UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRASOV FACULTATEA DE DESIGN DE PRODUS SI MEDIU INGINERIA VALORIFICARII DESEURILOR GRUPA 17711

DETERMINAREA ARSENULUI DIN APELE SUBTERANE

CUPRINS:

1. Introducere 32. Arsenul si compusii sai43. Productia de arsen54.Transformarea si degradarea arsenului55.Bioconcentrarea arsenului66.Efectele arsenului pe animale67. Nivelele de arsen monitorizate si estimate din mediu78.Toxicologia arsenului89.Biotransformarea910.Transportul, distributia si eliminarea arsenului 911.Eliminarea1012.Modul de actiune al arsenului10Bibliografie.12

1.Introducere

Compuii cu arsen sunt eliberai n mediul nconjurator dintr-o varietate de surse naturale i antropice. Concentraia medie n scoara terestr este cuprins ntre 1,5 i 5 mg As/kg sol. Arsenul din sol i sediment poate fi supus degradrii microbiene sau transformarilor fizico-chimice.Sursele antropice de arsen sunt: rafinarea petrolului; prelucrarea metalelor i aliajelor; industria farmaceutic; industria chimic; incinerarea deeurilor rezultate de la animale.Zonele cele mai afectate pe plan mondial se afl n Mexic, Argentina, SUA, Canada, Taiwan, Japonia, China i Vietnam. n Europa, cea mai important regiune cu exces de arsen n apa subteran cuprinde estul Ungariei i Cmpia de Vest din Romnia. n aceste zone, concentraia de arsen depete limita maxim admis de normele internaionale pentru apa potabil. La propunerea Organizaiei Mondiale a Sntii,o serie de state, printre care rile Uniunii Europene i Romnia au redus aceast limit la 0,01 mg/L (10 ppb).n Romnia, concentraiile arsenului n unele ape subterane i mai puin n apele de suprafa variaz ntre 0,05 i 3,7 mg/L, depind coninuturile maxime admisibile recomandate de standardele internationale.Apele cele mai bogate n arsen din Romnia au fost identificate pn acum n zona aru Dornei (judeul Suceava, n apropiere de Vatra Dornei) i n Cmpia de Vest. Cea mai important zon sub aspectul ameninrilor la adresa sntii populaiei este ns Cmpia de Vest, unde apele subterane cu concentraii mari de arsen sunt prezente pe arii extinse, n principal pe teritoriul judeelor Arad, Bihor i Timi. Cele mai grave efecte au fost deja puse n eviden n Ungaria, unde s-au semnalat afeciuni datorate arsenului, n rndul populaiei, nc din anii 1940. Din cercetrile fcute pn n prezent, se estimeaz c zeci de mii de persoane sunt supuse riscului de intoxicare cu arsen din apele subterane.2.Arsenul si compusii saiArsenul, element chimic, semimetal, din grupa a-V-a principala, prezinta trei stari de oxidare 3-, 3+ si 5+. Scoarta terestra contine cca 0,0005 % As n greutate. n stare nativa nu se ntlneste dect exterm de rar. Apare n natura mai ales sub forma de sulfuri si sulfo-arseniuri, uneori (mult mai rar ) ca arsenati si arseniti. Apare frecvent n minereuri polimetalice, nsotind aurul, cuprul, argintul.As metalic nu este toxic, dar toate combinatiile sale solubile sau care se pot solubiliza n sucul gastric sunt toxice. Deosebit de periculos este hidrogenul arseniat, care este gazos.

3.Productia de arsenArsenul este produs n totalitate ca un produs secundar din topirea minereurilor neferoase. Arsenul a fost ultima data produs, pentru el nsusi, n SUA, n timpul celui de-al II lea Razboi Mondial, cnd utilizarea n scop militar a dus la cresterea cererii iar aprovizionarea din Suedia a fost oprita.4.Transformarea si degradarea arsenuluiAs din atmosfera este un amestec de compusi tri- si pentavalenti. As din apa poate suferi o serie de transformari complexe, incluznd reactiile de oxido-reducere, legare prin schimb si biotransformare.Factorii care influenteaza procesele de transformare de la nivelul apei sunt potentialul de oxido-reducere (Eh), pH, metalsulfidele, concentratia de fier, temperatura, salinitatea, precum si distributia si compozitia biotei.Forma predominanta din apele de suprafata este arsenatul, dar organismele acvatice pot reduce arsenatul la arsenit si o varietate de arsenicale metilate.n apa subterana predomina arsenatul dar arsenitul poate fi un component important, depinznd de caracteristicile geologice si ale apei .Transformarile suferite n sol sunt similare celor suferite n apa, cu As+5 predominnd n solurile aerobe, As+3 n solurile cu potential reducator slab (soluri inundate) si arsine, As metilat si As elementar, n conditii de sol cu potential reducator accentuat (mlastini).5.Bioconcentrarea arsenuluiBioamplificarea n lantul alimentar nu pare a fi semnificativa desi anumite specii de pesti contin nivele mari de As; la nevertebrate si pestii de apa dulce, pentru ctiva compusi ai As, au fost ntre 0-17 cu o singura exceptie de 350, n scoicile marine.Plantele terestre pot acumula As prin intermediul radacinii de la nivelul solului sau prin absorbtia As din aer care se depoziteaza pe frunze; anumite specii putnd acumula nivele semnificative.

6.Efectele arsenului pe animale si planteCompusii de arsen trebuie sa fie ntr-o forma mobila n solutia de sol pentru a putea fi absorbiti de catre plante. Preluarea de catre plante este n concentratii mult mai mici dect cele toxice.Molustele si crustaceii pot contine arsen chiar n concentratii mari dar se pare a nu exista nici o relatie ntre continutul de arsen si pozitia geografica, aceasta sugernd faptul ca poluarea industriala nu constituie un factor agravant. Pestele poate contine arsen care provine din hrana. Arsenul care exista n mod natural n alimentele marine este metabolizat ntr-un mod diferit de cel anorganic.Arsenicalele sunt sigur toxice pentru plante, dar baza biochimica a acestei toxicitati nu a fost nca nteleasa, cunoscndu-se mai putin date despre toxicitatea la plante dect cea la animale. Ca si la animale, toxicitatea arsenatilor este mai mica dect cea a arsenitilor.

7.Nivelele de arsen monitorizate si estimate din mediuUrme de arsenic pot fi prezente si n aer. Nivelele medii din aerul din zonele nepoluate au fost ntre 1-3 ng/m3iar n zonele urbane de 20-30 ng/m3. Cele mai mari concentratii au fost gasite lnga topitoriile de neferoase, respectiv de 2500 ng/m3 . As este raspandit n apa de suprafata unde s-au gasit concentratii de sub 10 ppb dar au fost ntlnite si valori de 1000 ppb. Concentratia mediana este de 3 ppb. Apa de profunzime contine de 1-2 ppb, cu exceptia zonelor unde exista zacaminte naturale de sulfuri de As, unde s-au gasit valori de peste 3400 ppb chiar 48000 ppb.Arsenul este prezent n toate solurile. Continutul de arsen din solurile virgine variaza ntre 0,1 la 40 ppm. Media este de 5-6 ppm, dar variaza considerabil de-a lungul regiunilor geografice.Cantitatea de arsen disponibil este mica n solurile virgine si n jur de o zecime din totalul arsenului din cele mai cultivate soluri. Acolo unde existazacaminte bogate de As, concentatia As ajunge sa fie cu doua ordine de marime mai mare. Solurile tratate cu pesticide cu As contin concentratii de 22 ppm fata de 2 ppm, n mod normalSedimentele contin concentratii mai mari dect apa (0,1-4000 ppm, mai mari n zonele contaminate).Plantele marine, n particular algele (5,2-94 ppm n 11 varietati), pot avea concentratii extrem de mari de arsen.As a fost gasit n multe tipuri de alimente, cel mai mult este continut de alimentele marine, carne, cereale, seminte (n USA, 0,02 ppm n seminte si cereale si 0,14 ppm n carne, peste, pasari). Alimentele marine contin cele mai mari concentatii de As, n medie 4 - 5 ppm dar ajungnd si peste 170 ppm. Un lucru important trebuie mentionat, si anume ca forma n care se gaseste As n aceste alimente este organica, care este n principiu netoxica. Exista si As anorganic, de exemplu ntre 0,1 si 41% din arsenul total din alimentele marine .Arsenul a fost gasit n tutun n concentratii, n medie, de 1,5 ppm sau peste 1,5 micrograme/tigara. De asemenea a fost gasit n plante homeopatice la concentratii de peste 600 ppm .

8.Toxicologia arsenuluiAbsorbtia arsenuluiCnd este ingerat n forma dizolvata, arsenul anorganic este rapid absorbit n tractul gastro-intestinal. Studiile au aratat ca dintr-o singura doza de arsenit As (III), din tractul gastrointestinal a fost absorbita o proportie de aproximativ 80-90%. Nu exista date privind biodisponibilitatea arsenului anorganic n variate tipuri de alimente. Arsenul apare a fi putin absorbit prin pielea umana intacta nsa se poate lega de la exterior de piele si par.

9.Biotransformarea(Reducerea arsenatului si metilarea arsenitului)La om, arsenul anorganic este metilat la acidul monometilarsonic - MMA (V) si acidul dimetilarsinic - DMA (V), produsi care sunt mult mai putin reactivi cu constituientii tesuturilor, mai putin toxici acut, si mult mai usor excretati n urina dect formele anorganiceCele mai multe animale metileaza arsenul mult mai eficient si excreta mai putin MMA n urina dect omul.MMA V reductaza, al carei rezultat este MMA III, este o enzima care limiteaza rata biotransformarii As anorganic. Deoarece MMA III este mai toxic dect arsenitul , metilarea As anorganic nu poate fi un proces de detoxifiere, iar MMA III trebuie considerat n cadrul carcinogenicitatii arsenului anorgani.MMA III urinar poate deveni un mijloc util n evaluarea riscurilor asupra sanatatii asociate expunerii la arsenul anorganic.

10.Transportul, distributia si eliminarea arsenului

Arsenul absorbit este transportat n snge pna la nivelul organelor. La subiectii umani expusi la concentratii normale de arsen din mediu, parul si unghiile au avut cele mai mari concentratii de arsen (0,02-1 mg/kg substanta uscata); alte valori ridicate ale concentratiilor au fost gasite la nivelul pielii si plamnilor. La subiectii umani, parul si unghiile au cea mai mare concentratie de arsen (0,02-1 mg/kg de substanta uscata), iar pielea si plamnii au concentratii relativ mari (0,01-1 mg /kg de substanta uscata).Studiile experimentale au aratat ca arsenul anorganic si metabolitii metilati traverseaza placenta .

11.EliminareaCea mai importanta ruta de elimininare a celor mai multi compusi ai arsenului este calea urinara . Timpul biologic de njumatatire este de aproximativ 4 zile. Este usor mai scurt la expunerea la As (V) fata de expunerea la As (III).Metabolitii metilati sunt excretati n urina mai repede dect arsenul anorganic. La om, cca 78% din MMA si 75% din DMA sunt excretati n urina n 4 zile de la ingerarea dozei .Desi arsenul este eliminat din corp n primul rnd prin urina, mici cantitati de arsen sunt eliminate prin alte cai (de ex. piele, transpiratie, par si lapte uman, bila).

12.Modul de actiune al arsenuluiModul de actiune n cazul carcinogenicitatii arsenului nu a fost nca stabilit. Cel mai plauzibil si general mod de actiune este acela de a induce anormalitati cromozomiale numerice si structurale fara a actiona direct asupra ADN ului. Pentru evaluarea riscului de cancer este foarte important sa se faca distinctia ntre genotoxicitate si mutagenicitate.Genotoxicitateaeste un termen mai larg care cuprinde si efectele celulare care nu sunt mostenite. Mutagenicitateadescrie n mod specific producerea de modificari n ADN care pot fi transmise de la o generatie la alta (pentru organisme si celule). Cancerul este o boala genetica care are nevoie de acumularea de mutatii la nivelul ctorva gene (mai ales, oncogene si gene supresoare ale tumorilor) la nivelul unei singure celule, pentru a progresa la tumora. Astfel, mutatiile att directe ct si indirecte, produse de o substanta chimica, reprezinta cel mai pertinent indicator al potentialului de carcinogenicitate.

Bibliografie1. http://www.agir.ro2. http://ro.wikipedia.org/wiki/Arsen3. http://www.messer.ro

3