arzén megtalálható a tengervízben (2-4 ppb), valamint a folyókban (0,5-2 ppb). A jelen lévő arzén fele részecskékhez kötődik. Az édesvízi és tengeri algák körülbelül 1-250 ppm arzént, az édesvízi mycrophyták 2-1450 ppm-et, a tengeri puhatestűek 1-70 ppm-et, a tengeri rákfélék 0,5-69 ppm-et, a halak pedig 0,2-320 ppm-et tartalmaznak (minden érték száraz tömegen alapul). Egyes tengeri élőlényekben, például algákban és rákokban az arzén megtalálható a szerves vegyületekben.
az Egészségügyi Világszervezet (WHO) által alkalmazott, vízben lévő arzénre vonatkozó jogi határérték 10 µg/L.
milyen módon és milyen formában reagál az arzén a vízzel?
Az Elemi arzén általában levegő hiányában nem reagál vízzel. Nem reagál száraz levegővel, de amikor nedves levegővel érintkezik, egy réteg képződik. A réteg bronz színű, később fekete felületet alakít ki.
az arzénvegyületek példája, amely erősen reagál a vízzel, orpiment. Ez egy amorf arzénvegyület. Reakció mechanizmus:
As2S3 + 6 H2O- > 2 h3aso3 + 3 H2S
természetes vízben az arzén oxidációs és redukciós reakciókban, koagulációban és adszorpcióban vesz részt. Az arzén vízben lévő finom részecskékké történő adszorpciója, valamint alumínium-vagy vas-hidroxidokkal történő kicsapódás arzén bejutását eredményezi az üledékekbe. Egy idő után az arzén ismét feloldódhat a redukciós reakciók következtében.
arzén-és arzénvegyületek oldhatósága
az elemi arzén meglehetősen oldhatatlan, míg az arzénvegyületek könnyen feloldódhatnak. Az arzén elsősorban vizes oldatokban van jelen, mint HAsO42-(aq) és H2AsO4- (aq), és valószínűleg részben H3AsO4 (aq), AsO43-(aq) vagy H2AsO3-(aq).
példák az arzénvegyületek oldhatóságára: arzén(III) – hidrid 700 mg/L, arzén (III) – oxid 20 g/L, arzénsav(H3ASO4.1/2 H2O) 170 g/L, és arzén (III) – szulfid 0,5 mg/L.
Miért van jelen az arzén a vízben?
az arzénvegyületek bőségesek a földkéregben. A részecskék a bányászat során szabadulnak fel, és az egész környezetben elterjednek. A viharvert kőzetekből és talajokból származó arzén feloldódik a felszín alatti vizekben. A talajvízben az arzén koncentrációja különösen magas a geotermikus aktivitású területeken. A vízi ökoszisztémákban a kőzetekből származó szervetlen arzén, például az arzén-trioxid (As2O3), az orpiment (As2S3), az arzenopirit (AsFeS) en realgar (As4S4) a legelterjedtebb.
az arzént különböző formákban és formákban alkalmazzák,így a víztestekbe is bejuthatnak. A vulkáni tevékenységből és mikroorganizmusokból felszabaduló nagy mennyiségű arzén viszonylag kicsi a például fosszilis tüzelőanyagok elégetéséből felszabaduló mennyiségekhez képest. A fémes arzént ólom-vagy rézötvözetekben dolgozzák fel a keménység növelése érdekében. A rendkívül mérgező arzéngáz ASH3 fontos szerepet játszik a mikrochip termelésében. A réz-arzenátot (Cu3(AsO4)2.4h2o) peszticidként alkalmazzák a szőlőtermesztésben, de használata jelenleg számos országban tilos. A paxit (CuAs2) rovarirtó és gombaölő szer.
más arzénvegyületeket fa tartósítószerként, üvegfeldolgozásban, vegyiparban vagy félvezető technikában alkalmaznak galliummal és indiummal együtt.
a holland festők sárga pigmentként alkalmazták az arzént. Az első világháborúban az arzént vegyi fegyverekben alkalmazták. A vietnami háborúban dimetil-arzénsavat alkalmaztak a rizskultúrák megsemmisítésére.
bár az arzént egyre kevésbé alkalmazzák, továbbra is jelentős mennyiségben van jelen a környezetben. Például az elhagyott bányák közelében az arzén talajmennyisége továbbra is legfeljebb 30 g / kg lehet.
az arzént orvosi célokra alkalmazták. Biztonságos forrásból származó vízben valószínűleg segíti az asztma, a hematológiai betegségek, a dermatosis és a pszichózis gyógyítását. A 19. században a kálium-arzenid vizes oldatait (Fowler-oldat) alkalmazták krónikus bronchiális asztma és egyéb betegségek kezelésére. A 20. század elején más arzénvegyületeket alkalmaztak a szifilisz kezelésére. Az arzén segíthet az alvászavar és a leukémia gyógyításában.
Az arzénvegyületek kevésbé specifikusan juthatnak be a szervezetbe táplálékfelvétel útján. Ez magában foglalja a teljes arzénbevitel 90% – át, elsősorban haltermékekből. A szarvasmarhákban a halak darálásán keresztül az arzén bejuthat a húsba,a szennyezett talajokon pedig növényi termékekbe. A gombák közelében képződött arzén olvadó növények koncentrációja legfeljebb 50 mg / kg szárazanyag találtak.
milyen környezeti hatásai vannak az arzénnak a vízben?
az arzén számos állatfaj számára nélkülözhetetlen vegyület, mivel szerepet játszik a fehérjeszintézisben. Nem világos, hogy az arzén étrendi ásványi anyag-e az emberek számára. Az arzén toxicitás egy másik fontos jellemző. Az arzén határkoncentrációja 2-46 ppm az édesvízi algák esetében. A Daphnia Magna LC50 értéke 7,4 ppm, az amerikai osztriga esetében pedig 7,5 ppm. Ezek az értékek 48 órás időtartamot foglalnak magukban. A krónikus toxicitási értékek három hétig 0,5 ppm a nagy kladocerán esetében. Patkányoknál 20 mg/ttkg LC50 értéket állapítottak meg. Ez a rákkeltő arzén(III) – oxid vegyület értéke. Ez a vegyület blokkolja az enzimatikus folyamatokat is, növelve annak toxicitását. Egerekben, hörcsögökben és patkányokban a vegyületek embriómérgezőek és teratogén hatásúak voltak. A páfrányok nagy mennyiségű arzént bioakkumulálnak.
természetesen csak egy stabil arzén izotóp létezik. Jelenleg 19 más instable izotópot fedeztek fel.
milyen egészségügyi hatásai vannak az arzénnak a vízben?
az arzénnel kapcsolatos betegséget általában a szennyezett ivóvíz fogyasztása okozza. A régi időkben méregként alkalmazták, mivel az arzénmérgezés tünetei hasonlítanak a kolera tüneteire, ezért a szándékos tényező árnyékolt.
egyes növény-és állatfajok számára az arzén elengedhetetlennek tűnik. Egy lehetséges biztonságos adagot számoltak ki az emberek számára. Ha az arzén étrendi ásványi anyag, akkor ez az adag 15-25 µg lenne. Ez az összeg minden gond nélkül felszívódhat az élelmiszerből. Az arzén teljes mennyisége az emberi szervezetben körülbelül 0,5-15 mg. Sok arzénvegyület 60-90% – ban felszívódik, de könnyen kiválasztódik. Az emberek rezisztenssé válhatnak bizonyos arzénkoncentrációkkal szemben. Röviddel a felszívódás után az arzén megtalálható a májban, a lépben, a tüdőben és az emésztőrendszerben. A legtöbb arzén kiválasztódik, és a maradványok megtalálhatók a bőrben, a hajban, a körmökben, a lábakban és a fogakban.
hosszan tartó expozíció esetén számos szerv károsodhat, bőr pigmentáció léphet fel, a haj kihullhat, a köröm növekedése leállhat.
a toxicitás különbözik a különböző arzénvegyületektől, például a monometil-arzénsav és a szervetlen arzenid toxicitása magasabb, mint az arzén-koliné. Az akut toxicitás általában magasabb a szervetlen arzénvegyületeknél, mint a szerves arzénvegyületeknél. A 100 mg-nál nagyobb orális bevitel halálos. Az arzén-trioxid halálos dózisa 10-180 mg, az arzenid esetében ez 70-210 mg. A toxicitás mechanizmusa a kénenzimek megkötése és blokkolása. Az akut arzénmérgezés tünetei: hányinger, hányás, hasmenés, cianózis, szívritmuszavar, zavartság és hallucinációk. A krónikus arzénmérgezés tünetei kevésbé specifikusak. Ezek közé tartozik a depresszió, zsibbadás, alvászavarok és fejfájás.
Az arzénnel kapcsolatos egészségügyi hatások általában nem akut, de leginkább a rákot, elsősorban a bőrrákot foglalják magukban. Az arzén alacsony születési súlyt és spontán abortuszt okozhat.
Arzén az ivóvízben olyan kérdés, globális jelentőségű, ezért a törvényes határérték csökkent 10 µg/L. Ezt megengedettnek nem találkoztam olyan országokban, mint például Vietnam, Banglades, ahol emberek milliói fogyasztanak ivóvíz egy arzén-tartalma több mint 50 µg/L. Ez a probléma hosszú távú krónikus egészségügyi hatásokat eredményez, mint például a bőrbetegség, a bőrrák, valamint a tüdőben, a húgyhólyagban, a vesékben és a májban jelentkező daganatok.
Tudjon meg többet a bangladesi arzénproblémáról a környezeti katasztrófák oldalán
mely víztisztító technológiák alkalmazhatók az arzén eltávolítására a vízből?
az arzén eltávolítása a vízből különböző módon hajtható végre. A lehetőségek közé tartozik az ioncsere, a membránszűrés, valamint a vas és alumínium koaguláció. Az ivóvíz elsősorban szervetlen arzént (arzenidot vagy arzenátot) tartalmaz, ezért elegendő a teljes arzénkoncentráció meghatározása. A különböző típusú arzén megkülönböztetése irreleváns.
az arzén eltávolítása a talajokból olyan páfrányok alkalmazásával érhető el, amelyek bioakkumulálják a nagy arzénkoncentrációt.
irodalom és a többi elem és azok vízzel való kölcsönhatása