Uraani ja mangaani talousvedessä onko terveysriski? Tutkimusprofessori Hannu Komulainen Ympäristöterveyden osasto Kuopio

Uraani ja mangaani talousvedessä onko terveysriski? Tutkimusprofessori Hannu Komulainen Ympäristöterveyden osasto Kuopio

Uraani ja mangaani talousvedessä Esityksen sisältö: Mangaani Talousveden mangaanin aiheuttama terveysriski (Suomessa) Toksisuus ja muut haitat Esiintyminen talousvedessä Uraani Talousveden uraanin aiheuttama terveysriski (Suomessa) Toksisuus Esiintyminen talousvedessä 2

Mangaani juomavedessä on terveysriski! (myös Suomessa, kaivovedet) 3

Terveysriski erityisesti lapsille (sikiöaikainen altistuminen altistuminen lapsuusiässä, tutkittu/nähty 1-12 vuotiailla lapsilla) Poikkeavan mangaanipitoisen veden käyttö juomavetenä on yhdistetty lasten Oppimishäiriöihin Käyttäytymishäiriöihin Hienomotooriseen kömpelyyteen Alentuneeseen älykkyysosamäärään (vrt. lyijy) Useita samansuuntaisia tutkimustuloksia (erityisesti v. 2007 jälkeen, pääasiassa 2011-2013; ei ole tutkittu Suomessa) Lisäksi samansuuntaista näyttöä lasten ympäristöperäisestä mangaanialtistumisesta (mangaanikaivosalueet, -rikastamot, hengitetty pöly, pilaantunut maaperä, Meksiko, Brasilia, Etelä-Korea, Kiina) 4

Aikuiset eivät yhtä herkkiä, mutta lähinnä motoorisia haittavaikutuksia todettu; haitta ilmenee suuremmilla veden Mn-pitoisuuksilla kuin lapsilla Myös aikuisilla ympäristöperäinen mangaanialtistuminen aiheuttanut samansuuntaisia haittavaikutuksia kuin juomaveden mangaani 5

Haitat ilmenneet kun juomaveden Mn-pitoisuus ylittää 100 µg/l. (Juomaveden Mn-pitoisuus ennustaa hyvin haittoja.) Haitta ollut selvin kun veden Mn-pitoisuus >300-400 µg/l. Juomaveden/talousveden Mn:lle ei ole (tällä hetkellä) terveysperusteista enimmäispitoisuusraja-arvoa missään maassa (Suomi/laatuvaatimus, EU, WHO)!! Suomessa laatusuositus (suositeltu enimmäispitoisuus) Yksityiskaivoille Mn 100 µg/l (Asetus 401/2001) Pienet ja isot vesilaitokset 50 µg/l (Asetus 401/2001, Asetus 461/2000) Perusteena esteettiset haitat; värjäävyys (harmaa, musta väri), maku, saostuu vesijohtoverkostoon 6

WHO:lla oli suositusraja-arvo 400 µg/l. Poistettu v. 2011 (4. painos ohjearvodokumentista) Ei terveyshaittaa (health concern) todetuilla pitoisuuksilla juomavedessä! Oli arvioitu ravinnosta saadun Mn:n perusteella (paljonko ainakin siedetään) Tieteellisessä kirjallisuudessa vaadittu julkisesti kahteen kertaan mangaanin uudelleen arviointia (v. 2007, 2013) Lisääntynyt näyttö haitoista lapsille Lasten suurempi herkkyys ja altistuminen mangaanille Ei tiedossa, koska arvioidaan/aiotaan arvioida WHO:n tasolla 7

Oma (henkilökohtainen) arvio: Juomaveden Mn-pitoisuuden ei saisi ylittää 100 µg/l; sitä isommilla pitoisuuksilla terveysriski kasvaa, pitoisuusvasteisesti (ts. mangaanin laatusuosituksesta olisi hyvä pitää kiinni). Lasten ei ole suotavaa käyttää juomavetenä (+ ruoanlaittoon) vettä, jossa on paljon mangaania (ainakaan yli 200-300 µg/l-pitoista vettä). Raskauden aikana ei tulisi juoda hyvin mangaanipitoista vettä. Vettä, jossa on runsaasti mangaania (yli 300-400 µg/l), ei tulisi käyttää ollenkaan (puhdistamatta) pysyvänä juomavetenä Hyvin mangaanipitoista vettä ei tulisi käyttää löylyvetenä saunassa (asia arvioitavana, ei ainakaan yli 1000 µg/l), tällaista vettä ei tulisi käyttää myöskään peseytymisvetenä (veden totaalinen käyttökielto, varovaisuusperiaate) 8

Mangaanista: Mn yleinen alkuaine luonnossa/maaperässä, esiintyy usein raudan kanssa yhdessä (mutta ei välttämättä) Mn on elimistölle välttämätön hivenaine, vakava puutos aiheuttaa terveyshaittaa (harvinaista) Elimistön Mn-pitoisuutta/tasapainoa säädellään tarkasti (homeostaasi); kun tämä ylitetään, haittoja seuraa Elimistön rautatasapaino (Fe) vaikuttaa imeytymiseen ja Mn toksisuuteen (mm. yhteisiä kuljetusmekanismeja), raudan puutos lisää Mn imeytymistä elimistöön Mangaania saadaan pääasiassa ravinnosta (n. 200-400 kertaa enemmän kuin juomavedestä), ravinnosta saatu Mn ei ole (samalla tavalla) haitallista kuin juomavedestä!? Haitta liittyy juomaveden mangaaniin! 9

Mangaanin toksisuus: Neurotoksista (selkeä koe-eläinnäyttö, työperäinen altistuminen hengitettynä, pöly), erityisesti aivojen ns. dopaminerginen järjestelmä Aiheuttaa aikuisille erityisesti motooristen toimintojen hidastumista Lapsilla muisti-, oppimis- ja käyttäytymishäiriöitä, yhteys älykkyysosamäärän laskuun (lyijyn kaltainen vaikutus) Sikiöaikainen altistuminen aiheuttaa pysyviä, elinikäisiä muutoksia (pääasiassa koe-eläinnäyttö), näyttöä raskaudenaikaisesta altistumisesta myös lapsilla Isoilla annoksilla Parkinsonin taudin oirekuvaa muistuttava tila (työperäisesti: krooninen myrkytys, manganismi, aivoissa pysyvät vauriot) Todettu lasten myrkytystapauksia juomavedestä (yli 1000 µg/l, mukana anemia tai muita tekijöitä) 10

Kinetiikka: Imeytyy suun kautta < 5 %, ei erityisesti ihon läpi Pääsee aivoihin, sikiöön Pääsee myös hajuhermoja pitkin nenästä suoraan aivoihin (koeeläinnäyttö), hengitetty Mn-pöly/aerosoli. Tämän merkitys toksisuudelle epäselvä (esim. suihkussa käynti, löylyt saunassa) Äidinmaidossa ei korkeita Mn-pitoisuuksia Erittyy pääasiassa sapen kautta ulosteisiin Puoliintumisaika veressä lyhyt (< 2 t), kudoksissa pitkä (> 50 pv) => veren Mn-pitoisuus ei kuvasta hyvin altistumista Hiusten Mn-pitoisuus paras ja luotettavin Mn-altistumisen toteamiseen (pitempiaikainen altistuminen) 11

Mn-pitoisuudet talousvedessä Suomessa: Vesilaitokset (Ahonen MH ym., 2008, vv. 1999-2007, ns. suuria vesilaitoksia): Mediaani 13 µg/l (mediaanin vaihteluväli 10-73 µg/l, suurin todettu pitoisuus 390 µg/l) Vaihtelu suurinta pohjavesilaitoksilla 95 % laitoksista jakoi talousvesiasetuksen mukaista vettä (Mn < 50 µg/l, v. 2011 99 %) = > Mangaani ei ole terveysriskin suhteen suurten (ns. EU) vesilaitosten ongelma (v. 2011 seurannassa suurin todettu pitoisuus 130 µg/l) 12

Ns. keskisuuret vesilaitokset: (10 1000 m 3 päivässä, 50 5000 käyttäjälle) Vapaaehtoinen ilmoitus v. 2010 (n. 700 laitosta, mukana ei kaikki laitokset) 97 % tuloksista, 96 % laitoksista, täytti laatusuosituksen (50 µg/l) Suurin todettu Mn-pitoisuus 470 µg/l Eniten ongelmia pienimmillä laitoksilla (10 100 m 3 /pv) => Yksittäisissä pienemmissä vesilaitoksissa Mn 100 µg/l ylittyy? 13

Kaivot: (Ahonen MH ym., 2008; GTK:n ja STUK:n pohjavesiaineisto 1999-2006) Maaperäkaivot (1738 kpl, GWd) Mediaani Mn 5 µg/l 95 % pitoisuuksista < 300 µg/l Suurin todettu 15 400 µg/l Porakaivot (1031 kpl, Gwdib) Mediaani Mn 23 µg/l 95 % pitoisuuksista < 400 µg/l Suurin todettu 4140 µg/l Tuhat kaivoa-tutkimus (Lahermo P ym., 2002, GTK) 25 % porakaivoista Mn > 100 µg/l 12 % maakaivoista Mn > 100 µg/l Useissa kaivoissa pitoisuus > 400 µg/l, max 4000-5000 µg/l 14

Haitalliset alkuaineet Kainuun kaivovesissä (Karppinen H. ym., 2012) 26 % porakaivoista Mn > 100 µg/l, suurin todettu pitoisuus 5400 µg/l = > Mn on merkittävä ongelma ja terveysriski kaivovesissä, erityisesti porakaivot => On käytössä kaivoja, joiden vettä ei puhdistamatta tulisi käyttää (ja kaivon omistaja ei ongelmaa välttämättä tiedä) 15

Mangaania porakaivoissa esiintyy liikaa kaikkialla Suomessa, pitoisuutta/ongelmakaivoa ei voi ennustaa (pitoisuus vedestä tutkittava) Rengaskaivoissa enemmän rannikkoseuduilla (Lahermo P. ym. (2002), Tuhat kaivoa) Musta piste: pitoisuus > 100 µg/l 16

Suuret pitoisuudet usein yhdessä raudan kanssa kaivovesissä (mutta ei aina) On kaivovedessä pääasiassa liukoisena, Mn 2+- muodossa Veden redox-potentiaali ja ph pohjaveden Mn-pitoisuuteen vaikuttavia tekijöitä, samoin orgaaninen aines Pitoisuus pohjavedessä varsin tasainen, periaatteessa yksi mittaus vedestä riittää toteamaan pitoisuustason Mn kertyy biofilmiin vesijohtoverkostossa, bolus-päästöt veteen biofilmin irrotessa (veden värjääntyminen varottaa) 17

Mangaanin poisto vedestä: Kationiset ioninvaihtohartsit, käänteisosmoosi (poistavat yli 90 %) Aktiivihiilisuodatin ei poista 18

Uraani talousvedessä Uraani juomavedessä on terveysriski (myös Suomessa, porakaivot, tietyillä alueilla; liian korkeita veden U-pitoisuuksia) Luonnon uraani (U) Radioaktiivinen aine; isotoopit 238 U (99 %), 235 U (0.7 %), 234 U (0.005%), säteilyä mutta heikosti Hajoaa muiksi radioisotoopeiksi ( 238 U puoliintumisaika 4500 miljoonaa vuotta!, radon yksi välivaihe) Matala-aktiivista, alfa- ja gammasäteilyä Maaperässä pieniä määriä U kaikkialla, Suomessa erityisesti graniitissa Kemiallinen toksisuus tuottaa terveyshaitat, säteilyyn liittyvä riski on pieni 19

Uraani talousvedessä Uraani juomavedessä saattaa vaikuttaa haitallisesti munuaisten toimintaan (tiedossa oleva pahin haitta) Estää mm. glukoosin, fosfaatin, kalsiumin ja useiden pienten proteiinien imeytymistä munuaistiehyeissä Eritys virtsaan kasvaa Ei kynnyspitoisuutta vedessä uraanin vaikutukselle, näkyi porakaivoveden käyttäjillä selvästi kun pitoisuus porakaivossa yli 300 µg/l (Kurttio P. ym., 2002) Palautuva vaikutus kun altistuminen vähenee Kliininen merkitys? Kuluttaa munuaisten varakapasiteettia? Koe-eläimissä todettu myös pysyvä munuaisvaurio isommilla annoksilla (ei ole havaittu uraanipitoista vettä juoneilla ihmisillä) 20

Uraani talousvedessä Lisäksi: Verenpainetta nostava vaikutus Haitallinen vaikutus luuhun (estää luun muodostusta, osteoblastit) Koe-eläimissä sikiötoksista, teratogeenista (mutta suuremmilla annoksilla kuin munuaisvaikutukset) Mutageenista, genotoksista (aiheuttaa soluissa DNA-vaurioita) in vitro Todennäköisesti kaikkia haittoja ei vielä tiedetä (esim. kemiallinen karsinogeenisuus; tästä näyttöä ei kuitenkaan ole) Haitallis(in)ta juotuna (suurin altistuminen), muut altistumisreitit ja veden käyttötavat toissijaisia Lapset ei ole tiettävästi herkempiä uraanille kuin aikuisetkaan 21

Uraani talousvedessä Juomaveden uraanin WHO:n terveysperusteinen suositusohjearvo (sallittu enimmäispitoisuus) 30 µg/l (perustuu munuaisvaikutuksiin) Tästä kannattaisi pitää kiinni! Ei tiedossa selkeää kynnyspitoisuutta, josta haitat alkavat 30 µg/l tulossa vesilainsäädäntöön laatuvaatimuksena Suomessa? Suomen nykyinen U:n ohjearvo juomavedessä perustunut U:n säteilyvaikutukseen, vastaa pitoisuutta 100 µg/l 22

Uraani talousvedessä Kinetiikka: Uraani imeytyy vähän suun kautta saatuna (1-2 %), hengitysteistä n. 40 % Erittyy nopeasti pois kehosta, virtsaan (kerta-annoksesta n. 60 % 24 tunnin aikana, 75 % 5 päivässä) Suurimmat pitoisuudet munuaisissa Kertyy pitempiaikaisesti luustoon (puoliintumisaika 300-5000 päivää), uranyyli-ioni (UO 2+ 2) muistuttaa Ca 2+ -ionia Uraanialtistumisen voi todeta virtsasta, myös hiukset 23

Uraani talousvedessä Esiintyminen Kalliopohjaveden uraanipitoisuudet (1681 porakaivoa) (Lahermo 1996). Uranium concentrations in bedrock groundwater (1681 drilled wells) (Lahermo 1996). 24

Uraani talousvedessä Vesilaitokset Ei (systemaattista) seurantatietoa pitoisuuksista Uraanipitoisuudet kaivovesissä (Tuhat kaivoa-tutkimus, Lahermo P ym., 2002, GTK) Maaperäkaivot Mediaani 0.09 µg/l 98 % pitoisuuksista < 9.14 µg/l Suurin todettu 36.6 µg/l Porakaivot Mediaani 0.64 µg/l 98 % pitoisuuksista < 121 µg/l Suurin todettu 643 µg/l Porakaivoissa keskim. 10 kertaa suuremmat pitoisuudet kuin rengas/maaperäkaivoissa 25

Uraani talousvedessä Tuhat kaivoa (Lahermo P. ym., 2002) 26

Uraani talousvedessä Porakaivovesitutkimus (Kurttio P. ym., 2002): 194 porakaivoa, 24 kunnan alueella Etelä-Suomen uraanialueella Mediaani 28 µg/l 30 % pitoisuuksista yli 100 µg/l 75 % < 135 µg/l Suurin todettu pitoisuus 1920 µg/l Haitalliset alkuaineet Kainuun kaivovesissä (Karppinen H. ym., 2012) Suurin todettu pitoisuus 25 µg/l (porakaivo) Arviolta 60 000 ihmistä juo Suomessa vettä, jonka uraanipitoisuus yli 15 µg/l (arvio v. 2006). Uraani suomalaisissa porakaivovesissä kalsium-uranyylikarbonaattikompleksina, joka on vähemmän toksinen kuin esim. pelkkä uranyyli-ioni 27

Uraani talousvedessä Yhteenveto uraanin terveysriskistä: Suurimmassa osassa maata uraani talous/juomavedessä ei ole ongelma Maantieteellisesti hot spot -alueilla yksittäisissä porakaivoissa liikaa uraania (terveysriski) Kaivoveden uraanipitoisuutta ei voi ennustaa, uraani on aina kaivosta määritettävä Veden uraanipitoisuudesta voidaan ennustaa sen haitallisuutta Uraania voidaan poistaa vedestä tehokkaasti anioninvaihtimella/hartsilla. 28