Arsen lze nalézt v mořské vodě (2-4 ppb) a v řekách (0,5-2 ppb). Polovina přítomného arsenu je vázána na částice. Sladkovodní a mořích řasy obsahují o 1-250 ppm arsenu, sladkovodní mycrophytes obsahují 2-1450 ppm, mořských měkkýšů obsahují 1-70 ppm, mořských korýšů 0.5-69 ppm, a ryby 0.2-320 mg / l (všechny hodnoty jsou na základě suché hmotnosti). V některých mořských organismech, jako jsou řasy a krevety, se arzen nachází v organických sloučeninách.
zákonný limit pro arsen ve vodě aplikovaný Světovou zdravotnickou organizací (WHO) je 10 µg / L.
jakým způsobem a v jaké formě reaguje arzen s vodou?
elementární arsen normálně nereaguje s vodou v nepřítomnosti vzduchu. Nereaguje se suchým vzduchem, ale při kontaktu s vlhkým vzduchem se vytvoří vrstva. Vrstva má bronzovou barvu a později vyvine černý povrch.
příkladem sloučenin arsenu, které silně reagují s vodou, je orpiment. Jedná se o amorfní sloučeninu arsenu. Reakční mechanismus:
As2S3 + 6 H2O -> 2 H3AsO3 + 3 H2S
V přírodní vodě arsen se účastní oxidačních a redukčních reakcí, koagulace a adsorpce. Adsorpce arsenu na jemné částice ve vodě a srážení hydroxidy hliníku nebo železa způsobuje vstup arsenu do sedimentů. Po nějaké době se arzen může znovu rozpustit, což má za následek redukční reakce.
rozpustnost sloučenin arsenu a arsenu
elementární arsen je poměrně nerozpustný, zatímco sloučeniny arsenu se mohou snadno rozpouštět. Arsen je přítomen hlavně ve vodnatých roztocích jako HAsO42-(aq) a H2AsO4- (aq) a pravděpodobně částečně jako H3AsO4 (aq), AsO43-(aq) nebo H2AsO3-(AQ).
Příklady rozpustnosti sloučeniny arsenu: arsen(III)nimh 700 mg/L, arsenic(III)oxide 20 g/L, kyselina arseničná (H3AsO4.1/2 H2O) 170 g/L a arsenu(III)sulfid 0,5 mg/L.
Proč je arsen přítomný ve vodě?
sloučeniny arsenu jsou hojné v zemské kůře. Částice se uvolňují během těžby a šíří se po celém prostředí. Arsen z zvětralých hornin a půd se rozpouští v podzemních vodách. Koncentrace arsenu v podzemních vodách jsou zvláště vysoké v oblastech s geotermální aktivitou. Ve vodních ekosystémech anorganického arzenu odvozen z hornin, jako jsou oxid arsenitý (As2O3), nerost (As2S3), arsenopyrite (AsFeS) cs realgar (As4S4), je nejrozšířenější.
Arsen se aplikuje v různých tvarech a formách a může vstoupit do vodních útvarů jako takových. Velké množství arsenu, které jsou uvolňovány z vulkanické činnosti a z mikro organismy jsou relativně malé ve srovnání s množstvím propuštěn z například spalování fosilních paliv. Kovový arsen se zpracovává v olověných nebo měděných slitinách, aby se zvýšila tvrdost. Extrémně toxický arsenový plyn ASH3 hraje důležitou roli při výrobě mikročipů. Měď arsenate (Cu3(AsO4)2.4H2O) se používá jako pesticid při pěstování vinné révy, ale jeho použití je v současné době zakázán v mnoha zemích. Paxit (CuAs2) je insekticid a fungicid.
Další sloučeniny arsenu se používají jako prostředek na ochranu dřeva, při zpracování skla, v chemickém průmyslu, nebo v polovodičové technice spolu s gallium a indium.
holandští malíři aplikovali arsen jako žlutý pigment. V první světové válce byl arzen aplikován v chemických zbraních. Ve Vietnamské válce byla kyselina dimethyl arsenová použita k ničení rýžových kultur.
ačkoli se arzen používá stále méně, je stále přítomen v životním prostředí ve značném množství. Například v blízkosti opuštěných dolů půdní množství arsenu může být stále až 30 g / kg.
Arsen byl a je aplikován pro lékařské účely. Ve vodě z bezpečných zdrojů pravděpodobně napomáhá léčbě astmatu, hematologických onemocnění, dermatózy a psychózy. V 19. století byly aplikovány vodnaté roztoky arsenidu draselného (fowlerův roztok) k léčbě chronického bronchiálního astmatu a dalších onemocnění. Na počátku 20. století byly k léčbě syfilisu aplikovány další sloučeniny arsenu. Arsen může pomoci při léčbě spavé nemoci a leukémie.
sloučeniny arsenu mohou vstoupit do těla méně specificky prostřednictvím příjmu potravy. To zahrnuje 90% celkového příjmu arsenu, zejména z rybích produktů. Prostřednictvím rybí mletí v krmivu pro dobytek může arsen vstoupit do masa a kontaminovanými půdami může vstoupit do rostlinných produktů. U hub v blízkosti vytvořených tavíren arsenu byly zjištěny koncentrace až 50 mg/kg sušiny.
jaké jsou účinky arsenu ve vodě na životní prostředí?
arsen je základní sloučeninou pro mnoho živočišných druhů, protože hraje roli při syntéze bílkovin. Není jasné, zda je arzen pro člověka dietním minerálem. Toxicita arsenu je další důležitou vlastností. Hraniční koncentrace arsenu je 2-46 ppm pro sladkovodní řasy. Hodnota LC50 pro Daphnia Magna je 7,4 ppm a pro americkou ústřici je 7,5 ppm. Tyto hodnoty zahrnují časové období 48 hodin. Hodnoty chronické toxicity po dobu tří týdnů jsou pro velký cladoceran 0,5 ppm. U potkanů byla stanovena hodnota LC50 20 mg / kg tělesné hmotnosti. Toto je hodnota pro karcinogenní sloučeninu oxidu arsenu (III). Tato sloučenina také blokuje enzymatické procesy a zvyšuje její toxicitu. U myší, křečků a potkanů byly sloučeniny embryonálně toxické a teratogenní. Kapradiny bioakumulují velké množství arsenu.
přirozeně existuje pouze jeden stabilní izotop arsenu. V současné době bylo objeveno 19 dalších nestabilních izotopů.
jaké jsou zdravotní účinky arsenu ve vodě?
onemocnění související s Arsenem je obvykle způsobeno konzumací kontaminované pitné vody. Za starých časů byl aplikován jako jed, protože příznaky otravy arsenem připomínají příznaky cholery, a proto byl záměrný faktor zastíněn.
arzen se jeví jako nezbytný pro některé rostlinné a živočišné druhy. Byla vypočtena možná bezpečná dávka pro člověka. Pokud je arzen dietním minerálem, byla by tato dávka 15-25 µg. Toto množství by mohlo být absorbováno z jídla bez problémů. Celkové množství arsenu v lidském těle je asi 0,5-15 mg. Mnoho sloučenin arsenu je absorbováno 60-90%, ale také se snadno vylučuje. U lidí se může vyvinout rezistence na určité koncentrace arsenu. Krátce po absorpci arsen lze nalézt v játrech, slezině, plicích a zažívacím traktu. Většina arsenu se vylučuje a zbytky se nacházejí v kůži, vlasech, nehtech, nohou a zubech.
v podmínkách dlouhodobé expozice může dojít k poškození mnoha orgánů, může dojít k pigmentaci kůže, vypadávání vlasů a zastavení růstu nehtů.
toxicita se liší mezi různými sloučeninami arsenu, například kyselina monomethyl arsenová a anorganický arsenid mají vyšší úroveň toxicity než cholin arsenu. Akutní toxicita je obecně vyšší pro anorganické sloučeniny arsenu než pro organické sloučeniny arsenu. Perorální příjem vyšší než 100 mg je smrtelný. Letální dávka oxidu arsenitého je 10-180 mg a pro arsenid je to 70-210 mg. Mechanismus toxicity je vázání a blokování sirných enzymů. Příznaky akutní otravy arsenem jsou nevolnost, zvracení, průjem, cyanóza, srdeční arytmie, zmatenost a halucinace. Příznaky chronické otravy arsenem jsou méně specifické. Patří mezi ně deprese, necitlivost, poruchy spánku a bolesti hlavy.
zdravotní účinky související s Arsenem obvykle nejsou akutní, ale většinou zahrnují rakovinu, zejména rakovinu kůže. Arsen může způsobit nízkou porodní hmotnost a spontánní potrat.
Arsenu v pitné vodě je problém globálního významu, tedy zákonný limit byl snížen na 10 µg/L. Tento limit není splněn v zemích, jako je Vietnam a Bangladéš, kde miliony lidí konzumují pitnou vodu s arsenu obsahu z více než 50 µg/L. Tento problém má za následek dlouhodobé chronické účinky na zdraví, jako jsou kožní onemocnění, rakovina kůže a nádory v plicích, močovém měchýři, ledvinách a játrech.
Přečtěte si více o problému arsenu v Bangladéši na naší stránce ekologických katastrof
které technologie čištění vody lze použít k odstranění arsenu z vody?
odstranění arsenu z vody může být provedeno různými způsoby. Možnosti zahrnují iontovou výměnu, membránovou filtraci a koagulaci železa a hliníku. Pitná voda obsahuje hlavně anorganický arsen (arsenid nebo arsenát), proto postačuje stanovení celkové koncentrace arsenu. Rozlišování mezi různými typy arsenu je irelevantní.
odstranění arsenu z půdy lze dosáhnout použitím kapradin, které bioakumulují velké koncentrace arsenu.
Literatura a další prvky a jejich interakce s vodou