A statistical evaluation of the contribution of mineral and tap water to the dietary intake of As, B, Cu, Li, Mo, Ni, Pb, U and Zn by humans

Hassoun, Rula

Agriculture is a main contributor to environmental loads of nearly all elements of the periodic system. Not only waste-based fertiliser materials such as sewage sludge, but also mineral fertilisers, particularly mineral phosphorous fertilisers, contain significant amounts of elements which affect the quality of the environment and food plants. There are two major pathways through which elements enter the food chain: either by uptake of agricultural crops or by leaching into potable ground and surface water bodies. The objective of this research work was to quantify the contribution of drinking waters to the total daily uptake of humans. Methodically the research work uses meta data analysis for element concentration of solid foods and real analytical data for element concentrations in tap and mineral waters. Element loads were calculated for the waters on basis of a consumption of 2 L/day. To estimate the loads through solid foods in this study a standardised healthy diet has been designed based on an energy requirement of 2000 kcal/day and according to the rules of the known "nutrition pyramid". The ranking of the other elements from highest to lowest intake through dietary habits is As = Li > B > Cu = U = Ni > Pb > Mo > Zn. Among these elements U is the one with the highest contribution of waters to the dietary daily intake. At standard diet conditions, German tap water contributed in the model of this work 65 % of the total daily intake of U, 24 % of Li, 4.7 % of Cu, 2.4 % of Zn, 2.2 % of B, 1.8 % of Pb, 1.7 % of Ni, 1.00 % of As and 0.23 % of Mo. Compared with tolerable daily intakes (TDI) reported in the literature, in this study a German tap water consuming standard diet would ingest already twice the TDI of As, but only between a tenth (U) and a quarter (Pb) of the TDI for the other toxic elements.

Durch landwirtschaftliche Aktivitäten werden insbesondere über die Düngung fast alle Elemente des Periodensystems in Agrarökosysteme eingetragen. Dabei sind die Quellen dieser Stoffeinträge nicht nur aus Abfällen und Reststoffen gewonnene Düngemittel, sondern in ganz besonderem Maße auch mineralische Phosphor Dünger. Sie gelangen entweder über die Aufnahme landwirtschaftlicher Kulturpflanzen oder nach Auswaschung aus dem Boden ins Grundwasser über das Trinkwasser in die Nahrungskette. Aufgabe diese Arbeit war es den Anteil des Wasser Pfades an der Gesamtaufnahme von Menschen abzuschätzen. Methodisch wurden die Elementkonzentrationen in festen Nahrungsmitteln über eine Metadatenanalyse, diejenigen in Mineral- und Leitungswässern durch Analyse realer Proben bestimmt. Elementfrachten wurden auf Basis eines täglichen Flüssigkeitskonsums von 2 L berechnet. Zur Berechnung der täglichen Elementzufuhren über feste Nahrung wurde eine gesunde und ausgewogene Standardernährung auf Basis von 2000 kcal/d und einer Verteilung der Nahrungsmittelgruppen entsprechend der "Nahrungspyramide" konzipiert. Unter Standardbedingungen betrug der Beitrag deutschen Leitungswassers zur Gesamtelementaufnahme bei U 65 %, Li 24 %, Cu 4,7 %; Zn 2,4 %; B 2,2 %; Pb 1,8 %; Ni 1,7 %; As 1,00 % und Mo 0,23 %. Verglichen mit in der Literatur veröffentlichten TDI-Werten würde nach den Ergebnissen dieser Studie ein sich normal ernährender Konsument deutschen Leitungswassers bereits die doppelte Menge an As, aber nur zwischen einem Zehntel (U) und einem Viertel (Pb) des TDI der anderen untersuchten toxischen Elemente aufnehmen.

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Hassoun, Rula: A statistical evaluation of the contribution of mineral and tap water to the dietary intake of As, B, Cu, Li, Mo, Ni, Pb, U and Zn by humans. 2011.

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