Arsen - Arsenic


Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Arsen,   33 W
Arsen 1a.jpg
właściwości ogólne
Wymowa
Allotropes szary (najczęściej), żółtą, czarną
Wygląd metaliczny szary
Średnia masa atomowa ( R standard ) 74,921 595 (sześć)
Arsen w okresowym
Wodór Hel
Lit Beryl Bor Węgiel Azot Tlen Fluor Neon
Sód Magnez Aluminium Krzem Fosfor Siarka Chlor Argon
Potas Wapń skand Tytan Wanad Chrom Mangan Żelazo Kobalt Nikiel Miedź Cynk Gal German Arsen Selen Brom Krypton
Rubid Stront Itr Cyrkon niobu molibden technet Ruten Rod Paladium Srebro Kadm Ind Cyna Antymon Tellur Jod Ksenon
Cez Bar Lantan Cer prazeodym neodym promet Samar Europ Gadolin Terb Dysproz Holmium Erb Tul Iterb lutet Hafn Tantal Wolfram Ren Osm iryd Platyna Złoto Rtęć (element) Tal Prowadzić Bizmut Polon Astat Radon
francium Rad Aktyn Tor Protaktyn Uran Neptun Pluton ameryk Kiur Berkelium kaliforn einstein Fermium mendelew Nobelium Lawrencium rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium has Meitner Darmstadtium roentgenium copernicium Nihonium flerow Moscovium liwermor Tennessine Oganesson
P

Jak

Sb
germanuarsenselen
Liczba atomowa ( Z ) 33
Grupa grupy 15 (azotowce)
Kropka okres 4
Blok P blok
kategoria elementem   metaloid
Konfiguracja elektronów [ Ar ] 3d 10 4s 2 4p 3
Elektronów na powłoce
2, 8, 18, 5
Właściwości fizyczne
Fazę STP solidny
Temperatura sublimacji 887 ° K (615 ° C, 1137 ° F)
Gęstość (w pobliżu  temperatury pokojowej ) 5,727 g / cm 3
gdy ciecz (w  MP ) 5,22 g / cm 3
Potrójny punkt 1090 K 3628 kPa
Punkt krytyczny 1673 K? MPa
Ciepło topnienia szary: 24,44  kJ / mol
Ciepło parowania 34.76 kJ / mol (?)
Molowa pojemność cieplna 24,64 J / (mol • K)
Ciśnienie pary
P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T  (K) 553 596 646 706 781 874
własności atomowe
stopniach utlenienia -3 , -2, -1, +1, +2, +3 , +4, +5 (łagodnie kwaśny tlenek)
elektroujemność Paulinga: 2,18
energie jonizacji
  • 1-te: 947,0 kJ / mol
  • 2-gi: 1798 kJ / mol
  • 3: podłoże 2735 kJ / mol
  • ( Więcej )
Promień atomowy empiryczny: 119  pm
promień kowalencyjne 119 ± godzina szesnasta
Van der Waalsa promień 185 pm
kolorowe linie w zakresie widmowym
Linie widmowe arsenu
Inne właściwości
Struktura krystaliczna romboedrycznej
Romboedrycznego struktura krystaliczna dla arsenu
Rozszerzalność termiczna 5,6 um / (m • K) (w  temperaturze pokojowej )
Przewodność cieplna 50,2 W / (m-K)
Rezystancja 333 nΩ-m (przy 20 ° C)
uporządkowanie magnetyczne diamagnetyczne
podatność magnetyczna -5,5 x 10 -6  cm 3 / mol
Moduł Younga 8 GPa
współczynnik sprężystości objętościowej 22 GPa
twardość w skali Mohsa 3.5
twardość Brinella 1440 MPa
Numer CAS 7440-38-2
Historia
Odkrycie Przed 300 CE
Główne izotopy arsenu
Izotop Obfitość Okres półtrwania ( t 1/2 ) tryb Decay Produkt
73 W SYN 80.3 d ε 73 Ge
γ -
74 W SYN 17.8 d ε 74 Ge
β + 74 Ge
γ -
β - 74 Se
75 W 100% stabilny
| referencje

Arsen jest pierwiastkiem z symbolem  As i liczbie atomowej  33. Arsen występuje w wielu minerałów, zwykle w połączeniu z siarki i metale , a także w postaci czystego elementarnej kryształu . Arsen jest niemetalu . Ma różne allotropes , ale tylko szara postać, która ma metaliczny wygląd, jest bardzo ważne dla przemysłu.

Głównym zastosowaniem arsenu jest stopów ołowiu (na przykład w akumulatorów samochodowych i amunicji ). Arsen jest wspólne typu n domieszkę w półprzewodnikowych urządzeń elektronicznych i optoelektronicznych związek arsenku galu jest drugim najczęściej stosowane półprzewodnikowego po domieszkowanego krzemu . Arsen i jego związki, a zwłaszcza trójtlenek stosowane są do wytwarzania środków ochrony roślin , przetworzone produkty z drewna, herbicydy i insektycydy . Zastosowania te są coraz mniejsze ze względu na toksyczność arsenu i jego związków.

Kilka gatunków bakterii mogą zastosowanie związków arsenu jak oddechowy metabolitów . Śladowe ilości arsenu są istotnym elementem diety szczurów, chomików, kozy, kury i prawdopodobnie innych gatunków. Rola w metabolizmie człowieka nie jest znane. Jednakże, arsen zatrucie występuje w ilości życia wielokomórkowego jeśli są większe niż jest to potrzebne. Arsen skażenie wód gruntowych jest problemem, który dotyka milionów ludzi na całym świecie.

The United States " Agencja Ochrony Środowiska twierdzi, że wszystkie formy arszeniku stanowią poważne zagrożenie dla zdrowia ludzkiego. Stanów Zjednoczonych Agencja toksyczne substancje i Disease Registry rankingu arsen jako numer 1 na liście 2001 Priorytet z niebezpiecznymi substancjami Superfund witryn. Arsen jest klasyfikowany jako grupy A rakotwórczy .

Charakterystyka

Charakterystyka fizyczna

Struktura krystaliczna wspólne Sb , AsSb i szare jak

Trzy najczęściej arsenu allotropes są szare, żółty i czarny arsen, szaro jest najczęściej. Szary arsen (α-W, grupa przestrzenna R 3 m nr 166) przyjmuje strukturę dwuwarstwową, na które składają się z wielu splecione falbaniaste, sześcio-członowych pierścieni. Ze względu na słabe wiązanie pomiędzy warstwami, szary arsen jest kruchy i ma stosunkowo niską twardość w skali Mohsa 3,5. Najbliższe i next-najbliżsi sąsiedzi tworzą kompleks oktahedralnej zniekształcony, z trzema atomami w tym samym dwukrotne warstwa jest nieco bliżej niż trzech atomów w następnym. Ta stosunkowo ciasne upakowanie prowadzi do wysokiej gęstości 5,73 g / cm 3 . Szary arsen jest półmetalu , ale staje się półprzewodnik z pasma zabronionego o 1,2-1,4 eV jeśli amorphized. Szary arsen jest najbardziej stabilna forma. Żółty arsen jest miękka i woskowy i nieco podobny do tetraphosphorus ( P
4
). Oba mają cztery atomy ułożone wczworościennejstrukturze, w której każdy atom jest związany z każdym z innych trzech atomów wiązaniem pojedynczym. Ten niestabilny allotrope będąc cząsteczkowym jest najbardziej lotnych najmniej gęsty, a najbardziej toksyczne. Żółto arsen jest wytwarzane przez szybkie ochłodzenie oparów arsenu,jako
4
. To jest szybko przekształcony szarym arsenu przez światło. Żółtą postać ma gęstość 1,97 g / cm3. Czarny arsen jest podobny w budowie doczarnej fosforu. Czarny arsen mogą być również utworzone przez pary chłodzącej w temperaturze około 100-220 ° C. To jest szklisty i kruche. Jest to również złym przewodnikiem elektrycznym.

izotopy

Arsen występuje w przyrodzie jako elementu monoizotopowym , składający się z jednego stabilnego izotopu , 75 As. W 2003 roku, co najmniej 33 radioizotopy także zsyntetyzowano, począwszy w masie atomowej od 60 do 92. Najbardziej stabilne z nich jest 73 jak w przypadku czasu półtrwania w 80,30 dni. Wszystkie inne izotopy mają czas połowicznego rozpadu wynoszący odpowiednio w ramach jednego dnia, z wyjątkiem 71 jako ( t 1/2 = 65,30 godziny), 72 jako ( t 1/2 = 26,0 godziny), 74 jako ( t 1/2 = 17,77 dni ) 76 W ( t 1/2 = 1.0942 dzień) i 77 W ( t 1/2 = 38,83 godziny). Izotopy, które są lżejsze od stabilnych 75 As tendencję do rozpadu przez p + zaniku , a te, które są cięższe mają tendencję do rozpadu przez beta - próchnicy , z pewnymi wyjątkami.

Co najmniej 10 izomery atomowe zostały opisane w masie atomowej w zakresie od 66 do 84. Najbardziej stabilne izomery ARSENIC jest 68m jak w przypadku czasu półtrwania w 111 sekund.

Chemia

Arsen ma podobną elektroujemność i jonizacji energię jego lżejsze pokrewnego fosforu i dlatego łatwo tworzy cząsteczki kowalencyjne z większości niemetali. Chociaż stabilny w suchym powietrzu, arsen tworzy złoty brąz niszczą po wystawieniu na działanie wilgoci, które w końcu staje się czarną warstwę powierzchniową. Po podgrzaniu w powietrzu, arsen utlenia się trójtlenek arsenu ; opary z tej reakcji mają zapach przypominający czosnek . Ten zapach może być wykryty na uderzających arsenku minerałów takich jak arsenopirytu z młotkiem. Spala się w tlen, tworząc trójtlenek arsenu i arsenu pięciotlenek , które mają taką samą strukturę jak najbardziej znanych związków fosforu i fluoru, otrzymując pentafluorek arsenu . Arsen (i niektóre związki arsenu) sublimuje po ogrzaniu pod ciśnieniem atmosferycznym konwersja bezpośrednio w postaci gazowej, bez przerywania stanu cieczy w 887 ° K (614 ° C). Punktu potrójnego wynosi 3,63 MPa i 1090 ° K (820 ° C). Arsen sprawia kwas arsenowy stężonym kwasem azotowym , kwasem arsenawy z rozcieńczonego kwasu azotowego, trójtlenek arsenu z użyciem stężonego kwasu siarkowego ; Jednakże, nie reaguje z wodą, zasady lub kwasy nieutleniające, Arsen reaguje z metalami tworząc arsenides , chociaż nie są one związki jonowe zawierające jako 3- jonowego tworzenia takiego anionu byłoby wysoce endotermiczne, a nawet grupa 1 arsenides mają właściwości międzymetalicznych związków. Jak germanu , selenu i bromu , które podobnie jak arsen sukces 3d grupy przejściowej , arsen jest znacznie mniej trwała w grupie stanie utlenienia +5 niż pionowym sąsiadów fosforu i antymonu, a więc arsenu pięciotlenek arsenu, kwas są silnymi utleniaczami.

związki

Związki arsenu podobna pod pewnymi względami z tym fosforu , który zajmuje tę samą grupę (kolumna) z okresowym . Najczęstszymi utlenienia dla arsenu: -3 w arsenides , które są ze stopu jak związki międzymetaliczne, +3 w arsenites i +5 w arseniany związki najbardziej arsenoorganiczne. Arsen wiąże również łatwo do siebie, jak pokazano na rynku jako 3-
4
jonów mineralnej skutterudyt . W +3 utlenienia , arsen jest zwykle ostrosłupa z powodu wpływu wolnej pary w elektrony .

związki nieorganiczne

Jednym z najprostszych związków arsenu jest trihydride, silnie toksyczny, zapalny, substancje arsyna (popiół 3 ). Związek ten jest powszechnie uważany za trwały, ponieważ w temperaturze pokojowej, rozkłada się powoli. W temperaturze 250-300 ° C, rozkład arsenu i wodór jest szybki. Istnieje kilka czynników, takich jak wilgotność , obecność światła i pewnych katalizatorów (to znaczy aluminium ) dla zwiększenia szybkości rozkładu. Utlenia się łatwo w powietrzu tworząc trójtlenek arsenu i wodę i analogiczne reakcje prowadzi się z siarki i selenu , zamiast tlenu .

Formy arsenu bezbarwny, bezwonny, krystaliczne tlenki As 2 O 3 ( „ białe arsenu ”) i As 2 O 5 , które są higroskopijne i łatwo rozpuszczalny w wodzie z wytworzeniem kwasowych roztworów. Arsenu (V), kwas jest słaby kwas i sole są nazywane arseniany , najczęstszym arsen zanieczyszczenia wód gruntowych , a problem, który dotyka wielu ludzi. Arseniany syntetycznych należą zieloną Scheele w (miedziowy arsenian wodoru, kwaśne arsenian miedzi), arsenian wapnia i arsenian ołowiu wodoru . Te trzy zostały wykorzystane jako rolnych insektycydów i trucizn .

Etapy protonowane pomiędzy arsenianu i kwasu arsenu są podobne do tych, pomiędzy fosforanu i kwasu fosforowego . W odróżnieniu od kwasu fosforowego , kwasu arsenawy jest rzeczywiście trizasadowy o wzorze jak (OH) 3 .

Znane są różnorodne związki siarki arsenu. Orpiment ( jak 2 S 3 ) i realgar ( jako 4 S 4 ) są dość liczne i były wcześniej stosowane jako pigmenty do malowania. Na tyle, 4 S 10 , arsen ma formalnym stopniu utlenienia +2 się jako 4 S 4, którego cechy jak, obligacje, tak że całkowita covalency As pozostaje 3. Zarówno orpiment i realgar, a także jako 4 S 3 , analogi selenowe mają; analogiczny jak 2 Te 3 jest znany jako mineralny kalgoorlieite , a anion taki jak 2 Te - jest znany jako ligand w kobaltu kompleksy.

Wszystkie trihalogenki arsenu (III) są również znane poza astatide, co jest znane. Pentafluorek arsenu ASF ( 5 ) jest jedynym ważnym pentahalogenku odzwierciedlający mniejszą stabilność w stanie utlenienia +5; Mimo to, jest to bardzo silny środek utleniający i fluorujący. (The pięciochlorek jest trwały tylko poniżej -50 ° C i w tej temperaturze rozkłada się trójchlorku uwalniając gazowy chlor).

stopy

Arsen jest stosowana jako element grupy 5 w III-V półprzewodniki arsenku galu , indu arsenku i aluminium GaAs . Ilość wartościowość GaAs elektronów jest taka sama jak parą atomów krzemu, ale struktura zespół jest całkowicie inne, co prowadzi do różnych właściwości w masie. Innych stopów arsenu to II-V półprzewodnikowych kadmu arsenku .

związki arsenoorganiczne

Trimethylarsine

Znanych jest wiele różnych związków arsenoorganiczne. Kilka zostały opracowane jako bojowych środków chemicznych podczas I wojny światowej, w tym pęcherzy , takich jak luizyt i środki, takie jak wymioty adamsyt . Kwas Kakodylowy , co jest historycznej i praktycznym znaczeniu, wynika z metylacji w trójtlenek arsenu, reakcja która ma analogii chemii fosforu. Rzeczywiście, kakodyl był pierwszy związek metaloorganiczny znane (chociaż arsen nie jest prawdziwy metal) i został nazwany od greckiego κακωδἰα „smród” dla swojej ofensywnej zapachu; jak wszystkich związków arsenu, to jest bardzo trujące.

Występowanie i produkcja

Duża próbka rodzimej arsenu

Arsen zawiera około 1,5  ppm  (0,00015%) w skorupie ziemskiej , i 53. najbardziej rozpowszechnionych pierwiastków. Typowe stężenia tła arsenu nie przekracza 3 ng / m 3 do atmosfery; 100 mg / kg gleby; i 10 mg / l w wodzie słodkiej.

Minerały z masą i MAS wzorze 2, (M = Fe , Ni , Co ) są dominującymi źródła handlowe arsenu, wraz z realgar (siarczki arsenu) i natywnego (pierwiastkowy) arsenu. Mineralny Ilustrującym arsenopiryt ( Fe jako S ), który jest konstrukcyjnie powiązany z żelaza pirytu . Wiele drobnych zawierające AS-minerały są znane. Arsen występuje również w różnych postaciach organicznych do środowiska.

Arsen wyjście w 2006 roku

W 2014 roku Chiny były górną producent białym arsenu z prawie 70% udziałem światowej, a następnie przez Maroko , Rosji i Belgii , według British Geological Survey oraz United States Geological Survey . Większość operacji rafinacji arsenu w Stanach Zjednoczonych i Europie zostały zamknięte na kwestie ochrony środowiska. Arsen występuje pyłu z huty miedzi , złota i ołowiu hutach i odzyskuje się głównie z pyłu miedzi wyrafinowaniem.

Na prażenia arsenopiryt w powietrzu, arsen sublimuje jak arsenu (III), tlenek pozostawiając tlenki żelaza, podczas pieczenia bez powietrza powoduje wytwarzania szarego arsenu. W wyniku dalszego oczyszczania z siarki i innych tlenowców uzyskuje się poprzez sublimację w próżni, w atmosferze wodoru, albo przez destylację z mieszaniny stopionego ołowiu, arsenu.

Ranga Kraj 2014 W 2 O 3 Wytwarzanie
1  Chiny 25000 T
2  Maroko 8800 T
3  Rosja 1500 T
4  Belgia 1000 T
5  Boliwia 52 T
6  Japonia 45 T
- Świat ogółem (w zaokrągleniu) 36400 T

Historia

Realgar
Alchemiczny symbol dla arsenu

Słowo arsen ma swój początek w syryjskim słowem ܠܐ ܙܐܦܢܝܐ (al) zarniqa , od perskiego słowa زرنيخ zarnikh , czyli „żółty” (dosłownie „złotym kolorze”) i stąd „(żółty) orpiment ”. Została ona przyjęta na grecki jako arsenikon ( ἀρσενικόν ), postaci, która jest etymologii ludowej , jako forma nijaki od greckiego słowa arsenikos ( ἀρσενικός ), co oznacza „męski”, „męski”. Greckie słowo zostało przyjęte po łacinie jako Arsenicum , który w języku francuskim stał arsen , z którego angielskie słowo arsen jest podjąć. Siarczki arsenu (orpiment, Realgar ) i tlenki są znane i stosowane od czasów starożytnych. Zosimos (około 300 AD) opisuje pieczenia sandarach (realgar) w celu uzyskania chmurę arsenu ( trójtlenek arsenu ), który następnie redukuje się szary arsen. Ponieważ objawy zatrucia arszenikiem nie są bardzo specyficzne, był często używany do morderstwa aż nadejściem testu Marsh , czułego testu chemicznego na jego obecność. (Innym mniej wrażliwe, ale bardziej ogólny test jest badanie Reinsch ). Ze względu na jej stosowanie przez klasę rządzącą mordować się nawzajem i swoją moc i dyskrecja, arsen został nazwany „trucizna królów” i „król trucizn”.

Labirynt arsen część Botallack kopalni , Cornwall.

Podczas epoki brązu , arsen często zawarte w brązie , co sprawiło, że stop trudniejsze (tak zwane „ Arszenikowy brązu ”). Albertus Magnus (Albert Wielki, 1193/80) Uważa się, że jako pierwsze w celu odizolowania elementów od związku w 1250 r przez ogrzewanie mydła wraz z arsenu trisiarczkową . W 1649 roku, Johann Schröder opublikował dwa sposoby przygotowania arsen. Kryształy elementarnej (Ojczysty) arsenu występują w przyrodzie, choć rzadko.

Dymiącego cieczy w kadetów i kadetek (zanieczyszczony kakodyl ), często określanych jako pierwszym syntetycznym związkiem metaloorganicznym , zsyntetyzowano w 1760 przez Louis Claude Podchorążych de Gassicourt przez reakcję octanu potasu z trójtlenek arsenu .

Satyryczny rysunek przez Honore Daumier chemika daje publiczną demonstrację arsen, 1841

W epoce wiktoriańskiej „Arsen” ( „biały arsen” lub trójtlenek arsenu) zmieszano z octem i kredą i spożywane przez kobiety w celu poprawy cery ich twarze, dzięki czemu ich skóry bledsza, aby pokazać, że nie pracują na polach. Arsen też wcierać w twarze i ramiona kobiet „poprawić swoją cerę”. Przypadkowe użycie arsenu w zafałszowania żywności doprowadziły do słodkiego zatrucia Bradford w 1858 roku, co spowodowało około 20 zgonów.

Dwa arsenu pigmenty były szeroko stosowane od czasu ich odkrycia - Paris Greena i wodoroarsenin miedzi . Po toksyczność arsenu stało się powszechnie znane, te substancje chemiczne stosuje się mniej często, jak pigmenty i częściej jako insektycydy. W 1860 roku, arsen produktem ubocznym wytwarzania barwnika, Londyn Fioletowy był szeroko stosowany. Był to Mieszanina stała trójtlenek arsenu, anilina, wapna i tlenku żelaza, nierozpuszczalny w wodzie i bardzo toksyczne przez inhalację lub spożyciu ale później zastąpiony Paris Green, innego barwnika na bazie arsenu. Dzięki lepszemu zrozumieniu mechanizmu toksykologicznym dwa inne związki stosowane począwszy od 1890. Arsenin wapna i arsenian ołowiu były szeroko stosowane jako środki owadobójcze do odkrycia DDT w 1942 roku.

Aplikacje

Rolniczy

Roxarsone kontrowersyjna arsen związek stosowany jako dodatek do paszy dla kurcząt.

Toksyczność arsenu na owady , bakterii i grzybów doprowadziła do jego zastosowania jako środka konserwującego. W 1930 roku, proces obróbki drewna z chromowanego arsenian miedzi (znany również jako CCA lub Tanalith ) wynaleziono i dziesięcioleciach Leczenie to było najbardziej szerokie zastosowanie przemysłowe arsenu. Zwiększony wzrost wartości toksyczności arsenu doprowadziło do zakazu CCA w produktach konsumpcyjnych w 2004 roku, zainicjowanego przez Unię Europejską i Stany Zjednoczone. Jednak CCA pozostaje w ciężkim wykorzystania w innych krajach (takich jak na malezyjskich plantacji kauczuku).

Arsen była również stosowana w różnych insektycydów rolnych i trucizn. Na przykład, arsenian ołowiu wodoru było powszechną środka owadobójczego w drzewach owocowych , a kontakt ze związkiem czasami powodowało uszkodzenia mózgu u osób pracujących opryskiwaczy. W drugiej połowy 20 wieku, arsenian monosodowej metylu (MSMA) i arsenian disodowy metylu (DSMA) - mniej toksyczne formy organiczne arsenu - otrzymuje arsenian ołowiu w rolnictwie. Te arsenicals organiczne kolejno wycofywane roku 2013 we wszystkich działalności rolniczej, z wyjątkiem upraw bawełny.

Biogeochemia arsenu jest złożona i obejmuje wiele procesów adsorpcji i desorpcji. Toksyczność arsenu jest połączony na jego rozpuszczalność i wpływać pH. Arsenianu ( ASO 3
3
) jest bardziej rozpuszczalny niż arsenian ( ASO 3
4
) i jest bardziej toksyczny; Jednakże przy niższym pH, arsenian staje się bardziej mobilnych i toksyczne. Stwierdzono, że dodatek siarki, fosforu i tlenków żelaza do gleby o dużej arsenianu znacznie zmniejsza fitotoksyczność arsenu.

Arsen jest stosowany jako dodatek do paszy dla drobiu i produkcji świń , w szczególności w USA do zwiększenia przyrostu masy, poprawy wydajności paszy , oraz w celu zapobiegania chorobie. Przykładem jest roxarsone , które zostały wykorzystane jako brojlerów startera o około 70% hodowców brojlerów USA. Ustawa Drób Poison-Free 2009 zaproponował wprowadzenie zakazu wykorzystywania roxarsone u świń w przemyśle i produkcji drobiu. Alpharma, oddział Pfizer Inc., który wytwarza roxarsone dobrowolnie zawieszony zbyt leku w odpowiedzi na badania wykazujące podwyższony poziom nieorganicznego arsenu, rakotwórcza, w traktowanych kurcząt. Następca Alpharma, Zoetis , nadal sprzedaje nitarsone , głównie do stosowania u indyków.

Arsen jest celowo dodawane do paszy z kurczaka podniesione do spożycia przez ludzi. Organicznych związków arsenu są mniej toksyczne niż czysta arsenu i promowania wzrostu kurcząt. W pewnych warunkach, arsenu w paszy dla kurcząt jest przekształcany w toksyczny postaci nieorganicznej.

Badanie z 2006 roku z pozostałościami australijskiego konia wyścigowego, Phar Lap , ustalił, że 1932 śmierć słynnego mistrza był spowodowany masową przedawkowania arsenu. Percy Sykes Sydney weterynarz stwierdził: „W tych dniach, arsen było dość powszechne tonik, zwykle podawana w postaci roztworu (Fowlera roztwór) ... To było tak powszechne, że będę liczyć 90 procent koni miał arsenu w ich systemie.”

zastosowanie medyczne

W 18, 19 i 20 wieku, wiele związków arsenu były stosowane jako leki, w tym salwarsan (przez Paula Ehrlicha ) i trójtlenku arsenu (przez Thomas Fowler ). Salwarsan, jak również neosalvarsan , został wskazany syfilis i trypanosomatozie , ale zostały zastąpione przez nowoczesne antybiotyki .

Trójtlenek arsenu zostały wykorzystane w różny sposób w ciągu ostatnich 500 lat, najczęściej w leczeniu raka , ale w tak różnorodnych jak leki roztworu Fowlera w łuszczycy . US FDA w 2000 roku zatwierdzony tego związku w leczeniu pacjentów z ostrą białaczką promielocytową , który jest odporny na all-trans kwas retinowy .

Niedawno badacze zlokalizowaniu nowotworów przy użyciu arsen-74 (pozyton nadajnika). Ten wytwarza izotop wyraźniejsze PET obrazów niż poprzednim środek radioaktywny, jodu -124, ponieważ korpus ma tendencję do transportu jodu w tarczycy produkcji szumu sygnału.

W subtoxic dawkach, rozpuszczalne związki arsenu działać jako środki pobudzające , a kiedyś były popularne w małych dawkach jako lek przez ludzi, w połowie 18 do 19 wieku.

stopy

Głównym zastosowaniem arsenu w stopowy z ołowiu. Ołów składniki akumulatorów samochodowych są wzmocnione obecnością bardzo małego odsetka arsenu. Odcynkowanie mosiądzu (stop miedź-cynk) jest znacznie zmniejszone przez dodanie arsenu. „Fosfor odtleniona Arszenikowy Miedź” o zawartości arsenu 0,3% ma zwiększoną trwałość na korozję w pewnych środowiskach. Arsenku galu jest ważnym półprzewodnikowy materiał, stosowany w układach scalonych . Obwody wykonane z GaAs są znacznie szybsze (ale również znacznie droższe) niż te wykonane z silikonu . W przeciwieństwie do krzemu, GaAs ma bezpośredni pasmo wzbronione i może być stosowany w diody laserowe i diody LED do konwersji elektryczną energię bezpośrednio do światła .

Wojskowy

Po I wojnie światowej , Stany Zjednoczone zbudowany zapas 20.000 ton uzbrojonej luizyt (ClCH = CHAsCl 2 ), arsenoorganiczne vesicant (środek) i blister płuc drażniące. Składowiska została zneutralizowana z wybielaczem i wrzucano do Zatoki Meksykańskiej w 1950 roku. Podczas wojny w Wietnamie , Stanach Zjednoczonych wykorzystywane Agent Blue , mieszaninę kakodylanie sodu i jego postaci kwasowej, jako jeden z herbicydów tęczowych pozbawić Północnego Wietnamu żołnierzy osłoną liści i ryżu.

Inne zastosowania

  • Acetyloarsenin miedzi był używany jako zielony pigment znany pod wieloma nazwami, w tym Paris Greena i Emerald Green. To spowodowało liczne zatrucie arszenikiem . Scheele zielonej , A arsenian miedzi stosuje się w 19 wieku jako środek barwiący w słodyczy .
  • Arsen jest stosowany w brązujący i pirotechnicznych .
  • Aż 2% produkowanej arsenu jest stosowany w stopów ołowiu dla ołowianego śrutu i kul .
  • Arsen jest dodawana w małych ilościach do alfa-mosiądzu aby odcynkowanie odporne . Ten gatunek z mosiądzu stosuje się mocowania armatury i innych wilgotnych środowiskach.
  • Arsen służy również do systematycznej konserwacji próbek.
  • Do niedawna, arsen użyto szkła optycznego. Nowoczesne producentów szkła pod naciskiem ekologów, przestały użyciu zarówno arsenu i ołowiu .

rola biologiczna

Bakteria

Niektóre gatunki bakterii uzyskać energię przez utlenienie różnych paliw podczas redukcji arsenian do arsenianu. Pod utleniających warunkach środowiska niektóre bakterie utleniają arseninu do arsenian jako paliwo w ich metabolizmie. Te enzymy zaangażowane są znane jako reduktaz arsenianu (ARR).

W 2000 roku odkryto bakterii, które wykorzystują wersje fotosyntezy w nieobecności tlenu z arsenites jako donory elektronów , wytwarzając Arseniany (podobnie jak zwykła fotosyntezy wykorzystuje wodę jako donor elektronów, wytwarzając tlen cząsteczkowy). Może to być klasyfikowane jako chemolithoautotrophic utleniania arseninu, w których tlen stosuje się jako końcowy akceptor elektronów, arsenin jest donor elektronów, i dwutlenek węgla jest źródłem węgla. Naukowcy przypuszczać, że w ciągu historii, organizmy te fotosyntezy wyprodukował ARSENIANY które pozwoliły arsenian bakterie redukujące rozwijać. Jeden szczep PHS-1 został wyizolowany i jest związany z gammaproteobacteria Ectothiorhodospira shaposhnikovii . Mechanizm jest nieznany, ale enzym kodowany Arr może działać w drugą stronę, aby jego znanych homologów .

Chociaż arsenian i fosforanowe aniony są podobne do konstrukcji, nie istnieje dowód na zastąpienie fosforanów w ATP lub kwasów nukleinowych arsenem.

Niezbędnym pierwiastkiem śladowym w wyższych zwierząt

Pewne dowody wskazują, że arsen jest istotnym mikroelement ptaków (kurczaki) i ssaków (szczury, chomiki i kozy). Jednak funkcja biologiczna nie jest znana.

Dziedziczność

Arsen jest związana z zmian epigenetycznych , dziedzicznych zmian w ekspresji genów, które występują bez zmian w sekwencji DNA . Należą metylacji DNA, modyfikacji histonów i RNA zakłóceń. Toksycznych poziomów arsenu powodować znaczne hipermetylacja DNA genów supresorowych nowotworu p16 i p53 , tym samym zwiększając ryzyko nowotworzenia . Te zdarzenia epigenetyczne badano in vitro, stosując ludzkie nerkowe komórek oraz in vivo, przy użyciu szczurów wątroby komórki krwi obwodowej i leukocytów u ludzi. Indukcyjnie sprzężona ze spektrometrią masową osoczu (ICP-MS) jest wykorzystywany do wykrywania jej poziom wewnątrzkomórkowego arsenu i innych zasad arsenu zaangażowanych w modyfikacji epigenetycznych DNA. Badania nad arsen jako czynnik epigenetycznego mogą być wykorzystane do opracowania precyzyjnych biomarkerów ekspozycji i wrażliwości.

Chiński paproci hamulca ( Pteris vittata ) hyperaccumulates arsen z gleby do liści i ma proponowane zastosowanie w fitoremediacji .

biometylacji

Nieorganiczny arsen i jego związków, na wejściu do łańcucha pokarmowego , są stopniowo metabolizowany w procesie metylowania . Na przykład, forma brevicaulis Scopulariopsis wytwarza znaczne ilości trimethylarsine jeśli nieorganiczne arsen występuje. Związek organiczny arsenobetainy występuje w niektórych produktach żywnościowych morskich, takich jak ryby i glonami, a także grzyby w większych stężeniach. Spożycie przeciętnego człowieka wynosi około 10-50 mg / dzień. Wartości około 1000 ng nie są niczym niezwykłym po spożyciu ryb i grzybów, ale niewiele jest niebezpieczeństwo w jedzeniu ryby ponieważ arsen związek jest prawie nietoksyczny.

Kwestie ochrony środowiska

Ekspozycja

Naturalnie występujące źródła narażenia człowieka obejmują popioły wulkaniczne wietrzenia minerałów i rud oraz zmineralizowanej wody gruntowe. Arsen występuje także w żywności, wody, gleby i powietrza. Arsen jest pochłaniana przez wszystkich roślin, ale jest bardziej skoncentrowany w warzywach liściastych, ryż, jabłko i sok z winogron i owoców morza. Dodatkowa droga narażenia wdychanie pyłów i gazów atmosferycznych.

Występowanie w wodzie pitnej

Obszerne arsen skażenie wód gruntowych spowodował powszechne zatrucie arszenikiem w Bangladeszu iw krajach sąsiednich. Szacuje się, że około 57 milionów ludzi w dorzeczu Bengal piją gruntowych z podwyższonych stężeń arsenu nad Światowej Organizacji Zdrowia standardem jest 10 części na miliard (ppb). Jednak badanie zachorowalności na nowotwory w Tajwanie zasugerował, że znaczny wzrost umieralności na nowotwory pojawiają się tylko na poziomie powyżej 150 ppb. Arsenu w wodzie gruntowej jest pochodzenia naturalnego, jest uwalniany z osadów do wód gruntowych, spowodowany przez warunki beztlenowe w górotworze. Ta woda gruntowa została wykorzystana po lokalnych i zachodnich organizacji pozarządowych , a rząd Bangladeszu podjęła ogromny płytkie rurkę oraz programu wody pitnej pod koniec XX wieku. Program ten został zaprojektowany, aby zapobiec picia bakterii-zanieczyszczonych wód powierzchniowych, ale nie udało się przetestować dla arsenu w wodach podziemnych. Wiele innych krajów i regionów w Azji Południowo-Wschodniej , takich jak Wietnam i Kambodżę , mają środowisk geologicznych, które produkują gruntowych o dużej zawartości arsenu. Arsenicosis odnotowano w Nakhon Si Thammarat , Tajlandii w 1987 roku, a rzeki Chao Phraya prawdopodobnie zawiera wysokie stężenie naturalnie występującego rozpuszczonego arsenu bez problemu zdrowia publicznego, ponieważ znaczna część społeczeństwa korzysta z wody butelkowanej. W Pakistanie, ponad 60 milionów ludzi są narażone na arsenu zanieczyszczonej wody pitnej wskazanym przez niedawnego raportu Nauki . Zespół Podgorski za badano więcej niż 1200 próbek i więcej niż 66% próbek przekroczyła WHO minimalny poziom zanieczyszczeń.

W Stanach Zjednoczonych, arsen jest najczęściej spotykane w wodach gruntowych na południowym zachodzie. Części Nowej Anglii , Michigan , Wisconsin , Minnesota , znane są również i Dakotach mieć znaczne stężenia arsenu w wodzie gruntowej. Podwyższone poziomy raka skóry zostały powiązane z arsenu ekspozycji w Wisconsin, nawet na poziomie poniżej normy wody 10 części na miliard pitnej. Według niedawnego filmu finansowanego przez amerykańską Superfund , miliony prywatnych studni mają nieznanych poziomów arsenu, aw niektórych rejonach USA, ponad 20% studni może zawierać poziomy, które przekraczają ustalone limity.

Ekspozycja na niskim poziomie arsenu o stężeniu 100 części na miliard (to jest powyżej 10 części na miliard standard wody do picia) pogarsza początkowej odpowiedzi immunologicznej na H1N1 lub świńskiej grypy, infekcję według NIEHS wspieranych przez naukowców. Badanie, przeprowadzone na myszach laboratoryjnych, sugeruje, że osoby narażone na arsenu w wodzie pitnej może być zwiększone ryzyko bardziej poważnej choroby lub śmierci z powodu wirusa.

Niektóre Kanadyjczycy są wody, która zawiera arsen nieorganiczny pitnej. Wody prywatnego wykopano-dołkowe są najbardziej narażone na ryzyko zawierające arsenu nieorganicznego. Wstępna analiza studnia zazwyczaj nie testuje dla arsenu. Naukowcy z Geological Survey of Canada wzorowany względną zmianę potencjału zagrożenia naturalne arsenu w prowincji Nowy Brunszwik. Badanie to ma ważne konsekwencje dla zdrowia pitnej wody i obaw związanych z nieorganicznego arsenu.

Dane epidemiologiczne z Chile przedstawia połączenie zależne od dawki pomiędzy przewlekłej ekspozycji arsenu i różnych postaci raka, w szczególności wtedy, gdy inne czynniki ryzyka, takie jak palenie papierosów, są obecne. Efekty te zostały wykazane w zanieczyszczeń mniej niż 50 ppb. Arsen sama jest składnikiem dymu tytoniowego .

Analizy wielu badań epidemiologicznych nieorganicznej ekspozycji arsenu sugeruje niewielki, ale mierzalne zwiększenie ryzyka raka pęcherza moczowego w 10 ppb. Według Petera Ravenscrofta Wydziału Geografii na Uniwersytecie w Cambridge, około 80 milionów ludzi na całym świecie zużywają od 10 do 50 ppb arsenu w wodzie pitnej. Jeśli wszystkie one spożywane dokładnie 10 ppb arsenu w wodzie pitnej, wcześniej cytowane stwardnienie epidemiologiczna analiza studium byłoby przewidzieć dodatkowe 2,000 przypadków raka pęcherza sam. Stanowi to wyraźny zaniżona w stosunku do ogólnego wpływu, ponieważ nie obejmują płuc lub raka skóry, oraz wyraźnie docenia ekspozycję. Osób narażonych na stężenia arsenu powyżej obecnego standardu WHO powinny rozważyć koszty i korzyści arsenu rekultywacji.

Wczesne (1973) oceny procesów usuwania rozpuszczonego arsenu z wody pitnej wykazały skuteczność współstrącania albo z żelaza lub tlenku glinu. W szczególności, żelazo jako koagulant stwierdzono usuwania arsenu z skuteczność przekraczającą 90%. Kilka systemy multimedialne adsorpcyjne zostały zatwierdzone do stosowania w point-of-service w badaniu finansowanym przez Environmental Protection Agency (EPA) Stanów Zjednoczonych i National Science Foundation (NSF). Zespół europejskich i indyjskich naukowców i inżynierów stworzyły sześć arsenu oczyszczalnie w Zachodnim Bengalu w oparciu o metodę in situ rekultywacji (SAR Technology). Technologia ta nie używa się żadnych środków chemicznych, a arsen pozostaje w postaci nierozpuszczalnej (+5 stan) w strefie podziemnej przez ładowanie napowietrzonej wody do warstwy wodonośnej i rozwój strefy utleniania, który obsługuje arsenu utleniających mikroorganizmów. Proces ten nie powoduje żadnego strumienia odpadów lub osadu i jest stosunkowo tani.

Innym skutecznym i niedrogim sposobem na uniknięcie zanieczyszczenia arsenu jest zatopić studzienki 500 ft lub głębsze wody, aby osiągnąć czystsze. Niedawny 2011 Badania finansowane przez amerykański Narodowy Instytut Zdrowia Środowiskowego Nauk Superfund Programu Badania pokazują, że głębokie osady można usunąć arszenik i wyjąć ją z obiegu. W tym procesie, zwanym adsorpcji , przykleja się do powierzchni, głębokich cząstek osadu arsenu naturalnie usuwane z wody gruntowej.

Rozdzielanie magnetyczne arsenu w bardzo niskich pola magnetycznego gradienty o wysokiej strefy powierzchniowej i monodyspersyjnego magnetytu (Fe 3 O 4 ) nanokryształów wykazano w oczyszczaniu wody punktu obsługi. Korzystanie z dużą powierzchnię Fe 3 O 4 nanokryształów, masa odpadów powstałych podczas usuwania arsenu z wody została znacznie zmniejszona.

Badania epidemiologiczne sugerują istnienie korelacji między chroniczne wodę pitną zanieczyszczoną arsenem i występowanie wszystkich głównych przyczyn śmiertelności. Z literatury wynika, że ​​ekspozycja arsenem sprawczy w patogenezie cukrzycy.

Filtry plewy na bazie ostatnio wykazano, aby zmniejszyć zawartość arsenu w wodzie do 3 mg / l. Może to znaleźć zastosowanie w obszarach, gdzie woda pitna jest wydobywana z podziemnych warstw wodonośnych .

San Pedro de Atacama

Przez kilka stuleci mieszkańcy San Pedro de Atacama w Chile zostały wodę, która jest zakażony arsenu picia, a niektóre dowody wskazują oni opracowali jakąś odporność.

Mapy zagrożenia dla zanieczyszczonej wody gruntowej

Około jedna trzecia ludności świata pije wodę z zasobów wód podziemnych. Z tego około 10 procent, około 300 milionów ludzi, pobiera wodę z zasobów wód podziemnych, które są zanieczyszczone niezdrowych poziomów arsenu lub fluoru. Te pierwiastki śladowe wynikają głównie z minerałów.

Redox transformacja arsenu w wodach naturalnych

Arsen jest unikalny wśród śladowych metaloidów i metale śladowe oksyanion formowania (np Se, Sb, Mo, V, Cr, U, Re). Jest wrażliwa na mobilizację przy typowych wartościach pH wód naturalnych (pH 6,5-8,5), zarówno w warunkach utleniających i redukujących. Arsen może występować w środowisku, w kilku stopniach utlenienia (-3, 0, +3 do + 5), ale w wodach naturalnych jest przeważnie w postaci nieorganicznych oksyanionów trójwartościowego arsenianu [As (III)] lub pięciowartościowego arsenianu [Jako (v)]. Organiczne formy arsenu są produkowane przez aktywność biologiczną, głównie w wodach powierzchniowych, ale rzadko są ilościowo ważne. Organicznych związków arsenu może jednak nastąpić, gdy woda jest znacznie wpływ zanieczyszczeń przemysłowych.

Arsen może być rozpuszczony za pomocą różnych procesów. Gdy pH jest wysoka, arsen mogą być uwalniane z powierzchni miejsc wiązania, które tracą swój ładunek dodatni. Gdy poziom wody spada i siarczkowe minerały poddaje się działaniu powietrza, arsen uwięziony w minerały siarczkowe może być uwalniany do wody. Odnośnie węgla organicznego w wodzie, bakterie są zasilane bezpośrednio przez redukcję (v) dla As (III) albo przez redukcję elementu w miejscu wiążącym, uwalniając arsen nieorganiczny.

Przemiany wodne arsenu wpływa na pH, potencjał redukcyjno-utleniania, stężenia substancji organicznych oraz stężeniach i formach innych elementów, zwłaszcza żelaza i manganu. Głównymi czynnikami są pH i potencjał redox. Ogólnie rzecz biorąc, główne formy arsenu pod warunkach tlenowych H 3 Aso 4 , H- 2 Aso 4 - , HASO 4 2- i Aso 4 3 przy pH 2, 2-7, 7-11 i 11, odpowiednio. W warunkach redukujących, H- 3 Aso 4 przeważa przy pH 2-9.

Utlenianie i redukcja wpływa na migrację arsenu w środowisku podpowierzchniowych. Arsenin jest najbardziej stabilna postać rozpuszczalną arsenu w środowisku redukującym i arsenian, mniej ruchliwe niż arsenianu jest dominujący w środowisku utleniającym w obojętnym pH. W związku z tym, arsen może być bardziej komórkę w warunkach redukujących. Środowisko redukującym jest także bogate w substancje organiczne, które mogą zwiększać rozpuszczalność związków arsenu. W rezultacie, adsorpcja arsenu zmniejsza się i rozpuszcza arsen akumuluje się w wodzie gruntowej. Dlatego zawartość arsenu jest wyższa niż w środowisku redukującym w warunkach utleniających.

Obecność siarki jest kolejnym czynnikiem, który wpływa na przekształcenie arsenu w wodzie naturalnej. Arsen mogą wytrącać się podczas siarczki metalu formy. W ten sposób, arsen jest usuwane z wody, a jego mobilność maleje. Gdy jest obecny tlen, bakterie utleniają zredukowanej siarki do wytwarzania energii, co może uwalniania związanej arsen.

Redox reakcje z udziałem Fe również wydają się być istotnymi czynnikami losu arsenu w systemach wodnych. Redukcja tlenowodorotleneki żelaza odgrywa kluczową rolę w uwalnianiu arsenu do wody. Tak arsen może być wzbogacony w wodzie o podwyższonym stężeniu Fe. W warunkach utleniających, arsen może zostać pozyskany z pirytu lub tlenków żelaza, zwłaszcza przy podwyższonym pH. W warunkach redukujących, arsen może zostać uruchomiona przez redukcyjne desorpcji lub rozpuszczenia po związane z tlenków żelaza. Redukcyjne desorpcji występuje w dwóch przypadkach. Jednym z nich jest gdy zmniejsza się do arsenian arsenianu który adsorbuje tlenki żelaza słabiej. Pozostałe wyniki zmianę ładunku na powierzchni minerału, co prowadzi do desorpcji związanego arsenu.

Pewne gatunki bakterii katalizy redoks przemiany arsenu. Dissimilatory arsenian-oddychających prokarioty (DARP) przyspieszenia zmniejszenia As (V) w postaci As (III). DARP użyciu As (V), jako akceptor elektronów beztlenowym i uzyskania energii na przetrwanie. Pozostałe substancje organiczne lub nieorganiczne można utlenić w tym procesie. Chemoautotrophic utleniacze arsenianu (CaO) i heterotroficzne utleniacze arsenianu (Hao) przekształcają As (III) do (v). CAO połączyć utleniania jako (iii) redukcji tlenu lub azotanów. Stosują uzyskuje energię do ustalania produkcji węgla organicznego z CO 2 . HAO nie można uzyskać energię As (III) utleniania. Proces ten może być arsen detoksykacji mechanizm bakterii.

Równowagi obliczenia termodynamiczne przewidzieć, że (v) stężenie powinno być większe niż w postaci As (III), stężenia w ogóle, ale warunki silnie redukujące, to jeśli jest to 4 2- redukcja zachodzi. Jednak reakcje redoks abiotyczne arsenu są powolne. Utlenianie As (III) rozpuszczonego O 2 jest szczególnie wolna reakcja. Na przykład Johnson i Pilson (1975) dał półtrwania dla utlenowania As (III) w wodzie morskiej w zakresie od kilku miesięcy do roku. W innych badaniach (v) / As (III) stosunki były stabilne przez okres dni lub tygodni, w czasie pobierania wody, gdy nie szczególności dbano aby zapobiec utlenianiu, ponownie sugerując, względnie zmniejszają stopień utleniania. Wiśnia stwierdzono na podstawie badań doświadczalnych, że (v) / W (III), stosunek były stabilne w roztworach beztlenowych przez okres do 3 tygodni, ale że stopniowe zmiany zaszły w dłuższych czasowych. Sterylne próbki wody zaobserwowano się mniej wrażliwy na zmiany specjacji niż niesterylnych próbek. Oremland okazało się, że redukcja As (V) w postaci As (III) w mono Lake szybko katalizowanej przez bakterie ze stałymi szybkością w zakresie od 0,02 do 0,3 dnia -1 .

ochrona drewna w USA

Począwszy od 2002 roku, przemysł USA oparte spożywane 19,600 ton arszeniku. Dziewięćdziesiąt procent ten zastosowano do obróbki drewna z chromowanego arsenian miedzi (CCA). W 2007 roku, 50% z 5280 ton konsumpcji był nadal używany do tego celu. W Stanach Zjednoczonych, dobrowolne wycofywanie arsenu w produkcji dóbr konsumpcyjnych i materiałów budowlanych mieszkalnych i ogólnych konsumenckich rozpoczęła się 31 grudnia 2003 roku, a alternatywne środki chemiczne są obecnie używane, takie jak alkaliczne Miedź czwartorzędu , boranów , miedzi azolu , cyprokonazol, i propikonazolu .

Chociaż przerwane, aplikacja ta jest również jednym z najbardziej interesujących dla ogółu społeczeństwa. Zdecydowana większość starszych ciśnieniowej obróbce drewna potraktowano CCA. CCA graty nadal jest w powszechnym użyciu w wielu krajach, i był mocno wykorzystywane w drugiej połowie 20 wieku jako strukturalnego i zewnętrznego materiału budowlanego . Chociaż użycie CCA drewna została zakazana w wielu dziedzinach, po badania wykazały, że arsen mógłby wymyty z drewna do otaczającego gruntu (z urządzeń zabawowych, na przykład), ryzyko jest również przedstawiony przez spalanie drewna starszego CCA. Bezpośrednie lub pośrednie spożycie popiołu drzewnego z CCA spalonego drewna spowodował ofiary śmiertelne u zwierząt i poważnych zatruć u ludzi; śmiertelna dawka dla człowieka wynosi około 20 g sody. Złom CCA graty z budowy i rozbiórki witrynach mogą być wykorzystywane w sposób niezamierzony pożarów komercyjnych i domowych. Protokoły dotyczące bezpiecznego usuwania CCA drewna nie są spójne na całym świecie. Rozpowszechniony składowisko unieszkodliwianie takiego drewna budzi pewne obawy, ale inne badania nie wykazały zanieczyszczenia arsenu w wodach gruntowych.

Mapowanie uwolnień przemysłowych w USA

Jedno narzędzie, które odwzorowuje położenie (i inne informacje) uwolnień arsenu w Stanach państwa jest TOXMAP . TOXMAP jest system informacji geograficznej (GIS) z Wydziału wyspecjalizowanych usług informacyjnych w National Library of Medicine Stanów Zjednoczonych (NLM), finansowanego przez rząd federalny Stanów Zjednoczonych. Z zaznaczonymi-up mapy Stanów Zjednoczonych, TOXMAP umożliwia użytkownikom wizualnie zbadać dane z Amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska (EPA) „s Inventory Toxics prawach i Superfund podstawowych programów badawczych . Informacje chemiczne i zdrowie środowiskowe TOXMAP pochodzi ze NLM Toxicology Data Network (TOXNET), PubMed , oraz z innych źródeł miarodajnych.

Bioremediacja

Właściwości fizyczne, chemiczne i biologiczne metody stosowano w celu rozwiązania zanieczyszczoną arsenem wody. Bioremediacja mówi się, że opłacalny i przyjazny dla środowiska Bioremediacja wody gruntowej zanieczyszczonej arsenem celem konwersji arseninu toksyczny postać arsenu na ludziach, aby arsenianu. Arsenian (+5 stan utlenienia) jest dominującą formą arsenu w wodzie powierzchniowej, a arsenin (stan utlenienia +3) jest formą przeważającą w warunkach niedotlenienia na beztlenowych. Arseninu jest bardziej rozpuszczalny i ruchliwe niż arsenian. Wiele gatunków bakterii może przekształcić arseninu do arsenian w warunkach beztlenowych przy użyciu arseninu jako donor elektronów. Jest to użyteczne Sposób oczyszczania wody gruntowej. Inną strategią bioremediacji jest użycie roślin, które gromadzą arsenu w tkankach poprzez fitoremediacji ale usuwanie zanieczyszczonego materiału roślinnego muszą być brane pod uwagę.

Bioremediacja wymaga starannej oceny i projektowania zgodnie z istniejącymi warunkami. Niektóre strony mogą wymagać dodania akceptora elektronów, a inne wymagają uzupełnienia drobnoustrojów ( bioaugmentation ). Niezależnie od zastosowanej metody, jedynie stały monitoring może uniemożliwić przyszłe skażenia.

Toksyczność i środki ostrożności

Arsen
zagrożenia
piktogramy GHS Piktogram czaszki i piszczele-w globalnie zharmonizowany system klasyfikacji i oznakowania chemikaliów (GHS)Piktogram zagrożenia zdrowia w globalnie zharmonizowany system klasyfikacji i oznakowania chemikaliów (GHS)Piktogram środowisko w globalnie zharmonizowany system klasyfikacji i oznakowania chemikaliów (GHS)
GHS Hasło ostrzegawcze Zagrożenie
H301 , H331 , H350 , H410

Arsen i wielu jego związki są szczególnie silnymi truciznami.

Klasyfikacja

Elemental arsen i związki arsenu są klasyfikowane jako „ toksyczny ” i „niebezpieczny dla środowiska” w Unii Europejskiej na mocy dyrektywy 67/548 / EWG . Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem (IARC) uznaje arsen i nieorganiczne związki arsenu, jak grupa 1 rakotwórczych i UE wymienia trójtlenek arsenu, arsenu pięciotlenek i arsenian sole kategorii 1 rakotwórczych .

Arsen jest znana przyczyna arsenicosis gdy są obecne w wodzie do picia "gatunkami najczęściej jest arsenian [ HASO 2-
4
; (v)] i arsenin [H 3 ASO 3 ; As (III)]".

Ograniczenia prawne, żywności i napojów

W Stanach Zjednoczonych od 2006 roku, maksymalne stężenie w wodzie pitnej dozwolone przez Agencję Ochrony Środowiska (EPA) to 10 ppb i FDA ustawiony ten sam standard w 2005 roku za wodę mineralną. Departament Ochrony Środowiska New Jersey ustawienia limitu wody do picia 5 ppb 2006. IDLH (dawka bezpośrednio niebezpieczna dla życia i zdrowia) Wartość arsenu metalu i nieorganicznych związków arsenu wynosi 5 mg / m 3 (5 ppb). Administracja bezpieczeństwa i higieny pracy wyznaczyła limitu dopuszczalnej ekspozycji (PEL) do średniej ważonej czasowo (TWA) 0,01 mg / m 3 (0,01 ppb) oraz Narodowego Instytutu Bezpieczeństwa i Higieny Pracy (NIOSH) ustawił ograniczenie narażenia zalecana (REL) do 15 minut stałej ekspozycji 0,002 mg / m 3 (0,002 ppb). PEL dla organicznych związków arsenu jest TWA 0,5 mg / m 3 . (0,5 ppb).

W 2008 roku, w oparciu o jego trwającej testowanie różnorodnych amerykańskich żywności dla toksycznych środków chemicznych, US Food and Drug Administration ustaw „poziom zaniepokojenia” dla arsenu nieorganicznego jabłek i gruszek soków w 23 ppb, w oparciu o efekty niż rakotwórczych, i zaczął blokowania importu produktów powyżej tego poziomu; Przypomina on również zobowiązany do niezgodnych produktów krajowych. W 2011 roku, krajowy Dr Oz telewizyjny nadawany program podkreślając badań przeprowadzonych przez niezależne laboratorium wynajętego przez producentów. Chociaż metoda zostało zakwestionowane (nie rozróżnia organicznej i nieorganicznej arsenu) badania wykazały stężenie arsenu do 36 ppb. W odpowiedzi FDA testowane najgorszą markę od Dr Oz koncert i znaleźć znacznie niższe poziomy. W toku badania stwierdzono 95% próbek soku jabłkowego były poniżej poziomu niepokoju. Później testowanie przez Consumer Reports wykazało nieorganicznego arsenu na poziomie nieznacznie powyżej 10 ppb, a organizacja wezwała rodziców do zmniejszenia zużycia. W lipcu 2013 roku, przy uwzględnieniu spożycia przez dzieci, przewlekłej ekspozycji i działania rakotwórczego, FDA ustanowiła „poziom działania” 10 ppb dla soku jabłkowego, taki sam, jak normy wody pitnej.

Troska o arszeniku w ryżu w Bangladeszu został podniesiony w 2002 roku, ale w tym czasie tylko Australia miał limit prawne dla żywności (jeden miligram na kilogram). Koncern został podniesiony o ludziach, którzy jedli ryż USA przekraczający normy WHO do osobistego spożycia arsenu w roku 2005. W 2011 roku Chińska Republika Ludowa ustawić standard żywności dla 150 ppb arsenu.

W Stanach Zjednoczonych w 2012 roku, badania oddzielnymi grupami naukowców na dzieci w zakresie ochrony środowiska zdrowia i zapobieganie chorobom Centrum Badawcze w Dartmouth College (koncentrując się na początku roku, na poziomie układu moczowego u dzieci) oraz Consumer Reports (w listopadzie) stwierdzono stężenie arsenu ryżu, które doprowadziły do rozmów FDA ustawić limity. FDA wydała jakieś wyniki badań we wrześniu 2012 roku, a od lipca 2013 roku, nadal jest zbieranie danych na poparcie nowego potencjalnego rozporządzenia. Nie zaleca się żadnych zmian w zachowaniu konsumentów.

Consumer Reports zaleca się:

  1. Że EPA i FDA wyeliminować zawierających arsen, nawozów, leków, środków ochrony roślin i w produkcji żywności;
  2. Że FDA ustanowić limit prawne dla żywności;
  3. Że praktyki produkcyjne zmiana przemysł do obniżenia stężenia arsenu, zwłaszcza w żywności dla dzieci; i
  4. Że konsumenci przetestować dostaw wody do domu, jedzą zróżnicowanej diety i gotować ryż z nadmiaru wody, a następnie odprowadzanie go wyłączyć (zmniejszenie nieorganicznego arsenu o około jedną trzecią wraz z nieznacznym zmniejszeniem zawartości witaminy).
  5. Oparte na dowodach zwolennicy zdrowia publicznego również zalecić, ze względu na brak regulacji lub etykietowania dla arsenu w USA, dzieci powinny jeść nie więcej niż 1,5 porcji tygodniowo ryżu i nie powinny pić mleko ryżowe jako część ich codziennej diecie przed ukończeniem 5 . oferują one również zalecenia dla dorosłych i dla dzieci, w jaki sposób ograniczyć ekspozycję arsenu z ryżu, wody pitnej i soki owocowe.

2014 Światowa Organizacja Zdrowia konferencja doradczy zaplanowano rozważyć granice 200-300 ppb ryżu.

Granice narażenia zawodowego

Kraj Limit
Argentyna Potwierdzony ludzki czynnik rakotwórczy
Australia TWA 0,05 mg / m 3 - Rakotwórcze
Belgia TWA 0,1 mg / m 3 - Rakotwórcze
Bułgaria Potwierdzony ludzki czynnik rakotwórczy
Kolumbia Potwierdzony ludzki czynnik rakotwórczy
Dania TWA 0,01 mg / m 3
Finlandia Czynnik rakotwórczy
Egipt TWA 0,2 mg / m 3
Węgry Stężenie sufit 0,01 mg / m 3 - Skóra rakotwórcze
Indie TWA 0,2 mg / m 3
Japonia Grupa 1 rakotwórczy
Jordania Potwierdzony ludzki czynnik rakotwórczy
Meksyk TWA 0,2 mg / m 3
Nowa Zelandia TWA 0,05 mg / m 3 - Rakotwórcze
Norwegia TWA 0,02 mg / m 3
Filipiny TWA 0,5 mg / m 3
Polska TWA 0,01 mg / m 3
Singapur Potwierdzony ludzki czynnik rakotwórczy
Korea Południowa TWA 0,01 mg / m 3
Szwecja TWA 0,01 mg / m 3
Tajlandia TWA 0,5 mg / m 3
indyk TWA 0,5 mg / m 3
Zjednoczone Królestwo TWA 0,1 mg / m 3
Stany Zjednoczone TWA 0,01 mg / m 3
Wietnam Potwierdzony ludzki czynnik rakotwórczy

Toksyczność

Arsen jest bioaccumulative w wielu organizmów, gatunków morskich, w szczególności, ale nie wydaje się, aby znacząco biomagnifikacji w sieci pokarmowej. W zanieczyszczonych obszarach, wzrost roślin może być ograniczona przez wychwyt głównego arsenian, który jest analogiem fosforanu, a zatem łatwo transportowany w tkankach i komórkach roślinnych. W zanieczyszczonych obszarach, wychwyt bardziej toksycznych jonów arseninu (znalezione zwłaszcza w warunkach redukujących) jest prawdopodobnie w słabo przepuszczalnych gleb.

Toksyczność u zwierząt

Złożony Zwierzę LD 50 Trasa
Arsen Szczur 763 mg / kg doustny
Arsen Mysz 145 mg / kg doustny
arsenian wapnia Szczur 20 mg / kg doustny
arsenian wapnia Mysz 794 mg / kg doustny
arsenian wapnia Królik 50 mg / kg doustny
arsenian wapnia Pies 38 mg / kg doustny
Lead arsenian Królik 75 mg / kg doustny
Złożony Zwierzę LD 50 Trasa
Trójtlenek arsenu (As (III)) Mysz 26 mg / kg doustny
Arsenin (As (III)) Mysz 8 mg / kg im
Arsenian (As (V)) Mysz 21 mg / kg im
MMA (As (III)) Chomik 2 mg / kg Ip
MMA (As (V)) Mysz 916 mg / kg doustny
DMA (As (V)) Mysz / Kg, 648 mg doustny
im = domięśniowo

Ip = dootrzewnowo

mechanizm biologiczny

Toksyczność ARSENIC pochodzi z powinowactwem związków arsenu (III) tlenki, na tioli . Tiole w postaci cysteiny pozostałości i kofaktorów , takich jak kwas liponowy i koenzymu A , są umieszczone w miejscach aktywnych wielu ważnych enzymów .

Arsen zakłóca ATP produkcji poprzez kilka mechanizmów. Na poziomie cyklu kwasu cytrynowego , arsen hamuje kwas liponowy , która jest kofaktorem dla dehydrogenazy pirogronianowej . Poprzez konkurując z fosforanu arsenian odsprzęgla fosforylacji oksydacyjnej , hamując w ten sposób zmniejszenie energii związane z NAD + , oddychania mitochondrialnego i syntezy ATP. Wytwarzanie nadtlenku wodoru zwiększa się również, co Przypuszcza ma potencjał do tworzenia reaktywnych form tlenu i stresem oksydacyjnym. Te zakłócenia metaboliczne prowadzą do śmierci z multi-systemowej niewydolności narządowej . Niepowodzenie narząd jest uznawany z martwiczych śmierci komórki, nie apoptozy , ponieważ rezerwy energetyczne były zbyt wyczerpane do apoptozy występuje.

Chociaż arsenu powoduje toksyczność może również odgrywać rolę ochronną.

Ryzyko narażenia i środki zaradcze

Narażenia zawodowego i arsen zatrucie może wystąpić u osób pracujących w przemyśle, w których wykorzystuje nieorganicznego arsenu i jego związków, takich jak ochrona drewna, produkcji szkła, metali kolorowych i ich stopów, elektroniczny produkcji półprzewodników. Nieorganicznego arsenu jest także w emisji koksowniczych związanych z branżą huty.

Konwersja między As (III) oraz As (V), jest ważnym czynnikiem w arsenu zanieczyszczenia środowiska. Według Croal, Gralnick, Malasarn i Newman, „[The] zrozumienia [z], co stymuluje As (III), utlenianie i / lub poziomu (v) zmniejszenie jest istotne dla bioremediacją skażonych terenów (Croal). Badanie drgań chemolithoautotrophic Jak (III), utleniacze i heterotroficznych As (V) redukcyjne mogą pomóc w zrozumieniu tego utleniania i / lub redukcji arsenu.

Leczenie

Leczenie przewlekłego zatrucia arszenikiem jest możliwe. Brytyjski przeciw luizyt ( dimerkaprol ) przewidziana jest w dawce od 5 mg / kg do 300 mg co 4 godziny w pierwszym dniu, następnie na 6 godzin do drugiego dnia, a na końcu co 8 godzin przez dodatkowe 8 dni. Jednak USA za Agencja toksyczne substancje i Rejestru Chorób (ATSDR) stwierdza, że długoterminowe skutki narażenia arsenu nie można przewidzieć. Krew, mocz, włosy i paznokcie mogą być testowane dla arsenu; Jednakże badania te nie mogą przewidzieć ewentualne skutki zdrowotne z ekspozycji. Długotrwałe stosowanie i w konsekwencji wydalanie z moczem było związane z pęcherza i rak nerki, oprócz raka wątroby, prostaty, skóry, płuc i jamy nosowej.

Zobacz też

Referencje

Bibliografia

Dalsza lektura

Linki zewnętrzne