Erforschung der Ursache für chronische Nierenerkrankungen unbekannter Ätiologie (CKDu) durch Analyse von Metallionen- und Gegenionenverunreinigungen im Trinkwasser: Eine Studie in Sri Lanka

Zusammenfassung

Die Einführung erhöhter Mengen fremder Ionen in das Blut kann zu einer Beeinträchtigung der Filtrationsmembran der Nieren und chronischen Nierenschäden führen. Um das Risiko des Verbrauchs von Trinkwasser (gegrabenes Brunnenwasser) bei chronischer Nierenerkrankung unbekannter Ätiologie (CKDu) zu bewerten, wurden betroffene Gebiete in Sri Lanka, Spurenmetalle und andere Gegenionen in Wasserproben aus gegrabenen Brunnen analysiert und mit einem Referenzgebiet verglichen. Trinkwasser könnte die Hauptquelle sein, die für das Eindringen nephrotoxischer Ionenverunreinigungen in den menschlichen Körper verantwortlich ist. Um das Ziel zu erreichen, wurden Trinkwasserproben aus gegrabenen Brunnen in zwei CKDu-Endemiegebieten und einem Referenzgebiet entnommen, in dem in einer Trockenzeit keine CKDu-Patienten gefunden wurden. Im Wewelketiya-Gebiet (einem der Endemiegebiete) haben die Cd-Konzentrationen in 60% der Wasserproben und die Pb-Konzentrationen in 40% der Wasserproben die Höchstgrenze der sri-lankischen Wasserqualitätsstandards überschritten. Fluoridkonzentrationen haben auch die zulässigen Grenzwerte von mehr als 80% der gesammelten Wasserproben in beiden CKDu-Endemiegebieten überschritten. Jedoch, Keine der Wasserproben in Referenzgebieten hat berichtet, dass Cd, Pb, und Fluorid liegt über ihren maximal zulässigen Grenzwerten. Daher besteht für Menschen in den jeweiligen CKDu-Endemiegebieten das Risiko einer Schädigung des Nierengewebes aufgrund einer langfristigen Exposition gegenüber Trinkwasser mit erhöhten Gehalten einiger Metallionen und Gegenionen.

1. Einleitung

Chronische Nierenerkrankung unbekannter Ätiologie wurde erstmals in Sri Lanka in der Mitte der 1990er Jahre entdeckt und wurde vor allem unter den Bauern in der North Central Province (NCP) von Sri Lanka beobachtet, und seitdem, über zwei Jahrzehnte einer Periode, die Krankheit verbreitete sich dramatisch bis zu den anderen landwirtschaftlichen Gebieten des Landes wie Nord-, Nordwest-, Ost-, Uva- und Zentralprovinzen . Chronische Nierenerkrankung (CKD) ist eine nichtübertragbare Krankheit, die mit Risikofaktoren wie Diabetes oder Bluthochdruck, früheren Schlangenbissen und Harnwegsinfektionen zusammenhängt . Eine andere Studie hat “chronische Nierenerkrankung” entweder als Nierenschädigung oder als verminderte Nierenfunktion (verminderte GFR) für drei Monate oder länger definiert . Die chronische Nierenerkrankung (CKD) ist ein globales Problem der öffentlichen Gesundheit, das aufgrund der raschen Ausbreitung der Krankheit weltweit erhöhte Aufmerksamkeit erregt. CKD unbekannter Ätiologie CKDu ist jedoch auch weit verbreitet und schreitet in bestimmten Regionen der Welt, insbesondere in Afrika, Mittelamerika und Asien, rasch voran .

Das Auftreten von CKDu innerhalb desselben Landes variiert je nach geografischem Gebiet. In verschiedenen geografischen Regionen der Welt wurde wiederholt ein enger Zusammenhang zwischen der Wasserqualität und der zugrunde liegenden Geologie festgestellt. Da die CKDu in Gemeinden existiert, in denen Grundwasser die primäre Trinkwasserquelle ist, werden viele Risikofaktoren angenommen, zum Beispiel nicht identifizierte Umweltgifte, die zu CKDu führen , chronische Pestizidexposition und erhöhter Schwermetallgehalt in Wasser und Boden , hoher Fluoridgehalt und mögliche Auswirkungen von AlFx in Boden und Wasser sowie Wachstum von Cyanobakterien in Wasserressourcen .

CKDu wurde hauptsächlich bei Männern in der Nordzentralprovinz (NCP) Sri Lankas einschließlich der Distrikte Anuradhapura und Polonnaruwa entdeckt (Tabelle 1), und in letzter Zeit wurde es auch bei Frauen und Kindern entdeckt. Männliche Patienten sind überwiegend Landwirte und / oder Landarbeiter, die über 40 Jahre alt sind . Die Verbreitung der Krankheit kann mit einigen geografischen und sozioökonomischen Faktoren zusammenhängen, die umweltbedingten und beruflichen Ursprungs sind. NCP von Sri Lanka ist ein Teil der “trockenen Zone” von Sri Lanka, mit einem Niederschlag von ∼ 1750 bis 1000 mm pro Jahr , und einige Studien haben gezeigt, dass die Niederschlagskarte sich weitgehend mit der von CKDu betroffenen Region überschneidet. Jetzt hat sich die Krankheit auch auf nahe gelegene Distrikte ausgebreitet, einschließlich der Provinzen Northwestern, Eastern und Uva. Es ist eine hohe Belastung für die Wirtschaft des Landes aufgrund der hohen Behandlungskosten und des schlechten Einkommens der Menschen in abgelegenen Gebieten. Einige Kohortenstudien, die mit deskriptiven Krankenhausaufzeichnungen durchgeführt wurden, zeigten, dass Patienten, die in nephrologische Kliniken in Anuradhapura und Kandy kamen, im Zeitraum 2001-2002 zunahmen, und die Mehrheit von ihnen waren CKDu-Patienten .

Die Ursachen und Risikofaktoren für die Entwicklung von CKDu sind sehr unterschiedlich. Da die CKDu in Haushalten vorherrscht, in denen Grundwasser oder Brunnenwasser die Haupttrinkwasserquelle ist, können mehrere Risikofaktoren angenommen werden: (a) chronische Exposition gegenüber chemischen Pestiziden und Düngemitteln und dadurch Zunahme von Schwermetallen (z. B. Cd, Pb und As) im Wasser und (b) Vorhandensein hoher Fluorid- und anderer möglicher Gegenionen wie Phosphate und Nitrate .

Ionenungleichgewichte des Blutes und das Einbringen einer hohen Last von Fremdionen oder -molekülen in das Blut verursachen eine Beeinträchtigung der Filtrationsmembran, die zu einer Proteindenaturierung führen kann. Diese Proteinmoleküle gelangen in den Urin, da die Porengröße in der Membran nicht ordnungsgemäß aufrechterhalten wird. Die glomerulären Kapillaren schädigen die Filtrationsmembran mit den hohen osmotischen Druckgradienten zunehmend und negativ geladene Proteoglykane können auch durch höhere Kationenkonzentrationen beeinflusst werden. Darüber hinaus werden Giftstoffe nicht aus dem Blut herausgefiltert und im Körper angesammelt. Wenn die Nierenfunktionsstörung teilweise oder vollständig auftritt, werden die normalen Körperfunktionen verändert, was zu ernsthaften Gesundheitsproblemen mit verwirrender Ätiologie wie chronischer Nierenerkrankung unbekannter Ätiologie (CKDu) führt .

Ziel der aktuellen Studie ist es, die Trinkwasserqualität zu bewerten, indem die Gehalte an toxischen Metallen und ausgewählten Gegenionen in gegrabenen Brunnen von CKDu-Endemiegebieten im Vergleich zu einem Referenzgebiet (CKDu-Nichtendemiegebiete) bewertet und kommentiert werden das Risiko des Verbrauchs des Trinkwassers in ausgewählten Gebieten basierend auf Sri Lanka Wasserqualitätsstandards. Darüber hinaus zielt die Studie darauf ab, die Evidenz für den Zusammenhang zwischen dem Verbrauch von Brunnenwasser und der Prävalenz von Nierenerkrankungen in ausgewählten CKDu-Endemiegebieten zu untersuchen.

2. Methodik

2.1. Probenentnahme

Basierend auf den vom Gesundheitsministerium Sri Lankas erhaltenen Informationen wurden die Wewalketiya Grama-Niladhari Division (GND) und Ambagaswewa GND als CKDu-Endemiegebiete für die Wasserprobenahme ausgewählt, die sich im Distrikt Anuradhapura bzw. im Distrikt Polonnaruwa in der Nordzentralprovinz, Sri Lanka, befinden. Buddahangala GND im Distrikt Ampara wurde als Referenzgebiet für die vorliegende Studie ausgewählt. Probenahmestellen für die Trinkwasserprobenentnahme wurden aus flachen Trinkwasserbrunnen (gegrabenen Brunnen) in Hausgärten der Bewohner ausgewählt, die die Hauptquellen des Wasserverbrauchs in ihrem täglichen Leben sind. Dreißig gegrabene Brunnen wurden zufällig für die Wasserprobenahme ausgewählt, und alle Probenahmestellen befanden sich in derselben Klimazone (Trockenzone Sri Lankas). Die Probenahmeorte wurden im Feld mit dem Global Positioning System (GPS) aufgezeichnet (Abbildung 1). Das Probenahmeverfahren wurde im August 2019 (Trockenzeit) für alle ausgewählten Untersuchungsgebiete durchgeführt. Aus jedem Probenahmebereich wurden dreifach 30 Trinkwasserproben in nicht kontaminierten Teflonflaschen (125 ml) entnommen und durch Zugabe von Konz. salpetersäure (0,10 ml) und bei 4°C gelagert, und weitere 30 verdreifachte Trinkwasserproben wurden in nicht kontaminierten Teflonflaschen (125 ml) ohne Ansäuerung gesammelt und bei 4 °C gelagert.

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Abbildung 1

Die Verteilung der Probenahmestellen (Aquifer), die sich in den CKDu-Testgebieten befanden: (a) Ambagaswewa GND, Madirigiriya DSD, Distrikt Polonnaruwa und (b) Wewalketiya GND, Rambewa DSD, Distrikt Anuradhapura, Sri Lanka.

2.2. Analyse von Wasserproben

Die Konzentration von Spurenelementen einschließlich Cadmium, Blei, Chrom, Arsen, Zink, Kupfer, Natrium, Kalium, Eisen, Mangan, Kobalt und Nickel wurde mittels induktiv gekoppelter Plasma-Massenspektrometrie (ICP-MS-7800-Agilent, Deutschland) bestimmt. Für die instrumentelle Kalibrierung wurden Multielement-ICP-MS-Standards (Multistandard, USA) verwendet. Zwei Kalibrierreihen (1 ppb–50 ppb und 10 ppb bis 1000 ppb) wurden unter Verwendung des Multielementstandards hergestellt. Angesäuerte Wasserproben (mit Konz. HNO3) wurden über 0 filtriert.45 µm Spritzenfilter vor dem Einsetzen in das ICP-MS Instrument. Die Phosphat- und Nitratkonzentration in Wasserproben wurde mittels ionenchromatographischer Methode nach den US-EPA Standard Procedures (Methode 9056A) gemessen. Natriumbicarbonat (CASRN 144-55-8) und Natriumcarbonat (CASRN-497-19-7 ) wurden als Elutionslösung verwendet, und Schwefelsäure (CASRN-7664-93-9 ) wurde als Regenerationslösung verwendet. ACS-Reagenzqualität l000 mg / l Stammlösungen von Nitrat und Phosphat wurden für die Standards für Anionen verwendet, die für einen Konzentrationsbereich (0,1 mg / l–10 mg / l) hergestellt wurden. Jeder Standard und die gesammelten Proben wurden mit 0,22-Mikrometer-Nylonfiltern gefiltert. Proben wurden unter einer Flussrate von 0,7 ml/min in den Ionenchromatographen (Metrohm Eco IC) eingebracht. Fluoridkonzentrationen von Wasserproben wurden als Vor-Ort-Messungen mit kalibriertem Fluoridmeter (Eutech Instrument, pH 510) gemessen, und bei der Messung wurde TISAB (III) -Puffer mit Wasserprobe im Verhältnis 1: 1 verwendet, um den pH-Wert des Mediums zu stabilisieren. Die Magnesium- und Calciumkonzentrationen in Wasserproben wurden mit einem Flammenatomabsorptionsspektralphotometer (GBC 5000) bestimmt. Eine Reihe von Standardmetalllösungen (10 ppm–500 ppm) wurden separat unter Verwendung von Mg- und Ca-Metallionenstandards (1000 ppm, Bibby Scientific) hergestellt, um die Kalibrierungskurve zu erhalten, und die Konzentration von Mg und Ca jeder Wasserprobe wurde bestimmt.

2.3. Geographische Datenbehandlung und statistische Datenanalyse

Das ArcGIS 10.2.2-Softwarepaket wurde verwendet, um eine Oberflächeninterpolation für alle Probenahmestellen unter Verwendung geschätzter Mittelwerte durchzuführen, um die Auswirkungen der Wasserkontamination im Untersuchungsgebiet zu messen. Die statistische Analyse erfolgte mit der SPSS Statistics Software. Für die Datensätze wurden deskriptive Statistiken durchgeführt und ein gepaarter T-Test durchgeführt, um die Unterschiede oder Ähnlichkeiten der an jedem Probenahmeort aufgezeichneten chemischen Parameter zu bestimmen.

3. Ergebnisse und Diskussion

Chronisches Nierenversagen hat kürzlich in einigen Gebieten in den Distrikten Anuradhapura und Pollonnaruwa einen signifikanten Anstieg gezeigt. Tabelle 2 fasst die Ergebnisse von Spurenmetallen und einige der Gegenionenkonzentrationen ausgewählter Brunnenwasserproben zusammen, die vom Ambagaswewa GND (Madirigiriya DSD im Distrikt Pollonnaruwa), Wewalketiya GND (Rambewa DSD im Distrikt Anuradhapura) bzw. vom Referenzstandort (Buddhangala GND im Distrikt Ampara) im Vergleich zu den zulässigen Grenzwerten erhalten wurden . Bei der Betrachtung der ursächlichen Faktoren von CKDu sind toxische Metalle das wichtigste Anliegen, einschließlich Cadmium, Chrom und Blei. Cadmiumspuren kommen natürlicherweise in Phosphat vor und gelangen nachweislich durch Düngung in Wasser, Boden und auch in Lebensmittel. Cadmium ist als Verunreinigung in Phosphatdüngern und raffinierten Erdölprodukten enthalten . Nach Sri Lanka Trinkwasserqualitätsstandards, der maximal zulässige Gehalt (MPL) von Cadmium (Cd) ist 3.000 µg / l. In der vorliegenden Studie zeigten 60% der ausgewählten gegrabenen Brunnen in Wewalketiya GND im Distrikt Anuradhapura erhöhte Cd-Werte, die die MPLs übersteigen. Jedoch, Trinkwasserproben aus Ambagaswewa GND erhalten, Pollonnaruwa Bezirk, zeigte die niedrigen Cd-Werte, die die MPLs nicht überschritten haben, und auch keines des Wassers zeigte Cd-Werte, die die MPLs im Referenzgebiet überschreiten.

Zuvor veröffentlichte Berichte haben jedoch interpretiert, dass eine langfristige Exposition gegenüber Cd über Trinkwasser in der Niere fortbesteht und möglicherweise über mehrere Wege zu Nierenversagen führen kann , da sowohl die proximale tubuläre Schädigung der Nieren als auch die Abnahme der glomerulären Filtrationsrate (GFR) beim Menschen sind auf eine chronische Exposition gegenüber Cd zurückzuführen . Die Cadmiumverteilung entlang der Probenahmestellen, insbesondere GNDs, ist in Abbildung 2 dargestellt, und die Cadmiumkonzentrationen waren in Wewalketiya GND in Bezug auf das Referenzgebiet signifikant höher. Die CD-Konzentrationen unterschieden sich jedoch nicht signifikant von der Referenz in Ambagaswewa GND. Die Zunahme der geochemischen Mobilität von Cd kann unter sauren Umweltbedingungen mit der Landanwendung von Düngemitteln und Pestiziden beobachtet werden, was die Gesamtkonzentration von Cd in landwirtschaftlichen Böden erhöht. Die Versauerung von Böden und Oberflächengewässern erhöht die geochemische Mobilität von Cd. Cadmium (Cd) wurde als möglicher Faktor vorgeschlagen, der zur Krankheit beiträgt, und die Kontaminationsquelle kann mit der Anwendung von Dreifach-Superphosphat (TSP) in Reisfeldern und anderen Kulturpflanzen in Verbindung gebracht werden, da die Verwendung von TSP im gesamten Agrarsektor in Sri Lanka und insbesondere in den von der Krankheit betroffenen Gebieten weit verbreitet ist .

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Abbildung 2

Cadmiumkonzentrationen in Trinkwasserproben, die an (a) Probenahmestellen von Wewelketiya GND im Distrikt Anuradhapura, (b) Probenahmestellen von Ambagaswewa GND im Distrikt Polonnaruwa und (c) Probenahmestellen von Buddangala GND (Referenz) im Distrikt Ampara entnommen wurden.

Nach den Ergebnissen der vorliegenden Studie liegen die Bleiwerte in Ambagaswewa GND bei 6.080 µg / l als Maximalwert mit einem Durchschnitt von 1.229 ± 1.537 µg / l und die Bleiwerte in Wewalketiya GND reichten von 1.000 µg / L bis 17.350 ppb mit einem Durchschnitt von 5.422 ± 3.687 µg / l (Tabelle 2). Obwohl gegrabene Brunnenwasserproben in Wewalketiya GND eine große Variation der Pb-Konzentrationen zeigten, 40% der gesammelten Proben haben die MPLs von Pb überschritten, und im Falle eines Nierenversagens, Es wurde berichtet, dass eine chronische Exposition gegenüber Pb zu Nephrotoxizität führen kann, die durch Niereneffekte gekennzeichnet ist, wie glomeruläre Sklerose, interstitielle Fibrose, und proximale tubuläre Nephropathie, die häufig bei Patienten mit CKDu in Sri Lanka beobachtet wurde .

Abgesehen davon wurden Cr–Konzentrationsbereiche ausgewählter gegrabener Brunnen in den Gebieten Ambagaswewa und Wewelketiya mit 0,203-0 angegeben.423 µg / l und 11,5–48,00 µg / l, und alle Werte lagen unter dem MPLs. Im Referenzgebiet wurde jedoch keine der ausgewählten Wasserressourcen mit Cr kontaminiert. Sowohl bei Menschen als auch bei Tieren wird Chrom (III) als essentieller Nährstoff gefunden, der eine wertvolle Schlüsselrolle im Fett-, Glukose- und Eiweißstoffwechsel spielt und durch die Wirkung von Insulin erfolgt . Obwohl Chrom (III) als essentieller Nährstoff gefunden wurde, kann sowohl die akute als auch die chronische Exposition gegenüber hohen Konzentrationen durch Einatmen, Verschlucken oder Hautkontakt zu gesundheitsschädlichen Auswirkungen führen. Die Niere ist daher eines der wichtigsten Zielorgane für Cr bei akuten hohen Dosen und chronischer kumulativer Exposition. Darüber hinaus können Nierenschäden und Funktionsstörungen, die durch chronische Cr-Exposition verursacht werden, sowohl das Glomerular als auch den Tubulus betreffen .

Die gesundheitlichen Auswirkungen von hartem Wasser oder Bicarbonaten und Sulfaten von Calcium (Ca) und Magnesium (Mg) sind signifikant, und 100 mg / l für Ca und 30 mg / l für Mg werden für Trinkwasser empfohlen. Die Ergebnisse, die aus der Probenanalyse erhalten wurden, zeigen Variationen der Ca- und Mg-Konzentrationen in ausgewählten gegrabenen Bohrlöchern in Ambagaswewa und Wewelketiya, und die meisten Proben haben berichtet, dass die Ca- und Mg-Konzentrationen in diesen CKDu-Endemiegebieten jenseits der MPLs liegen. Im Referenzgebiet wurde jedoch berichtet, dass die mittleren Konzentrationen von Ca und Mg 23,09 (± 14,63) mg / l bzw. 16,14 (± 11,90) mg / l betrugen, was auf die niedrigeren Werte als in CKDu-Endemiegebieten hinweist. Langfristige Exposition gegenüber den Ca- und Mg-Ionen über Trinkwasser kann Nierenfunktionsstörungen beeinträchtigen, das Risiko für Kalziumsteine verändern und das Risiko von kalziumhaltigen Nierensteinen erhöhen .

Fluorid kann natürlicherweise in Wasser über den erwünschten Werten vorkommen. Fluorid wurde auch als Ursache für CKDu vorgeschlagen , und gemäß dem Trinkwasserqualitätsstandard in Sri Lanka beträgt der maximal zulässige Gehalt (MPL) an Fluorid (F) 1,0 mg / l. Die höheren Fluoridgehalte in den gesammelten Trinkwasserproben (Abbildung 3) wurden jedoch in Wewalketiya GND aufgezeichnet (Durchschnitt: 1,370 ± 0.658 mg / l) und Aambagaswewa GND (Durchschnitt: 1,260 ± 0,654 mg / l) im Vergleich zum Referenzgebiet (Durchschnitt: 0,505 ± 0,765 mg / l), und beide CKDu-Endemiegebiete haben die MPLs von Fluorid in den gesammelten Trinkwasserproben überschritten. Die Schwankungen des Fluoridgehalts an allen Probenahmestellen sind in Abbildung 3 dargestellt. Darüber hinaus waren 80% der Proben in Ambagaswewa GND und 95% der Proben in Wewalketiya GND mit Fluorid kontaminiert, das die Standardgrenzwerte überschritten hat .

Abbildung 3

Schwankungen der Fluoridkonzentrationen entlang der Probenahmestellen im Referenzgebiet (Buddangala) und in den Gebieten mit Krankheitsprävalenz (Ambagaswewa und Wewalketiya).

Übermäßige und langfristige Exposition gegenüber Fluorid kann in direktem Zusammenhang mit Nierengewebeschäden stehen, da sich Zonen mit hohem Fluoridgehalt für Grundwasser mit CKDu-vorherrschenden Regionen in NCP überschneiden . Patienten mit reduzierter glomerulärer Filtrationsrate haben ein erhöhtes Risiko für chronische Fluoridtoxizität, da sie weniger in der Lage sind, Fluorid über den Urin auszuscheiden . Entsprechend der Dosis-Wirkungs-Beziehung zwischen Fluoridspiegeln und CKDu wurden von Agalakova und Gusev unerwartete Wirkungen von Fluorid auf zelluläre Systeme untersucht, die eindeutig zeigen, dass Fluorid oxidativen Stress, intrazelluläre Redoxhomöostase, Lipidperoxidation, Proteinsynthesehemmung, Veränderung der Genexpression und Apoptose beeinflussen kann.

Eine Reihe von geologischen Faktoren wie Auflösungsraten und Verweilzeiten von fluoridhaltigen Gesteinen können mit höheren Fluoridgehalten in flachen Bohrlöchern in diesen Gebieten zusammenhängen. Die Mineralien Charnockit, Granit, Hornblende und biotische Gneise sowie fluoridhaltige Mineralien wie Glimmer, Pyroxen, Fluorit, Turmalin, Topas, Sphen und Apatit können den Fluoridgehalt im Boden erhöhen . Fluorid im Wasser kann ein potenzieller ursächlicher Faktor für die Entwicklung der Krankheit sein, da Fluorid nicht nur selbst wirkt, sondern auch mit anderen ionischen Bestandteilen wie Ca, Na und möglicherweise Mg, die im Trinkwasser vorhanden sind .

Insbesondere die gesammelten Wasserproben wiesen einen hohen Ionengehalt mit hohen Mengen an Hauptionen wie Na + und K + auf, die normalerweise in Wasser vorkommen. Die erhöhte Ikonizität von Trinkwasser kann die Erschöpfung von Wassermolekülen in der Nähe der Nierenmembran beeinflussen, die Wasseraktivität und Ionenaktivität, die osmotische Aktivität und hydrophobe Wechselwirkungen verändern. Bei der Einstufung der Ionen nach ihrer Fähigkeit, Proteine zu denaturieren, spielen die Kationen einschließlich Kalium, Natrium, Magnesium und Calcium sowie Anionen wie Fluorid und Phosphate eine wichtige Rolle, die in höheren Gehalten in gesammelten Trinkwasserproben von Probenahmestellen vorhanden sind . Düngemittelabfluss, der die meisten dieser ionischen Mittel enthält, kann zur Verschmutzung der Trinkwasserquellen in diesem Gebiet beitragen. In ähnlicher Weise sind einige Anionen wie Fluorid und Phosphate am aktivsten bei der Proteindenaturierung, während Nitrate am wenigsten wirksam sind. Eine Veränderung der Zusammensetzung und Hydrologie des Bodens kann zu einer erhöhten Ionizität benachbarter Wasserquellen führen. Die wechselnden reduzierenden und oxidierenden Bedingungen (abhängig von den Umwelt- und Klimabedingungen der Gebiete) des Bodens begünstigen die Zugabe von Eisen (Fe) und Mangan (Mn) in die Bodenlösung, die teilweise in den Grundwasserspiegel ausgelaugt werden würde, was durch die Ergebnisse hoher Fe- und Mn-Gehalte an allen Probenahmestellen angezeigt wird (Tabelle 2). Diese Redoxschwankungen des Bodens können den pH-Wert der Lösung aufgrund einiger ionischer Prozesse im Ungleichgewicht wie der Umwandlung von Carbonat in Bicarbonat und der Reaktion mit Umgebungskohlendioxid (CO2) verringern. Eine Verringerung des pH-Werts der Bodenlösung führt zur Freisetzung von bodengebundenen toxischen Schwermetallen, die den Wasserquellen in diesen Gebieten zugesetzt werden. Der intensive Einsatz von chemischen Düngemitteln und Pestiziden ist auch für die Verringerung des pH-Wertes des Bodens verantwortlich .

Die Niere braucht “gutes” Trinkwasser . Es kann davon ausgegangen werden, dass die langfristige Exposition der Niere gegenüber dem Trinkwasser, das viele Ionenspezies enthält und eine hohe Ionizität aufweist, die in den Nieren bestehen bleibt, diese beeinträchtigen kann. Eine solche Exposition wird als “chronische Exposition” bezeichnet. Chronische Exposition ist, wenn die Exposition kontinuierlich mit toxischen Substanzen über einen langen Zeitraum auftritt . Grundwasserleiter dieser Gebiete werden ständig durch Wasser mit hoher Ionizität aus Mahaweli-Kanälen sowie durch häufige Oxidations-Reduktions-Prozesse dieser Grundwasserleiter aufgefüllt, die Ionen freisetzen und den Grundwasserspiegel erhöhen.

4. Schlussfolgerung

Die Persistenz von überhöhten Cd-, Pb- und Fluoridwerten, die die Nierenfunktion in einigen ausgewählten gegrabenen Brunnen in CKDu-Endemiegebieten beeinflussen, weist auf ein Risiko hin, das Trinkwasser aus diesen Ressourcen zu verbrauchen. Obwohl andere analysierte Spurenelemente und Gegenionen in Trinkwasserproben die zulässigen Grenzwerte nicht überschritten haben, verstärkt eine langfristige Exposition der Niere über Trinkwasser mit erhöhten Ionenwerten das Auftreten von Nierenversagen. Die Kontamination von Trinkwasserquellen mit Spurenmetallen und Fluorid erfolgt hauptsächlich durch Freisetzung von an Bodenpartikel gebundenen Ionen aus dem Boden. Daher lohnt es sich, die Quellen und Wege der Kontamination mit toxischen Metallen und Fluorid im Boden zu untersuchen, und es sollten weitere Bewertungen durchgeführt werden, um den Beitrag der Düngung und anderer landwirtschaftlicher Tätigkeiten zu diesen Kontaminationen zu verstehen. Darüber hinaus müssen die toxischen Metallkonzentrationen der häufigen Verwendung von Düngemitteln, die in Sri Lanka häufig verwendet werden, kontinuierlich bewertet werden.

Datenverfügbarkeit

Die Daten, die zur Unterstützung der Ergebnisse dieser Studie verwendet wurden, sind im Artikel enthalten.

Interessenkonflikte

Die Autoren erklären, dass ihnen keine konkurrierenden finanziellen Interessen oder persönlichen Beziehungen bekannt sind, die die in diesem Artikel berichtete Arbeit hätten beeinflussen können.

Danksagung

Die Autoren danken dem National Institute of Fundamental Studies (NIFS), Kandy, Sri Lanka, und danken Frau Sachini Rathnasekara und Herrn Sudesh Hemal für die Bereitstellung von Sprachhilfe, Schreibhilfe und Korrekturlesen des Artikels und Amila T. Kannangara, Amitha Suriyaarachchi und Erandi Udayasiri für die Unterstützung der Analyse von Wasserproben. Diese Forschung wurde durch das Forschungsprojekt PS/DSP/CKDU/06/3.5 mit dem Titel “Establish a CKDu Information and Research Center at the University of Kelaniya, Sri Lanka.”