arsen findes i havvand (2-4 ppb) og i floder (0,5-2 ppb). Halvdelen af det tilstedeværende arsen er bundet til partikler. 1-250 ppm arsen, ferskvandsmykrofytter indeholder 2-1450 ppm, marine bløddyr indeholder 1-70 ppm, marine krebsdyr 0,5-69 ppm og fisk 0,2-320 ppm (alle værdier er baseret på tør masse). I nogle marine organismer, såsom alger og rejer, kan arsen findes i organiske forbindelser.
den lovlige grænse for arsen i vand anvendt af Verdenssundhedsorganisationen (hvem) er 10 liter/L.
på hvilken måde og i hvilken form reagerer arsen med vand?
elementær arsen reagerer normalt ikke med vand i fravær af luft. Det reagerer ikke med tør luft, men når det kommer i kontakt med fugtig luft dannes et lag. Laget har en bronsfarve og udvikler senere en sort overflade.
et eksempel på en arsenforbindelser, der reagerer stærkt med vand, er orpiment. Dette er en amorf arsenforbindelse. Reaktionsmekanisme:
As2S3 + 6 H2O- > 2 h3aso3 + 3 H2S
i naturligt vand deltager arsen i iltning og reduktionsreaktioner, koagulation og adsorption. Adsorption af arsen til fine partikler i vand og udfældning med aluminium eller jern får arsen til at komme ind i sedimenter. Efter nogen tid kan arsen opløses igen som følge af reduktionsreaktioner.
opløselighed af arsen og arsenforbindelser
elementært arsen er ret uopløseligt, hvorimod arsenforbindelser let kan opløses. Arsen er hovedsageligt til stede i vandige opløsninger som HAsO42-(AKV) og H2AsO4- (AKV) og sandsynligvis delvist som H3AsO4 (AKV), AsO43-(AKV) eller H2AsO3-(AKV).
eksempler på opløselighed af arsenforbindelser: arsen(III)hydrid 700 mg/L, arsen (III)20 g/L, arsensyre(H3AsO4.1/2 H2O) 170 g/L og arsen (III)sulfid 0,5 mg/L.
Hvorfor er arsen til stede i vand?
arsenforbindelser er rigelige i jordskorpen. Partikler frigives under minedrift og spredes gennem hele miljøet. Arsen fra forvitrede klipper og jord opløses i grundvand. Arsenkoncentrationer i grundvand er særligt høje i områder med geotermisk aktivitet. I akvatiske økosystemer er uorganisk arsen afledt af klipper som f.eks arsen triokse (As2O3), orpiment (As2S3), arsenopyrit (AsFeS) en realgar (As4S4) er mest udbredt.
arsen anvendes i forskellige former og former og kan komme ind i vandlegemer som sådan. Store mængder arsen, der frigives fra vulkansk aktivitet og fra mikroorganismer, er relativt små sammenlignet med de mængder, der frigives fra for eksempel forbrænding af fossilt brændstof. Metallisk arsen behandles i bly-eller kobberlegeringer for at øge hårdheden. Den ekstremt giftige arsengas ASH3 spiller en vigtig rolle i mikrochipproduktionen. Kobberarsenat(Cu3 (AsO4)2.4h2o) anvendes som pesticid i vinavl, men dets anvendelse er i øjeblikket forbudt i mange lande. CuAs2 er et insekticid og fungicid.
andre arsenforbindelser anvendes som træbeskyttelsesmiddel, i glasforarbejdning, i kemisk industri eller i halvlederteknik sammen med gallium og indium.
hollandske malere anvendte arsen som et gult pigment. I Første Verdenskrig blev arsen anvendt i kemiske våben. I Vietnamkrigen blev dimethylarsensyre anvendt til destruktion af riskulturer.
selvom arsen anvendes mindre og mindre, er den stadig til stede i miljøet i betydelige mængder. For eksempel kan nær forladte miner jord mængder arsen stadig være op til 30 g/kg.
arsen blev og anvendes til medicinske formål. I vand fra sikre kilder hjælper det sandsynligvis med at helbrede astma, hæmatologiske sygdomme, dermatose og psykose. I det 19.århundrede blev vandige opløsninger af kaliumarsenid (Fugleropløsning) anvendt til behandling af kronisk bronchial astma og andre sygdomme. I begyndelsen af det 20.århundrede blev andre arsenforbindelser anvendt til behandling af syfilis. Arsen kan hjælpe med at kurere sovesyge og leukæmi.
arsenforbindelser kan komme ind i kroppen mindre specifikt gennem fødeindtagelse. Dette omfatter 90% af det samlede arsenindtag, hovedsageligt fra fiskeprodukter. Gennem fiskemaling i kvægfoder kan arsen komme ind i kød, og gennem forurenet jord kan det komme ind i planteprodukter. I svampe nær dannede arsen smeltende planter koncentrationer op til 50 mg/kg tørstof blev fundet.
Hvad er de miljømæssige virkninger af arsen i vand?
arsen er en væsentlig forbindelse til mange dyrearter, fordi den spiller en rolle i proteinsyntese. Det er uklart, om arsen er et diætmineral for mennesker. Arsenikoksicitet er en anden vigtig egenskab. Grænsekoncentrationen af arsen er 2-46 ppm for ferskvandsalger. LC50-værdien for Daphnia Magna er 7,4 ppm, og for den amerikanske østers er den 7,5 ppm. Disse værdier omfatter en tidsperiode på 48 timer. De kroniske toksicitetsværdier i en periode på tre uger er 0,5 ppm for den store cladoceran. For rotter blev en LC50-værdi på 20 mg/kg kropsmasse fastlagt. Dette er værdien for carcinogenic arsen(III). Disse forbindelser blokerer også ensymatiske processer, hvilket øger dets toksicitet. Hos mus, hamstere og rotter var forbindelserne embryotoksiske og teratogene. Bregner bioakkumulerer store mængder arsen.
naturligvis findes der kun en stabil arsenisotop. I øjeblikket 19 andre ustabile isotoper er blevet opdaget.
Hvad er de sundhedsmæssige virkninger af arsen i vand?
Arsenrelateret sygdom er normalt forårsaget af forbrug af forurenet drikkevand. I gamle dage blev det anvendt som en gift, fordi symptomer på arsenforgiftning ligner kolera symptomer, og derfor blev den forsætlige faktor skygget.
arsen synes at være afgørende for nogle plante-og dyrearter. En mulig sikker dosis til mennesker blev beregnet. Hvis arsen er et diætmineral, ville denne dosis være 15-25 liter. Dette beløb kan absorberes fra mad uden problemer. Den samlede mængde arsen i en menneskekrop er omkring 0,5-15 mg. Mange arsenforbindelser absorberes 60-90%, men de udskilles også let. Mennesker kan udvikle resistens over for visse arsenkoncentrationer. Kort efter absorption kan arsen findes i lever, milt, lunger og fordøjelseskanalen. De fleste arsen udskilles, og rester kan findes i hud, hår, negle, ben og tænder.
under forhold med langvarig eksponering kan mange organer blive beskadiget, hudpigmentering kan forekomme, hår kan falde ud og neglevækst kan stoppe.
toksicitet adskiller sig mellem forskellige arsenforbindelser, for eksempel har monomethylarsensyre og uorganisk arsenid et højere toksicitetsniveau end arsencholin. Akut toksicitet er generelt højere for uorganiske arsenforbindelser end for organiske arsenforbindelser. Oral indtagelse på mere end 100 mg er dødelig. Den dødelige dosis af arsenitriokse er 10-180 mg, og for arsenid er dette 70-210 mg. Toksicitetsmekanismen er bindende og blokerer svovlholdige stoffer. Symptomer på akut arsenforgiftning er kvalme, opkastning, diarre, cyanose, hjertearytmi, forvirring og hallucinationer. Symptomer på kronisk arsenforgiftning er mindre specifikke. Disse omfatter depression, følelsesløshed, søvnforstyrrelser og hovedpine.Arsenrelaterede sundhedseffekter er normalt ikke akutte, men omfatter for det meste kræft, hovedsageligt hudkræft. Arsen kan forårsage lav fødselsvægt og spontan abort.
arsen i drikkevand er et spørgsmål af global betydning, derfor blev den lovlige grænse nedsat til 10 liter/L. denne lovlige grænse er ikke opfyldt i lande som Vietnam og Bangladesh, hvor millioner af mennesker bruger drikkevand med et arsenindhold på over 50 Liter/L. Dette problem resulterer i langvarige kroniske helbredseffekter, såsom hudsygdom, hudkræft og tumorer i lunger, blære, nyrer og lever.
Læs mere om arsenproblemet i Bangladesh på vores miljøkatastrofeside
hvilke vandrensningsteknologier kan anvendes til at fjerne arsen fra vand?
Arsenfjernelse fra vand kan udføres på forskellige måder. Valgmulighederne omfatter ionbytning, membranfiltrering og jern-og aluminiumkoagulation. Drikkevand indeholder hovedsageligt uorganisk arsen (arsenid eller arsenat), og det er derfor tilstrækkeligt at bestemme den samlede arsenkoncentration. At skelne mellem forskellige typer arsen er irrelevant.fjernelse af arsen fra jord kan opnås ved at anvende bregner, der bioakkumulerer store arsenkoncentrationer.
litteratur og de øvrige elementer og deres interaktion med vand