WSTĘP

Właściwości lecznicze wody oraz sposoby jej zastosowania do zabiegu określa się m.in. na podstawie oceny składu mineralnego wody w stanie surowym tj. pobranej ze źródła (odwiertu).

Zachowanie w maksymalnym stopniu tego stanu wody w pijalni, a także na stanowisku zabiegowym np. w kąpieli czy podczas inhalacji  jest więc warunkiem uzyskania zamierzonych – określonych efektów leczniczych.

Spełnienie tego wymogu jest szczególnie trudne w przypadku gdy o właściwościach leczniczych danej wody decydują składniki lotne np. (H2S, Rn, CO2) lub łatwo utleniające się w kontakcie ze środowiskiem zewnętrznym (Fe2+, S2-, J -). Zmiany warunków termodynamicznych (temp., ciśnienie) oraz redox (tlen z powietrza) są przyczyną wydzielania się łatwo rozpuszczalnych gazów z wody oraz utleniania niektórych jonów zwłaszcza żelaza (II) i jego wytrącanie.

Znaczne obniżenie stężenia siarkowodoru czy dwutlenku węgla w wodzie użytej do kąpieli powoduje nie tylko zmniejszenie efektywności tego zabiegu, ale również nagromadzenie się wydzielonych z wody gazów w powietrzu pomieszczeń zabiegowych.

Z uwagi na  lotność ww. gazów, ich gęstość w stosunku do powietrza oraz toksyczność zależną od stężenia, wymagane jest maksymalne zabezpieczenie personelu obsługującego oraz osoby korzystającej z zabiegu przez jego odpowiednie przygotowanie, skuteczną wentylację pomieszczeń, systematyczną kontrolę stężenia związków lotnych w powietrzu, kabin zabiegowych, miejsc odpoczynku kuracjuszy i korytarzy.

Celem badań było określenie poziomu gazowych swoistych składników naturalnych wód leczniczych siarczkowo-siarkowodorowych oraz sztucznych kwasowęglowych tj. H2S oraz CO2 w wodzie i powietrzu,  w trakcie wykonywania kuracji kąpielowych. Wyniki badań pozwolą na dokonanie oceny jakości wykonywanych zabiegów  w powiązaniu z zachowaniem właściwości leczniczych wody oraz oszacowanie narażenia zdrowia zarówno pacjentów jak i personelu z uwagi na zwiększoną zawartość H2S  lub CO2 w powietrzu stanowisk zabiegowych.

MATERIAŁ I METODYKA

W Zakładach Przyrodoleczniczych dwóch uzdrowisk, wykorzystujących do kąpieli w wannach  wody lecznicze siarczkowo-siarkowodorowe lub solankę jodkową (również w basenie 6-osobowym) oraz wodę nasyconą dwutlenkiem węgla (sztuczne kąpiele kwasowęglowe) wykonano serie pomiarów (w ciągu 2 dni) na 22 stanowiskach zabiegowych, obejmujących kontrolę jakości powietrza  i wody pod względem chemicznym, temperaturę oraz odczyn (pH) wody.

Zabiegi kąpielowe  wykonywane były z użyciem naturalnych wód leczniczych:

A: 1,3 % chlorkowo-sodowej, jodkowej, siarczkowej (zawierającej H2S + HS- w ilości 29,45-31,36 mg/dm3);

B: 2,30% chlorkowo-sodowej, jodkowej, żelazistej (zaw. 4,22 mgJ-/dm3 );

C:  0,35% siarczanowo-chlorkowo-wapniowo-sodowej, fluorkowej, siarczkowej (zaw. H2S + HS- w ilości 1,41 mg/dm3) oraz 

D: wód sztucznie nasycanych CO2.

Wyżej przedstawiona  klasyfikacja balneochemiczna wynikająca ze składu chemicznego danej wody dotyczyła wody pobranej ze źródła (odwiertu).

Zawartość dwutlenku węgla lub siarkowodoru oznaczano w powietrzu lub wodzie „kąpielowej”.

W powietrzu kabin kąpielowych i pomieszczeń towarzyszących (sale wypoczynkowe, korytarze) oznaczano metodą aspiracyjną:

• CO2 w 3 zakresach stężeń: od 0,5-18 % obj. (9,2-331,2 mg/dm3);

• H2S w 3 zakresach stężeń: od 0,00007-0,0710 % obj. (1-1000 mg/m3) przy użyciu wykrywaczy rurkowych – firmy „Matbon”– (Mysłowice)  z wykorzystaniem  wykrywacza gazów typu WG-2M (prod. Fabryka Sprzętu Ratunkowego i Lamp Górniczych „Faser” S.A. Tarnowskie Góry).

Próby powietrza pobierano na różnych poziomach: tuż nad lustrem wody, na wysokości głowy pacjenta siedzącego w wannie  oraz ok. 1,6 m od podłogi (pozycja stojąca).

W wodzie pobranej z wanien oznaczano:

• CO2 karatem (metodą objętościową – zalecaną do kontroli bieżącej) na miejscu;

• H2S oraz związki siarki (II) analizowano w próbach utrwalonych Zn(CH3COO)2 po ich dostarczeniu do laboratorium, metodami wg PN dla wód leczniczych.

W wodzie „B” oznaczano również zawartość J- metodą jodometryczną (1).

Pomiar odczynu (pH) wody wykonywano metodą elektrometryczną za pomocą pH/jonometru mikrokomputerowego typu CI-316 firmy „Elmetron” i elektrody typu ERH-11 firmy „Hydromet” z udziałem czujnika temp. typu PT-100 firmy „Elmetron”.

Pomiary temperatury, odczynu (pH) wody oraz  zawartości ww. związków chemicznych dokonano w próbkach wody pobranej zaraz po przygotowaniu kąpieli do zabiegów  oraz po zabiegach  trwających średnio ok.10 minut (kąpiele kwasowęglowe) lub 15 minut (kąpiele siarczkowe, jodkowe).

WYNIKI

Temperaturę powietrza w pomieszczeniach zabiegowych do kąpieli siarczkowo-siarkowodorowych i kwasowęglowych oraz temp. wody i jej odczyn oraz stężenie danego czynnika leczniczego w wodzie zabiegowej (przed i po zabiegu) przedstawiono w tabelach 1 i 2.

Na badanych stanowiskach do kąpieli w solankach jodkowych (stosowanych w Zakładzie I ), oznaczone parametry były następujące:

• dla kąpieli indywidualnych w wannach – śr. temp. pow. 22,2oC, temp. wody 20,0oC, pH wody 7,67;

• dla kąpieli w basenach (6-osobowych) – śr. temp. pow. 22,9oC, temp. wody 32,5oC, pH wody 7,42.

Na początku zabiegów w kąpieli solankowej jodkowej (woda „B”) średnie stężenie J- w wodzie wynosiło 3,62 mgJ-/dm3  (przy  ilości4,22 mg J-/dm3 w wodzie surowej), po czym ulegało obniżeniu w wyniku ich utleniania. Stwierdzono to zwłaszcza w wodzie basenowej, która poddana jest zwiększonemu ciągłemu napowietrzaniu przez mieszanie (system „jacuzzi”).

W kabinach do kąpieli w wannach (mieszczących się w starej części zakładu przyrodoleczniczego)  z użyciem solanki jodkowej, stwierdzono obecność H2S w powietrzu w stęż. 5 mg H­2S/m3, a więc nieznacznie niższym niż w kabinach do kąpieli H2S+HS-. Jest to rezultatem bliskości kabin do kąpieli siarczkowo-siarkowodorowych.

OMÓWIENIE

Mineralne wody siarczkowo-siarkowodorowe są cennym  tworzywem leczniczym niektórych polskich uzdrowisk. Składnikami tych wód są jony siarczkowe ( H2S,HS-, S2-) oraz wodorosiarczanowe. Są  one wchłaniane podczas kąpieli leczniczej przez skórę oraz drogi oddechowe, wywołując odczyn ogólny polegający na intensyfikacji w ustroju procesów oksydoredukcyjnych i wydalania ubocznych produktów przemiany materii.

Kąpiele w tych wodach wskazane są przede wszystkim w chorobach o charakterze zwyrodnieniowym, w chorobach obwodowego układu nerwowego, w chorobach skóry (2, 3, 4, 5, 6).

Podczas kąpieli siarka przenika przez skórę w postaci H2S, tiosiarczanu. Wzajemne stosunki ilościowe pomiędzy różnymi formami siarki są uwarunkowane odczynem wody. Oznaczone pH wód siarczkowych zastosowanych do kąpieli, o których mowa w niniejszym doniesieniu, waha się średnio od  7,26 do 7,09. Oznacza to, że występujące w niej związki siarki to przede wszystkim H2S oraz rozpuszczalne w wodzie wodorosiarczki metali alkalicznych (7).

Siarkowodór jest bezbarwnym gazem, o gęstości względem powietrza 1,1906; w określonych stężeniach trującym (8).

Lotność H2S powoduje jego penetrację i rozchodzenie się zapachu zgniłych jaj w całym budynku.  Siarkowodór wyczuwalny jest w powietrzu w stężeniu 0,00001%, a toksyczny w stężeniu > 0,005%. Maksymalne stężenie dopuszczalne w odniesieniu do personelu medycznego na stanowiskach zabiegowych i pomieszczeniach sanatoryjnych wynosi 0,002% (czterokrotnie minutowe w ciągu dnia). Maksymalna dopuszczalna koncentracja w innych miejscach pracy wynosi 0,001% (15 mg H2S/m3); stężenie bezpieczne < 10 mg H2S/m3 powietrza (9, 10).

Rozprzestrzenianie się siarkowodoru jest zjawiskiem nie tylko niepożądanym dla kuracjuszy i personelu kąpielowego ale też szkodliwym z uwagi na jego właściwości silnie korodujące instalacje, mury i wykładziny.

Obserwowany w części pomieszczeń Zakładu nr I znaczny wzrost stężenia H2S w powietrzu kabin po zabiegach, jak również dość wysokie stężenie tego gazu w powietrzu przed zabiegiem jest spowodowany nieznaczną  różnicą w gęstości H2S i powietrza ale przede wszystkim nieskutecznym układem wentylacyjnym opartym na wentylacji grawitacyjnej głównie okiennej (w pomieszczeniach mieszczących się w starym budynku zakładu).

W przypadku stosowania kąpieli siarczkowo-siarkowodorowych z użyciem tej samej wody w kabinach umiejscowionych w nowym budynku obserwowano znaczne różnice pomiędzy stężeniem H2S w powietrzu przed zabiegiem i po zabiegu przy  mniejszych zawartościach tego gazu w powietrzu po zabiegu. Jest to rezultatem pracy prawidłowego i wydajnego systemu wentylacji wymuszonej oraz dobrymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi pomieszczeń zabiegowych (kabiny są podsufitowo łączone – boksy).

Odzwierciedleniem istniejących warunków, a tym samym stanu bezpieczeństwa zdrowotnego w Uzdrowiskowym Zakładzie  Przyrodoleczniczym nr I – jako całości, są duże odchylenia standardowe uzyskanych wyników dotyczących temp. powietrza i stężeń H2S oraz CO2  w powietrzu pomieszczeń zakładu. Przy ocenie jakości terapeutycznej kąpieli z użyciem wód (H2S+HS-), należy podkreślić, iż w obydwu badanych uzdrowiskach, zabiegi kąpielowe nie posiadały deklarowanego stężenia w wodzie związków siarki (II). Te niekorzystne dla jakości zabiegu zmiany są wynikiem ulatniania się siarkowodoru (do 15%). Następuje to w trakcie magazynowania wody, doprowadzania jej na stanowiska zabiegowe i podgrzewania. W przypadku zakładu I,  wskutek kontaktu wody z powietrzem następuje obniżenie stężenia aktywnych związków siarki (II) w wyniku wytrącania się w postaci czarnego osadu nieaktywnego biochemicznie siarczku żelaza (woda „A”).

Pomimo opisanych wyżej niekorzystnych zmian badana woda lecznicza w wannie w zakładzie nr I posiada w dalszym ciągu cechy wody siarczkowej (> 1 mg/dm3),  w odróżnieniu od  zakładu nr II (woda „C”) gdzie niskie stężenie H2S  w wodzie na stanowisku zabiegowym powoduje utratę cech kąpieli jako siarczkowo-siarkowodorowych, a więc status kąpieli leczniczej z tytułu określonej ilości H2S, HS-.

Stosowane w omawianych zakładach przyrodoleczniczych kąpiele kwasowęglowe przygotowywane są przez saturowanie wody gospodarczej dwutlenkiem węgla. Działanie biochemiczne tych kąpieli  związane jest z przenikaniem tego gazu przez skórę i błony śluzowe dróg oddechowych. Powstający na skórze odczyn rumieniowy jest wynikiem rozszerzenia naczyń włosowatych i tętniczek pod wpływem CO2. Powoduje to przesunięcie krwi z części centralnych organizmu na obwód.

W czasie kąpieli zwiększa się pojemność minutowa serca przy jednoczesnej tendencji do zwolnienia akcji serca. Pod wpływem tej kąpieli zwiększa się przepływ wieńcowy oraz nasila diureza. Kąpiele kwasowęglowe stosowane są m.in. w chorobach nadciśnienia tętniczego, zwężeniu naczyń kończyn dolnych na tle miażdżycy, zapalnym i cukrzycy (3, 7).

Dwutlenek węgla jest gazem bezwonnym, bezbarwnym, o gęstości wzgl. powietrza 1,9768 g/dm3. Powietrze atmosferyczne zawiera 380-400 ppm CO2; jego NDS w powietrzu wynosi 5000 ppm (9000 mg/m3).

Przy stężeniu 2% CO2 w powietrzu następuje pobudzenie ośrodka oddechowego i czynności serca, przy 3% – pogłębienie oddychania. Dalszy wzrost stężenia jest niekorzystny i wywołuje przy 8% – bóle głowy, osłabienie, utratę przytomności.

Przy stężeniu 30-40% – następuje natychmiastowa śmierć przez porażenie ośrodka oddechowego.

Maksymalne dopuszczalne stężenie CO2 w powietrzu na stanowiskach zabiegowych i  pomieszczeniach sanatoryjnych wynosi 0,5% (0,03% obj. normalnie w powietrzu) (10).

Z pomiarów CO2 w wodzie z wanien  na wszystkich stanowiskach zabiegowych wynika, że zapewnione było w nich wymagane stężenie CO2  dla kąpieli kwasowęglowych tj. > 1000 mg/dm3.

O nieefektywnej wentylacji w starej części zakładu nr I świadczy  znaczny wzrost stęż. CO2 w powietrzu po zabiegu oraz gradient stężeń wynikający z wysokości punktów pomiarowych.

W monitorowanych zakładach przyrodoleczniczych stosujących wody siarczkowe o stężeniu od kilku do kilkudziesięciu mg H2S/dm3 na żadnym stanowisku pomiarowym nie stwierdzono przekroczenia wartości dopuszczalnej tj. 10 mg H2S/m3 w powietrzu, mimo że w niektórych kabinach odczuwalny był silny zapach siarkowodoru (3-3,5 mg/m3). Także poziom dwutlenku węgla w powietrzu na stanowiskach zabiegowych kąpieli kwasowęglowych nie przekraczał wartości maksymalnej tj. 0,5 % (9,2 mg CO2/m3).

Na podstawie oznaczonych stężeń H2S i CO2 w powietrzu na terenie tych zakładów w powiązaniu z czasem trwania zabiegu, częstością jego stosowania, ilością wydawanych zabiegów oraz drogą wchłaniania przez organizm tych gazów, stwierdzono, że nie ma zagrożenia zdrowotnego dla personelu oraz kuracjuszy.

WNIOSKI

1.    Wyniki badań wykonanych na stanowiskach do kąpieli leczniczych z użyciem wód siarczkowo-siarkowodorowych i wód nasyconych CO2 wskazują, że nie występują zagrożenia dla zdrowia, wynikające z przekroczenia dopuszczalnego stężenia (NDS) w powietrzu zarówno H2S jak też CO2.

2.    Zabiegi z wykorzystaniem wody siarczkowej o niskim (nieznacznie wyższym od stęż. progowego) wyjściowym stężeniu siarkowodoru w wodzie surowej nie zachowywały deklarowanych i określonych dla użytej wody cech wody leczniczej siarczkowej (> 1 mg S(II)/dm3 ).

3.    Ustalając warunki wykorzystania wód zawierających składniki lotne do zabiegów balneologicznych, zwłaszcza do kąpieli, należy każdorazowo uwzględniać specyfikę chemiczną danej wody – nie tylko stężenie ogólne danego składnika farmakologicznie aktywnego (wytrącanie związków S(II) w postaci Fe2S3).

..............................................................................................................................................................

PIŚMIENNICTWO

1.    PN-80/C-84081. Oznaczanie zawartości jodku potasowego metodą jodometryczną.

2.    Brűhl W.: Zarys reumatologii. PZWL, W-wa, 1987.

3.    Jankowiak J.: Balneologia kliniczna. PZWL, W-wa, 1971.

4.    Kucharski K., Kucharski j., Śliwińska J.: Poszukiwania badawcze z ostatniego 40-lecia nad działaniem leczniczym wód siarczkowych w Busku Zdroju (1965-2005). Baln. Pol., 2006, t.XLVIII, 3,142-149.

5.    Legwant Z.: Możliwości wykorzystania buskich wód siarczkowo-siarkowodorowych w lecznictwie. Baln. Pol. 1995,t. XXXVII, z.1, s.28-31.

6.    Orłowski Z.: Balneologia ogólna. PZWL, W-wa, 1957.

7.    Ponikowska I. i wsp.: Medycyna uzdrowiskowa w zarysie. W-wa 1995, wyd. „WATEXT’S”.

8.    Poradnik fizykochemiczny. Praca zbiorowa. Wyd. WNT W-wa 1974.

9.    Pratzel H.G., Schnizer W.: Handbuch der medizischen Bäder – Verlag, Heidelberg, Vogt H., Lehrbuch der Bäder – und Klimaheilkunde, Springer-Verlage, 1940.

10.    Valentin H., i wsp.: Medycyna Pracy, PZWL, W-wa, 1985.

..............................................................................................................................................................

Adres autora:

Michał Drobnik
Zakład Tworzyw Uzdrowiskowych PZH
ul. Słowackiego 8,  60-823 Poznań
tel.(0-61)847-01-82,  fax.(061) 843-49-70
e-mail: mdrobnik@pzh.gov.pl

Artykuł nadesłano: 10.10.2007
Zaakceptowano do druku: 16.11.2007