El arsénico se puede encontrar en el agua de mar (2-4 ppb) y en los ríos (0,5-2 ppb). La mitad del arsénico presente está unido a partículas. Las algas de agua dulce y de mar contienen aproximadamente 1-250 ppm de arsénico, los micrófitos de agua dulce contienen 2-1450 ppm, los moluscos marinos contienen 1-70 ppm, los crustáceos marinos 0.5-69 ppm y los peces 0.2-320 ppm (todos los valores se basan en la masa seca). En algunos organismos marinos, como las algas y los camarones, el arsénico se puede encontrar en compuestos orgánicos.
El límite legal para el arsénico en el agua aplicado por la Organización Mundial de la Salud (OMS) es de 10 µg/L.
¿De qué manera y de qué forma reacciona el arsénico con el agua?
El arsénico elemental normalmente no reacciona con el agua en ausencia de aire. No reacciona con el aire seco, pero cuando entra en contacto con el aire húmedo se forma una capa. La capa tiene un color bronce, y luego desarrolla una superficie negra.Un ejemplo de compuestos de arsénico que reaccionan fuertemente con el agua es orpiment. Este es un compuesto amorfo de arsénico. Mecanismo de reacción:
As2S3 + 6 H2O – > 2 H3AsO3 + 3 H2S
En agua natural, el arsénico participa en reacciones de oxidación y reducción, coagulación y adsorción. La adsorción de arsénico a partículas finas en el agua y la precipitación con hidróxidos de aluminio o hierro hacen que el arsénico entre en los sedimentos. Después de algún tiempo, el arsénico puede disolverse de nuevo como consecuencia de las reacciones de reducción.
Solubilidad del arsénico y de los compuestos de arsénico
El arsénico elemental es bastante insoluble, mientras que los compuestos de arsénico pueden disolverse fácilmente. El arsénico está presente principalmente en soluciones acuosas como HAsO42-(aq) y H2AsO4- (aq), y muy probablemente parcialmente como H3AsO4 (aq), AsO43-(aq) o H2AsO3-(aq).Ejemplos de solubilidad de compuestos de arsénico: hidruro de arsénico(III)700 mg/L, óxido de arsénico(III)20 g/L, ácido de arsénico (H3AsO4.1/2 H2O) 170 g/L y sulfuro de arsénico(III)0,5 mg/L.
¿Por qué está presente el arsénico en el agua?
Los compuestos de arsénico son abundantes en la corteza terrestre. Las partículas se liberan durante la minería y se propagan por todo el medio ambiente. El arsénico de rocas y suelos erosionados se disuelve en las aguas subterráneas. Las concentraciones de arsénico en las aguas subterráneas son particularmente altas en las zonas con actividad geotérmica. En los ecosistemas acuáticos, el arsénico inorgánico derivado de rocas como el trióxido de arsénico (As2O3), orpimento (As2S3), arsenopirita (AsFeS) en realgar (As4S4) es el más prevalente.
El arsénico se aplica en diferentes formas y formas, y puede entrar en cuerpos de agua como tal. Las grandes cantidades de arsénico que se liberan de la actividad volcánica y de los microorganismos son relativamente pequeñas en comparación con las cantidades liberadas, por ejemplo, de la combustión de combustibles fósiles. El arsénico metálico se procesa en aleaciones de plomo o cobre para aumentar la dureza. El gas arsénico ASH3, extremadamente tóxico, desempeña un papel importante en la producción de microchips. El arseniato de cobre (Cu3 (AsO4) 2.4H2O) se aplica como plaguicida en la viticultura, pero su uso está actualmente prohibido en muchos países. Paxite (CuAs2) es un insecticida y fungicida.Otros compuestos de arsénico se aplican como conservante de madera, en el procesamiento de vidrio, en industrias químicas o en técnicas de semiconductores junto con galio e indio.
Los pintores holandeses aplicaron arsénico como pigmento amarillo. En la Primera Guerra Mundial se aplicó arsénico en armas químicas. En la Guerra de Vietnam se aplicó ácido de arsénico dimetil para la destrucción de cultivos de arroz.Aunque el arsénico se aplica cada vez menos, todavía está presente en el medio ambiente en cantidades considerables. Por ejemplo, las cantidades de arsénico en el suelo de las minas casi abandonadas pueden ser de hasta 30 g/kg.El arsénico se aplicaba y se aplica con fines médicos. En agua de fuentes seguras, probablemente ayuda a curar asma, enfermedades hematológicas, dermatosis y psicosis. En el siglo XIX se aplicaron soluciones acuosas de arseniuro de potasio (solución de Fowler) para tratar el asma bronquial crónica y otras enfermedades. A principios del siglo XX se aplicaron otros compuestos de arsénico para tratar la sífilis. El arsénico puede ayudar a curar la enfermedad del sueño y la leucemia.Los compuestos de arsénico pueden ingresar al cuerpo de manera menos específica a través de la ingesta de alimentos. Esto abarca el 90% de la ingesta total de arsénico, principalmente de productos de pescado. A través de la molienda del pescado en la alimentación del ganado, el arsénico puede entrar en la carne y, a través de suelos contaminados, puede entrar en productos vegetales. En las plantas de fusión de arsénico cercanas a la formación de hongos se encontraron concentraciones de hasta 50 mg/kg de materia seca.
¿Cuáles son los efectos ambientales del arsénico en el agua?
El arsénico es un compuesto esencial para muchas especies animales, ya que desempeña un papel en la síntesis de proteínas. No está claro si el arsénico es un mineral dietético para los seres humanos. La toxicidad por arsénico es otra característica importante. La concentración límite de arsénico es de 2-46 ppm para algas de agua dulce. El valor de LC50 para Daphnia Magna es de 7,4 ppm, y para la ostra americana es de 7,5 ppm. Estos valores abarcan un período de tiempo de 48 horas. Los valores de toxicidad crónica durante un período de tiempo de tres semanas son de 0,5 ppm para el cladoceran grande. Para ratas se estableció un valor de CL50 de 20 mg/kg de masa corporal. Este es el valor para el compuesto de óxido de arsénico(III)cancerígeno. Este compuesto también bloquea los procesos enzimáticos, aumentando su toxicidad. En ratones, hámsters y ratas, los compuestos eran tóxicos para el embrión y teratogénicos. Los helechos bioacumulan grandes cantidades de arsénico.Naturalmente, solo existe un isótopo estable de arsénico. Actualmente se han descubierto otros 19 isótopos inestables.
¿Cuáles son los efectos del arsénico en el agua para la salud?
La enfermedad relacionada con el arsénico suele ser causada por el consumo de agua potable contaminada. En los viejos tiempos se aplicaba como veneno, porque los síntomas de envenenamiento por arsénico se asemejan a los síntomas del cólera, y por lo tanto el factor intencional se sombreaba.El arsénico parece ser esencial para algunas especies de plantas y animales. Se calculó una posible dosis segura para humanos. Si el arsénico es un mineral dietético, esta dosis sería de 15-25 µg. Esta cantidad podría absorberse de los alimentos sin ningún problema. La cantidad total de arsénico en un cuerpo humano es de aproximadamente 0,5 a 15 mg. Muchos compuestos de arsénico se absorben en un 60-90%, pero también se excretan fácilmente. Los seres humanos pueden desarrollar resistencia a ciertas concentraciones de arsénico. Poco después de la absorción, el arsénico se puede encontrar en el hígado, el bazo, los pulmones y el tracto digestivo. La mayor parte del arsénico se excreta y se pueden encontrar residuos en la piel, el cabello, las uñas, las piernas y los dientes.En condiciones de exposición prolongada, muchos órganos pueden dañarse, puede producirse pigmentación de la piel, puede caerse el cabello y puede detenerse el crecimiento de las uñas.La toxicidad difiere entre varios compuestos de arsénico, por ejemplo, el ácido monometil arsénico y el arseniuro inorgánico tienen un nivel de toxicidad más alto que la colina de arsénico. La toxicidad aguda es generalmente mayor para los compuestos inorgánicos de arsénico que para los compuestos orgánicos de arsénico. La ingesta oral de más de 100 mg es letal. La dosis letal de trióxido de arsénico es de 10-180 mg, y para el arseniuro es de 70-210 mg. El mecanismo de toxicidad es la unión y el bloqueo de las enzimas sulfurosas. Los síntomas de intoxicación aguda por arsénico son náuseas, vómitos, diarrea, cianosis, arritmia cardíaca, confusión y alucinaciones. Los síntomas de intoxicación crónica por arsénico son menos específicos. Estos incluyen depresión, entumecimiento, trastornos del sueño y dolores de cabeza.Los efectos en la salud relacionados con el arsénico generalmente no son agudos, pero en su mayoría abarcan el cáncer, principalmente el cáncer de piel. El arsénico puede causar bajo peso al nacer y aborto espontáneo.
El arsénico en el agua potable es un problema de importancia mundial, por lo que el límite legal se redujo a 10 µg/L. Este límite legal no se cumple en países como Vietnam y Bangladesh, donde millones de personas consumen agua potable con un contenido de arsénico superior a 50 µg/L. Este problema provoca efectos crónicos a largo plazo en la salud, como enfermedades de la piel, cáncer de piel y tumores en los pulmones, la vejiga, los riñones y el hígado.
Lea más sobre el problema del arsénico en Bangladesh en nuestra página de desastres ambientales
¿Qué tecnologías de purificación de agua se pueden aplicar para eliminar el arsénico del agua?
La eliminación del arsénico del agua se puede llevar a cabo de diferentes maneras. Las opciones incluyen intercambio iónico, filtración por membrana y coagulación de hierro y aluminio. El agua potable contiene principalmente arsénico inorgánico (arseniuro o arseniato), por lo que es suficiente determinar la concentración total de arsénico. Distinguir entre diferentes tipos de arsénico es irrelevante.La eliminación de arsénico de los suelos se puede lograr aplicando helechos que bioacumulan grandes concentraciones de arsénico.
La literatura y los demás elementos y su interacción con el agua