Підземні води є невід'ємною частиною гідрологічного циклу і становлять один із найважливіших природних ресурсів питної води на глобальному рівні. З огляду на свою геологічну акумуляцію та відносну ізольованість від поверхневих джерел, підземні води характеризуються стабільною якістю та доступністю, що зумовлює їхнє тривале використання у водопостачанні населення. У світовому масштабі вони забезпечують приблизно 30 % питної води, причому в багатьох регіонах Європи, включаючи Словацьку Республіку, їхня частка у водопостачанні перевищує 70 %. Цей факт підкреслює ключову роль підземних вод у забезпеченні базових життєвих потреб та захисті здоров'я населення (Krishnamoorthy et al., 2023).
З погляду здоров'я населення необхідно відстежувати та аналізувати наявність хімічних і мікробіологічних забруднювачів у підземних водах, які можуть становити серйозний екологічний ризик. У Словаччині до найважливіших проблем належить надлімітна наявність нітратів, особливо в районах з інтенсивною сільськогосподарською діяльністю, де застосування промислових добрив призводить до міграції цих речовин у підземні води. Хронічна експозиція до підвищених концентрацій нітратів пов'язана з ризиком метгемоглобінемії у немовлят та потенційним канцерогенним ефектом при тривалому впливі (Shaban et al., 2023).
Окрім нітратів, екологічну загрозу становлять також важкі метали, такі як миш'як, свинець та кадмій, які можуть бути присутніми у підземних водах внаслідок природних геологічних джерел або антропогенного забруднення, що виникає через промислову та комунальну діяльність. Ці елементи мають доведені нейротоксичні, нефротоксичні та канцерогенні ефекти, які можуть призвести до серйозних проблем зі здоров'ям. Тривала експозиція до свинцю, наприклад, пов'язана з порушеннями когнітивних функцій, зниженням інтелекту у дітей та пошкодженням центральної нервової системи. Миш'як є відомим канцерогеном, який підвищує ризик виникнення раку шкіри, легень та сечового міхура, а також може спричинити хронічні захворювання печінки та серцево-судинні проблеми. Кадмій негативно впливає на функцію нирок, спричиняє остеопороз та підвищує ризик раку простати. Ще одним важливим фактором ризику є органічні забруднювачі, наприклад, пестициди та їхні метаболіти, чия стійкість та здатність до біоакумуляції призводять до порушення ендокринної системи. Ці речовини можуть діяти як ендокринні руйнівники, що впливають на гормональний баланс, наслідком чого можуть бути репродуктивні проблеми, вроджені вади, знижений імунітет та підвищений ризик розвитку хронічних захворювань, включаючи деякі типи раку (Sankhla et al. 2019).
З погляду законодавства та регулювання важливо забезпечити сталий захист та управління водними ресурсами, включаючи підземні води. Цей захист забезпечується через відповідні правові рамки та програми моніторингу, які встановлюють правила щодо якості води, запобігання забрудненню та мінімізації екологічних ризиків. Впровадження цих заходів дозволяє координувати підхід до захисту водних ресурсів на національному та міжнародному рівнях і є ключовим для довгострокової сталості та безпеки питної води (Bo et al., 2022).
Метою цього допису є детальна оцінка поточного стану якості підземних вод на території Словацької Республіки, ідентифікація головних джерел їхнього забруднення та аналіз потенційних наслідків для здоров'я населення. Водночас наголошується на важливості міждисциплінарного підходу, який інтегрує знання гідрогеології, екологічної токсикології, епідеміології та громадського здоров'я як необхідної передумови для ефективного управління та захисту цих стратегічних ресурсів питної води.
Матеріал і методи
Ця робота базується на вторинному аналізі даних зі звітів про стан довкілля СР, опублікованих Міністерством довкілля та Словацькою агенцією довкілля (SAŽP) на Enviroportál. Головний аналіз стосується даних за 2023 рік, які згодом порівнюються з даними за період 2020–2023 років. Досліджувані показники включають фізико-хімічні параметри (напр., нітрати, амонійні іони, залізо, марганець), вибрані важкі метали (миш'як, свинець, кадмій) та органічні речовини (передусім пестициди та їхні метаболіти). Оцінка зосереджується на перевищенні законодавчих лімітів для питної води та екологічних стандартів. Дані походять із регулярного моніторингу підземних вод, що виконується згідно з чинним законодавством, причому враховується географічне розташування локацій, частота виникнення забруднювачів та їхні концентрації. Статистичний аналіз дозволяє ідентифікувати найчастіше перевищувані параметри у 2023 році та оцінити їхній розвиток порівняно з попередніми роками. Результати також зіставляються з фаховою літературою про ризики для здоров'я, пов'язані з тривалою експозицією до забруднювачів у підземних водах, щоб можна було оцінити можливі наслідки для здоров'я населення.
Моніторинг якості підземних вод у 2023 році був реалізований у загалом 757 об'єктах державної гідрологічної мережі Словацького гідрометеорологічного інституту (SHMÚ), які включали свердловини та джерела. Відстеження хімічного стану підземної води відбувалося відповідно до рамкової програми моніторингу, яка розрізняє базовий моніторинг (що виконується раз на шість років) та оперативний моніторинг, під час якого зразки відбираються щороку. У відповідь на специфічні екологічні навантаження у басейні річки Slaná був реалізований надзвичайний моніторинг, який стосувався дев'яти об'єктів. У цих локаціях зразки відбиралися у подвійній кількості порівняно зі стандартом, затвердженим на 2023 рік. Оцінка лабораторних аналізів була виконана відповідно до вимог постанови Міністерства охорони здоров'я СР № 91/2023 Зб. з., яка визначає показники якості питної води, їхні граничні значення та правила управління ризиками в системах водопостачання питної води (Enviroportál 2023).
Результати
Найчастіші перевищення граничних значень у 2023 році
До найчастіше виявлених перевищень граничних значень у 2023 році належали підвищені концентрації марганцю (Mn) та загального заліза (Fe), які вказують на відновлювальні та окисно-відновлювальні умови у підземних водах. Перевищення граничного значення для марганцю (0,05 мг/л) було зафіксовано аж у приблизно 35 % зразків, причому максимальна виміряна концентрація досягла значення 1,2 мг/л. Щодо заліза (ліміт 0,2 мг/л), перевищення трапилися у приблизно 28 % випадків, з максимальною величиною аж до 3,5 мг/л. Так само були зафіксовані часті перевищення щодо хлоридів (Cl⁻) та сульфатів (SO₄²⁻), що вказує на антропогенне навантаження, передусім внаслідок сільськогосподарського господарювання, причому концентрації хлоридів у деяких локаціях перевищили 250 мг/л, що суттєво перевищує ліміт 200 мг/л (Enviroportál 2023).
Високі значення амонійних іонів (NH₄⁺) та нітратів (NO₃⁻) – зафіксовані у 142 випадках – є типовим наслідком надмірного удобрення та неправильного поводження з органічними речовинами. Граничне значення для нітратів (50 мг/л) було перевищено в цих локаціях, причому максимальні концентрації сягали 320 мг/л, що становить значний ризик для здоров'я населення (Enviroportál 2023).
У сфері мікроелементів були перевищені допустимі значення для миш'яку (As), алюмінію (Al), нікелю (Ni), ртуті (Hg), свинцю (Pb), селену (Se) та сурми (Sb). Наприклад, максимальна виміряна концентрація миш'яку досягла значення 25 мкг/л, що перевищує ліміт 10 мкг/л, встановлений для питної води. Ці елементи мають походження як у природних геохімічних процесах, так і в промисловій діяльності чи історичному забрудненні території (Enviroportál 2023).
Розширений моніторинг пестицидів у 2023 році виявив значні перевищення лімітів, особливо для таких речовин, як прометрин, дезетилатразин, гліфосат, флуфен та ленацил. Наприклад, гліфосат перевищив ліміт 0,1 мкг/л у деяких локаціях аж утричі. Серед летких органічних сполук (ЛОС) найбільш проблематичними були тетрахлоретилен (PCE), трихлоретилен (TCE), вінілхлорид та 1,2-дихлоретан (1,2 DCA), причому найвищі концентрації були виявлені в Moldava nad Bodvou і сягали значень до 15 мкг/л для PCE, що значно перевищує ліміти, встановлені для питної води. Регулярні перевищення дихлорбензолів спостерігалися в локації Bratislava – Za Dynamitkou (Enviroportál 2023).
Підвищені значення загального органічного вуглецю (TOC) та хімічного споживання кисню (ХСКMn) відображають значний органічний тиск на якість вод, причому TOC перевищував ліміти, встановлені постановою, зі значеннями до 5 мг/л у деяких зразках, що вказує на забруднення органічними речовинами різного походження (Enviroportál 2023).
Розвиток якості підземних вод у вразливих зонах (2020 – 2023)
У період з 2020 по 2023 рік інтенсивно відстежувалися так звані вразливі зони, які з екологічної точки зору є найбільш вразливими до забруднення азотистими сполуками, що походять від сільськогосподарської діяльності (Enviroportál 2023).
Результати показали, що 65,1 % моніторингових локацій мали низькі концентрації нітратів (0–24,99 мг/л NO₃⁻), тоді як у 16,3 % випадків були перевищені законодавчо встановлені ліміти (>50 мг/л), а у 25,3 % випадків були зафіксовані максимальні перевищення (Enviroportál 2023).
Попри ці перевищення, можна констатувати, що загальний стан якості підземних вод залишився стабільним, причому розглядається можливість зменшення площі вразливих зон без значного ризику погіршення якості води. Трендова оцінка показала, що концентрації нітратів були:
- стабільними у 38,1 % локацій,
- зростаючими у 31,8 % локацій, та
- знижуючими у 30,2 % локацій.
Особлива увага була приділена зонам з екстремально високими концентраціями (≥ 250 мг/л), насамперед у регіоні Podunajská pahorkatina, де часто зустрічаються також наднормативні концентрації пестицидів (Enviroportál 2023).
Дискусія
Результати моніторингу якості підземних вод у Словаччині за 2023 рік підтверджують тривалі екологічні виклики, пов'язані з окисно-відновними процесами та значним антропогенним навантаженням. Найсерйознішою проблемою є перевищені концентрації Mn та Fe, які сигналізують про нерівноважні окисно-відновні умови в підземному середовищі. Цей стан, ймовірно, є наслідком недостатнього надходження кисню до водоносних горизонтів та наявності відновних речовин у геологічному субстраті, що призводить до підвищеної мобілізації цих елементів у підземні води. Таке хімічне середовище значно обмежує придатність води для питних цілей і спричиняє технічні проблеми, такі як корозія водопровідних мереж, а також естетичне погіршення якості води, включаючи колірність та каламутність (Bagordo et al., 2024).
Подібні процеси були детально задокументовані в дослідженні Molnárová a kol. (2025), яке відстежувало вплив забруднення річки Slaná після аварії на сидеритовій шахті у 2022 році. Витік води з високим вмістом Fe, Mn, As та Ni спричинив значне погіршення якості підземних вод в околицях, особливо в локації Betliar. Підвищені концентрації Mn та Fe підкреслюють важливість безперервного моніторингу окисно-відновних процесів та їхнього впливу на мобілізацію цих елементів (Molnárová a kol., 2025). Важливим і актуальним прикладом є також землетрус, який вразив східну Словаччину в жовтні 2023 року. У деяких постраждалих селах (наприклад, Ďapalovce, Rafajovce) мешканці повідомляли про зміни в якості води з колодязів, включаючи каламутність та змінений смак, що супроводжувалося підвищеними концентраціями заліза та марганцю. Це явище вказує на чутливість редокс-умов підземних вод до сейсмічного порушення гірського середовища та підкреслює необхідність надзвичайного моніторингу якості вод навіть у разі стихійних лих. Подібні механізми редокс-циклу Fe та Mn були детально досліджені також Bábekom et al. (2023), які підтвердили фундаментальну роль цих процесів у впливі на якість підземних вод у басейні річки Morava (Bábek et al., 2023).
Окрім металів, значною екологічною проблемою є також підвищені концентрації азотистих сполук, насамперед NH₄⁺ та NO₃⁻, які часто перевищують встановлені ліміти. Цей стан тісно пов'язаний з інтенсивним сільськогосподарським використанням ландшафту, де надмірне внесення добрив, невідповідні агротехнічні методи та недостатні захисні заходи призводять до міграції азотистих речовин у підземні води. Підвищені концентрації нітратів є не лише екологічним ризиком, оскільки вони сприяють евтрофікації поверхневих вод, але водночас становлять серйозну загрозу для здоров'я людей. В організмі людини нітрати можуть відновлюватися до нітритів, які згодом реагують з амінами з утворенням N-нітрозосполук – хімічних речовин із відомою канцерогенною дією. Ці сполуки пов'язують із підвищеним ризиком виникнення раку шлунка, стравоходу та сечового міхура. У немовлят, крім того, може розвинутися метгемоглобінемія, стан, при якому гемоглобін втрачає здатність ефективно переносити кисень, що може бути небезпечним для життя (Abascal et al., 2022). Дослідження Ortmeyera et al. (2022) у Німеччині, Данії та Ірландії вказує на подібні причини надмірних концентрацій нітратів, які є наслідком нестійкого агроекологічного навантаження по всій Європі. Попри існування регуляторних рамок, таких як європейська нітратна директива (91/676/EHS), багато територій залишаються вразливими, що вимагає комплексніших заходів, включаючи покращений моніторинг та екологічно орієнтований менеджмент добрив. Ці висновки є актуальними і для Словацької Республіки, де попри загальну стабілізацію середніх концентрацій нітратів у період 2020–2023 років, все ще ідентифікуються локації з перевищенням граничних значень, що вказує на потребу в цілеспрямованих та ефективних заходах у сфері охорони вод (Ortmeyer et al., 2022).
Ще однією важливою групою контамінантів є мікроелементи (наприклад, As, Al, Ni, Hg, Pb, Se, Sb) та специфічні органічні речовини, такі як пестициди, поліароматичні вуглеводні (ПАВ) чи ЛОС. Підвищені концентрації цих речовин є типовими для локацій з промисловою діяльністю або поблизу населених пунктів без каналізації, що підкреслює необхідність детального дослідження джерел забруднення та впровадження цільових заходів для зниження викидів. Найбільш критичними є перевищення вмісту токсичних речовин, таких як PCE, TCE та вінілхлорид, які відомі своєю канцерогенністю та хронічною токсичністю. Тривала експозиція до цих контамінантів може призвести до пошкодження печінки, нирок, центральної нервової системи та підвищеного ризику виникнення онкологічних захворювань, особливо печінки, нирок та легень. Деякі з цих речовин також мають мутагенні, тератогенні та нейротоксичні ефекти, що становить особливий ризик для вразливих груп населення, таких як діти, вагітні жінки та особи зі зниженою детоксикаційною здатністю організму (Pierri et al., 2021). Дослідження Honga et al. (2024) водночас застерігає, що забруднення PCE може спричинити тривале порушення мікробних спільнот підземних вод, чим негативно впливає на їхню екологічну стабільність навіть через десятки років після початкової експозиції. Ці висновки підтверджують необхідність модернізації моніторингових протоколів, включаючи розширення спостережень за допомогою біоіндикаторів, які дозволять вчасно ідентифікувати та запобігати негативним наслідкам екологічних контамінантів не лише для здоров’я людини, а й для функціональної рівноваги підземних екосистем (Hong et al., 2024).
З точки зору органічного забруднення, підвищені значення TOC та хімічного споживання кисню (ХСКMn) є важливими індикаторами присутності органічних речовин, які можуть негативно вплинути на якість підземних вод. Окрім фізико-хімічних змін, ці речовини можуть порушити мікробну рівновагу, чим підвищується ризик мікробіологічного забруднення та виникнення небажаних побічних продуктів дезінфекції, які можуть бути токсичними для людського організму. Цей важливий аспект, проте, часто залишається недостатньо врахованим, хоча його включення до оцінки якості води є необхідним для комплексного оцінювання стану підземних вод (Torrejón et al., 2023). Zhao et al. (2022) наголошують, що окрім кількісного вмісту TOC, суттєвим є також його молекулярний склад – наприклад, вміст біоенергетично сприятливих молекул, таких як аміноцукри, які впливають на мікробні процеси, включаючи окисно-відновні реакції. Трансформація цих речовин відбувається насамперед шляхом адсорбції на мінералах та біодеградації, що підкреслює необхідність оцінювати також якісні характеристики органічного вуглецю при оцінюванні ризиків забруднення. Для людини присутність цих органічних речовин та виникнення побічних продуктів становить ризик виникнення гострих та хронічних проблем зі здоров’ям, включаючи подразнення травного тракту, алергічні реакції та довгострокові ефекти на імунну та нервову системи (Zhao et al., 2022).
З міжнародної точки зору якість підземних вод у Словаччині відповідає тенденціям, зафіксованим у всьому Європейському Союзі та глобально. Перевищення концентрацій Fe та Mn є звичайним явищем також у сусідніх центральноєвропейських країнах, таких як Польща, Чеська Республіка чи Угорщина, де ці проблеми охоплюють приблизно 25 – 30 % зразків підземних вод і суттєво впливають на придатність ресурсів до використання (EEA 2022). Проблема азотистих сполук, особливо нітратів, є загальноєвропейським феноменом, вираженим особливо в сільськогосподарсько інтенсивних областях. Словаччина в цьому напрямку належить до країн із суттєвим екологічним та медичним ризиком, причому за даними Європейської комісії ліміт 50 мг/л перевищили приблизно 16,5 % локацій, що є дещо вище середнього показника ЄС (EEA 2023). Забруднення мікроелементами та органічними контамінантами є типовим для промислово розвинених регіонів ЄС та світу, причому приблизно 24,2 % підземних вод у ЄС не відповідають вимогам, причому нітрати, пестициди та ЛОС належать до головних причин. У західних країнах, таких як Австрія, Німеччина чи Нідерланди, тому використовуються охоронні зони та сучасні цифрові інструменти моніторингу для вчасного виявлення забруднення та захисту водних ресурсів (European Commision Report 2024).
Висновок
Якість підземних вод на території Словацької Республіки залишається ключовим фактором забезпечення довгостроково доступної та безпечної питної води. Результати моніторингу за 2023 рік підтверджують стабільний, проте водночас тривожний стан, де регулярно трапляються перевищення граничних значень кількох контамінантів. Тривала присутність забруднюючих речовин у підземних водах становить серйозні екологічні та медичні ризики, які потребують послідовного та інтердисциплінарного підходу до їхнього моніторингу, оцінювання та менеджменту. Ключовим є забезпечення ефективного захисту цих стратегічних ресурсів шляхом імплементації законодавчих заходів, сталих сільськогосподарських практик та модернізації моніторингових методів. Попри деякі стабільні тенденції в якості підземних вод, залишаються виклики у вигляді локалізованих перевищень, які потребують специфічних рішень та підвищеної уваги. Стале управління підземними водами тому є необхідним не лише для захисту громадського здоров’я, а й для забезпечення екологічної рівноваги та якості життя сучасних і майбутніх поколінь.
Автори: Mgr. Simona Miškárová prof. MUDr. Mgr. Erik Dorko, PhD., MPH, MBA prof. MUDr. Kvetoslava Rimárová, CSc. Mgr. Anastasiia Ostafiichuk MVDr. Martina Hrubovčák Tejová Робота підтримана грантами KEGA 003UPJŠ-4/2024 Актуалізація та інновація навчальної програми Громадське здоров’я в галузі профілактики хронічних неінфекційних захворювань та грантом KEGA 0010UPJŠ-4/2024 Імплементація мультимедійних технологій у викладанні профілактичних інтервенцій у медичних та немедичних галузях.
Список бібліографічних посилань
ABASCAL, E., et al. Global diagnosis of nitrate pollution in groundwater and review of removal technologies. Science of The Total Environment. 2022. 810 (1): 1–25.
BÁBEK, O., et al. Groundwater red beds in Holocene fluvial sediments as a product of iron and manganese redox cycling; Morava River, Czechia. Sedimentology. 2023. 70 (7): 2220–2240.
BAGORDO, F., et al. Factors Influencing Microbial Contamination of Groundwater: A Systematic Review of Field-Scale Studies. Microorganisms. 2024. 12 (5): 1–18.
Bo, L., et al. Research on an Online Monitoring System for Efficient and Accurate Monitoring of Mine Water. IEEE Access. 2022. 10 (1): 18743–18756.
ENVIROPORTÁL. Správa o stave životného prostredia Slovenskej republiky za rok 2023. Dodatok čistej vody pre všetkých.
European Commission. Water Quality and Contaminants Report. 2024.
European Environment Agency (EEA). Groundwater quality in Europe. 2022.
European Environment Agency (EEA). Nitrate pollution in vulnerable zones in the EU. 2023.
HONG, J., et al. Оцінка довгострокових екологічних наслідків забруднення PCE у підземних водах з використанням методу проточної цитометрії. Science of The Total Environment. 2024. 931 (1): 1–12.
KRISHNAMOORTHY, N., et al. Оцінка якості підземних вод та індексу якості води в басейні річки Noyyal в окрузі Tirupur у Південній Індії. Urban Climate. 2023. 49 (1): 101436.
MOLNÁROVÁ, A., ĽUPTÁKOVÁ, A. та URBANCOVÁ, J. Оцінка впливу забруднення річки Slaná на якість підземних вод. Генеральна асамблея EGU 2025, Відень, Австрія, 27 квітня – 2 травня 2025 р., EGU25-9448.
ORTMEYER, F., et al. Проблема нітратів у підземних водах та контрзаходи в країнах ЄС, що сильно постраждали – порівняння Німеччини, Данії та Ірландії. Grundwasser. 2022. 28 (1): 3–22.
PIERRI, D. Фактичний розпад тетрахлоретену (PCE) та трихлоретену (TCE) у сильно забрудненій системі мілководних підземних вод. Environmental Advances. 2021. 5 (1): 1–12.
SANKHLA, M., et al. Забруднення підземних вод важкими металами та його токсичний вплив на здоров'я людини та довкілля. International Journal of Environmental Sciences and Natural Resources. 2019. 18 (5): 1–5.
SHABAN, J., et al. Вплив питної води та овочів, забруднених нітратами, на поширеність набутої метгемоглобінемії в місті Beit Lahia в Палестині. Water. 2023. 15 (11): 1–11.
TORREJÓN, J., et al. Зв'язок, значення та розвиток аналітичних методів: ХСК, БСК та ЗОК у воді – огляд крізь час. SN Applied Sciences. 2023. 5 (118): 1–13.
ZHAO, Q., et al. Визначення процесів переробки вуглецю на основі молекулярних відмінностей між підземними водами та розчиненою органічною речовиною водоносного горизонту, що вилучається водою, у четвертинному алювіально-озерному водоносному горизонті. Applied Geochemistry. 2022. 137 (1): 1–10.