinge-ov komparator na 100 cm 3 uzorka dodaje se 2 cm 3 rastvora kalijum-natrijum- 70

71 tartarata i 2 cm 3 Nessler-ovog reagensa, mućkajući posle svakog dodatka. Boja se uporeċuje posle 10 do 15 minuta u kivetama od 40 mm za koncentracije od 0,125 do 2 mg NH + 4 /dm 3, ili Nessler-ovim epruvetama od 250 mm za koncentracije od 0,05 do 0,5 mg NH + 4 /dm 3 saĉeka 30 minuta. Ako uzorak sadrţi iznad 2 mg NH + 4 /dm 3 razblaţi se destilovanom vodom bez amonijaka, a rezultat se pomnoţi odgovarajućim korektivnim faktorom Određivanje nitrita (kolorimetrijskim putem sa sulfanilnom kiselinom) Sulfanilna kiselina (NH 2 C 6 H 4 SO 3 H) se diazotuje azotastom kiselinom u i diazonijum so, koja se na ph 2,00 do 2,50 kupluje sa naftil-aminom dajući crveno-ljubiĉastu boju. Intenzitet boje proporcionalan je koncentraciji nitrit-jona. OdreĊivanje se izvodi na spektrofotometru na talasnoj duţini od 520 nm, ili se vrši vizuelno uporeċivanje sa standardima pomoću komparatora. U 100 cm 3 uzorka doda se 2 cm 3 rastvora sulfatne kiseline (2 g rastvora se oko 200 cm 3 destilovane vode zagrevanjem na 80 C u vodenom kupatilu i po hlaċenju razblaţi do 250 cm 3 ) i 0,9 cm 3 glacijalne sirćetne kiseline, promeša se, posle 15 minuta se doda 2 cm 3 rastvora naftilaminacetata (1,25 g α-naftilamina u 250 cm 3 5 mol/dm 3 sirćetne kiseline, ĉuva se u tamnoj boci sa šlifovanim zapušaĉem) i opet se promeša. Crveno-ljubiĉasta boja uporeċuje se 4 minuta posle mešanja. PoreĊenje boje vrši se u Nessler-ovim epruvetama za koncentracije od 0,005 do 0,10 mg/dm 3 NO 2 -, ili u kivetama od 13 mm za koncentracije od 0,2 do 1,8 mg/dm 3 NO 2 -. Kompezovanje se vrši smesom od 5 cm 3 destilovane vode i 100 cm 3 uzorka (eventualno razblaţenog, ili preĉišćenog), a ukoliko nije bezbojan i bistar, bistrom vodom. Koloidne organske supstance predhodno se otklone taloţenjem sa aluminijum-sulfatom i natrijumhidroksidom Određivanje nitrata (UV spektrofotometrijski) Ova metoda se primenjuje za odreċivanje nitrata u uzorcima vode sa malim sadrţajem organskih supstanci, kao što su nezagaċene prirodne vode i pijaće vode. OdreĊivanje se zasniva na merenju apsorbancije uzorka na 220 nm. Merenje UV-apsorbancije na 220 nm omogućava brzo odreċivanje nitrata. Kalibraciona prava za nitrate sledi Beer-ov zakon do koncentracije od 11 mg/dm 3 kao N. Pošto neke rastvorene organske supstance mogu takoċe apsorbovati na 220 nm, a nitrati ne apsorbuju na 275 nm, drugo merenje se moţe izvesti na 275 nm da bi se korigovala vrednost za nitrate. Iznos ovih empirijskih korekcija zavisi od prirode, ili koncentracije organskih supstanci i varira sa uzorkom. U 50 cm 3 bistrog uzorka po potrebi proceċenog, ili u 50 cm 3 proceċenog nakon odstranjivanja boje, dodati 1 cm 3 1 mol/dm 3 HCl i snaţno promešati. Spektrofotometrijskim merenjem oĉitava se apsorbancija i transmitansa u odnosu na 0 apsorbancije, ili 100% transmitanse sa redestilovanom vodom. Oĉitati apsorbanciju za nitrate na 220 nm i iznos smetnji na 275 nm Utrošak kalijum-permanganata Potrošnja kalijum-permanganata pri standardizovanim uslovima predstavlja merilo sadrţaja organskih materija u vodi. Voda koja sadrţi organske materije utrošiće odreċenu koliĉinu KMnO 4 za njihovu oksidaciju. Koliĉina utrošenog KMnO 4 zavisi od koliĉine organskih materija u vodi, ali i njihove hemijske strukture. I neke neorganske supstance, na primer nitriti, Fe 2+ -joni i 71

72 H 2 S, mogu se pod datim uslovima oksidovati sa KMnO 4, odnosno troše KMnO 4. Znaĉi, potrošnja KMnO 4 moţe se samo uslovno smatrati merilom sadrţaja organskih materija u vodi. Od organskih materija sa kalijum-permanganatom ne reaguju, ili slabo reaguju: pojedini parafini i halogeni derivati parafina, aromatiĉni ugljovodonici, neki ketoni, zasićene mono-i dikarbonske kiseline (izuzev oksalne), aminokiseline, tercijarni aromatiĉni amini i neki alkoholi. OdreĊivanje utroška kalijum-permanganata predstavlja najstariju metodu na osnovu koje se moţe oceniti kontaminacija vode organskim materijama. Iako se na osnovu utroška KMnO 4 ne moţe u potpunosti odrediti sadrţaj organskih materija, moguće je izvesti predviċanje organske kontaminacije na osnovu permanganatnog broja. Prema Pravilniku o sanitarnoj ispravnosti vode za piće (Sluţbeni list SRJ br. 42/98), voda moţe imati utrošak KMnO 4 do 8 mg/dm 3. Prema navedenom pravilniku smatra se da je voda ispravna u sluĉaju da se kod merenja koja nisu uzastopna u toku godine, u 20% sluĉajeva vrednost utroška KMnO 4 dostigne 12 mg/dm 3. Postupak: U erlenmajer od 300 cm 3 odmeriti 100 cm 3 uzorka vode za analizu, 5,00 cm 3 sumporne kiseline (1:3) i dodati nekoliko staklenih perli. Zagrejati do kljuĉanja. U kljuĉali rastvor se iz birete dodaje 15,00 cm 3 0,002 mol/dm 3 KMnO 4 i nastavi sa zagrevanjem taĉno 10 minuta. Ako još postoji ruţiĉasta boja u vruć rastvor se dodaje iz birete 15,0 cm 3 0,005 mol/dm 3 oksalne kiselina i dalje zagreva do potpunog obezbojavanja. Zatim se rastvor titriše 0,002 mol/dm 3 rastvorom kalijum-permanganta do pojave svetlo ruţiĉaste boje, koja je postojana oko 30 sekundi (GraĊevinski fakultet, 2006) Metode određivanja Fe (spekrofotometrijski sa 1,10-fenantrolinom) GvoţĊe (Fe 2+, Fe 3+ ) U toku obrade i pripreme vode za piće joni gvoţċa (postupkom deferizacije) i mangana (postupkom demanganizacije) se moraju ukloniti, jer njihovo prisustvo u vodi izaziva senzorne probleme, kao što su gorko-sladunjav i opor ukus, kao i promene na vešu (fleke pri pranju sa vodom kod koje je sadrţaj gvoţċa povećan). Prema našem pravilniku maksimalna koncentracija gvoţċa iznosi 300 μg/dm 3. Joni gvoţċa se mogu odrediti: plamenom atomskom apsorpcionom spektrometrijskom metodom, spektrofotometrijskom metodom sa 1,10-fenantrolinom, kolorimetrijskim postupkom sa 1,10- fenantrolinom i kolorimetrijskom metodom sa kalijum-rodanidom. Opis metode: Fe(III) se u kiselom rastvoru redukuje hidroksilaminom u Fe(II) koji zatim reaguje na ph 3,2 do 3,3 sa 1,10-fenantrolinom dajući narandţasto-crveni kompleks. Jaĉina boje srazmerna je koncentraciji gvoţċa. OdreĊivanje intenziteta boje, odnosno koncentracija gvoţċa meri se na talasnoj duţini od 510 nm spektrofotometrijskom metodom, ili se boje uporeċuju vizuelno pomoću komparatora. 72

73 Odmeri se 100 cm 3 uzorka u boce po Erlenmajeru od 250 cm 3. Ako je sadrţaj gvoţċa u uzorku više od 2 mg/dm 3 uzima se manji alikvot koji ne sadrţi više od 100 µg Fe i razblaţi se do 50 cm 3 destilovanom vodom. Doda se 2 cm 3 HCl (1:1) i 1 cm 3 rastvora hidroksilamina. Zagreje se do kljuĉanja i kuva pet minuta (kljuĉanje se moţe po potrebi produţiti da bi se rastvorilo prisutno gvoţċe). Vreme kuvanja zavisi od oblika u kojem se gvoţċe nalazi. Rastvor se ohladi na sobnoj temperaturi i kvantitativno prenese u normalni sud od 100 cm 3. Doda se 10 cm 3 acetatnog pufera i 4 cm 3 rastvora fenantrolina. Dopuni se do crte destilovanom vodom i promućka. Ostavi se najmanje 15 minuta, koliko je potrebno za potpuno razvijanje boje. Vizuelno odreċivanje pomoću komparatora. Pri upotrebi komparatora koristi se uputstvo proizvoċaĉa. Sadrţaj gvoţċa oĉitava se u odgovarajućim kivetama pri ĉemu se kompezaciona kiveta puni destilovanom vodom Određivanje sadržaja mangana, olova i kadmijuma (plamenom AAS) Pipetirati 10 cm 3 konzervisanog uzorka, dobro promućkanog u oĉišćenu i oznaĉenu epruvetu. Pipetom dodati 1 cm 3 1:1 HNO 3 u sve uzorke, slepe probe, standard i uzorke za kontrolu kvaliteta. Postaviti epruvete u termo-blok, zatvoriti poklopac i podesiti temperature na 105 C. Ĉepove postaviti tako da omogućavaju izlazak kiselinskih para i da se onemogući kontaminacija. Ne zatvarati epruvete ĉepom dok traje zagrevanje. Zagrevati uzorke minimum dva sata. Ne dozvoliti da doċe do kljuĉanja uzoraka. Ako je potrebno, dodati još koncentrovane kiseline do završetka digestije. Izvaditi epruvete iz termo-bloka i ohladiti. Razblaţiti do poĉetnih 10 cm 3 vodom koja ne sadrţi metale. Ako epruvete sadrţe ĉestice, centrifugirati i dekantovati ĉistu zapreminu u drugu ĉistu epruvetu. Zaĉepiti epruvete i ĉuvati na sobnoj temperature do merenja. Tabela Instrumentalni uslovi Plamen acetilen/vazduh Talasna duţina 279,5 nm Slit 0,2 nm Struja lampe 5 ma Koncentracija standarda mg/dm 3 0,25 ; 0,5 ; 1,0 ; 2, Određivanje sadržaja arsena atomsko-apsorpciono-spektrofotometrijski (preko hidrida) Hidridna tehnika. Ova tehnika je razraċena za odreċivanje elemenata kao što su As, Hg, Sb, Bi, Se, Ge i Sn koji grade lako isparljive hidride, a mogu biti problem kada se direktno unose u ICP. Poznavanje koncentracije ovih elemenata u hrani ili prirodnim uzorcima je vaţna zbog njihove toksiĉnosti. Primenom hidridne tehnike postiţe se višestruko povećanje osetljivosti odreċivanja i izdvajanje elemenata iz sloţenog matriksa. Gasoviti hidrid se formira hemijskom reakcijom i transportuje direktno u plazmu pomoću gasa nosaĉa: 6BH As H = 3B 2 H 6 + 3H 2 + AsH 3 Uzorak, kiselina i redukcioni reagens se kontinualno pumpaju u gasno-teĉni separator (GLS) iz koga se gas direktno transportuje u plazmu. Ujednaĉeno unošenje omogućava veliku stabilnost plazme. Analitiĉki signal se kontinualno meri. Uzorci se brzo ispiraju i izbacuju iz GLS. Danas 73

74 se kao redukciono sredstvo najĉešće koristi natrijum-borhidrid, mada se kalaj(ii) koristi kao redukcioni reagens za Hg. Ovi elementi moraju biti u odgovarajućem oksidacionom stanju, tako da su u nekim sluĉajevima neophodne pre-redukcije. As i Sb se moraju redukovati iz +5 oksidacionog stanja do +3 da bi se korektno odreċivali hidridnom tehnikom, dok se Se mora redukovati iz +6 oksidacionog stanja do +4. Najĉešće redukciona sredstva (za pre-redukciju) su askorbinska kiselina i kalijum jodid. Organska jedinjenja koja sadrţe arsen razlaţu se sumpornom i azotnom kiselinom više puta ponovljenim isparavanjem uzoraka do pojave para sumpor(iii)-oksida. Arsen(V) koji je tako nastao, zajedno sa originalno prisutnim neorganskim arsenom, zatim se redukuje u arsen(iii) pomoću kalijum-jodida i pretvara u arsin pomoću natrijum-bor-hidrida u rastvoru hlorovodoniĉne kiseline. Arsin se odstranjuje iz rastvora aeracijom sa azotom i prenosi u apsorpcionu kivetu gde se odreċuje atomskom apsorpcijom na 193,7 nm. Pipetom odmeriti 50 cm 3 destilovane vode u staklenu ĉašu od 100 cm 3 i zakiseliti sa 0,1 cm 3 koncentrovane HNO 3 (slepa proba). Pipetom odmeriti 50 cm 3 dobro izmešanog i zakišeljenog (konzerviranog) uzorka u staklenu ĉašu od 100 cm 3. U svaku ĉašu dodati 7 cm 3 sumporne kiseline (1:1) i 10 cm 3 azotne kiseline (1:1). Paţljivo isparavati do para SO 3, odrţavajući višak HNO 3 sve dok se ne razloţi sva organska supstanca. Ovim se spreĉava potamnjivanje rastvora i moguća redukcija i gubitak arsena. Ohladiti i dodati 25 cm 3 destilovane vode i opet isparavati do para SO 3 da nestanu oksidi azota. Ohladiti i prebaciti ostatak u normalni sud od 50 cm 3, pa ga dopuniti ispiranjem ĉaše destilovanom vodom. OdreĊivanje se vrši na atomskom spektrofotometru sa hidridnim sistemom VGA-76 Tabela Radni rastvori Slepa proba 100 cm 3 destilovane vode 5 µg/dm 3 0,5 cm 3 rastvora III do 100 cm 3 10 µg/dm 3 1,0 cm 3 rastvora III do 100 cm 3 20 µg/dm 3 2,0 cm 3 rastvora III do 100 cm 3 40 µg/dm 3 0,4 cm 3 rastvora II do 100 cm 3 Tabela Radni uslovi aparata Talasna duţina Slit Struja lampe NaBH 4 193,7 nm 0,2 nm 10 ma 0,6 g NaHB 4 i 0,5 g NaOH rastvoriti u destilovanoj vodi i dopuniti do 100 cm 3 destilovanom vodom 74

75 Tabela Standardni rastvori: od osnovnog rastvora 1 g/dm 3 As napraviti sledeća razblaţenja: Posle dopunjavanja u radne rastvore se doda 10 cm 3 koncentrovane HCl i 5 cm 3 40%-nog rastvora uree i dobro promeša. Zatim se doda 2,5 cm 3 40%-nog rastvora KI i dobro promeša. Radni rastvori su spremni posle 50 minuta. Priprema uzorka: U plastiĉnu epruvetu odmeri se 8 cm 3 mineralizovanog uzorka i doda 0,8 cm 3 koncentrovane HCl i 0,4 cm 3 40%-nog rastvora uree i dobro promeša. Posle toga se doda 0,2 cm 3 40%-nog rastvora KI i dobro promeša. Uzorak je spreman za oĉitavanje posle 50 minuta Radioaktivnost Kvantitativni sadrţaj urana odreċen je fluorimetrijskom metodom (Metoda DM10-0/34) zasnovanoj na linearnoj zavisnosti intenziteta fluoriscencije molekula uranovih jedinjenja od njihove koncentracije. Linearna zavisnost postoji za vrlo širok opseg niskih koncentracija (oko ĉetiri reda veliĉina). Smanjenje intenziteta fluorescencije svode se na najmanju moguću meru tehnikom standardnog dodatka nakon ekstrakcije urana sa sinergistiĉkom smesom TOPO (tri-noktil fosfin oksid)-etil-acetat. Intenzitet fluorescencije meren je pomoću Fluorimetra Jarrell Ash Division (Fisher Scientific Company, Waltham, 1978) (Stojanović i Martinović, 1993; Stojanović i Rajković, 2003; ITNMS, 2004; Rajković i sar., 2008) Mikrobiološko ispitivanje vode za piće Određivanje ukupnog broja koliformnih bakterija u 100 cm 3 (MPN metoda) Princip metode: Koliformne bakterije su Gram negativni asporogeni štapići koji fermentuju laktozu u teĉnoj podlozi uz proizvodnju kiseline i gasa na temperature od 37 C ± 1 C za 48 h. Ovu grupu bakterija ĉine razliĉite vrste rodova Escherichia, Enterobacter, Klebsiella, Citrobacter i Seratia. Oprema: a) 1 cm 3 osnovnog rastvora do 10 cm 3 Rastvor I b) 1 cm 3 rastvora I do 10 cm 3 Rastvor II c) 1 cm 3 rastvora II do 10 cm 3 Rastvor III 1. Termostat podešen na 37 C ± 1 C 2. Vortex mešalica 3. Aku dţet 4. Sterilne epruvete 30 x 250 mm 5. Sterilne epruvete 18 x 180 mm 6. Sterilne epruvete 16 x 160 mm 7. Sterilne pipete od 1,10,25 cm 3 8. Stalci za epruvere 9. Sterilne Petrijeve šolje preĉnika 90 mm 10. Tabele po Swaroop-u 75

76 Hranljive podloge 1. Mc Conkey agar 2. Laktoza andrade peptonska voda dvostruke koncentracije 10,50 cm 3 3. Laktoza andrade peptonska voda obiĉne koncentracije 5 cm 3 4. Endo agar 5. E.c.bujon 5cm 3 6. Podloge biohemijskog niza (Kliglerov dvostruki šećer, urea, citrate, peptonska voda, MR, VP) Izvođenje ispitivanja: OdreĊivanja MPN-a se vrši u tri faze (ogleda): - prethodni - potvrdni - završni ogled Prethodni ogled: U skladu sa tabelama po Swaroop-u odgovarajuće zapremine vode zasejavaju se u teĉnu podlogu Peptonska voda sa laktozom i Andradeovim indikatorom. Ukoliko se zasejava zapremina vode od 1 cm 3 i manje, upotrebljava se teĉna podloga obiĉne koncentracije, a za zasejavanje zapremina od 10 i 50 cm 3 koriste se podloge dvostruke koncentracije. Zasejane epruvete inkubiraju se na temperaturi 37 C ± 1 C za h. Fermentacijom laktoze koliformne bakterije proizvode kiselinu i gas što se manifestuje nakupljanjem gasa u Durhamovoj cevĉici, zamućenjem podloge i promenom boje indikatora. To je pozitivan prethodni ogled. Negativan prethodni ogled posle 24 h zahteva produţetak inkubacije do 48 h, zbog kolifornih bakterija koje sporije fermentišu laktozu. Ako se ni posle 48 h ne proizvede gas, aciditet, ili zamućenje podloge, prethodni ogled je negativan, i iskljuĉeno je prisustvo kolifornih bakterija u vodi. Pri odreċivanju najverovatnijeg broja koliformnih bacila, u sluĉaju pozitivnog rezultata prethodnog ogleda, dovoljno je proĉitati cifru u odgovarajućoj rubrici u tabeli, a prema broju epruveta u kojima se stvorio gas, odnosno prema broju i iznosu koliĉina vode u kojima je utvrċen koliformni bacil. Potvrdni ogled: Promućkati sve pozitivne epruvete iz prethodnog ogleda (sa gasom, aciditetom, ili samo mutne). Ezu preĉnika 4 mm uroniti na dubinu od 0,5 cm ispod površine i preneti kap kulture na Endo agar. Prenetu kap kulture razvući po površini Endo agara, koristeći novu sterilnu ezu zbog dobijanja pojedinaĉnih kolonija. Inkubirati ploĉe na 37 C ± 1 C za h (podloga postavljena na gore - obrnuti poloţaj. Na Endo agaru mogu se razdvojiti kolonije: tipiĉne (tamno crvene, sa metalnim sjajem), atipiĉne (bezbojne bez sjaja, roze, beliĉaste, ili slabo obojene), negativne (sve ostale). Završni ogled: Sa Endo agara sterilnom ubodnom ezom preneti iz centra 5 6 tipiĉnih kolonija subkulturom na: Ec bujon, Mac Conkey agar. Zasejane podloge Inkubirati na 37 C ± 1 C za 24 76

77 48 h. Nakupljanje gasa u bilo kojoj koliĉini u Durhamovim cevĉicama u Ec bujonu i porast tipiĉnih kolonija na Mc agaru u toku 48 h na 37 C oznaĉava pozitivan završni ogled. Odsustvo gasa, aciditeta i tipiĉnih kolonija oznaĉava negativan završni ogled. Krajnja identifikacija koliformnih bakterija vrši se ispitivanjem biohemijskih karakteristika IMVC ogled. Tipiĉnu koloniju sa Mc agara prebaciti na biohemijski niz šećera IMVC. Zasejani niz inkubirati na 37 C ± 1 C za 24 h. Za obraĉunavanje MPN sa koriste se tabele za kolimetriju po Swaroop-u prema kojima je voda i zasejana Određivanje ukupnog broja koliformnih bakterija fekalnog porekla u 100 cm 3 (MPN metoda) Princip metode: Koliformne bakterije su Gram negativni asporogeni štapići koji fermentuju laktozu u teĉnoj podlozi uz proizvodnju kiseline I gasa na temperature od 37 C za 48 h. Koliformne bakterije, pored navedenih osobina, fermentišu laktozu uz proizvodnju kiseline i gasa na 44 C ± 0,1 C u roku od 24 h na teĉnim podlogama sa laktozom. U termotolerantne koliformne bakterije spadaju: Escherichia coli, Enterobacter, Klebsiella, Citrobacter i Seratia. Oprema 1. Termostat podešen na 44 C ± 0,1 C 2. Vortex mešalica 3. Sterilne epruvete 16 x 160 mm 4. Stalci za epruvere 5. Tabele po Swaroop-u 6. Bakteriološke eze preĉnika 4 mm Hranljive podloge Mac Concey bujon 5 cm 3 sa Durhamovom cevĉicom Izvođenje ispitivanja: Sve pozitivne epruvete iz prethodnog ogleda za ukupne koliformne bakterije (epruvete sa gasom, epruvete sa mutnoćom bez gasa) dobro promućkati. Iz kulture sterilnom ezom preĉnika 4 mm preneti material u epruvetu sa Mac Concey bujonom. Ovo uraditi sa svim pozitivnim epruvetama iz pozitivnog prethodnog testa. Inkubirati u termostatu na 44 C ± 0,1 C / 24 h. Pozitivan ogled: prisustvo fekalnih koliformnih bakterija ogleda se pojavom gasa i promenom boje indikatora u podlozi. U obraĉunu MPN-a koriste se tabele za kolimetriju po Swaroop-u prema kojima je voda zasejavana. 77

78 Tabela Kolorimetrija preĉišćenih voda po Swaroop-u Broj epruveta sa pozitivnom reakcijom od 5 zasejanih sa 10 cm 3 vode Najverovatniji broj koliformnih bakterija u 100 cm 3 vode (MNP) Donja granica Graniĉne vrednosti Gornja granica ,0 1 2,2 0,1 12,6 2 5,1 1,5 19,2 3 9,2 1,6 29,4 4 16,0 3,3 52,9 5 beskrajan 8,0 beskrajan Tabela Kolorimetrija preĉišćenih i prirodnih voda zatvorenog tipa po Swaroop-u od 10 MPN Donja granica Gornja granica Broj epruveta sa pozitivnom Graniĉne vrednosti reakcijom 1 epruveta od 50 5 epruveta cm 3 cm , , , , , Tabela Varijeteti Escherichia coli i koliformnih bakterija prema IMVC reakciji E. coli E. freundi Aerobacter Vrste I M V C variety I variety II variety I variety II variety I variety II

79 Tabela Kolimetrija vode iz otvorenih bunara po Swaroop-u Broj epruveta sa pozitivnom reakcijom Graniĉna vrednost 1 epruveta od 50 cm 3 5 epruveta od 10 cm 3 5 epruveta od 1 cm 3 MPN Donja granica Gornja granica < < < < < < < < < < < < < < < < < < < >

80 Izolovanje i identifikacija Pseudomonas Aeruginosa Princip metode: Pseudomonas Aeruginosa u preĉišćenoj vodi oznaĉava se kao fekalno zagaċenje koje nalaţe uporedo kontrolisanje vode i izvorišta i mreţe da bi se objasnio nalaz u mreţi s obzirom na znatnu otpornost Pseudomonasa na hlor. Otuda ovo ispitivanje ima poseban higijenski znaĉaj. Pseudomonas Aeruginosa je Gram negativni bacil, pokretan, sa jednom, ili više polarnih flagela, asporogen, aeroban, oksidaza pozitivan. Vaţna osobina Pseudomonas Aeruginosa je da raste na 42 C i proizvodi piocijanin. Oprema 1. Termostat podešen na 42 C ± 0,1 C 2. Vortex mešalica 3. Sterilne epruvete 16 x 160 mm 4. Stalci za epruvere 5. Aku dţet/izipet 6. Staklene bakteriološke eze 7. Brener 8. Staklene pipete 10 cm 3 Hranljive podloge 1. King I podloga u epruvetama 16 x 160 mm 2. Hloroform Izvođenje ispitivanja: Pripremiti praznu sterilnu epruvetu u koju se prebacuje po 1cm 3 teĉne podloge iz prethodnog ogleda za ukupne koliformne bakterije kako bi se dobio zbirni uzorak za dokazivanje prisustva Pseudomonas Aeruginosa. Pre uzimanja 1 cm 3 kulture svaku pozitivnu epruvetu iz prethodnog ogleda, promućkati, preneti 1 cm 3 sadrţaja u praznu epruvetu 16 x 160 mm, a zatim promućkati epruvetu u vortex mešalici. Ezu preĉnika 4 mm uroniti na 0,5 cm ispod površine i preneti jednu kap na ukošeni King I podlogu u epruveti. Inkubirati u termostatu na 42 C ± 0,1 C / 24 h. Izvaditi King I podlogu i konstatovati pojavu porasta kolonija i promenu boje podloge u zelenkasto plavu, usled proizvodnje pigmenta koji se proverava na pyocyanin ukapavanjem na porast bakterija 2 cm 3 hloroforma. Pojava plave boje oznaĉava pozitivnu reakciju Određivanje ukupnog broja svih živih bakterija u 1cm 3 Princip metode: Brojanje bakterija u 1 cm 3 ima higijenski znaĉaj, ako se ponavlja u ĉešćim vremenskim intervalima u redovnoj kontroli higijenske ocene kvaliteta vode. OdreĊivanje ukupnog broja svih ţivih bakterija u 1 cm 3 vrši se radi orjentacije o osnovnom parametru za ocenu higijenske ispravnosti vode. Ova informacija je podrška rezultatu kolimetrije jer je ustanovljena odreċena podudarnost ova dva nalaza. U sluĉaju nepodudarnosti moţe se reći da je 80

81 u pitanju tehniĉka greška u radu, ili dejstvo antibiotskih proizvoda Escherichia coli (koliĉini) koji spreĉavaju rast ostalih bakterija u vodi. Oprema 1. Termostat podešen na 37 C ± 1 C 2. Aparat za brojanje kolonija 3. Sterilne epruvete 16 x 160 mm 4. Sterilne Petri šolje preĉnika 90 mm 5. Aku dţet/izipet 6. Vodeno kupatilo (45 C) 7. Brener 8. Staklene pipete od 1, ili 10 cm 3 Hranljive podloge 1. Podloga za ukupan broj bakterija po 15 cm 3 u epruvetama 16 x 160 mm 2. Sterilan fiziološki rastvor po 9 cm 3 u epruvetama 16 x 160 mm Izvođenje ispitivanja: Da bi se dobio što taĉniji broj bakterija u 1 cm 3 vode i ravnomerna suspenzija mikroorganizama, promućkati uzorak vode. Uzeti sterilnom pipetom 1 cm 3 uzorka vode uliti ga u sterilnu Petri ploĉu kroz malo odškrinut poklopac. Otopljenim i na 45 C ohlaċenim hranljivim agarom preliti uzorak vode u Petri šolju i izmešati sadrţaj kruţnim pokretima ploĉe po stolu. Ovo je postupak za preĉišćenu, dezinfikovanu vodu za piće. Za prirodne vode potrebno je napraviti decimalna razreċenja zbog oĉekivane kontaminacije uzoraka. RazreĊenja praviti sa fiziološkim rastvorom i to: za prirodne pijaće vode zatvorenog tipa napraviti jedno razreċenje 1:10 (1 cm 3 vode + 9 cm 3 FR). 1 cm 3 razreċenja sipati u sterilnu Petri šolju i preliti otopljenim, ohlaċenim agarom, za prirodne pijaće vode otvorenog tipa napraviti dva razreċenja: 1:10 i 1:100 na isti naĉin i po 1 cm 3 od svakog razreċenja preliti otopljenim ohlaċenim agarom. RazreĊenja se prave sterilnom pipetom od 1 cm 3, uz plamenik i obaveznu homogenizaciju. Pre nalivanja otopljenog agara, opaliti vrh epruvete na plameniku. Otopljene podloge ne smeju stajati u vodenom kupatilu duţe od 3 sata i ne mogu se ponovo koristiti ako se ohlade. Zasejane ploĉe ostaviti da se podloga stegne na sobnoj temperature. Okrenuti ploĉe sa stegnutim agarom i staviti u termostat na 37 C ± 1 C 48 h. Ploĉe se slaţu u termostat 3 5 u visinu i odmaknute od zidova termostata. Posle 48 h inkubiranja, brojati porasle kolonije na ploĉama od Određivanje broja mikroorganizama u 1 cm 3 vode Po isteku 48 h brojati kolonije na ploĉama na kojima je izraslo kolonija, izuzev za preĉišćenu i dezinfikovanu vodu gde je prihvatljiv i niţi broj (do 30 kolonija). Ako je zadnja cifra izbrojanog broja kolonija 5, ili manja od 5 vrši se korekcija broja kolonija na niţu, a ako je 6, ili veća na višu punu decimalu. Kada se utvrċuje broj mikroorganizama na ploĉama na kojima je izraslo manje od 30 kolonija, korekcija se vrši na sledeći naĉin: od vrši se korekcija druge cifre na napred opisan naĉin, ako je broj manji od 10, iskazuje se stvarno utvrċen broj, ukoliko je zasejano razreċenje, 81

82 dobijeni broj mnoţi se veliĉinom razreċenja i iskazuje kao broj mikroorganizama/ml, ako broj kolonija prelazi 300 ne iskazuje se kao previše da bi se izbrojalo. Postupiti na sledeći naĉin: Ako je manje od 10 kolonija po cm 2 izbrojati kolonije u 12 polja na brojaĉu koji imaju reprezentativnu distribuciju kolonija Brojati 6 polja horizontalno i 6 polja vertikalno pazeći da se ne broje ista polja više puta. Izraĉunati srednju vrednost po cm 2 i pomnoţiti sa faktorom 57, koji predstavlja površinu Petri šolje preĉnika 90 mm Ako je više od 10 kolonija po cm 2 brojati kolonije u 4 reprezentativna polja, izraĉunati srednju vrednost broja kolonija po cm 2 i pomnoţiti faktorom 57 i pomnoţiti primenjenim razreċenjem uzorka Ako broj kolonija prelazi 100 po cm 2, iskazati kao više od 5700 pomnoţeno sa najvećim upotrebljenim razreċenjem Ako sve ploĉe imaju manje od 25 kolonija, iskazati broj kolonija kao broj najmanjeg razreċenja. 82

83 4. REZULTATI I DISKUSIJA Rezultati ispitivanja mehaniĉkog sastava zemljišta sa koga su uzimani uzorci vode za piće pokazali su da zemljišta, po mehaniĉkom sastavu, pripadaju teksturnim klasama glinuše i ilovaĉe, dok se po hemijskim karakteristikama znaĉajno razlikuju. Mogu se izdvojiti dve grupe zemljišta po sadrţaju karbonata (CaCO 3 ) u zemljištu karbonatna i beskarbonatna. U karbonatnim uzorcima sadrţaj CaCO 3 varira od 0,56-10%, što je u korelaciji sa aktivnom kiselošću zemljišta (ph u H 2 O). Aktivna kiselost beskarbonatnih uzoraka varira u intervalu 5,17-6,61 (ph u H 2 O) što ukazuje na razliĉite pedogenetske procese koji su prisutni u ispitivanim zemljištima, kao i njihova pripadnost odreċenim sistematskim kategorijama zemljišta. Prema sadrţaju humusa zemljišta se bitno razlikuju i sadrţaj humusa varira od od 1,64-3,22%, odnosno od slabo humusnih zemljišta do umereno humusnih (Rajković i sar., 2012). Na sledećim dijagramima i tabelama P1-P40 u Prilogu prikazani su rezultati ispitivanja vode u selima u okolini Poţarevca. U tabeli 4.1. i shema 4.1 i 4.2. prikazani su rezultati ispitivanja fiziĉko-hemijske i mikrobiološke ispravnosti vode za piće (%). Tabela 4.1. Rezultati ispitivanja fiziĉko-hemijske i mikrobiološke ispravnosti vode za piće (%) Mesto uzorkovanja vode za piće % mikrobiološka ispravnost uzoraka vode za piće % fiziĉko-hemijska ispravnost 1. Ostrovo Petka Reĉica Kliĉevac Maljurevac Bubušinac Bratinac Bare Beranje Kasidol NabrĊe Trnjane Dubravica Batovac Breţane Ţivica Dragovac Luĉica Poljana Prugovo

84 Shema 4.1. Udeo fiziĉko-hemijske ispravnosti uzoraka vode za piće: 1. <50%; %; % Shema 4.2. Udeo mikrobiološke ispravnosti uzoraka vode za piće: 1. <50%; %; % Kao što se moţe videti sa Sheme 4.1. i % sela ima fiziĉko-hemijsku ispravnost vode za piće manju od 50% (ispravan je svaki drugi uzorak), 40% sela ima mikrobiološku ispravnost vode za piće manju od 50% (ispravan je svaki drugi uzorak). Najĉešće do fiziĉko-hemijske neispravnosti vode za piće dolazi zbog povećane koncentracije nitrata, mutnoće i elektroprovodljivosti. Do mikrobiološke neispravnosti vode za piće dolazi zbog povećanog broja aerobnih mezofilnih bakterija i kolifornih bakterija. Postoje rizici za oštećenje zdravlja koji 84

85 proistiĉu iz sledećeg: blizine industrijske zone, blizine intenzivnog drumskog saobraćaja, blizine poljoprivrednog zemljišta koje se tretira Ċubrivom i pesticidima i primicanja stambene zone izvorištima. Hemijske materije mogu biti mineralnog porekla (iz zemljišta), ili mineralna Ċubriva, pesticidi, industrijski otpad koji mogu dovesti do akutnog, ili hroniĉnog trovanja i malignih oboljenja. Mikrobiološki agensi mogu biti humanog, ili animalnog porekla, unose se preko vode za piće, ili namirnica. Amebna dizenterija, ova infekcija se prenosi preko hrane, vode i prljavih ruku. Bacilarna dizenterija (šigeloza) je patogen koji se nalazi u zemljištu, ili vodi. E. coli uzroĉnik dijareje kod dece i odraslih. Tifus i paratifus se prenosi preko neispravne vode za piće. Tularemija nastaje upotrebom vode iz kontaminiranih izvora. Za vodosnabdevanje se koriste površinske vode, izvori ili dubinski slojevi hidrogeološkog sistema (voda iznad prvog nepropustljivog sloja na dubini metara do 100 metara). Snabdevanje stanovništva vodom za piće, ili za proizvodnju namirnica zavisi od porekla i kvaliteta sirove vode, od kvaliteta izvorišta kao i od broja potrošaĉa. Pri snabdevanju vodom za piće prvenstveno se koriste podzemne vode, meċutim ako se radi o velikom broju potrošaĉa moraju se koristiti i površinske vode koje su zagaċene. Lokalno vodosnabdevanje zadovoljava potrebe manjeg broja potrošaĉa. Voda moţe da potiĉe iz otvorenih, ili zatvorenih izvorišta. Ovi objekti retko obezbeċuju kvalitetnu i sigurnu vodu za piće. Centralnim vodosnabdevanjem zadovoljavaju se potrebe većeg broja potrošaĉa. Svaki vodovod mora da ima ureċeno i zaštićeno izvorište, kaptaţu, rezervoar i vodovodnu mreţu. Vodovodna mreţa sastoji se od sistema cevi za odvod vode od kaptaţe, ili ureċaja za preradu vode do rezervoara i od rezervoara do potrošaĉa. Voda se kroz mreţu kreće pod dejstvom gravitacije, ili se potiskuje pomoću elektriĉnih pumpi. Hidranti i ventili su sastavni delovi vodovodne mreţe. Ovi vodovodi koriste podzemne, površinske i atmosferske vode. Bira se najbolja raspoloţiva voda, a ukoliko nema kvalitet propisan standardom ona se preraċuje. Na kraju se obavezno vrši dezinfekcija. Kvalitet vodovodske mreţe se stalno kontroliše (Marjanović, 2010). 85

86 MDK Dijagram 4.1. Rezultati odreċivanja sadrţaja nitrata u vodi za piće 86

87 Dijagram 4.2. Rezultati odreċivanja sadrţaja nitrita u vodi za piće 87

88 Dijagram 4.3. Rezultati odreċivanja sadrţaja amonijaka u vodi za piće 88

89 Dijagram 4.4. Rezultati odreċivanja sadrţaja hlorida u vodi za piće 89

90 Dijagram 4.5. Rezultati odreċivanja utroška KMnO 4 u vodi za piće 90

91 MDK Dijagram 4.6. Rezultati odreċivanja elektroprovodljivosti u vodi za piće 91

92 Dijagram 4.7. Rezultati odreċivanja mutnoće u vodi za piće 92

93 1. Ostrovo 2. Petka 3. Rečica 4. Kličevac 5. Maljurevac 6. Bubušinac 7. Bratinac 8. Bare 9. Beranje 10. Kasidol 11. Nabrđe 12. Trnjane 13. Dubravica 14. Batovac 15. Brežane 16. Živica 17. Dragovac 18. Lučica 19. Poljana 20. Prugovo MDK Ostrovo 2. Petka 3. Rečica 4. Kličevac 5. Maljurevac 6. Bubušinac 7. Bratinac 8. Bare 9. Beranje 10. Kasidol 11. Nabrđe 12. Trnjane 13. Dubravica 14. Batovac 15. Brežane 16. Živica 17. Dragovac 18. Lučica 19. Poljana 20. Prugovo Dijagram 4.8. Ukupan broj aerobnih mezofilnih bakterija u 1cm 3 vode 93

94 MDK Ostrovo 2. Petka 3. Rečica 4. Kličevac 5. Maljurevac 6. Bubušinac 7. Bratinac 8. Bare 9. Beranje 10. Kasidol 11. Nabrđe 12. Trnjane 13. Dubravica 14. Batovac 15. Brežane 16. Živica 17. Dragovac 18. Lučica 19. Poljana 20. Prugovo Dijagram 4.9. Ukupne koliforne bakterije u 100 cm 3 vode 94

95 MDK Ostrovo 2. Petka 3. Rečica 4. Kličevac 5. Maljurevac 6. Bubušinac 7. Bratinac 8. Bare 9. Beranje 10. Kasidol 11. Nabrđe 12. Trnjane 13. Dubravica 14. Batovac 15. Brežane 16. Živica 17. Dragovac 18. Lučica 19. Poljana 20. Prugovo Dijagram Koliforne bakterije fekalnog porekla 95

96 MDK Ostrovo 2. Petka 3. Rečica 4. Kličevac 5. Maljurevac 6. Bubušinac 7. Bratinac 8. Bare 9. Beranje 10. Kasidol 11. Nabrđe 12. Trnjane 13. Dubravica 14. Batovac 15. Brežane 16. Živica 17. Dragovac 18. Lučica 19. Poljana 20. Prugovo Dijagram Sulfidoredukujuće klostridije 96

97 4.1. Određivanje fizičko hemijske i mikrobiološke ispravnosti vode za piće Rezultati dobijeni ispitivanjem vode za piće u selima u okolini Poţarevca, pokazali u sledeće: 1. Ostrovo - Broj ĉlanova domaćinstava koji piju vodu iz ispitivanih bunara je u proseku 4. Dubina bunara je izmeċu 9 i 21 m. Ukupno neispravnih uzoraka vode za piće ima 55% od ispitivanih. Najĉešći uzrok neispravnosti su povišene vrednosti nitrata, maksimalna zabeleţena vrednost je 204,7 mg/dm 3, nitrita, maksimalna zabeleţena vrednost je 0,06 mg/dm 3 i elektroprovodljivosti, maksimalna zabeleţena vrednost je 1338 µs. U jednom uzorku vode bio je povišen utrošak KMnO 4 14,99 mg/dm 3. Mikrobiološki je neispravno 40% uzoraka. 2. Petka - Broj ĉlanova domaćinstava koji piju vodu iz ispitivanih bunara je u proseku 5. Dubina bunara je izmeċu 9 i 16 m. U ovom selu nijedan uzorak vode nije fiziĉko hemijski ispravan za piće. Najĉešći uzrok neispravnosti vode za piće su povišene vrednosti nitrata i povišena vrednost elekroprovodljivosti. Maksimalna zabeleţena vrednost je 236,77 mg/dm 3. Maksimalna zabeleţena vrednost elektroprovodljivosti 2010 µs. Mikrobiološki je neispravno 45% uzoraka. 3. Rečica - Broj ĉlanova domaćinstava koji piju vodu iz ispitivanih bunara je u proseku 6. Dubina bunara prvog vodonosnog sloja, njih 12, je izmeċu 6 i 25 m, dok su arterški bunari, njih 8, dubine preko 100 m. Ukupno neispravnih uzoraka vode za piće ima 70% od ispitivanih. Iz prvog vodonosnog sloja svi uzorci su bili neispravni. Najĉešći uzrok neispravnosti su povišene vrednosti nitrata. Maksimalna zabeleţena vrednost je 705,5 mg/dm 3. Voda iz arterških bunara je zdravstveno bezbedna. Mikrobiološki je neispravno 65% uzoraka. 4. Kličevac - Broj ĉlanova domaćinstava koji piju vodu iz ispitivanih bunara je u proseku 6. Dubina bunara prvog vodonosnog sloja, njih 14, je izmeċu 7 i 30 m, dok su arterški bunari, njih 6, dubine od 50 do 144 m. U ovom selu nijedan uzorak vode za piće nije fiziĉko hemijski ispravan iz plićeg vodonosnog sloja. Najĉešći uzrok neispravnosti su povišene vrednosti nitrata. Maksimalna zabeleţena vrednost je 1138,9 mg/dm 3. Voda iz arterških bunara je zdravstveno ispravna. Mikrobiološki je neispravno 70% uzoraka. 5. Maljurevac - Broj ĉlanova domaćinstava koji piju vodu iz ispitivanih bunara je u proseku 5. Dubina bunara je izmeċu 6 i 19 m. Ukupno neispravnih uzoraka vode za piće je 50% od ispitivanih. Najĉešći uzrok neispravnosti su povišene vrednosti nitrata. Maksimalna zabeleţena vrednost je 67,65 mg/dm 3 i nitrita 0,1 mg/dm 3. Mikrobiološki je neispravno 40% uzoraka. 6. Bubušinac - Broj ĉlanova domaćinstava koji piju vodu iz ispitivanih bunara je u proseku 5. Dubina bunara je izmeċu 15 i 23 m. Ukupno neispravnih uzoraka vode za piće ima 65% od ispitivanih. Najĉešći uzrok neispravnosti su povišene vrednosti nitrata. Maksimalna zabeleţena vrednost je 165,3 mg/dm 3, i elektroprovodljivosti, maksimalna zabeleţena vrednost je 1205 µs, u jednom uzorku bila je povišena koncentacija nitrita 0,2 mg/dm 3. Mikrobiološki je neispravno 25% uzoraka. 7. Bratinac - Broj ĉlanova domaćinstava koji piju vodu iz ispitivanih bunara je u proseku 5. Dubina bunara je izmeċu 12 i 25 m. Ukupno neispravnih uzoraka vode za piće je 95% od ispitivanih. Najĉešći uzrok neispravnosti su povišene vrednosti nitrata. Maksimalna zabeleţena vrednost je 207 mg/dm 3. Mikrobiološki je neispravno 50% uzoraka. 97

98 8. Bare - Broj ĉlanova domaćinstava koji piju vodu iz ispitivanih bunara je u proseku 5. Dubina individualnih bunara je izmeċu 9 i 28 m. U ovom selu nijedan uzorak vode fiziĉko hemijski i mikrobiološki nije ispravan za piće. Najĉešći uzrok neispravnosti su povišene vrednosti nitrata. Maksimalna zabeleţena vrednost nitrata je 393,3 mg/dm 3, povišene su i vrednosti elektroprovodljivosti, najviša zabeleţena vrednost je 1829 µs. 9. Beranje - Broj ĉlanova domaćinstava koji piju vodu iz ispitivanih bunara je u proseku 5. Dubina bunara je izmeċu 5 i 28 m. U ovom selu nijedan uzorak vode nije fiziĉko hemijski ispravan za piće. Najĉešći uzrok neispravnosti su povišene vrednosti nitrata. Maksimalna zabeleţena vrednost je 435,2 mg/dm 3. Mikrobiološki je neispravno 85% uzoraka. 10. Kasidol - Broj ĉlanova domaćinstava koji piju vodu iz ispitivanih bunara je u proseku 6. Dubina bunara je izmeċu 8 i 18 m. Uzorkovana je i voda iz jednog bunara dubine 110 m. Ukupno neispravnih uzoraka vode za piće ima 90% od ispitivanih. Najĉešći uzrok neispravnosti su povišene vrednosti nitrata i elektroprovodljivosti. Maksimalna zabeleţena vrednost nitrata je 177,5 mg/dm 3, maksimalna zabeleţena vrednost elektroprovodljivosti 1323 µs, a u jednom uzorku bila je povišena i vrednost nitrita 0,06 mg/dm 3. Voda iz arterškog bunara je zdravstveno ispravna. Mikrobiološki je neispravno 80% uzoraka. 11. Nabrđe - Broj ĉlanova domaćinstava koji piju vodu iz ispitivanih bunara je u proseku 6. Dubina bunara je izmeċu 6 i 17 m. Uzorkovana je i voda iz 2 bunara dubine 100 m. Ukupno neispravnih uzoraka vode za piće ima 45% od ispitivanih. Najĉešći uzrok neispravnosti su povišene vrednosti nitrita. Maksimalna zabeleţena vrednost je 0,2 mg/dm 3. Mikrobiološki je neispravno 15% uzoraka. 12. Trnjane - Broj ĉlanova domaćinstava koji piju vodu iz ispitivanih bunara je u proseku 7. Dubina bunara je izmeċu 6 i 31 m. Svega je 5% ispravnih uzoraka vode za piće od ukupnog broja ispitivanih uzoraka vode. Najĉešći uzrok neispravnosti su povišene vrednosti nitrata. Maksimalna zabeleţena vrednost nitrata je 178,3 mg/dm 3, bile su povišene i vrednosti elektroprovodljivosti. Najviša zabeleţena vrednost bila je 1186 µs. Mikrobiološki je neispravno 50% uzoraka. 13. Dubravica - Broj ĉlanova domaćinstava koji piju vodu iz ispitivanih bunara je u proseku 5. Dubina bunara je izmeċu 8 i 17 m. Ukupno neispravnih uzoraka vode za piće ima 20% od ispitivanih. Uzrok neispravnosti su povišene vrednosti nitrata 66,3 mg/ dm 3. Mikrobiološki je neispravno 15% uzoraka. 14. Batovac - Broj ĉlanova domaćinstava koji piju vodu iz ispitivanih bunara je u proseku 5. Dubina bunara je izmeċu 9 i 16 m. Ukupno neispravnih uzoraka vode za piće ima 60% od ispitivanih. Najĉešći uzrok neispravnosti su povišene vrednosti nitrata i nitrita. Maksimalna zabeleţena vrednost nitrata je 61,12 mg/dm 3 i nitrita 0,06 mg/dm 3. Mikrobiološki je neispravno 50% uzoraka. 15. Brežane - Broj ĉlanova domaćinstava koji piju vodu iz ispitivanih bunara je u proseku 5. Dubina bunara je izmeċu 7 i 19 m. Ukupno neispravnih uzoraka vode za piće ima 60% od ispitivanih. Najĉešći uzrok neispravnosti su povišene vrednosti nitrata. Maksimalna zabeleţena vrednost je 126,7 mg/dm 3. Mikrobiološki je neispravno 40% uzoraka. 98

99 16. Živica - Broj ĉlanova domaćinstava koji piju vodu iz ispitivanih bunara je u proseku 5. Dubina bunara je izmeċu 9 i 21 m. Ukupno neispravnih uzoraka vode za piće ima 65% od ispitivanih. Najĉešći uzrok neispravnosti su povišene vrednosti nitrata i eletroprovodljivost. Maksimalna zabeleţena vrednost nitrata je 250,06 mg/dm 3, a elektroprovodljivosti je 1346 µs, u jednom uzorku bila je sniţena ph vrednost 6,27, a u jednom uzorku bila je povišena mutnoća 9,30 NTU. Mikrobiološki je neispravno 35% uzoraka. 17. Dragovac - Broj ĉlanova domaćinstava koji piju vodu iz ispitivanih bunara je u proseku 5. Dubina bunara je izmeċu 8 i 18 m. Ukupno neispravnih uzoraka vode za piće ima 60% od ispitivanih. Najĉešći uzrok neispravnosti su povišene vrednosti nitrata. Maksimalna zabeleţena vrednost nitrata je 91,9 mg/dm 3, u jednom bunaru bila je povišena vrednost nitrita 0,1 mg/dm 3. Mikrobiološki je neispravno 25 % uzoraka. 18. Lučica - Broj ĉlanova domaćinstava koji piju vodu iz ispitivanih bunara je u proseku 5. Dubina bunara je izmeċu 9 i 18 m. U ovom selu nijedan uzorak vode nije ispravan za piće. Najĉešći uzrok neispravnosti su povišene vrednosti nitrata i elektroprovodljivost. Maksimalna zabeleţena vrednost nitrata je 170,28 mg/dm 3 i elektroprovodljivosti 1458 µs. Mikrobiološki je neispravno 35% uzoraka. 19. Poljana - Broj ĉlanova domaćinstava koji piju vodu iz ispitivanih bunara je u proseku 6. Dubina bunara je izmeċu 6 i 31 m. Ukupno neispravnih uzoraka vode za piće ima 60% od ispitivanih. Najĉešći uzrok neispravnosti su povišene vrednosti nitrata i elektroprovodljivost. Maksimalna zabeleţena vrednost je 335,7 mg/dm 3, elekroprovodljivosti je 1766 µs. Mikrobiološki je neispravno 60% uzoraka. 20. Prugovo - Broj ĉlanova domaćinstava koji piju vodu iz ispitivanih bunara je u proseku 5. Dubina bunara je izmeċu 10 i 18 m. U ovom selu nijedan uzorak vode nije fiziĉko hemijski ispravan za piće. Najĉešći uzrok neispravnosti su povišene vrednosti nitrata i elektroprovodljivosti. Maksimalna zabeleţena vrednost nitrata je 148,01 mg/dm 3, a elektroprovodljivosti je 1293 µs. U jednom uzorku bila je povišena vrednost nitrita 0,4 mg/dm 3. Mikrobiološki je neispravno 70% uzoraka. Kao što ova analiza pokazuje, dobijeni rezultati analiza voda razlikuju se od naselja do naselja. U većini naselja voda je u velikom procentu higijenski neispravna. Najĉešći uzrok neispravnosti vode za piće u individualnim bunarima seoskih naselja Grada Poţarevca je fiziĉko-hemijska neispravnost zbog povišenih vrednosti nitrata i mikrobiološka neispravnost zbog prisustva bakterija fekalnog porekla. 99

100 4.2. Određivanje sadržaja teških metala u vodi za piće Metali u vodi mogu biti primarnog i sekundarnog porekla. U prvom sluĉaju dolaze iz tla, a u zavisnosti od reakcije vode, rastvorljivosti soli metala i sadrţaja metalnih spojeva u površinskim slojevima (Rajković et al., 2008). U drugom oni vode poreklo iz cevi, pri neadekvatnom tretiranju vode prilikom preĉišćavanja i pri prodoru industrijskih otpadnih voda. Sva ispitivanja u ovom specijalistiĉkom radu izvršena su na atomskim apsorpcionim spektrofotometrima: VARIAN SPECTRAA-10-plameni (Varian, Australija, 1991) (slika ) i VARIAN 240 ZAA-GTA 120-grafitni (Varian, Australija, 2011.godina) (slika ). Slika Atomski apsorpcioni spektrofotometar VARIAN SPECTRAA

101 Slika Atomski apsorpcioni spektrofotometar VARIAN 240 ZAA-GTA Rezultati ispitivanja sadrţaja teških metala u vodi za piće prikazani su u tabeli Od svih metala najĉešće se u ispitivanim uzorcima vode za piće moţe naći gvoţċe, mangan, u 63% uzoraka vode moţe se otkriti prisustvo kadmijuma, uglavnom u dozvoljenim granicama. Sliĉno je sa olovom i arsenom. Smatra se da se iz vode unosi trećina dnevnih koliĉina metala. Toksiĉni metali se nalaze u vodi u obliku oksida, karbonata i sulfida. Najmanje se rastvaraju sulfidi, njihova rastvorljivost ne zavisi od ph vrednosti vode Određivanje urana Sadrţaj urana ispitivan je u uzorcima vode za piće, a rezultati analize pokazuju da je koncentracija urana ispod granice detekcije (Sluţbeni list SRJ, 1999). Rezultati analize urana prikazani su u tabeli

102 Tabela OdreĊivanje teških metala u vodi za piće (mg/dm 3 ppm) Mesto uzorkovanja vode za piće Sadrţaj teških metala (mg/dm 3 ppm) Teški metal As Pb Cd (ukupni) U (μg/cm 3 ) 1. Ostrovo <0,005 0,002 <0,0001 <0, Petka <0,005 0,0023 <0,0001 <0, Reĉica <0,005 <0,002 <0,0001 <0, Kliĉevac <0,005 <0,002 <0,0001 <0, Maljurevac <0,005 <0,002 <0,0001 <0, Bubušinac <0,005 <0,002 <0,0001 <0, Bratinac <0,005 <0,002 0,00012 <0, Bare <0,005 <0,002 <0,0001 <0, Beranje <0,005 0,0064 <0,0001 <0, Kasidol <0,005 0,002 <0,0001 <0, NabrĊe <0,005 0,0031 0,0001 <0, Trnjane <0,005 0,003 <0,0001 <0, Dubravica <0,005 <0,002 <0,0001 <0, Batovac <0,005 <0,002 <0,0001 <0, Breţane <0,005 0,002 <0,0001 <0, Ţivica <0,005 <0,002 <0,0001 <0, Dragovac <0,005 0,0022 <0,0001 <0, Luĉica <0,005 <0,002 <0,0001 <0, Poljana <0,005 0,002 <0,0001 <0, Prugovo <0,005 <0,002 <0,0001 <0,001 MDK 0,01 0,01 0,003 0,

103 4.4. Kontrolna ispitivanja Za kontrolu metoda ispitivanje kvaliteta vode za piće iz seoskih bunara izvršena su dodatna ispitivanja voda za piće iz sela Dubravica i to dva uzorka iz razliĉitih bunara indirektnom metodom odreċivanja elemenata (metala i nemetala) u vodi za piće, predloţenom od strane Rajkovića i saradnika (Rajković et al, 2008; Rajković, Stojanović, Pantelić, 2009; Rajković, Antić, Milojković, Stojanović, Marjanović, 2014). Selo Dubravica u kome je vršeno ispitivanje nalazi se na 75 m nadmorske visine. Uzorak broj I je uzet sa lokacije u centru gusto naseljenog sela na udaljenosti od oko 2,5 km od reke Dunav, dok je uzorak broj II uzet sa ulaza u selo iz pravca grada Poţarevca sa udaljenošću od oko 1 km u odnosu na uzorak broj I, a oko 3,5 km od reke Dunav. Oba bunara su na istoj dubini od 12 m. Za ispitivanje je korišćen kamenac, koji se izdvaja na grejaĉu kućnog bojlera prilikom zagrevanja vode, a koji nastaje taloţenjem neorganskih nevolatilnih supstanci koje se nalaze u vodi za piće, tokom duţeg vremenskog perioda. Pošto sastav kamenca potiĉe uglavnom od prisustva neorganskih jedinjenja u vodi, cilj ovih ispitivanja bio je da se posrednim putem, odreċivanjem elementarnog sastava kamenca, utvrde elementi, naroĉito teški metali i radioaktivni elementi, koji se nalaze u vodi za piće, kao i posledice njihovog unošenja po zdravlje ljudi u razliĉitim vremenskim intervalima. Suvi ostatak kamenac utvrċen je tako što je 1 dm 3 vode za piće zagrevan do kljuĉanja i uparavan do suva. Sastav tako dobijenog kamenca odreċen je upotrebom atomskog apsorpcionog spektrofotometra The Perkin-Elmer AAnalyst Model 300, prema standardu JUS B.B8.070 (putem metode DM 10 0/4, 0/6, 0/7, 0/8, 0/9, 0/10, 0/11, 0/12, 0/13, i 0/17) (standardne metode ITNMS). Udeo elemenata, u obliku jedinjenja ili u elementarnom obliku, u % uporeċen je sa maksimalno dopuštenim koncentracijama (MDK) neorganskih supstanci u vodi, koje su propisane Zakonom (Sluţbeni list SRJ, 1998) ali i Zakonom predviċenim za flaširane vode za piće i za elementarne nepogode (Sluţbeni list SRJ, 1999). Kvantitativni sadrţaj urana odreċen je fluorimetrijskom metodom zasnovanoj na linearnoj zavisnosti intenziteta fluoriscencije molekula uranovih jedinjenja od njihove koncentracije. Smanjenje intenziteta fluorescencije svode se na najmanju moguću meru tehnikom standardnog dodatka nakon ekstrakcije urana sa sinergistiĉkom smesom TOPO (tri-n-oktil fosfin oksid)-etilacetat. Intenzitet fluorescencije meren je pomoću Fluorimetra Jarrel Ash Division (Fisher Scientific Company, Waltham, 1978). Nakon utvrċivanja prisustva urana u vodi za piće, posredno, ispitivanjem kamenca (Rajković, Stojanović, Pantelić, 2007; Rajković et al., 2008), izvršeno je kvantitativno odreċivanje oblika vezivanja urana, metodom frakcione ekstrakcije (Rajković i Stojanović, 2004; Rajković and Stojanović, 2004; Rajković et al., 2005). Frakciona ekstrakcija zasnovana je na teoriji da metali formiraju sa ĉvrstom fazom veze razliĉite jaĉine (Knopke and Kühn, 1985) i da te veze mogu biti postupno raskinute delovanjem reagensa razliĉite jaĉine (Tessier, Campbel and Bisson, 1995): prva frakcija vodo-rastvorljiva i izmenljivo-adsorbovana, rastvor kalcijum-hlorida koncentracije 0,1 mol/dm 3 (vrednost ph 7,50), 103

104 koristi se za ekstrakciju vodorastvornih i izmenljivo adsorbovanih oblika metala [uslovi ekstrakcije: uravnoteţavanje ĉvrste i teĉne faze (1:10) traje 1h na sobnoj temperaturi uz mešanje], druga frakcija - karbonatna, rastvor natrijum-acetata koncentracije 1 mol/dm 3 (vrednost ph 5,00) [uslovi ekstrakcije: uravnoteţavanje ĉvrste i teĉne faze (1:10) traje 1h na sobnoj temperaturi uz mešanje], koristi se za ekstrakciju specifiĉno adsorbovanih metala i metala vezanih za karbonate, treća frakcija amorfni oksidi Fe Mn, hidroksiamin hidrohlorida koncentracije 0,04 mol/dm 3 u 25%-nom rastvoru sirćetne kiseline (vrednost ph 3,00), koristi se za ekstrakciju metala vezanih za okside mangana i gvoţċa [uslovi ekstrakcije: mešanje 4h na sobnoj temperaturi], četvrta frakcija organska faza, azotna kiselina koncentracije 0,02 mol/dm 3 u 30%-nom rastvoru vodonik-peroksida (vrednost ph 2,00), koristi se za metale vezane za organsku materiju, peta frakcija - strukturno vezan uran, rastvor azotne kiseline koncentracije 8 mol/dm 3, odreċuju se iz razlike ukupnog urana i zbira razlike sadrţaja urana u frakcijama 2-6, šesta frakcija ukupan uran, smeša koncentrovane fluorovodoniĉne i azotne kiseline (1 : 3) [uslovi ekstrakcije: razaranje kuvanjem do suva, suvi ostatak se tretira 8%-nom HNO 3 ]. Treba naglasiti da sredstva za frakcionu ekstrakciju nisu standardizovana, pa se ne moţe sa potpunom sigurnošću tvrditi da pojedini oblici urana zaista postoje u kamencu. Osnovni kriterijum za ocenu njihove pouzdanosti u pogledu pristupaĉnosti su statistiĉke korelacije. Primenom estragenasa razliĉitih ph vrednosti, metoda frakcione ekstrakcije pruţa informacije o stepenu rastvorljivosti i revezibilnosti oblika vezanog urana, ukazujući ujedno i na poreklo urana (prirodno ili antropogeno) dospelog u vodu za piće. Skenirajuća elektronska mikroskopija uzoraka je izvršena pomoću ureċaja JEOL JSM 6390 LV i INCA-X-sight (Oxford Instrument, UK) spektrometrom sa energijom elektrona od 20 KeV. Da bi se unutar mikroskopa odrţao visoki vakuum analizirani uzorci moraju biti neisparljivi, a drugi bitan uslov koji mora biti ispunjen jeste elektroprovodnost uzoraka. U svrhu obezbeċenja elektroprovodnosti, uzorci se naparavaju zlatom ( conductive coating ) pomoću ureċaja za naparavanje (SCD 005 sputter coater, BAL-TEC), strujom od 25 ma sa udaljenosti od 50 nm tokom 100 s. Rendgenska difrakciona analiza izvršena je tako što je kamenac prethodno usitnjen i frakcija finog praha je dodatno prouĉena. Snimanje je izvršeno na EDXRF (an Energy Dispersive X-Ray Fluorescence) MiniPal 4 X-Ray Fluorescentni Spectrometer. Za DTA/TG analizu kontrolnih kamenaca korišćena je metoda termogravimetrijske i diferencijalne termiĉke analize DM 10-0/35 (standardna metoda ITNMS). Rezultati ispitivanja kamenca, koji je dobijen iz vode za piće iz seoskih bunara, primenom AAS, prema standardu JUS B.B prikazani su u tabeli

105 Tabela Hemijske supstance neorganske prirode pronaċene u kamencu i izraĉunata njihova masena koncentracija u vodi Hemijska supstanca PronaĊeno u kamencu Izraĉunate masena koncentracija u vodi za piće (mg/dm 3 ) Dozvoljena masena koncentracija u vodi za piće I uzorak II uzorak I uzorak II uzorak (mg/dm 3 ) Kalcijum, kao CaO 53,56% 53,37% 160,50 kao Ca 181,07 kao Ca 200,0 Magnezijum, kao MgO 1,34% 1,06% 3,39 kao Mg 3,03 kao Mg 50,0 Natrijum, kao Na 2 O 0,034% 0,0345% 0,106 kao Na 0,122 kao Na 150,0 Kalijum, kao K 2 O 0,00505% 0,0737% 0,0176 kao K 0,290 kao K 12,0 GvoţĊe, kao Fe 2 O 3 0,624% 0,263% 1,83 kao Fe 0,87 kao Fe 0,3 ili 0,05 a Mangan, kao Mn 0,0021% ili 21 ppm 0,00135% ili 13,5 ppm 0, ,00641 ili 8,81 µg/dm 3 ili 6,41 µg/dm 3 Silicijum, kao SiO 2 0,91% 2,16% 1,786 kao Si 4,79 kao Si Aluminijum, kao Al 2 O 3 0,0227% 0,00378% 0,05 kao Al 0,0095 kao Al 0,2 ili 0,05 a ili 9,49 μg/dm 3 Titan, kao TiO 2 0,0337% < 0,002% 0,085 kao Ti ispod praga detekcije Olovo 0,0045% 0,0165% 0, , ,01 ili 0,05 a ili 45 ppm ili 165 ppm ili 18,87 µg/dm 3 ili 78,33 µg/dm 3 Cink 0,00218% 0,213% 0,0914 1,01 3,0 ili 0,1 a Bakar 0,00105% 0,0059% 0,0044 0,028 2,0 ili 0,1 a ili 4,40 μg/dm 3 ili 28 μg/dm 3 Uran 0,000884% 0,000329% 0, , ,05 a ili 8,84 ppm ili 3,29 ppm ili 3,71 µg/dm 3 ili 1,56 µg/dm 3 Kadmijum 0,00045% ili 4,5 ppm 0,00055% ili 5,5 ppm 0,0019 ili 1,88 µg/dm 3 0,0026 ili 2,61 µg/dm 3 0,003 ili 3 µg/dm 3 0,05 b 105

106 0, ,050 Hrom (ukupni) 0,013% 0,00085% 0,0545 ili 130 ppm ili 8,5 ppm ili 54,5 µg/dm 3 ili 4,035 µg/dm 3 ili 50 µg/dm 3 Suvi ostatak (u g) d 0,4193 0,4747 Tvrdoća CaCO 3 vode e (mg/dm 3 ) 400,78 452,12 D 22,45 25,33 Gubitak ţarenjem c 43,27% 42,64% 99,82% 99,85 587,25 666,01 417,66 Pojmovi koji se koriste u tabeli imaju sledeće znaĉenje: a MDK u flaširanoj prirodnoj vodi za piće; b Smatra se da je voda ispravna u sluĉaju da 20% merenja koja nisu uzastopna u toku jedne godine vrednost koncentracije dostigne 0,1 mg/dm 3 frekvencije merenja po vaţećem Pravilniku; c Gubitak žarenjem predstavlja sve volatilne supstance koje se nalaze u vodi, nastale hlorisanjem vode za piće, kao i drugih neorganskih supstanci. Njihovo prisustvo je od veoma znaĉajnog uticaja na zdravlje ljudi, ali to nije predmet prouĉavanja ovog rada, s obzirom da se radi uglavnom o organskim supstancama; d Suvi ostatak sastoji se iz organskih i neorganskih materija. Dobija se uparavanjem 1 dm 3 vode do suva. Ţarenjem organske materije sagore, a neorganske se pretvore u pepeo. Oduzimanjem koliĉine pepela od ukupne koliĉine suvog ostatka dobija se koliĉina organskih materija; e Tvrdoća vode predstavlja sadrţaj soli kalcijuma i magnezijuma rastvorenih u vodi. Tvrdoća vode izraţava se u mg CaCO 3 /dm

107 Rezultati dobijeni preraĉunavanjem masene koncentracije u vodi za piće na osnovu sastava u kamencu pokazali su da ispitivana voda u o vom seoskom naselju pripada kategoriji tvrde vode (u vodi se nalazi izmeċu mg/dm 3 CaCO 3 ). TakoĊe, unos neorganskih supstanci ovom vodom (587,25 mg/dm 3 i 666,01 mg/dm 3, respektivno) znaĉajno premašuje Zakonom propisanu vrednost (417,66 mg/dm 3 ) (Sluţbeni list SRJ, 1998; Sluţbeni list SRJ, 1999). TakoĊe, na osnovu tvrdoće vode (stara oznaka tvrdoće vode u nemaĉkim stepenima tvrdoće, D) (22,45 i 25,33, respektivno), voda se nalazi u kategoriji tvrde vode (18-30 D) Svi elementi koji su dominantni u vodi za piće - alkalni i zemnoalkalni elementi - laki metali (Na, K, Ca, Mg) (prva i druga grupa elemenata), a koji mogu da se naċu prirodnim procesom u vodi su po svom sadrţaju (164,02 i 184,51, respektivno) ispod Zakonom dozvoljenih koncentracija (200 mg/dm 3 ). U drugu grupu ubrajaju se d-elementi - teški metali (Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, Cd), ĉije je prisustvo utvrċeno u kamenca i, konsekventno, i u vodi namenjenoj humanoj upotrebi. Ono što je zapaţeno je da je sadrţaj gvoţċa nekoliko puta veći od Zakonom dozvoljene vrednosti (0,3 mg/dm 3 ): I uzorak ĉak 6 puta, a II uzorak oko 3 puta. Povećani unos gvoţċa preko vode za piće nema direktan uticaj na zdravlje konzumenta, ali takva voda ima metalni ukus, obojena je bojom rđe (što se moglo i vizuelno videti po boji kamenca), pa je nepogodna za piće. Veća koliĉina gvoţċa u vodi potpomaţe razvoj Feruginoznih bakterija koje stvaraju neprijatan miris i ukus vode, a ukoliko se nagomilavaju u većim koliĉinama mogu dovesti do zaĉepljenja i prskanja cevi što dovodi do prodora patogenih mikroorganizama i sekundarnog zagaċenja vode. GvoţĊe omogućuje razvoj feruginoznih bakterija (Clamydotrix ochracea, Clamidotrix ferrginea i Clonotrix) u vodi, koje se razvijaju izmeċu pahuljica hidroksida gvoţċa stvarajući talog neprijatnog mirisa i ukusa. GvoţĊevite vode nisu pogodne za piće, zbog izmenjenih senzornih svojstava. Voda postaje obojena i dobija metalan ukus. Prisustvo gvoţċa u cevima oteţava odrţavanje slobodnog hlora u vodi zbog aporpcije hlora. Ono što je, ipak, alarmantno je da je u I uzorku pronaċen veći sadrţaj ukupnog hroma od Zakonom dozvoljene vrednosti. U ovom sluĉaju, pošto se radi o vrednosti ukupnog hroma, ipak treba proveriti da li se radi o Cr(VI) ili Cr(III), s obzirom da imaju razliĉit (štetan) uticaj na zdravlje ljudi. U drugom uzorku se koncentracija Cd pribliţava Zakonom dozvoljenoj vrednosti, što znaĉi da sadrţaj Cd treba da se prati, jer Cd u vodu ulazi iz više prirodnih izvora, a naroĉito šreko zemlje koja se Ċubri (najĉešće Ċubrivom bogatim Cd). U treću grupu elemenata nalaze se p-elementi (Al, Si, Pb). Normalno je da se silicijum i pronaċe u vodi, zbog prolaska vode kroz silikatne stene. Silicijum sadrţe oba uzorka, a pošto je to prirodni elemenat ĉija koncentracija nije Zakonom ograniĉena a, sa druge strane, silicijum je elemenat koji je najviše rasprostranjen u prirodi, tako da je njegovo prisustvo sasvim opravdano. Olovo u vodi za piće potiĉe iz olovnih vodovodnih cevi, PVC cevi koje sadrţe olovnu komponentu ili iz ĉesme odn. kućnih prikljuĉaka i armature. Brzina rastvaranja olova iz olovnih cevi zavisi od: koncentracije hlorida, vrednosti ph, kiseonika, temperature, tvrdoće i vremena zadrţavanja vode u cevima. Olovo u vodu moţe dospeti iz lemljivih spojeva cevi a koliĉina olova u vodi za piće moţe se smanjiti kontrolom korozije i podešavanjem vrednosti ph vode u sistemu za distribuciju. I u jednom i u drugom uzorku je koncentracija olova viša od Zakonom dozvoljene vrednosti, meċutim, u drugom uzorku je ona alarmanta (ĉak 7 puta veća od Zakonom dozvoljene vrednosti). Posledice dugotrajnog unošenja olova iz vode za piće mogu biti jako 107

108 ozbiljne: ispoljavanje olovnog polineuritisa, encefalopatije, anemije i ţeludaĉno crevnih poremećaja. Na osnovu novijih eksperimentalnih istraţivanja, olovo i neorganska jedinjenja olova svrstana su u Grupu 2, što znaĉi da su verovatno kancerogena za ĉoveka, pa je ranija graniĉna vrednost od 0,05 mg/dm 3 smanjena na 0,01 mg/dm 3. U četvrtu grupu ubraja se radioaktivni element uran (izotopi 233 U, 234 U, 235 U, 236 U, 238 U) koji je znaĉajno toksiĉan. Uran u vodi za piće vodi poreklo iz prirodnih izvora: litosfere (u kojoj se nalazi 3-4 ppm), vulkanskih stena (0,1-5 ppm), sedimentnih stena (0,5-4 ppm), fosfatnih stena ( ppm) i zemljišta (1-4) ppm) ili je antropogenog porekla: iz razliĉitih industrijskih grana (rudarstvo, topioniĉarstvo, metalurgija, hemijska industrija i dr.), nekontrolisanom upotrebom organskih i mineralnih Ċubriva i pesticida i iz otpadnih muljeva. Nakon 1999.god. uran u vodi za piće koja se koristi u našoj zemlji mogao bi se naći i usled NATO bombardovanja municijom sa osiromašenim uranijumom (OU). Iako se radi o razliĉitoj toksiĉnosti ova dva oblika urana, nisu precizni podaci o prisutnosti osiromašenog uranijuma, ali efekat prisustva osiromašenog uranijuma u vodi za piće je u suštini isti kao i prirodnog urana - opasnost po zdravlje ljudi. Kao prvi zabrinjavajući podatak bilo je prisustvo urana u kamencu, odnosno vodi za piće (mnogo više u prvom uzorku 8,84 ppm u odnosu na drugi 3,29 ppm, odnosno ĉak preko 60% više). Zbog toga je izvršena provera porekla urana u vodi (kamencu), da li je nastao kontaminacijom antropogenim putem (npr. preko OU) ili je prirodnog porekla (metodom frakcione ekstrakcije). Radi provere standardnih metoda odreċivanja teških metala, izvršenih u radu, dobijeni podaci uporeċeni su sa vrednostima dobijenim indirektnom metodom i prikazani u tabeli Dobijeni rezultati su pokazali da je indirektna metoda mnogo preciznija i pouzdanija, jer moţe taĉno detektovati koncentracije teških metala koji se nalaze ispod praga detekcije klasiĉnim metodama analize vode. Ovo je veoma bitno jer se na taj naĉin prati njihovo unošenje u duţem vremenskom periodu i mogu se preduprediti eventualne posledice po zdravlje ljudi. To se moţe najbolje videti na primeru Cd koji je u drugom uzorku na samoj granici dozvoljene vrednosti, a klasiĉnom metodom se nije ni detektovao. Što se tiĉe Pb tu je oĉigledna prednost primene indirektne metode, jer je ona ukazala na opasnost od prevelikih koliĉina Pb u vodi za piće, što klasiĉnom metodom uopšte nije ni zapaţeno. To što arsen nije pronaċen indirektnom metodom je što se verovatno nalazi u veoma niskoj koncentraciji (što je i potvrċeno ispitivanjem klasiĉnom metodom), a verovatno prisutni tragovi arsena u ispitivanoj vodi su putem isparljivog arsina (AsH 3 ) uklonjeni iz uzorka kamenca, zbog ĉega on nije detektovan. Primena metode frakcione ekstrakcije za određivanje različitih oblika vezivanja urana Rezultati primene metode frakcione ekstrakcije za odreċivanje razliĉitih oblika vezivanja urana u kamencu prikazani su u tabeli

109 Tabela Vrednosti sadrţaja teških metala u vodi za piće dobijene standardnom metodom i indirektnom metodom Uzorak Mesto uzorkovanja vode za piće (Dubravica) * ispod praga detekcije, ** nije pronaċen Sadrţaj teških metala (mg/dm 3 ppm) Teški metal As Pb Cd (ukupni) U standardna metoda indirektna metoda standardna metoda indirektna metoda standardna metoda indirektna metoda standardna metoda indirektna metoda uzorak I <0,005 ** <0,002 0,02 <0,0001 0,0019 <0,001 0,00371 uzorak II <0,005 ** <0,002 0,078 <0,0001 0,0026 <0,001 0,00156 MDK vrednost 0,01 0,01 0,003 0,015 Tabela Rezultati ispitivanja porekla urana u kamencu koji je dobijen iz vode za piće metodom frakcione ekstrakcije Kamenac I uzorak II uzorak Frakcija Uran U, ppm * % od U uk U, ppm * % od U uk Ukupan 8, , frakcija I Vodo-rastvorljiva i izmerljivo- adsorbovana <0,01 <0,113 <0,01 <0,304 frakcija II Karbonatna 1,89 21,36 0,58 17,63 frakcija III Vezan za okside mangana i 6,93 78,305 2,38 72,34 gvoţċa frakcija IV Vezan za organsku materiju <0,01 <0,113 <0,01 <0,304 frakcija V Strukturno vezan u silikatima <0,01 <0,113 0,31 9,42 Σ 8,85 100,004% 3,29 99,998% * Sadrţaj, u %, pojedine frakcije u ukupnom sadrţaju urana u kamencu 109

110 Na osnovu rezultata frakcione ekstrakcije, zakljuĉuje se da se sadrţaj urana u kamencu, a samim tim i u vodi za piće, nalazi u trećoj frakciji koja predstavlja potencijalno pristupaĉnu i mobilnu frakciju urana, što jasno ukazuje da ova jedinjenja imaju veliki afinitet prema uranu, a takoċe ukazuju na njegovo antropogeno poreklo (Stojanović i Martinović, 1993). Vrednosti se kreću (u % od ukupnog sadrţaja urana u kamencu) od 72,34% (II uzorak) do 78,305% (I uzorak). U zavisnosti od porekla urana njegova pristupaĉnost moţe biti manja ili veća. Uran koji se u kamencu pojavljuje iz geohemijskih izvora nalazi se u manje pristupaĉnim oblicima (karbonati, oksidi, fosfati, sulfidi, silikati) (Knopke and Kühn, 1985). Sa druge strane, uran koji je u zemljištu dospeva u vodu putem razliĉitih antropogenih aktivnosti, najĉešće se nalazi u takvim oblicima (u zemljišnom rastvoru razmenljivo i specifiĉno adsorbovan) iz kojih je njegova pristupaĉnost za ţive organizme veća. Na osnovu rezultata frakcione ekstrakcije, zakljuĉuje se da je sadrţaj urana u kamencu, a samim tim i u vodi za piće, predstavlja potencijalno pristupaĉne i mobilne frakcije urana (72,34-78,305%) koje ukazuju na njegovo antropogeno poreklo (Shuman, 1985). To znaĉi da se u vodi za piće nalazi i prirodni uran ali i uran koji je antropogenim putem došao u ţivotnu sredinu. Rendgenska difrakciona analiza (RDA) Difraktogrami ispitivanih kamenaca dokazali su prisustvo elemenata naċenih AAS (slika i 4.4.2). Na difraktogramu je jasan pik koji ukazuje da se kalcijum nalazi u najvećem iznosu. Metode termogravimetrijske i diferencijalno termičke analize Termijski dijagrami ispitivanih kamenaca prikazani su na slika i U temperaturskom intervalu od C, na I uzorku javlja se endoterman pik na DTA koji potiĉe od kalciju- hidroksida a veliki pik na 889 potice od kalcijum-karbonata, što je još jedna potvrda da kamenac u osnovi kalcijum-karbonat, dokazano alotropska modifikacija kalcit. 110

111 Slika Difraktogram I uzorka kamenca 111

112 Slika Difraktogram II uzorka kamenca 112

113 Gubitak mase, % DTA, V Gubitak mase: C -0.68% C -2.40% C % C % endo Temperatura, o C Slika Termijski dijagram I uzorka sniman pri brzini zagrevanja od 10 o C/min. 113

114 Gubitak mase, % DTA, V Gubitak mase: C -0.80% C % C % endo Temperatura, o C Slika Termijski dijagram II uzorka sniman pri brzini zagrevanja od 10 o C/min. 114

115 Upotreba skenirajućeg elektronskog mikroskopa (SEM) za ispitivanje kristalne strukture kamenca Skenirajuća elektronska mikroskopija uzoraka je izvršena pomoću ureċaja JEOL JSM 6390 LV i INCA-X-sight (Oxford Instrument, UK) spektrometrom sa energijom elektrona od 20 KeV. Elektronski mikroskop se nalazi na Poljoprivrednom fakultetu u Zemunu (slika 4.4.5). 115

116 Slika Elektronski mikroskop na Poljoprivrednom fakultetu u Zemunu 116

117 Upotrebom skenirajućeg elektronskog mikroskopa za ispitivanje kristalne strukture kalcita koji se nalazi u kamencu, dobijene su sledeće SEM fotografije, prikazane na slici Fotografije dobijene na skenirajućem elektronskom mikroskopu potvrdile su da dominantni oblik kalcijum-karbonata, koji se u nalazi u kamencu, ima izrazito kristalnu strukturu heksagonalnog oblika koja odgovara kalcitu ali da je zastupljena i kristalna modifikacija koja kristališe rombiĉno i koja odgovara aragonitu (Chang, 1971). Aragonit se nalazi u mnogo manjoj koliĉini nego kalcit (Rajković and Tošković, 2003). Strukturu kalcita ĉini romboedar na ĉijim se uglovima nalaze atomi kalcijuma. Atom ugljenika nalazi se u središtu romboedra, a atomi kiseonika u jednoj ravni pod uglom od 120º (sp 2 - hibridizacija atoma ugljenika). Istovremeno se u ovoj ravni moţe uoĉiti heksagonalni sastav kristala (slika 7.10) (Rajkovic et al., 2008a i 2008b; Rajković T., 2008). I uzorak II uzorak uvećanje x

118 I uzorak uvećanje x700 II uzorak uvećanje x

119 I uzorak II uzorak uvećanje x3000 Slika Dobijene SEM fotografije kamenca pod razliĉitim uvećanjem (od 300 do 3000 puta) 119

120 5. Zaključak U okviru ovog specijalistiĉkog rada, koji je uraċen u laboratorijama Zavoda za javno zdravlje grada Poţarevca, izvršeno je ispitivanje kvaliteta vode za piće u seoskim naseljima koja nemaju centralno vodosnabdevanje. Ukupno je uzorkovano i ispitano 400 uzoraka vode za piće iz 20 domaćinstava sela u okolini grada Poţarevca. Zemljišta kroz koja je prolazila voda korišćena za piće na razliĉitim lokalitetima Braniĉevskog okruga po mehaniĉkom sastavu pripadaju teksturnim klasama glinuše i ilovaĉe, dok se po hemijskim karakteristikama znaĉajno razlikuju: u karbonatnim uzorcima sadrţaj CaCO 3 varira od 0,56-10%, što je u korelaciji sa aktivnom kiselošću zemljišta (ph u H 2 O). Aktivna kiselost beskarbonatnih uzoraka varira u intervalu 5,17-6,61 (ph u H 2 O) što ukazuje na razliĉite pedogenetske procese koji su prisutni u ispitivanim zemljištima, kao i njihova pripadnost odreċenim sistematskim kategorijama zemljišta. Prema sadrţaju humusa ispitana zemljišta se bitno razlikuju jer sadrţaj humusa varira od od 1,64-3,22%. tj. od slabo humusnih zemljišta do umereno humusnih. Ispitivanja su pokazala da se % mikrobiološke ispravnosti u ispitivanim uzorcima vode kreće od 85% u selu Dubravica, do potpuno neispravne vode za piće, uzorkovane u selu Bare. Fiziĉko hemijska ispravnost vode za piće kretala se od 95% u selu Dubravica, do potpuno neispravne vode za piće, uzorkovane u selima Petka, Luĉica i Prugovo. Najĉešći uzrok neispravnosti vode za piće su povišene vrednosti nitrata. U jednom analiziranom uzorku vode u selu Kliĉevac zabeleţena je maksimalna koncentracija nitrata 1138,9 mg/dm 3, što je 20 puta više od dozvoljene vrednosti (50 mg/dm 3 ). Prisustvo nitriti u vodi za piće ukazuje da je zagaċenje u toku i moţe biti iz atmosfere, kao proizvod raspadanja organskih materija, ili iz azotnih mineralnih Ċubriva. U jednom analiziranom uzorku vode u selu Prugovo zabeleţena je maksimalna koncentracija nitrita od 0,40 mg/dm 3, što je 10 puta više od dozvoljene vrednosti (0,03 mg/dm 3 ). Jedan od hemijskih indikatora sveţeg fekalnog zagaċenja je amonijak, koji nastaje kao posledica mineralizacije organskih materija. U analiziranim uzorcima vode za piće u seoskim domaćinstvima koncentracija amonijaka je u dozvoljenim granicama. Za pijaću vodu optimalne ph vrenosti kreću se od 6,50-8,00. ph vrednost je znaĉajna i za tehnologiju vodovoda, jer od nje zavisi da li će biti agresivna prema materiji od koje su izgraċene cevi i delovi sistema za vodosnabdevanje.u jednom analiziranom uzorku u selu Ţivica zabeleţena je ph vrednost od 6,27 koja je niţa od preporuĉene (6,80-8,50), što znaĉi da je voda kiselija, što moţe imati uticaj na ţivi svet. Mutnoća vode dolazi od suspendovanih materija neorganskog porekla i najĉešće dolazi od gline i mulja, prisustva vodenih organizama i nerastvorenih mehurića vazduha. U jednom analiziranom uzorku vode u selu Breţane zabeleţena je maksimalna vrednost od 26,5 NTU, što je 5 puta više od dozvoljene vrednosti (5 NTU). 120

121 Boja vode je posledica prisustva koloidno rastvorenih materija biljnog porekla i veoma se teško uklanja. U jednom analiziranom uzorku vode u selu Ostrovo zabeleţena je maksimalna vrednost od 10 Co-Pt jedinica, što je 2 puta više od dozvoljene vrednosti (5 Co-Pt). Skoro sve vode u prirodi, kao i otpadne vode, sadrţe hloridni-jon. Sa higijenskog gledišta voda za piće ne treba da sadrţi više od 200 mg/dm 3 hlorida. Ukoliko je koncentracija veća kao što je zabeleţena u jednom analiziranom uzorku vode u selu Kliĉevac 262,48 mg/dm 3, voda ima slan ukus, naroĉito ako voda sadrţi i dosta natrijum-jona. Potrošnja kalijum-permanganata nam sluţi za odreċivanje prisutne koliĉine organske materije u vodi za piće. U jednom analiziranom uzorku vode u selu Ostrovo zabeleţena je maksimalna vrednost potrošnje kalijum-permanganata od 14,99 mg/dm 3, što je skoro 2 puta viša vrednost od dozvoljene (8 mg/dm 3 ). Najĉešći uzrok neispravnosti vode za piće su povišene vrednosti elektroprovodljivosti. U jednom analiziranom uzorku vode u selu Kliĉevac zabeleţena je maksimalna vrednost elektroprovodljivosti 2940 µs, što je oko 3 puta viša vrednost od dozvoljene (1000 µs). Ispitivanje sadrţaja teških metala: As, Pb i Cd u vodi za piće pokazala su da je njihov sadrţaj u svim uzorcima ispitivane vode za piće ispod maksimalno dozvoljene koncentracije, prema Pravilniku, a u nekim sluĉajevima ĉak i ispod granice detekcije. Sadrţaj urana u ispitivanim uzorcima vode pokazuju da je koncentracija urana u granicama prirodnih vrednosti. Kod uzoraka vode kod kojih je dokazana mikrobiološka neispravnost potrebno je uraditi dezinfekciju vode i ponoviti analizu. Ako je voda pri ponovljenoj analizi mikrobiološki ispravna moţe se koristiti za piće. Kod fiziĉko-hemijske neispravnosti vodu koristiti samo kao tehniĉku vodu. Kvalitet vode se kod fiziĉko-hemijske neispravnosti ne moţe pouzdano popraviti. Kod mikrobiološke i fiziĉko-hemijske neispravnosti voda se ne moţe koristiti ni za piće ni za tehniĉku upotrebu. Posle dezinfekcije i kontrole ova voda se moţe koristiti za tehniĉku upotrebu. Kako je ljudski faktor i dalje presudan prilikom upotrebe vode za piće i svakodnevnu upotrebu, neophodno je vršiti edukaciju stanovništa o znaĉaju zdravstveno bezbedne vode za piće i kontinualno vršiti monitoring svih izvorišta vode koji ne pripadaju centralnom vododnabdevanju. 121

122 6. Literatura 1. APHA/AWWA/WEF (1998): Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, Washinton, DC: American Public Health Association. 2. ASTM E-300, (1973) (reapproved 1979): Standard Recommended Practice for Sampling Industrial Chemicals, Philadelphia: American Society for Testing and Materials. 3. Bartram, J. and Balance, R. (1996): Water Quality Monitoring: A Practical Guide to the Design and Implementation of Freswater Quality Studies and Monitoring Programes, United Nations Environment Programme/World health organization. London: E & FN Spon. 4. Birke, M., Reimann, C., Demetriades, A., Rauch, U., Lorenz, H., Harazim, B., Glatte, W. (2010): Determination of Major and Trace elements in European Bottled Mineral Water Analytical methods, Journal of Geochemical Exploration, Vol. 107, pp Broekaert, J.A.C. (1998): Analytical Atomic Spectrometry with Flames and Plasmas, Third Edition, Wiley-VCH, Weinheim, Germany, Burns, R.C. and Hardy, R.W.F. (1975): Nitrogen Fixation in Bacteria and Higher Plants, New York: Springer. 7. Chang, L.L.Y. (1971): Subsolidus phase relations in the aragonite type carbonates I. The system CaCO 3 -SrCO 3 -BaCO 3, American Mineralogist, 56, pp Dalmacija, B. (1995): Hemijsko-tehnološki aspekti kvaliteta vode za piće, Seminar Kvalitet vode za piće: Nove preporuke Svetske zdravstvene organizacije Evropske unije, Savez hemiĉara i tehnologa Jugoslavije, Beograd, 16. novembar 1995, Izvodi predavanja, s Dalmacija, B. (2000): Kontrola kvaliteta voda u okviru upravljanja kvalitetom, Prirodnomatematiĉki fakultet, Novi Sad. 10. Đukić, D., Gajin, S., Matavulj, M., Mandić, L. (2000): Mikrobiologija voda, Prosveta, Beograd. 11. Eaton, A.D., Clesceri, L.S., Greenberg, A.E. (Eds.) (1995): Standard Methods for Examination of Water and Waste Water, 19 th Edition American Public Healt Association, Washington. 12. Environmental Protection Agency (EPA) (2009): Analytical Methods Approved for Drinking Water Compliance Monitoring og Inorganic Constituents National Primary Drinking Water Regulations, the method are specified in CFR and Appendix A to Subpart C of Part 141, USA. 13. Gaćeša, S. i Klašnja, M. (1994): Tehnologija vode i otpadnih voda, Jugoslovensko udruţenje pivara, Beograd. 14. Gavrilović, Lj., Lješević, M. (1999): Voda kao uslov ţivota i prirodni resurs, Zbornik radova sa Konferencije Voda za XXI vek, Udruţenje za tehnologiju vode i sanitarno inţenjerstvo, Beograd. 15. Ginkel, J. H. van and Sinnaeve, J. (1980): Determination of Total Nitrogen in Plant Material with Nessler s Reagent by Continuous-Flow Analysis, Analyst, 105, pp GraĊevinski fakultet (2006): Kvalitet voda, laboratorijski priruĉnik, Beograd. 122

123 (2005): Standard Methods 4500-B+B: Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 21 st Ed (2005): Standard Methods 2510 B: Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 21 st Ed (2005): Standard Methods 2320 B: Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 21 st Ed (2005): Standard Methods 4500-F-E: Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 21 st Ed. 22. Hunt, D.E. and Wilson, A.L. (1986): The Chemical Analysis of Water, London: Royal Society of Chemistry. 23. Institut za tehnologiju nuklearnih i drugih mineralnih sirovina (ITNMS) (2004): OdreĊivanje sadrţaja urana fluorimetrijskom metodom DM 10-0/34, Beograd. 24. Jaffe, D.A. (2000): The nitrogen cycle, In: M.C.Jacobson, R.J.Charlson, H.Rodhe, and G.H.Orians (eds.) Earth system Esience: From Biogeochemical Cycles to Global Change, International Geophysics Series, vol. 72, pp London: Academic Press. 25. Jovanović, J. (2012): Praćenje efekata hroniĉne intoksikacije teškim metalima (Cd, Pb, Cu) i protektivne uloge suplemenata S-donora liganada preko aktivnosti endonukleaza i sekundarnog produkta lipidne peroksidacije, Prirodno-matematiĉki fakultet, Niš. 26. Knopke, J., Kühn, W. (1985): Determination of Uranium Soil Samples by Different Analytical Extraction Methods, First International Contact Seminar in Radiology, Sweden, 1985, pp Kratochivill, B.G. and Taylor, J.K. (1981): Sampling for Chemical Analysis, Analytical Chemistry, 53, pp A. 28. Kratochivill, B.G. and Taylor, J.K. (1982): A Survey of the Recent Literature on Sampling for Chemical Analysis, NBS Technical Note 1153, Gaithersburg, MD: National Bureau of Standards, January. 29. Krug, F.J., Růţiĉka,J., Hansen E.H. (1979): Determination of Ammonia In Low Concentrations with Nessler s Reagent by Flow Injection Analysis, The Analyst, Vol. 104, issue 1234, p Maher, W.A. and Batley, G. (2002): Design of Water Quality Monitoring Programs, In: Burden, F.R., McKelvie, I., Főrstner, U. and Guenther, A. (Eds.): Environmental Monitoring Handbook, pp New York: McGraw-Hill. 31. Marjanović, T. (2010): Karakteristike vode za piće sa aspekta zdravstvenog rizika objekta za centralno vodosnabdevanje u Poţarevcu za period , Medicinski fakultet, Beograd. 123

124 32. Miletić, V., Blagojević, B., Rajković, M.B., ĐorĊević, A., Stojanović, M. (2012): Ispitivanje uticaja koncentracije olova u vazduhu na kvalitet ţivotne sredine, XVII savetovanje o biotehnologiji sa meċunarodnim uĉešćem, Ĉaĉak, april god., Sekcija: Zaštita ţivotne sredine, Zbornik radova, Vol. 17. (19), s Panić, I. (2009): Ispitivanje opštih fiziĉkohemijskih i radiohemijskih osobina voda Mataruške, Selters i Vrnjaĉke banje, diplomski rad, Fakultet za fiziĉku hemiju, Beograd. 34. Petrović, T., Zlokolica-Mandić, M.,Veljković, N.,Vidojević, D. (2010): Hydrogeological Conditions for the Forming and Quality of Mineral Waters in Serbia, Journal of Geochemical Exploration, Vol. 107, pp Rajaković, Lj. (2006): Arsen i arsenova jedinjenja Uklanjanje arsena iz vode, Ekološka istina, Sokobanja 4-7. juna godine, Zbornik radova, s Rajković, M.B. (2002): Hemija elemenata, Poljoprivredni fakultet, Zemun. 37. Rajković, M.B. (2003): Neke neorganske supstance koje se mogu naći u vodi za piće i posledice po zdravlje ljudi, Hemijska industrija, 57(1), s Rajković, M.B. and D.Tošković, D. (2003): Phosphogypsum Surface Characterisation Using Scaning Electron Microscopy, Acta Periodica Technologica, 34, pp Rajković, M.B. i Stojanović, M. (2004): Primena metode frakcione ekstrakcije za utvrċivanje porekla urana u vodi za piće, XLII Savetovanje Srpskog hemijskog društva, Novi Sad, 22. i 23. januar 2004.god., Sekcija za analitiĉku hemiju (AH), AH 10, Izvodi radova, s Rajković, M.B. and Stojanović, M. (2004): Application of Fractional Extraction Method for Determination of Uranium Origin in Boiler Fur, PHYSICAL CHEMISTRY 2004, Proceedings of the 7 th International Conference on Fundamental and Applied Aspects of Physical Chemistry, A.Antić-Jovanović and S.Anić (Eds.), The Society of Physical Chemists of Serbia, September 21-23, 2004, Belgrade, Environmental Protection (J), Volume II, J-24-P, pp Rajković, M.B., Stojanović, M.D., Pantelić, G.K. and Tošković, D.V. (2005): Determination of Inorganic Compounds in Drinking Water on the Basis of Household Water Scale. Part 2. Application of fractional extraction method for the determination of uranium origin, Acta Periodica Technologica, 36, pp Rajković, M.B. i Novaković, I.D. (2007): Priruĉnik za upotrebu fluorid-selektivne elektrode u analizi biološkog materijala, Poljoprivredni fakultet, Beograd. 43. Rajković, M.B., Stojanović, M. i Pantelić G. (2007): OdreĊivanje radioaktivnih elemenata u vodi za piće metodom indirektne analize na osnovu ispitivanja sastava kamenca, XXIV simpozijum Društva za zaštitu od zraĉenja Srbije i Crne Gore, Zlatibor, god., Sekcija 2.: Radioekologija, Zbornik radova, s Rajković, M.B., Stojanović, M., Laĉnjevac, Ĉ. Tošković, D., Stanojević, D. (2008a): OdreĊivanje tragova radioaktivnih supstanci u vodi za piće, Zaštita materijala, 49(4), s Rajkovic, M.B., Lacnjevac, C., Ralevic, N.R., Stojanovic, M.D., Toskovic, D.V., Pantelic, G.K., Ristic, N.M., Jovanic, S. (2008b): Identification of Metals (Heavy and Radioactive) in Drinking Water by an Indirect Analysis Method Based on Scale Test, Sensors, 8(4), pp

125 46. Rajković, T.M. (2008): OdreĊivanje kristalne strukture kalcijum-karbonata dobijenog iz vode za piće, Regionalni centar za talente, Beograd 1 Zemun. 47. Rajković, M.B. i Sredović, I.D. (2009): Praktikum iz ANALITIĈKE HEMIJE, Poljoprivredni fakultet, Zemun. 48. Rajković, M.B., Stojanović, M.D. i Pantelić, G.K. (2009): Indirektna metoda odreċivanja elemenata (metala i nemetala) u vodi za piće ispitivanjem kamenca (monografija), Savez inţenjera i tehniĉara Srbije, Beograd, s Rajković, M.B. (2010): Hemijske metode analize, autorizovana skripta, samostalno izdanje (M.B.Rajković), Zemun. 50. Rajković, M.B.i Laĉnjevac, Ĉ. (2010): Opšta i neorganska hemija, drugo, izmenjeno i dopunjeno izdanje, Fotofutura, Beograd. 51. Rajković, M.B., Sredović, I.D., Raĉović, M.B., and Stojanović, M.D. (2012): Analysis of Quality Mineral Water of Serbia: Region Arandjelovac, Journal of Water Resource and Protection, 4(9), pp Rajković, M.B. Sredović, I., Ţarković, B., Milojković, S., ĐorĊević, A., Radovanović, V. (2012): Neki pokazatelji kvaliteta krompira gajenog na razliĉitim lokalitetima Braniĉevskog okruga, Savetovanje Odrţivi razvoj grada Poţarevca i energetskog kompleksa Kostolac, Kostolac, 25. april god., Zbornik radova, s Rajković, M.B., Antić, M., Milojković, S., Marjanović,T: Ispitivanje sadrţaja nitrita, nitrata i amonijaka u vodi za piće, XIX savetovanje o biotehnologiji sa meċunarodnim uĉešćem, Ĉaĉak, mart god., Sekcija za tehnologiju, Zbornik radova, Vol. 19. (21), s Redni broj rada P Rajković, M.B., Antić, M., Milojković, S., Marjanović,T., Stojanović, M., (2014): Ispitivanje uticaja termoelektrane TE Kostolac na fiziĉko-hemijsku i mikrobiološku ispravnost vode za piće u seoskim naseljima na teritoriji opština Poţarevac i Kostolac, Odrţivi razvoj grada Poţarevca i energetskog kompleksa Kostolac, Kostolac, 04. i 05. jun god., Zbornik radova, s Rogoţarski, Z. i Marjanović, T. (2012): Sagledavanje zdravstvene ispravnosti vode za piće na teritoriji grada Poţarevca, Zbornik radova Odrţivi razvoj grada Poţarevca i energetskog kompleksa Kostolac, B. Radovanović (urednik), s Rosswall, T. (1983): The Nitrogen Cycle, In: B.Bolin and R.B.Cook (eds.),the Major Biogeochemical Cycles and Their Interactions, SCOPE 21, pp Chichester: Wiley. 57. Savićević, M. i saradnici (1983): Higijena, Medicinska knjiga, Beograd-Zagreb. 58. Shuman, L.M. (1985): Fractionation Method for Soil Microelements, Soil Science, pp Sluţbeni list SCG (2005): Pravilnik o kvalitetu i drugim zahtevima za prirodnu mineralnu vodu, prirodnu izvorsku vodu i stonu vodu, Broj Sluţbeni list SRJ (1998): Pravilnik o higijenskoj ispravnosti vode za piće, Broj 42 od 28. avgusta 1998.godine, s Sluţbeni list SRJ (1999): Pravilnik o izmenama i dopunama Pravilnika o higijenskoj ispravnosti vode za piće, broj 44 od 25.juna 1999.god., s

126 62. SRPS (1990): OdreĊivanje sadrţaja amonijaka. Metoda pomoću Nessler-ovog reagensa. 63. Stojanović, M., Rajković, M.B. (2003): OdreĊivanje i karakterizacija urana u vodi za piće, Zbornik radova, XXII simpozijum jugoslovenskog društva za zaštitu od zraĉenja, Petrovac n/m, , Sekcija 4.: Radioekologija,, Stojanović, M., Martinović, Z. (1993): Pregled analitiĉkih metoda za odreċivanje urana, Uticaj upotrebe fosfornih Ċubriva na kontaminaciju uranom, Zbornik radova sa nauĉnog skupa, SANU, Beograd, knjiga 5, Tessier, A., Campbel, P.G.C., Bisson, M. (1995): Sequential Extraction Procedure for the Speciation of Particulare Trace Metals, Analytical Chemistry, 51, pp Todd, D.K. (1970): The Water Encyclopedia, Water Information Center, New York. 67. Tošović, S. (2008): Osnovi ekotoksikologije, Visoka zdravstveno-sanitarna škola strukovnih studija Visan, Beograd. 68. Vrvić, M., Gojgić-Cvijović, G. (2003): Praktikum za mikrobiološku hemiju, IHTM, Centar za hemiju, Beograd. 69. Welz, B. (1998): Atomic Absorption Spectrometry, Third Edition, Wiley-VCH, Weinheim, Germany, World Health Organization (WHO) (2011): Guidelines for Drinking-Water Quality, fourth edition,

127 7. PRILOG 127

128 Slika P1. Mapa mesta u kojima je izvršeno uzorkovanje 128