Concentrazione di litio nell'acqua del rubinetto, nell'acqua minerale in bottiglia e nell'acqua del fiume Danubio in Ungheria

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 12543 (2023) Citare questo articolo

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A causa dell’aumento della produzione e del riciclaggio delle batterie al litio in tutto il mondo, potremmo prevedere un aumento dell’inquinamento da litio nell’ambiente acquatico e nei serbatoi di acqua potabile. Al fine di indagare lo stato attuale del contenuto di litio nelle acque del rubinetto ungheresi, sono stati raccolti campioni dai sistemi pubblici di approvvigionamento di acqua potabile di 19 capoluoghi di contea in Ungheria durante periodi selezionati stagionalmente. A seconda delle fonti d'acqua, come l'acqua di fiume filtrata dalle rive, l'acqua superficiale proveniente da serbatoi aperti e le acque sotterranee, le concentrazioni di litio variavano rispettivamente tra 0,90–4,23, 2,12–11,7 e 1,11–31,4 µg/L, mentre i valori medi erano 3,52, 5,02 e 8,55 µg/L, rispettivamente. È stata determinata anche la concentrazione di litio nelle acque minerali ungheresi in bottiglia poiché l'assunzione giornaliera di litio può essere influenzata dal consumo di acque minerali. Le concentrazioni variavano da 4,2 a 209 µg/L, mentre il valore medio era di soli 17,8 µg/L. Inoltre, è stata trovata una correlazione solo tra le concentrazioni di litio e potassio. La concentrazione di litio è stata valutata anche in dieci punti di campionamento nel segmento ungherese del fiume Danubio, poiché l'acqua del Danubio è anche una fonte d'acqua per ulteriori servizi di acqua potabile che utilizzano la tecnologia di filtrazione delle sponde. Le concentrazioni medie e mediane di litio erano rispettivamente 2,78 e 2,64 µg/L.

A causa della crescente produzione e applicazione delle batterie al litio (Li), nonché del riciclaggio delle batterie usate, è necessario stimare un aumento dei livelli di Li nell’ambiente1,2,3,4. Le acque superficiali sono particolarmente a rischio poiché gli ioni di litio non possono essere eliminati con i metodi convenzionali di trattamento biologico negli impianti di trattamento delle acque reflue (WWTP). Uno studio recente ha rilevato che la concentrazione di litio negli affluenti e negli effluenti di un impianto di depurazione secondario a Seul era essenzialmente la stessa, compresa tra 0,69 e 8,2 µg/L3. Di conseguenza, si prevede che gli ioni di litio ad alta mobilità passeranno attraverso i sistemi di filtrazione dei banchi che si basano anche su processi di degradazione microbiologica dei contaminanti organici, inoltre adsorbimento e formazione di complessi o chelati di ioni metallici con i gruppi funzionali dei biofilm5. Tuttavia, a causa della loro bassa carica positiva (+ 1) e dei raggi ionici relativamente grandi, i cationi dei metalli alcalini hanno solo una settimana di tendenza a formare complessi con semplici basi di Lewis. Pertanto, l’aumento della concentrazione di litio nei fiumi porta ad un aumento della concentrazione di litio nell’acqua filtrata dalle rive e, infine, nell’acqua potabile.

Il Li non è stato ancora classificato come oligoelemento essenziale per l'uomo. La dose dietetica raccomandata per gli adulti con un peso corporeo di 70 kg è di 1 mg al giorno6. Le principali fonti alimentari di Li sono cereali, patate, pomodori, cavoli e acque minerali provenienti da località specifiche7,8. Secondo le stime, i cereali e le verdure possono fornire tra il 66 e il 90% del Li consumato quotidianamente9. Il resto è fornito da alimenti di origine animale, acqua potabile e bevande. A causa dei suoi effetti normotimici, il Li sotto forma di carbonato è diventato uno dei farmaci più comunemente utilizzati nel trattamento psichiatrico. Dal 1949 è stato utilizzato per il trattamento del disturbo bipolare10 ed è ancora raccomandato per il trattamento degli episodi maniacali e maniacali acuti11,12. I dosaggi orali terapeutici tipici di carbonato di litio al giorno variano da 600 a 1200 mg13. Utilizzando il chelato di orotato altamente biodisponibile, è stata sviluppata anche una terapia a basso dosaggio di litio14. Marshall et al.15 hanno fornito una panoramica dei processi biochimici e degli effetti generati dagli ioni Li e dai chelati Li negli esseri umani.

Numerosi studi hanno indagato la relazione tra la concentrazione di litio nell'acqua potabile e il rischio di suicidio, omicidio e tasso di arresti per uso di droga16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27 ,28,29,30,31,32,33,34,35. La maggior parte di questi studi indicano un legame tra concentrazioni più elevate di Li nell’acqua potabile e un minor rischio di suicidio. Come risultato di queste indagini medico-biologiche, sono ora disponibili molti dati analitici sulla concentrazione di Li nelle acque potabili derivate da diverse fonti idriche in tutto il mondo. La tabella S1 contiene un elenco delle concentrazioni di litio pubblicate. Questi risultati dimostrano che, nonostante la mancanza di conoscenza sulle fonti di queste acque potabili, le concentrazioni di Li misurate nelle acque potabili in vari paesi variavano di tre ordini di grandezza e le concentrazioni medie pubblicate variavano da 0,48 a 56 µg/L.