[논문 리뷰] The concentration and health risk assessment of heavy metals and microorganisms in the groundwater of Lagos, Southwest Nigeria

Tajudeen Yahaya, Esther Oladele외 3명|arXiv (Cornell University)|2021. 01. 13.

Heavy metals in environment참고 문헌 24인용 수 11

한 줄 요약

이 연구는 나이지리아 라고스 주 이와야, 마코코, 일라제 지역의 관정과 우물에서 채취한 지하수의 중금속 및 미생물 오염을 원자흡착분석법과 미생물학적 검사를 통해 평가한다. 위험도 지수(HQ)와 일일 섭취량 값이 모두 1 이하였지만, 수은(Pb),nickel(Ni),cadmium(Cd)의 농도가 안전 기준을 초과하여 소비 전 정수 처리가 필요함을 시사한다.

ABSTRACT

Contaminated water is increasingly linked to diseases worldwide, necessitating the safety evaluation of the sources of domestic and drinking water in every locality. The present study aimed to assess water safety in terms of lead (Pb), nickel (Ni), cadmium (Cd), copper (Cu), chromium (Cr), zinc (Zn), and microorganisms in the borehole and well water in Iwaya, Makoko, and Ilaje in Lagos, Nigeria. Water samples were subjected to atomic absorption spectroscopy (AAS) and microbiological examinations using standard protocols and compared with the World Health Organization (WHO) permissible limits. The average daily ingestion (ADI) and hazard quotient (HQ) of the selected heavy metals were also calculated using standard formulas. The AAS indicated that the borehole and well water of the three locations contained non-permissible levels of Pb, Ni, and Cd (only the well water in Ilaje), while Zn, Cu, and Cr were normal. In addition, the microbiological examinations showed that the borehole and well water of the three locations contained abnormal bacteria and coliform counts (well water only). The ADI and HQ of the selected heavy metals were less than one, which is the threshold at which a substance is considered safe for consumption. Water could pose some health risks, and the consumers in high-risk areas should consider water treatment before consumption.

연구 동기 및 목표

• 나이지리아 라고스 지역의 지하수를 국내 및 음용용도로 안전하게 사용할 수 있는지 평가하기 위해.
• 관정 및 우물 수원에서 선택된 중금속(Pb, Ni, Cd, Cu, Cr, Zn)의 농도를 측정하기 위해.
• 동일한 수원에서의 미생물 오염 수준을 평가하기 위해.
• 중금속에 대한 건강 위험 지수(ADI 및 HQ)를 계산하기 위해.
• 오염 수준에 기반해 고위험 지역에 대한 정수 조치를 제안하기 위해.

제안 방법

• 나이지리아 라고스 주 이와야, 마코코, 일라제 지역의 관정 및 우물에서 수질 샘플을 채취하였다.
• 중금속 농도는 WHO 허용 기준과 비교하여 원자흡착분석법(AAS)을 사용해 분석하였다.
• 표준 프로토콜을 이용해 대변균 및 기타 박테리아를 검출하기 위해 미생물학적 분석을 실시하였다.
• 일일 섭취량(ADI)은 평균 일일 수분 섭취량과 금속 농도를 기반으로 표준 공식을 사용해 계산하였다.
• 각 금속에 대해 위험도 지수(HQ)는 공식 HQ = (금속의 평균 일일 섭취량) / (기준 복용량)을 사용해 계산하였다.
• 건강 위험 평가 및 수질 안전성 평가를 위해 결과를 WHO 지침과 비교하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 나이지리아 라고스 주 이와야, 마코코, 일라제 지역의 관정 및 우물 수원에서 Pb, Ni, Cd, Cu, Cr, Zn의 농도는 각각 얼마인가?
• RQ2 측정된 중금속 농도는 WHO 허용 기준과 어떻게 비교되는가?
• RQ3 지하수 수원에서의 미생물 오염 수준(대변균 및 기타 박테리아)은 어떠한가?
• RQ4 중금속에 대한 계산된 위험도 지수(HQ) 및 평균 일일 섭취량(ADI) 값은 안전 기준인 1 이하인가?
• RQ5 오염의 영향은 공중보건에 어떠한 의미를 가지며, 어떤 정수 조치가 권고되는가?

주요 결과

• 이 세 지역의 관정 및 우물 수원에서 lead(Pb), nickel(Ni), cadmium(Cd)의 허용 기준을 초과하는 농도가 확인되었으며, 일라제 지역의 우물 수원에서는 Cd 농도가 높게 나타났다.
• 아연(Zn), 구리(Cu), 크롬(Cr) 농도는 모든 샘플링 지역에서 WHO 허용 기준 내에 있었다.
• 미생물학적 분석 결과, 관정 및 우물 수원 모두에서 대변균 및 박테리아의 비정상적인 농도가 확인되었으며, 특히 우물 수원에서 오염 수준이 높았다.
• 모든 선택된 중금속에 대해 평균 일일 섭취량(ADI)과 위험도 지수(HQ) 값이 1 이하였으며, 현재 노출 수준에서는 개인적 위험은 낮음을 시사한다.
• 비록 HQ 및 ADI 값이 낮았지만, 안전 기준을 초과하는 독성 금속 존재는 잠재적인 장기적 건강 위험을 암시하며, 정수 처리가 필수적임을 시사한다.
• 고위험 지역 거주자는 오염 수준이 안전 기준을 초과하므로, 소비 전 지하수를 정수 처리해야 한다.