헝가리 수돗물, 생수, 도나우강 물의 리튬 농도

Jun 11, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12543(2023) 이 기사 인용

측정항목 세부정보

전 세계적으로 리튬 배터리의 제조 및 재활용이 증가함에 따라 수생 환경과 식수 저장소의 리튬 오염이 증가할 것으로 예상됩니다. 헝가리 수돗물의 리튬 함량에 관한 현황을 조사하기 위해 계절에 따라 선택된 시간 동안 헝가리 19개 카운티의 공공 식수 공급 시스템에서 샘플을 수집했습니다. 제방에서 여과된 강물, 개방형 저수지의 지표수, 지하수 등 수원에 따라 리튬 농도는 각각 0.90~4.23, 2.12~11.7, 1.11~31.4μg/L로 다양했으며, 중앙값은 다음과 같습니다. 각각 3.52, 5.02, 8.55μg/L. 일일 리튬 섭취량은 미네랄 워터 소비량에 따라 영향을 받을 수 있으므로 병에 담긴 헝가리 생수 내 리튬 농도도 측정되었습니다. 농도 범위는 4.2~209μg/L인 반면, 중앙값은 17.8μg/L에 불과했습니다. 또한, 리튬과 칼륨 농도 사이에서만 상관관계가 발견되었습니다. 다뉴브강 물은 제방 여과 기술을 사용하여 추가 식수 시설을 위한 수원이기도 하기 때문에 다뉴브강의 헝가리 구간에 있는 10개 샘플링 위치에서도 리튬 농도를 평가했습니다. 평균 및 중간 리튬 농도는 각각 2.78 및 2.64μg/L였습니다.

리튬(Li) 배터리 제조 및 적용이 증가하고 사용한 배터리의 재활용이 증가함에 따라 환경 내 Li 수준 상승을 추정할 필요가 있습니다1,2,3,4. 폐수 처리장(WWTP)에서 기존의 생물학적 처리 방법으로는 Li 이온을 제거할 수 없기 때문에 지표수는 특히 위험합니다. 최근 연구에 따르면 서울의 2차 폐수처리장 유입수와 유출수의 리튬 농도는 0.69~8.2μg/L3 범위로 본질적으로 동일했습니다. 결과적으로, 높은 이동성 리튬 이온은 유기 오염물의 미생물학적 분해 과정, 더 나아가 생물막의 작용기와 금속 이온의 흡착 및 복합체 또는 킬레이트 형성을 기반으로 하는 뱅크 여과 시스템을 통과할 것으로 예상됩니다5. 그러나 낮은 양전하(+1)와 상대적으로 큰 이온 반경으로 인해 알칼리 금속 양이온은 단순 루이스 기반 착물을 형성하는 경향이 일주일 밖에 되지 않습니다. 따라서 하천의 리튬 농도가 증가하면 제방 여과수와 최종적으로 먹는 물의 리튬 농도도 증가하게 됩니다.

Li는 아직 인간에게 필수적인 미량원소로 분류되지 않았습니다. 체중 70kg인 성인의 권장 식이 허용량은 1일 1mg입니다6. Li의 주요 식이 공급원은 특정 지역의 시리얼, 감자, 토마토, 양배추 및 광천수입니다7,8. 추정에 따르면, 시리얼 곡물과 야채는 일일 리튬 소비량의 66~90%를 제공할 수 있습니다9. 나머지는 동물성 식품, 식수, 음료를 통해 공급됩니다. 정상 기분 전환 효과로 인해 탄산염 형태의 Li는 정신과 치료에서 가장 일반적으로 사용되는 약물 중 하나가 되었습니다. 1949년부터 양극성 장애 치료에 사용되어 왔으며10 여전히 급성 조증 및 조증 에피소드 치료에 권장됩니다11,12. 하루에 탄산리튬의 일반적인 치료 경구 투여량은 600mg에서 1200mg까지 다양합니다13. 생체 이용률이 높은 오로테이트 킬레이트를 사용하여 저용량 Li 치료법도 개발되었습니다14. Marshall 등15은 인간의 Li 이온과 Li 킬레이트에 의해 생성되는 생화학적 과정과 효과에 대한 개요를 제공했습니다.

많은 연구에서 식수의 Li 농도와 자살, 살인 위험, 약물 사용 검거율 사이의 관계를 조사했습니다16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27 ,28,29,30,31,32,33,34,35. 이러한 연구의 대부분은 식수의 높은 Li 농도와 낮은 자살 위험 사이의 연관성을 나타냅니다. 이러한 의학적·생물학적 조사 결과, 현재 전 세계 다양한 수원에서 추출되는 먹는물의 Li 농도에 대한 많은 분석 데이터를 이용할 수 있게 되었습니다. 표 S1에는 공개된 Li 농도 목록이 포함되어 있습니다. 이러한 발견은 이러한 식수의 출처에 대한 지식이 부족함에도 불구하고 다양한 국가의 식수에서 측정된 Li 농도가 3배 정도 다양하고 공개된 평균 농도가 0.48~56μg/L 범위임을 보여줍니다.