Isotopic composition and major ion concentrations of national and international bottled waters in Costa Rica

Abstract

Global bottled water consumption has largely increased (14.35 billion gallons in 2020) [1], [2], [3], [4], [5] during the last decade since consumers are demanding healthier and safer forms of rehydration. Bottled water sources are normally labeled as mountainous and pristine mineral springs (fed by rainfall and snow/glacier melting processes), deep groundwater wells or industrial purified water. The advent of numerous international and national-based bottled water brands has simultaneously raised a worldwide awareness related to the water source and chemical content traceability [6]. Here, we present the first database of stable isotope compositions and reported chemical concentrations from imported and national-based bottled waters in Costa Rica. In total, 45 bottled waters produced in Costa Rica and 31 imported from USA, Europe, Oceania, and other countries of Central America were analyzed for δ18O, δ2H, and d-excess. Chemical compositions were obtained from available bottle labels. National-based bottle waters ranged from -2.47‰ to -10.65‰ in δ18O and from -10.4‰ to -78.0‰ in δ2H, while d-excess varied from +4.2‰ up to +17.0‰. International bottle waters ranged between -2.21‰ and -11.03‰ in δ18O and from -11.3‰ up to -76.0‰ in δ2H, while d-excess varied from +5.0‰ up to +19.1‰. In Costa Rica, only 19% of the brands reported chemical parameters such as Na+, K+, Ca+2, Mg+2, F−, Cl−, NO3−, SO4−2, CO3−2, SiO2, dry residue, and pH; whereas 27% of the international products reported similar parameters. The absence of specific geographic coordinates or water source origin limited a spatial analysis to validate bottled water isotope compositions versus available isoscapes in Costa Rica [7]. This database highlights the potential and relevance of the use of water stable isotope compositions to improve the traceability of bottled water sources and the urgent need of more robust legislation in order to provide detailed information (i.e., water source, chemical composition, purification processes) to the final consumers.

El consumo mundial de agua embotellada ha aumentado considerablemente (14,35 mil millones de galones en 2020) [1], [2], [3], [4], [5] durante la última década desde que los consumidores exigen formas de rehidratación más saludables y seguras. Las fuentes de agua embotellada normalmente están etiquetadas como manantiales minerales montañosos y prístinos (alimentados por la lluvia y los procesos de derretimiento de la nieve y los glaciares), pozos profundos de agua subterránea o agua industrial purificada. La llegada de numerosas marcas de agua embotellada a nivel nacional e internacional ha generado simultáneamente una conciencia mundial relacionada con la trazabilidad de la fuente del agua y el contenido químico [6]. Aquí presentamos la primera base de datos de composiciones de isótopos estables y concentraciones químicas reportadas de aguas embotelladas importadas y nacionales en Costa Rica. En total, se analizó el exceso de δ18O, δ2H y d-exceso de 45 aguas embotelladas producidas en Costa Rica y 31 importadas de EE. UU., Europa, Oceanía y otros países de Centroamérica. Las composiciones químicas se obtuvieron de las etiquetas de las botellas disponibles. Las aguas embotelladas nacionales oscilaron entre -2,47 ‰ y -10,65 ‰ en δ18O y entre -10,4 ‰ y -78,0 ‰ en δ2H, mientras que el exceso de d varió entre +4,2 ‰ y +17,0 ‰. Las aguas embotelladas internacionales oscilaron entre -2,21‰ y -11,03‰ en δ18O y desde -11,3‰ hasta -76,0‰ en δ2H, mientras que el exceso de d varió desde +5,0‰ hasta +19,1‰. En Costa Rica, sólo el 19% de las marcas reportaron parámetros químicos como Na+, K+, Ca+2, Mg+2, F−, Cl−, NO3−, SO4−2, CO3−2, SiO2, residuo seco y pH; mientras que el 27% de los productos internacionales reportaron parámetros similares. La ausencia de coordenadas geográficas específicas o del origen de la fuente de agua limitó un análisis espacial para validar las composiciones isotópicas del agua embotellada versus los isopaisajes disponibles en Costa Rica [7]. Esta base de datos destaca el potencial y la relevancia del uso de composiciones de isótopos estables en el agua para mejorar la trazabilidad de las fuentes de agua embotellada y la necesidad urgente de una legislación más sólida para proporcionar información detallada (es decir, fuente de agua, composición química, procesos de purificación) a los consumidores finales.