arsenik finns i havsvatten (2-4 ppb) och i floder (0,5-2 ppb). Hälften av arsenik närvarande är bunden till partiklar. Sötvatten och havsalger innehåller cirka 1-250 ppm arsenik, sötvattenmykrofyter innehåller 2-1450 ppm, marina blötdjur innehåller 1-70 ppm, marina kräftdjur 0,5-69 ppm och fiskar 0,2-320 ppm (alla värden är baserade på torrmassa). I vissa marina organismer, såsom alger och räkor, kan arsenik hittas i organiska föreningar.
den lagliga gränsen för arsenik i vatten som tillämpas av Världshälsoorganisationen (WHO) är 10 mikrogram/L.
på vilket sätt och i vilken form reagerar arsenik med vatten?
elementär arsenik reagerar normalt inte med vatten i frånvaro av luft. Det reagerar inte med torr luft, men när det kommer i kontakt med fuktig luft bildas ett skikt. Skiktet har en bronsfärg och utvecklar senare en svart yta.
ett exempel på en arsenikföreningar som reagerar starkt med vatten är orpiment. Detta är en amorf arsenikförening. Reaktionsmekanism:
As2S3 + 6 H2O – > 2 H3AsO3 + 3 H2S
i naturligt vatten deltar arsenik i oxidations-och reduktionsreaktioner, koagulering och adsorption. Adsorption av arsenik till fina partiklar i vatten och Utfällning med aluminium-eller järnhydroxider får arsenik att komma in i sediment. Efter en tid kan arsenik upplösas igen som följd av reduktionsreaktioner.
löslighet av arsenik och arsenikföreningar
elementär arsenik är ganska olöslig, medan arsenikföreningar lätt kan lösas upp. Arsenik förekommer huvudsakligen i vattniga lösningar som HAsO42-(aq) och H2AsO4- (aq), och troligen delvis som H3AsO4 (aq), AsO43-(aq) eller H2AsO3-(aq).
exempel på löslighet av arsenikföreningar: arsenik(III)hydrid 700 mg/L, arsenik (III)oxid 20 g/L, arsensyra(H3AsO4.1/2 H2O) 170 g/L och arsenik (III)sulfid 0,5 mg/L.
Varför finns arsenik i vatten?
arsenikföreningar är rikliga i jordskorpan. Partiklar frigörs under gruvdrift och sprids över hela miljön. Arsenik från väderbitna stenar och jordar löses upp i grundvatten. Arsenikkoncentrationerna i grundvatten är särskilt höga i områden med geotermisk aktivitet. I akvatiska ekosystem är oorganisk arsenik härrörande från stenar som arseniktrioxid (As2O3), orpiment (As2S3), arsenopyrit (AsFeS) en realgar (As4S4) vanligast.
arsenik appliceras i olika former och former och kan komma in i vattenkroppar som sådana. Stora mängder arsenik som frigörs från vulkanisk aktivitet och från mikroorganismer är relativt små jämfört med de mängder som frigörs från exempelvis förbränning av fossila bränslen. Metallisk arsenik bearbetas i bly-eller kopparlegeringar för att öka hårdheten. Den extremt giftiga arsengasen ASH3 spelar en viktig roll i mikrochipproduktionen. Koppararsenat(Cu3 (AsO4)2.4H2O) appliceras som bekämpningsmedel i vinodling, men dess användning är för närvarande förbjuden i många länder. Paxite (CuAs2) är en insekticid och fungicid.
andra arsenikföreningar appliceras som träskyddsmedel, i glasbehandling, i kemisk industri eller i halvledarteknik tillsammans med gallium och indium.
holländska målare applicerade arsenik som ett gult pigment. Under första världskriget användes arsenik i kemiska vapen. I Vietnamkriget applicerades dimetylsarsensyra för förstörelse av riskulturer.
även om arsenik appliceras mindre och mindre, är det fortfarande närvarande i miljön i betydande mängder. Till exempel, nära övergivna gruvor jordmängder av arsenik kan fortfarande vara upp till 30 g/kg.
arsenik var och används för medicinska ändamål. I vatten från säkra källor hjälper det förmodligen att bota astma, hematologiska sjukdomar, dermatos och psykos. På 19-talet användes vattniga lösningar av kaliumarsenid (Fowler-lösning) för att behandla kronisk bronkial astma och andra sjukdomar. I början av 20-talet applicerades andra arsenikföreningar för att behandla syfilis. Arsenik kan hjälpa till att bota sömnsjuka och leukemi.
arsenikföreningar kan komma in i kroppen mindre specifikt genom matintag. Detta omfattar 90% av det totala arsenikintaget, främst från Fiskprodukter. Genom fiskmalning i nötkreatursfoder kan arsenik komma in i kött och genom förorenade jordar kan det komma in i växtprodukter. I svampar nära bildade arseniksmältningsanläggningar hittades koncentrationer upp till 50 mg/kg torrsubstans.
vilka är miljöeffekterna av arsenik i vatten?
arsenik är en väsentlig förening för många djurarter, eftersom den spelar en roll i proteinsyntesen. Det är oklart om arsenik är ett dietmineral för människor. Arsenik toxicitet är en annan viktig egenskap. Gränskoncentrationen av arsenik är 2-46 ppm för sötvattenalger. LC50-värdet för Daphnia Magna är 7,4 ppm, och för den amerikanska ostron är det 7,5 ppm. Dessa värden omfattar en tidsperiod på 48 timmar. De kroniska toxicitetsvärdena under en tidsperiod på tre veckor är 0,5 ppm för den stora kladoceranen. För råttor fastställdes ett LC50-värde på 20 mg/kg kroppsmassa. Detta är värdet för den cancerframkallande arsenik(III)oxidföreningen. Dessa föreningar blockerar också enzymatiska processer, vilket ökar dess toxicitet. Hos möss, hamstrar och råttor var föreningarna embryotoxiska och teratogena. Ferns bioackumulerar stora mängder arsenik.
naturligtvis finns det bara en stabil arsenisotop. För närvarande 19 andra instabila isotoper har upptäckts.
vilka är hälsoeffekterna av arsenik i vatten?
Arsenikrelaterad sjukdom orsakas vanligtvis av konsumtion av förorenat dricksvatten. I gamla dagar applicerades det som ett gift, eftersom symtom på arsenikförgiftning liknar kolera symptom, och därför var den avsiktliga faktorn skuggad.
arsenik verkar vara viktigt för vissa växt-och djurarter. En möjlig säker dos för människor beräknades. Om arsenik är ett dietmineral, skulle denna dos vara 15-25 mikrogram. Denna mängd kan absorberas från mat utan problem. Den totala mängden arsenik i en mänsklig kropp är cirka 0,5-15 mg. Många arsenikföreningar absorberas 60-90%, men de utsöndras också lätt. Människor kan utveckla resistens mot vissa arsenikkoncentrationer. Strax efter absorption kan arsenik hittas i lever, mjälte, lungor och matsmältningskanal. De flesta arsenik utsöndras och rester kan hittas i hud, hår, naglar, ben och tänder.
under långvarig exponering kan många organ skadas, hudpigmentering kan uppstå, hår kan falla ut och nageltillväxten kan sluta.
toxicitet skiljer sig mellan olika arsenikföreningar, till exempel monometylsarsensyra och oorganisk Arsenid har en högre toxicitetsnivå än arsenikkolin. Akut toxicitet är i allmänhet högre för oorganiska arsenikföreningar än för organiska arsenikföreningar. Oralt intag på mer än 100 mg är dödligt. Den dödliga dosen arseniktrioxid är 10-180 mg och för Arsenid är detta 70-210 mg. Toxicitetsmekanismen är bindande och blockerande svavelenzymer. Symtom på akut arsenikförgiftning är illamående, kräkningar, diarre, cyanos, hjärtarytmi, förvirring och hallucinationer. Symtom på kronisk arsenikförgiftning är mindre specifik. Dessa inkluderar depression, domningar, sömnstörningar och huvudvärk.
Arsenikrelaterade hälsoeffekter är vanligtvis inte akuta, men omfattar mestadels cancer, främst hudcancer. Arsenik kan orsaka låg födelsevikt och spontan abort.
arsenik i dricksvatten är en fråga av global betydelse, därför sänktes den lagliga gränsen till 10 mikrogram/L. denna lagliga gräns uppfylls inte i länder som Vietnam och Bangladesh, där miljontals människor konsumerar dricksvatten med ett arsenikinnehåll på över 50 mikrogram/L. Detta problem resulterar i långvariga kroniska hälsoeffekter, såsom hudsjukdom, hudcancer och tumörer i lungor, urinblåsa, njurar och lever.
Läs mer om arsenikproblemet i Bangladesh på vår sida miljökatastrofer
vilka vattenreningstekniker kan användas för att avlägsna arsenik från vatten?
Arsenikavlägsnande från vatten kan utföras på olika sätt. Alternativ inkluderar jonbyte, membranfiltrering och koagulering av järn och aluminium. Dricksvatten innehåller huvudsakligen oorganisk arsenik (Arsenid eller arsenat), därför är det tillräckligt att bestämma den totala arsenikkoncentrationen. Att skilja mellan olika typer av arsenik är irrelevant.
Arsenikavlägsnande från jord kan uppnås genom att applicera ormbunkar som bioackumulerar stora arsenikkoncentrationer.
litteratur och de andra elementen och deras interaktion med vatten