arseenia löytyy merivedestä (2-4 ppb) ja joista (0,5-2 ppb). Puolet arseenista on sitoutunut hiukkasiin. Makean veden ja meren levät sisältävät noin 1-250 ppm arseenia, makean veden mycrophyt sisältävät 2-1450 ppm, meren nilviäiset 1-70 ppm, meriäyriäiset 0,5-69 ppm ja kalat 0,2-320 ppm (kaikki arvot perustuvat kuivaan massaan). Eräissä meren eliöissä, kuten levissä ja katkaravuissa, arseenia voi olla orgaanisissa yhdisteissä.
Maailman terveysjärjestön (WHO) soveltama arseenin oikeudellinen raja vedessä on 10 µg/L.
millä tavalla ja missä muodossa arseeni reagoi veden kanssa?
alkeenien arseeni ei normaalisti reagoi veden kanssa ilman puuttuessa. Se ei reagoi kuivan ilman kanssa, mutta joutuessaan kosketuksiin kostean ilman kanssa muodostuu kerros. Kerros on väriltään pronssinen, ja myöhemmin sille kehittyy musta pinta.
esimerkki arseeniyhdisteistä, jotka reagoivat voimakkaasti veden kanssa, on orpimentti. Tämä on amorfinen arseeniyhdiste. Reaktiomekanismi:
as2s3 + 6 H2O -> 2 H3AsO3 + 3 H2S
luonnonvedessä arseeni osallistuu hapetus-ja pelkistysreaktioihin, hyytymiseen ja adsorptioon. Arseenin adsorboituminen veteen pienhiukkasiksi ja saostuminen alumiini-tai rautahydroksideilla aiheuttaa arseenin joutumisen sedimentteihin. Jonkin ajan kuluttua arseeni saattaa taas liueta pelkistysreaktioiden seurauksena.
arseenin ja arseeniyhdisteiden Liukoisuus
alkeenien arseeni on melko liukenematonta, kun taas arseeniyhdisteet voivat liuketa helposti. Arseenia esiintyy vetisissä liuoksissa pääasiassa HAsO42-(aq) ja H2AsO4- (aq) ja todennäköisesti osittain h3aso4-(aq), AsO43-(aq) tai H2AsO3 – (aq).
esimerkkejä arseeniyhdisteiden liukoisuudesta: arseeni (III)hydridi 700 mg/L, arseeni(III) oksidi 20 g/L, arseenihappo (H3AsO4.1/2 H2O)170 g/L ja arseeni(III) sulfidi 0,5 mg/L.
miksi arseenia on vedessä?
arseeniyhdisteitä on maankuoressa runsaasti. Hiukkasia vapautuu louhinnan aikana ja leviää kaikkialle ympäristöön. Kuivuneista kivistä ja maaperästä peräisin oleva arseeni liukenee pohjaveteen. Pohjaveden arseenipitoisuudet ovat erityisen korkeita alueilla, joilla on geotermistä toimintaa. Vesiekosysteemeissä esiintyy eniten kivistä, kuten arseenitrioksidista (As2O3), orpimentistä (As2S3), arsenopyriitistä (AsFeS) en realgar (As4S4) saatua epäorgaanista arseenia.
arseenia levitetään eri muodoissa ja muodoissa, ja se voi kulkeutua vesistöihin sellaisenaan. Suuret määrät tuliperäisestä toiminnasta ja mikro-organismeista vapautuvaa arseenia ovat suhteellisen pieniä verrattuna esimerkiksi fossiilisten polttoaineiden palamisesta vapautuviin määriin. Metallista arseenia käsitellään lyijy-tai kupariseoksissa kovuuden lisäämiseksi. Erittäin myrkyllisellä arseenikaasulla ASH3 on tärkeä rooli mikrosirun tuotannossa. Kupariarsenaattia (CU3 (AsO4) 2.4H2O) käytetään torjunta-aineena viininviljelyssä, mutta sen käyttö on nykyisin kielletty monissa maissa. Paxite (CuAs2) on hyönteismyrkky ja fungisidi.
muita arseeniyhdisteitä käytetään puunsuoja-aineena, lasinjalostuksessa, kemianteollisuudessa tai puolijohdetekniikassa yhdessä galliumin ja indiumin kanssa.
hollantilaiset maalarit käyttivät arseenia keltaisena pigmenttinä. Ensimmäisessä maailmansodassa arsenikkia käytettiin kemiallisissa aseissa. Vietnamin sodassa dimetyyliarseenihappoa käytettiin riisiviljelmien tuhoamiseen.
vaikka arseenia levitetään yhä vähemmän, sitä esiintyy ympäristössä silti huomattavia määriä. Esimerkiksi hylättyjen kaivosten lähellä maaperän arseenimäärät voivat olla edelleen jopa 30 g/kg.
arseenia käytettiin ja käytetään lääketieteellisiin tarkoituksiin. Turvallisista lähteistä peräisin olevassa vedessä se todennäköisesti auttaa parantamaan astmaa, hematologisia sairauksia, dermatoosia ja psykoosia. 1800-luvulla kaliumarsenidin vetisiä liuoksia (Fowler-liuos) käytettiin kroonisen keuhkoastman ja muiden sairauksien hoitoon. 1900-luvun alussa syfiliksen hoitoon käytettiin muita arseeniyhdisteitä. Arseeni voi auttaa parantamaan unitautia ja leukemiaa.
Arseeniyhdisteet voivat päätyä elimistöön harvemmin ravinnon kautta. Tämä kattaa 90 prosenttia arseenin kokonaissaannista, pääasiassa kalatuotteista. Kalajauhon kautta karjan rehussa arseeni voi päästä lihaan ja saastuneen maaperän kautta kasvituotteisiin. Sienissä lähellä muodostuneita arseenisulatuslaitoksia havaittiin jopa 50 mg/kg kuiva-ainepitoisuuksia.
mitkä ovat arseenin ympäristövaikutukset vedessä?
arseeni on monille eläinlajeille välttämätön yhdiste, koska sillä on rooli proteiinisynteesissä. On epäselvää, onko arseeni ravinnoksi ihmiselle. Arseenin myrkyllisyys on toinen tärkeä ominaisuus. Makean veden Levillä arseenin rajapitoisuus on 2-46 ppm. Daphnia Magnan LC50-arvo on 7,4 ppm ja Amerikanosterin 7,5 ppm. Nämä arvot kattavat 48 tunnin ajanjakson. Suuren kladokeraanin krooninen toksisuusarvo kolmen viikon ajan on 0, 5 ppm. Rotille määritettiin LC50-arvo 20 mg / kg. Tämä on karsinogeenisen arseeni(III)oksidiyhdisteen arvo. Tämä yhdiste myös estää entsymaattisia prosesseja, mikä lisää sen myrkyllisyyttä. Hiirillä, hamstereilla ja rotilla yhdisteet olivat alkiolle myrkyllisiä ja teratogeenisia. Saniaiset keräävät suuria määriä arseenia.
luonnossa esiintyy vain yksi stabiili arseenin isotooppi. Tällä hetkellä on löydetty 19 muuta installoituvaa isotooppia.
mitkä ovat arseenin terveysvaikutukset vedessä?
arseeniin liittyvä sairaus johtuu yleensä saastuneen juomaveden nauttimisesta. Ennen vanhaan sitä käytettiin myrkkynä, koska arseenimyrkytyksen oireet muistuttivat koleraoireita, ja siksi tahallista tekijää varjostettiin.
arseeni näyttää olevan välttämätöntä joillekin kasvi-ja eläinlajeille. Ihmiselle laskettiin mahdollinen turvallinen annos. Jos arseeni on ravinnosta saatava mineraali, annos olisi 15-25 µg. Tämän määrän voisi imeä ruoasta vaivatta. Arseenin kokonaismäärä ihmiskehossa on noin 0,5-15 mg. Monet arseeniyhdisteet imeytyvät 60-90%, mutta ne myös erittyvät helposti. Ihmiset voivat kehittää vastustuskykyä tietyille arseenipitoisuuksille. Pian imeytymisen jälkeen arsenikkia löytyy maksasta, pernasta, keuhkoista ja ruoansulatuskanavasta. Suurin osa arseenista erittyy, ja jäämiä voi löytyä ihosta, hiuksista, kynsistä, jaloista ja hampaista.
pitkäaikaisessa altistuksessa monet elimet voivat vaurioitua, ihon pigmentti voi esiintyä, hiukset voivat pudota ja kynsien kasvu voi pysähtyä.
myrkyllisyys vaihtelee eri arseeniyhdisteiden välillä, esimerkiksi monometyyliarseenihapolla ja epäorgaanisella arsenidilla on korkeampi myrkyllisyystaso kuin arseenikoliinilla. Akuutti myrkyllisyys on yleensä suurempi epäorgaanisille arseeniyhdisteille kuin orgaanisille arseeniyhdisteille. Yli 100 mg: n oraalinen saanti on tappavaa. Arseenitrioksidin tappava annos on 10-180 mg ja arsenidille tämä on 70-210 mg. Myrkyllisyyden mekanismi on rikkientsyymien sitominen ja estäminen. Akuutin arseenimyrkytyksen oireita ovat pahoinvointi, oksentelu, ripuli, syanoosi, sydämen rytmihäiriöt, sekavuus ja hallusinaatiot. Kroonisen arseenimyrkytyksen oireet ovat harvinaisempia. Näitä ovat masennus, tunnottomuus, unihäiriöt ja päänsärky.
arseeniin liittyvät terveysvaikutukset eivät yleensä ole akuutteja, vaan ne kattavat useimmiten syövän, lähinnä ihosyövän. Arseeni voi aiheuttaa alhaisen syntymäpainon ja spontaanin abortin.
juomaveden sisältämä arseeni on maailmanlaajuisesti merkittävä asia, minkä vuoksi lakisääteinen raja laskettiin arvoon 10 µg/L. Tämä lakisääteinen raja ei täyty Vietnamin ja Bangladeshin kaltaisissa maissa, joissa miljoonat ihmiset kuluttavat juomavettä, jonka arseenipitoisuus on yli 50 µg/L. Ongelma aiheuttaa pitkäaikaisia kroonisia terveysvaikutuksia, kuten ihosairauksia, ihosyöpää sekä kasvaimia keuhkoissa, virtsarakossa, munuaisissa ja maksassa.
Lue lisää Bangladeshin arseeniongelmasta ympäristökatastrofien sivultamme
mitä vedenpuhdistustekniikoita voidaan soveltaa arseenin poistamiseen vedestä?
arseenin poisto vedestä voidaan suorittaa eri tavoin. Vaihtoehtoja ovat ioninvaihto, kalvosuodatus sekä raudan ja alumiinin hyytyminen. Juomavesi sisältää pääasiassa epäorgaanista arseenia (arsenidia tai arsenaattia), mikä määrittää arseenin kokonaispitoisuuden. Eri arseenityyppien erottaminen toisistaan on merkityksetöntä.
arseenin poistoon maaperästä voidaan käyttää saniaisia, jotka biokertyvät suuriin arseenipitoisuuksiin.
kirjallisuus ja muut alkuaineet sekä niiden vuorovaikutus veden kanssa