Světová zdravotnická organizace deklaruje jako hygienické minimum 100 l/den/osobu. V našich končinách se denní spotřeba pohybuje okolo 120 litrů. Nejvíce jí padne na hygienu (80 – 100 litrů), přičemž spláchnutí toalety si vezme 10 – 12 l, praní v pračce vyžaduje 40 – 80 l, na vaření 5 – 7 l. Tolik pramenité vody nemáme, a tak přichází na řadu i povrchová voda, kterou je třeba více upravovat aby nebyla závadná. Pro zajímavost: V rozvojových zemích se spotřeba vody pohybuje okolo 10 l/den/osobu. Foto: Osel. Cc-by-sa-2.0.

Nápad přidávat do pitné vody chlor vznikl již koncem 19. století. Prvním místem, kde s tím začali, bylo ve městě Maidstone v Anglii, psal se rok 1897. Důvodem bylo tamní neustálé šíření nákaz, včetně cholery, úplavice a tyfu. Jistou zajímavostí je, že počátkem dvacátého století, než se začalo s průmyslovou výrobou chloru, vévodila desinfekčním metodám pitné vody ozonizace.

Jak už to ale u chemických inovací bývá, také u úpravy vody chlorem se ukázalo, že není úplně bez následků. Na nepříjemné ovlivnění pachu a chuti vody se přišlo záhy, ale teprve až v roce 1974 holandští a američtí vědci dali všem srozumitelně a jasně ve známost, že chlor v pitné vodě nezabíjí jen bakterie, ale že také reaguje s přítomnými přírodními organickými látkami za vzniku široké skupiny látek, z nichž mnohé jsou toxické a karcinogenní. Příčinou jsou reakce chloru s organickými látkami a halogenidy, které se ve vodě vyskytují, za vzniku zdraví škodlivých sloučenin. Například trihalogenmethanů, halogenderivátů kyseliny octové, bromovaných sloučenin,...

Amesův test

Že žádnou z výše uvedených látek není radno brát na lehkou váhu, se lze přesvědčit testem v němž hlavní roli hrají upravené bakterie Salmonelly. Jsou nositelkami mutace v genech účastnících se syntézy aminokyseliny histidinu. Jde tedy o jakési bakteriální invalidy, kteří se neobejdou bez externího zdroje histidinu. Na nich se zjišťuje, zda zkoumaná látka je natolik toxická, že vybudí mutace a tím navodí i reverzní mutaci obnovující růst bakterie v mediu, v němž extra histidin není. Pokud jste nabyli dojmu, že jde o dost primitivní test, není tomu tak. Bakteriální kmeny jsou totiž speciálně vytvořeny tak, aby obsahovaly jak bodové mutace, tak mutace posunující čtecí rámec. Proč takové složitosti? Inu proto, že takové bakterie umožňují průkaz rakovinotvorných látek působících různými mechanismy. Ani to není vše. Používané bakteriální kmeny jsou navíc mutovány v genech, zodpovědných za syntézu lipopolysacharidů, což usnadňuje prostup mutagenů buněčnou stěnou – tato úprava činí test vysoce citlivým. Pro stimulaci bakteriálního metabolismu se přidává extrakt z jater potkanů. To proto, že mnohé ze sloučenin samy o sobě nejsou škodlivé, ale jejich metabolity již mutagenní jsou. Bakterie jsou kultivovány na agaru s malou (startovací) dávkou histidinu. Po jeho vyčerpání přežívají jen bakterie, které zmutovaly do formy schopné si histidin syntetizovat. Mutagennost testované látky se stanovuje podle počtu kolonií, které během dvou dnů v kultuře narostou.

Pokud vaříme z vody obsahující zbytkový chlor či chloraminy a pokrm osolíme jodizovanou kuchyňskou solí, přičiníme se tím o vznik celé řady sloučenin z nichž mnohé jsou vysoce škodlivé. Když už jsme nuceni takovou vodu použít, je lepší „vařit“ při nižší teplotě a krátce. Kredit: Water Research, Elsevier.

Obdobně jako v jiných zemích, je i v Česku na obsah chloru v pitné vodě norma. Takzvaně na kohoutku u spotřebitele ho může být až 0,3 miligramy v jednom litru. Vyhláška dále uvádí i nejvyšší mezní hodnotu pro chloroform (30 µg/l) a limitní hodnotu pro trihalomethany (100 µg/l). Limitní hodnota trihalomethanů se vztahuje na součet kvantitativně zjištěných koncentrací trichlormethanu (chloroformu), tribrommethanu (bromoformu), dibromchlormethanu a bromdichlormethanu.

Dřívější studie zkoumaly především orální příjem, ale vzhledem k velmi těkavé povaze některých z nich se ukazuje jako nebezpečný i jejich dermální a inhalační příjem, např. při sprchování nebo koupání v plaveckých bazénech.

Laická veřejnost většinou nerozlišuje mezi desinfekcí vody chlorací (chlorem) a oxidem chloričitým, který rovněž zvládá oxidaci přirozených organických látek. Na rozdíl od chlorace při jeho použití nedochází ke vzniku halogenových vedlejších produktů, jako jsou trihalogenmethany nebo halogenoctové kyseliny (chloroformy, které vznikají při dezinfekci ClO₂, tvoří asi 1/30 z chloroformů vznikajících při použití Cl₂). Navzdory některým výhodám představuje desinfekce oxidem chloričitým pro naše zdraví také riziko. Je jím vznik vedlejších produktů v podobě chloritanů (ClO₂^-) a chlorečnanů (ClO₃^-) a chloritanů,... Vystavení těmto látkám má za následek radosti v podobě anémie, poškození buněčných membrán, methemoglobinemie, předčasné porody,…

Jsou v mém šálku čaje prospěšné polyfenoly? Nebo je desinfekce změnila na své vedlejší rakovinotvorné produkty?Kredit: Veřejná doména Pixabay/CC0.

Ani ozonizace vody není bez chyb. U té se zase přišlo na to, že produkuje polární organické sloučeniny, jako jsou aldehydy a karboxylové sloučeniny, pravděpodobně z oxidačního rozpadu přírodních organických sloučenin s vysokou molární hmotností, což jsou zejména huminové a fulvinové kyseliny. Desinfekce ozonizací se postará o vznik aldehydů s nižší molární hmotností, jakými jsou formaldehyd, acetaldehyd, dialdehyd glyoxal, ketoaldehyd methylglyoxal,... A aby toho nebylo málo, tak ozonizace dává vznik vedlejším produktům, které jsou snadněji biologicky rozložitelné, než původní látky přítomné ve vodě. Jinak řečeno, zvyšuje se riziko vzniku biofilmů v distribuční síti se všemi problémy, které to s sebou nese, včetně průjmů,... Výhody ozonizace vody mohou zhatit třeba i často se přirozeně vyskytující bromidy ve vodě. Ty se pak postarají o vznik karcinogenního bromičnanu.

Bez ztráty kytičky není ani úprava vody UV zářením. Ničení choroboplodných zárodků je dost problematické. Na některé zabírá dobře (např. Bacillus subtilis, Haemophilus influenza, Diplococcus pneumoniae atd.), jiné se ale dokážou reparovat (enterobakterie, streptokoky, mikrokoky, sacharomycety, plísně). Do účinnosti hodně promlouvá teplota, pH, přítomnost organických látek, enzymů,… Při použití určitých vlnových délek záření vznikají dokonce i dusitany a formaldehyd.

Jiafu Li, University of South Carolina, první autor studie zveřejněné včera v odborném časopise Environ. Sci. Technology.  Kredit: Jiafu Li.

Vybrat nejlepší způsob desinfekce není jen tak. Záleží jak na typu organického znečištění, tak i na tom, jaké anorganické látky jsou ve vodě rozpuštěny a v jakém množství. Hodně záleží i na tom, k jakému zdržení vody dochází v distribučním systému, než se k nám dostane. Vraťme se ale k celosvětově nejčastějšímu způsobu úpravy vody - chloraci.

Schema procesů při přípravě čaje z chlorované vody. Kredit: Jiafu Li, 2021.

Sůl nad zlato, ale ne ta jodizovaná

Jedena z nedávných výzkumných prací z pera čínských výzkumníků upozorňuje na vznik dosud neznámých nebezpečných látek, které vznikají tehdy, když chlorem upravenou vodu osolíme kuchyňskou solí obohacenou o jod a použijeme ji k vaření pokrmů. Autoři studie z Hong Kong University of Science and Technology a Nanjing University zjistili, že chlor a chloraminy reagují s jodizovanou kuchyňskou solí za vzniku kyseliny jodné (hypoiodous acid). To by samo o sobě nebylo důvodem k obavám. Problémem je až její přátelení se s dalšími organickými látkami za vzniku produktů, které jsou pro chemiky zcela novými. Prokázali jich nejméně 14. Molekulární strukturu určili u devíti z nich. Ve své toxicitě se značně liší, některé jsou 200 x „rizikovějšími přeborníky“ než jiné. Protože jde o látky dosud neznámé, nejsou pro ně stanoveny zdravotní limity.

Pokus improvizovaného vaření s přídavkem pšeničné mouky a jodizované soli ukázal, že nežádoucích rakovinotvorných látek se tvoří od 0,72 do 7,63 mikrogramů v jednom litru. Vědci proto v nevhodné vodě doporučují vařit při nižší teplotě (nepoužívat papiňák) a tepelně upravovat pokrm krátce. A místo soli obohacené jodidem, volit raději sůl s jodičnanem.

Susan D. Richardsonová, profesorka chemie analytické, anorganické, organické a fyzikální spektroskopie. Vedoucí výzkumného kolektivu. Kredit: University of South Carolina.

Jak si kazit čaj i zdraví

Také v nejnovější studii věnující se rizikům vody upravené chlorací, je jako první autor uveden Číňan. Tentokrát ale jde o výsledky z dílny University of South Carolina dílem a čtyřčlenného kolektivu vedeného Američankou Susan D. Richardsonovou. Ze včera zveřejněných dat vyplývá, že pro nás může být rizikem i pití čaje, pokud si ho budeme připravovat z chlorované vody. Dosud se přitom mělo zato, že to s čajem připraveným z nevhodné vody vody není tak zlé, neboť se vedlejší produkty dezinfekce v čaji snížují. Například tím, že se ochotně vážou na čajové lístky a ty nekonzumujeme. To je sice pravda, ale čertovo kopýtko se ukázalo být jinde. V celkovém organickém halogenu. Ten se v čaji připraveném z vody z kohoutku (v níž jsou zbytková množství chloru), prakticky zdvojnásobuje. Z takto vznikajících nově objevených halogenovaných produktů jich 96 % dosud nebylo známo. Vrásky na čele chemikům dělá to, že už nyní je jim jasné, že velkou část ze vznikajících látek musí nutně patřit k haloaromatickým sloučeninám s vysokou molekulovou hmotností. Právě ony vznikají reakcí zbytkového chloru s polyfenoly přítomnými v čajových listech. Polyfenoly přitom tvoří až padesát procent hmoty sušeného listu a jsou tím, kvůli čemu čaj konzumujeme.

Ani za „vylepšování“ zdraví jodidem draselným a vodou se zbytkovým chlorem nám tělo vděčné nebude. No ale nekupte to za tu cenu.  Kredit: NaturesPlus.

Řada polyfenolů našim tělesným schránkám prospívá. Pokud ale dojde k jejich proměně na látky haloaromatické, začnou nám zadělávat na problém. Z dřívějších výzkumů je totiž známo, že z hlediska rakovinotvornosti, náleží k látkám z těch nejobávanějších. Ačkoliv jde v tomto případě o řadu látek dosud chemikům neznámých, vzhledem k množství o jaké jde, si nejspíš nemusíme z občasného pití, byť nevhodně připravovaného čaje, dělat těžkou hlavu.

I když pro většinu vedlejších nežádoucích produktů vznikajících při desinfekci vody nebyly dosud stanoveny žádné „bezpečné“ úrovně, u těch, které legislativa reguluje, je uvedeno, že začnou být rizikem až při pití více než 18 šálků čaje denně. Na druhé straně, protože jde o látky nově objevené, je na místě brát v úvahu i to, že čert nikdy nespí.

Závěr

Ve své podstatě nejde při úpravách vody o nic jiného, než o balancování mezi mezi dvěma zly - biologickým a chemickým rizikem. Pro mnohé z nás nebude na škodu nechat si udělat rozbor, jakouže vodu to pijeme. A pokud nám z kohoutku teče kromě H₂O i něco jiného, bude na místě to kvůli možné kumulaci účinků, začít řešit. Zbytkovému chloru je v zásadě jedno, zda si z něj kuchtíme něco co si solíme solí obohacenou jodem, nebo zda jde o zelený čaj, voňavý Twinings, tmavý Earl Gray či siestu se sladkým Liptonem. Obě cesty vedou ke vzniku látek, které Amesův test vyhodnocuje jako karcinogenní, mutagenní a genotoxické.

Literatura

Jiafu Li, et al: „Are Disinfection Byproducts (DBPs) Formed in My Cup of Tea? Regulated, Priority, and Unknown DBPs“, Environ. Sci. Technol. September 15, 2021. https://doi.org/10.1021/acs.est.1c03419

Yang Pan et al.: „Identification, toxicity and control of iodinated disinfection byproducts in cooking with simulated chlor(am)inated tap water and iodized table salt“, Water Research. DOI: 10.1016/j.watres.2015.10.002