Мышьяк – опасное, но необходимое вещество. Мышьяк в воде Мышьяк в питьевой воде

Мышьяк не только яд, но и лекарство. Он широко используется как в производстве, так и входит в состав лекарственных средств.

Мышьяк ‒ химический элемент, атомы которого входят в состав органических и неорганических веществ окружающей среды, в промышленные изделия и продукты хозяйственной деятельности человека. Мышьяковистые соединения встречаются:

в горных породах, почве, водных источниках;
дыме, образующемся при сгорании каменного угля, выплавке руды;
морепродуктах, особенно в моллюсках, омарах, креветках, лангустах;
гербицидах – веществах, используемых для уничтожения вредителей;
красящих веществах, консервантах;
на предприятиях кожевенной промышленности;
на заводах по производству стекла, электронных устройств;
на химических производствах.

Причины отравления

Основные причины отравления:

Нарушение человеком правил обращения с ядовитыми веществами.
Употребление в пищу зараженных продуктов или воды.
Попытка убийств или суицида.
Неумышленное отравление.

Влияние соединений мышьяка на организм

Мышьяк и его соединения вызывают поражение всех органов и систем организма. Механизм действия связан с нарушением обмена веществ в организме (обменом серы, селена и фосфора).

Опорно-двигательная система

Действие яда на опорно-двигательную систему организма выражается в мышечных болях, парезах, парестезиях. Может развиваться атрофия мышц, параличи. В тяжелых случаях не исключена гангрена конечностей.

Покровы тела

Попадание мышьяковистых соединений на кожу человека вызывает ее поражение. Через несколько месяцев на коже можно заметить появление гиперпигментации, гиперкератоза (утолщение наружного, рогового слоя эпидермиса). Гиперкератоз в основном проявляется на ладонях и ступнях. При длительном, хроническом отравлении наблюдается расширение кожных кровеносных сосудов, со временем может развиться низкодифференцированный рак кожи. В местах соприкосновения тела с ядом появляются некротические изменения. Через несколько недель после отравления можно увидеть характерные полоски на ногтях. Ногти становятся ломкими. Желтеют склеры, слизистые оболочки, развивается желтуха.

Кровеносная система

Соединения мышьяка изменяют клеточный состав крови человека, вызывают анемию с лейкопенией (снижение количества нейтрофилов) и эозинофилией (увеличение числа эозинофилов). Может развиваться анизоцитоз (изменение размеров клеток крови). Нарушается всасывание фолиевой кислоты, что вызывает нарушение гемодинамики. Происходит паралич капилляров, увеличение их проницаемости, появляются скрытые отеки. Плазма крови выпотевает и накапливается во внутренних органах, проникает в полости тела. Происходит сгущение крови, развивается гипотензия (низкое артериальное давление), нарушается сердечный ритм, развивается сердечная недостаточность.

Нервная система

При остром отравлении у человека развивается энцефалопатия, стопы и пальцы теряют кожную чувствительность. Разрушаются сосуды мозга, развивается геморрагический инсульт. Нарушается память, речь, могут развиваться психозы.

Дыхательная система, клеточное дыхание

При попадании мышьяковистых препаратов в дыхательные пути развивается спазм бронхов, отек легких, который чаще всего заканчивается смертью. Медиками накоплены факты, которые говорят о том, что люди, работающие на производствах с препаратами мышьяка, чаще болеют раком легких. При хроническом отравлении появляется насморк, постоянное слезотечение, затрудненное дыхание. Происходит нарушение клеточного дыхания, снижение энергоресурсов клетки. Развивается ацидоз (нарушение кислотно-щелочного равновесия в сторону закисления), в тканях накапливается молочная и пировиноградная кислоты, вызывающие нарушения тканевого обмена.

Пищеварительная система

Так как мышьяк связывается с веществами пищи, симптомы отравления у человека проявляются не сразу, а только через 10-12 часов. При попадании в пищеварительную систему, действие яда проявляется чувством жжения на губах, чесночным запахом (характерный признак), металлическим привкусом во рту, нарушением глотания, сильной нестерпимой болью в желудке, неукротимой рвотой. Стул становится жидким, водянистым, часто похожим на рисовый отвар. Человека мучает постоянная жажда. При хроническом отравлении человек страдает от стоматита. При воздействии мышьяковистых препаратов на клетки печени, в зависимости от дозы ядовитого вещества, развивается гепатит или цирроз печени. Известно, что соединения мышьяка используют в стоматологии для некротизации пульпы. Медики утверждают, что если вовремя удалять препарат, то отравления не наступает.

Выделительная система

Из-за нарушения капиллярной системы почек нарушается образование мочи, в моче появляется белок. При попадании в организм арсина (соединение мышьяка) моча становится черного цвета. Органы чувств Наблюдается расстройство обоняния, вкуса, зрения.

Эндокринная система

Замечено, что в районах с повышенным содержанием мышьяка в воде у людей чаще встречается эндемический зоб.

Репродуктивная система

Мышьяк оказывает токсическое действие на хромосомы половых клеток. Действие небольших доз мышьяка на организм характеризуется проявлением таких симптомов:

проявляется слабость, озноб;
кровоточивость десен, анемия;
развиваются поносы или запоры;
человек резко худеет, теряет силы;
атрофируются мышцы конечностей;
кожа изменяет цвет, становится серой, затем желтушной;
появляются язвы, шелушение, полосы на ногтях.

Мышьяк имеет свойство накапливаться (кумулироваться) в тканях и системах организма: в волосах, ногтях, коже, во внутренних органах. Выводится мышьяк очень медленно через почки, кишечник.

Биологическая роль мышьяка и его соединений

Роль мышьяка в организме изучена не до конца, но известно, что мышьяк:

принимает участие в усвоении азота, фосфора;
является участником ферментативных реакций;
оказывает влияние на окислительные процессы в митохондриях;
улучшает кроветворение и стимулирует метаболизм.

При недостатке мышьяка замедляется рост и развитие организма, снижается концентрация жиров.

Мышьяк как лекарство

Мышьяк – не только яд, но и лекарство. Некоторые препараты мышьяка входят в состав лекарственных средств и используются для лечения бактериальных и протозойных инфекций:

Аминарзон – применяется для лечения амебиаза, балантидиаза, трихомониаза (протозойных инфекций).
Новарсенол – активен в отношении трипаносом, спирилл, спирохет.
Мышьяковистый ангидрид – применяется при лечении кожных болезней, как некротизирующее средство в стоматологии.
Миарсенол используется для лечения возвратного тифа, малярии, сифилиса.

Оказание первой доврачебной помощи при отравлении

Если произошла интоксикация человека соединениями мышьяка, нужно:

вызвать скорую или неотложную помощь;
вывести человека из зоны действия яда;
чтобы уменьшить действие мышьяка на кожу, яд с поверхности кожи нужно смыть водой с мылом, глаза промыть 2% раствором соды;
сделать промывание желудка двумя литрами воды и четырьмя чайными ложками пищевой соли; дать активированный уголь (одну таблетку на килограмм веса);
при остановке дыхания и сердечной деятельности провести реанимационные мероприятия.

Чтобы вывести полностью токсин из организма, нужна специфическая медицинская помощь, которую можно оказать только в стационаре.

Чтобы не получить отравление мышьяком и его соединениями, нужно строго придерживаться правил работы с ядовитыми веществами, правил хранения. Запрещается хранить яды на кухне, пищевых складах, чтобы они по ошибке не попали в пищу.

Мышьяк - естественный элемент земной коры. В разной степени он содержится практически везде и естественным путём попадает в природные источники из почвы, в процессе разложения растений и животных и при вымывании различных пород. Известно более 200 минералов, содержащих мышьяк - арсенопирит, реальгар, аурипигмент и прочие. Однако самое большое загрязнение природных вод происходит из-за неочищенных стоков промышленных предприятий и использования мышьякосодержащих пестицидов в сельском хозяйстве.

Мышьяк и все его соединения крайне токсичны. По требованиям СанПин концентрация вещества в питьевой воде не должна превышать показатель 0,05 мг/л, однако даже самое малое количество примесей способно привести к очень серьёзным заболеваниям и осложнениям. Воду со следами мышьяка опасно не только пить, но и готовить на ней пищу, использовать её для мытья и водных процедур.

Чем опасен мышьяк?

При острой интоксикации соединениями мышьяка в первое время наблюдается тошнота, рвота, резкие боли в животе, диарея, обезвоживание. Постепенно яд распространяется по всему организму и поражает сердечно-сосудистую систему, приводя к снижению артериального давления и нарушению проводимости в сердечной мышце. Сильно страдает дыхательная система, появляются спазм гортани, отёк лёгких и дыхательная недостаточность. Попадая в желудочно-кишечный тракт мышьяк вызывает эрозии, язвы слизистых оболочек. В крови от этих примесей начинают разрушаться эритроциты, что приводит к внутренним кровоизлияниям и почечной недостаточности. Так же мышьяковые соединения наносят сильный удар по нервной системе, как следствие могут появиться психические расстройства, судороги и кома.

Мышьяк имеет свойство накапливаться в организме человека, что приводит к хроническим отравлениям. Самыми заметными признаками являются изменение кожных покровов - пигментация, гиперкератоз (огрубение), отслаивание эпителия. Из-за сильного негативного воздействия примесей на внутренние органы могут появится такие заболевания как гепатит, энцефалопатия (повреждение коры головного мозга), миокардит, перикардит, ларингит, бронхит, трахеит, анемия. Мышьяк так же нейротоксичен и может приводить к параличу и частичной слепоте. А, накапливаясь в щитовидной железе, провоцирует появление эндемического зоба (значительному увеличению щитовидки, появлению узлов). Мышьяк, так же активно способствует появлению и развитию злокачественных опухолей и меланомы. Эти ядовитые соединения представляют собой значительную угрозу течению беременности и развития плода. Хроническим интоксикациям так же часто сопутствует выпадение волос.

Концентрацию аммиака в питьевой воде можно определить путём химического анализа воды . Особенно важно периодически это делать тем, кто пользуется водой из колодцев и скважин. Для устранения мышьяка и его соединений из воды используют и

Содержание статьи

МЫШЬЯК И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА. Мышьяк – химический элемент V группы периодической таблицы, относится к семейству азота. Мышьяк, вероятно, можно отнести к одному из самых противоречивых химических элементов. Действительно, с одной стороны, это страшный яд: достаточно человеку проглотить ничтожную щепотку его оксида или один раз вдохнуть газообразный мышьяковистый водород, чтобы смертельно отравиться. С другой – некоторые соединения мышьяка не более ядовиты, чем поваренная соль . Сравнительно инертен и чистый мышьяк. Более того, соединения мышьяка применяются в медицине как лекарственные средства. Мышьяком в течение многих веков были отравлены десятки коронованных особ и сотни постылых мужей, и мышьяком же укрепляли здоровье. Ничтожные следы мышьяка в питьевой воде – бедствие для десятков миллионов жителей многих стран, и в то же время мышьяк в значительных количествах содержится в некоторых лечебно-столовых минеральных водах. Соединения мышьяка вызывают рак , и они же используются в онкологии как противоопухолевые препараты.

Подобное противопоставление можно продолжить. Так что же мышьяк для человека – друг или враг? Здесь уместно вспомнить изречение знаменитого средневекового врача Теофраста Бомбаста фон Гоггенгейма (Парацельса): «Все есть яд, и ничто не лишено ядовитости; одна лишь доза делает яд незаметным».

Вероятно, в истории человечества не было химического элемента со столь зловещей репутацией. Мышьяк традиционно ассоциируется с отравой:

У кого нет ножа,
У того есть мышьяк!
В.Хлебников

В прошлом «популярность» этого яда заключалась в его коварности: у него не было запаха и вкуса, а смерть легко объяснялась различными болезнями, особенно если жертву отравляли постепенно:

Ты к ней на чай сходи и сыпь ей в чай мышьяк.
Побольше дозу дай, а начинай с дозинки .
Б.Ахмадулина

Многие столетия мышьяк считался «королем ядов». Было у него еще одно красноречивое название: «порошок для наследников». Не гнушались использовать мышьяк (вернее, его соединения) и для устранения политических противников. Правители некоторых государств (например, в Венеции) держали тайные службы специалистов-отравителей. Особенно широко «применяли» мышьяк в средневековой Франции и Италии. Среди прочих этим ядом был отравлен папа Климент XIV. История сохранила имя некоей Тофаны из Сицилии, страшная профессия которой вынудила ее в конце 17 в. бежать из Палермо в Неаполь. Тофана продавала женщинам, желавшим ускорить смерть своих мужей, бутылочки с жидкостью без запаха, вкуса и цвета. Небольшого количества ее было достаточно, чтобы умертвить человека; смерть наступала медленно и безболезненно. Просто человек постепенно утрачивал силы и аппетит, его постоянно мучила жажда. Жертвы Тофаны исчислялись сотнями. Aqua Tophana – вода Тофаны, по мнению специалистов, представляла собой не что иное, как водный раствор мышьяковой кислоты с добавкой трав.

Мрачной славе мышьяка во многом способствовали и писатели: число жертв этого элемента во всех литературных произведениях, возможно, превышает число фактически погубленных. Агата Кристи , например, в своих бесчисленных детективах травила героев, как правило, мышьяком. Знали об этом яде и далеко от Европы. Полагают, что впервые упомянул о мышьяке как о яде основатель арабской алхимии Джабир ибн Хайян (Гебер), живший в 8–9 вв. В китайской классической литературе, как и в европейской, описаны случаи знаменитых убийств посредством мышьяка.

Действие мышьяка на человека.

В средние века, в конце династии Мин, в Китае была опубликована книга по ремеслам; в ней говорилось, что рабочие, занятые приготовлением мышьяковых пестицидов, не выдерживают более двух лет: у них вылезают волосы, проявляются другие признаки отравления. В современных медицинских справочниках можно прочитать, что мышьяк вызывает при отравлении «общетоксическое (нефротоксическое, гепатотоксическое, энтеротоксическое, нейротоксическое) действие». При остром отравлении, когда в организм попадают сразу десятки или сотни миллиграммов яда, картина напоминает заболевание холерой: сильные боли по всему пищеварительному каналу, рвота и понос, синюшная окраска кожи лица, судороги, нитевидный пульс, затруднение дыхания. Такое отравление часто заканчивается смертью в результате острой сердечно-сосудистой недостаточности. Летальной для 50% людей считается доза от 60 до 200 мг, в зависимости от возраста, пола, массы, состояния здоровья, а также химического состава яда. Смерть наступает в среднем через 10 часов.

Самое ядовитое производное мышьяка – газообразный мышьяковистый водород (арсин) AsH3, один из сильнейших неорганических ядов. При содержании в воздухе всего 0,05 мг/л смертельная доза попадает в организм за полчаса, а концентрация 5 мг/л убивает мгновенно. Активированный уголь сорбирует арсин слабо, поэтому против него обычный противогаз не защитник. В виде простого вещества мышьяк значительно менее опасен ввиду его малой химической активности.

Соединения As(III) в 25–60 раз токсичнее, чем As(V), т.к. они способны связываться с тиольными (сульфгидрильными) группами – SH цистеина и метионина в составе белков-ферментов, блокируя их работу. Газообразный арсин, попадая в кровь через легкие, разрушает эритроциты и повреждает почки; при этом моча становится черной. Смерть может наступить при попадании в легкие всего нескольких миллиграммов арсина.

Иначе проявляется хроническое отравление малыми дозами. Человек постепенно слабеет, страдает от анемии, поносов или запоров; у него наблюдается сероватый цвет лица, исхудание, потеря сил, шелушение кожи и образование язв, кровоточивость десен; постепенно атрофируются мышцы ног и рук, кожа пигментируется и шелушится, в ней возможны злокачественные изменения, а на ногтях появляются характерные полосы. При легких отравлениях наблюдаются потеря аппетита, неприятный вкус во рту, слабость, озноб, ослабление пульса, нарушения сна.

Мышьяк в питьевой воде.

Во второй половине 20-го столетия оказалось, что мышьяком травятся, не подозревая этого, миллионы людей. И получают они отраву не от завистников или нетерпеливых наследников, а из собственного колодца! Мышьяк в питьевой воде стал настоящей экологической проблемой.

Ученые установили, что пагубное воздействие могут оказывать и очень малые дозы мышьяка, если их попадание в организм, например, с пищей или с водой, происходит в течение длительного времени. В 1942 службой здравоохранения США была установлена предельно допустимая концентрация (ПДК) мышьяка в питьевой воде, равная 50 мкг (0,05 мг) в одном литре. Такой же стандарт был принят и Всемирной организаций здравоохранения в 1963. Однако эпидемиологические исследования показали, что даже при такой малой концентрации заметно повышается риск онкологических заболеваний, поэтому в 2002 в США была принята более жесткая норма: не более 10 мкг/л.

Какие же были доводы в пользу такой нормы? В середине 20 в. на Тайване забили тревогу: оказалось, что питьевая вода из глубоких скважин (артезианских колодцев) юго-восточного побережья содержит много мышьяка. Употребление в этих местах «мышьяковой воды» связали с частым в этом регионе так называемым синдромом «черных ног». При этой болезни у человека на конечностях, особенно на ступнях, появляются белые пятна, которые потом становятся коричневыми и, в конце концов, черными. Кожа на этом месте становится грубой, она трескается и покрывается язвами. Если болезнь заходит далеко, то для спасения жизни приходится прибегать к ампутации. Частота этого заболевания начала быстро увеличиваться в 50-е годы, что совпало с бумом бурения артезианских колодцев в сельских районах Тайваня. Как показал анализы, вода в таких колодцах содержала от 100 до 1800 мкг/л мышьяка, т.е. в ряде случаев было 180-кратное превышение новой «американской нормы». Были приняты срочные меры по снабжению населения очищенной водой, и с 1956 число жертв этой страшной болезни начало снижаться.

В 1977 обследование 40 тысяч жителей тех же районов Тайваня преподнесло новый неприятный сюрприз: заболеваемость раком кожи оказалась прямо пропорциональной содержанию мышьяка в колодезной воде. При этом синдром «черных ног» был зафиксирован в 379 случаях, а рака кожи – в 438. Цифры были чудовищны: на тысячу человек приходилось 10,6 случаев рака кожи (причем у мужчин второе чаще, чем у женщин). Четкая корреляция между заболеваемостью и содержанием мышьяка в питьевой воде была обнаружена и в других странах, в том числе в Китае, Индии, Бангладеш, Вьетнаме, США. При этом в воде преобладали неорганические соединения мышьяка, среди которых больше было более опасного трехвалентного. Наиболее высокая концентрация (14 000 мкг/л) была зафиксирована в ряде источников в Бангладеш, где ПДК была превышена в 280 раз. Выпивая всего литр такой воды, человек получает высшую (допустимую лишь в лечебных целях) дозу мышьяка – и так десятилетиями...

Естественно, встал вопрос о том, как очистить воду от мышьяка. Задача эта непростая, если учесть огромные объемы потребляемой воды и ничтожные концентрации в ней мышьяка. Самый простой способ – окислить As(III) до As(V) и снизить, таким образом, токсичность в десятки раз. Очень быстро окисление идет под действием хлора, озона или диоксида марганца. Затем образовавшийся As(V) можно удалить методом коагуляции и соосаждения, который обычно применяется на водопроводных станциях для очистки питьевой воды. Для этого подходят, например, соли алюминия и железа(III). При их добавлении к воде с обычной жесткостью идет реакция

Fe 2 (SO 4) 3 + 3Ca(HCO 3) 2 ® 2Fe(OH) 3 + 3CaSO 4 + 6CO 2 .

Осадок гидроксида металла и захватывает с собой мышьяк. Таким образом, принципиальных затруднений, кроме соответствующих затрат, для очистки воды от мышьяка нет.

Мышьяк в медицине.

Мышьяк, как и многие другие микроэлементы, вероятно, необходим для нормального функционирования организма, хотя окончательно его роль не выяснена. Известно, однако, что полное отсутствие мышьяка в рационе мышей, крыс, овец и свиней снижает репродуктивность, вес новорожденных и скорость прироста массы. В организм человека мышьяк попадает в микродозах со многими продуктами питания. Так, в морепродуктах его содержится в среднем около 5 мг/кг, в мясе и зерновых – 0,5 мг/кг, а вот в овощах и фруктах мышьяка почти нет.

Присутствуя в организме в очень малых количествах, мышьяк благотворно влияет на процессы кроветворения, обмен веществ, скорость роста тканей, толщину костей; предполагают, что микродозы мышьяка повышают устойчивость организма к действию вредных микробов. Лекарственное действие соединений мышьяка заметили давно. В Древнем Китае эликсиром «трех желтых субстанций» – смесью порошков природных минералов – аурипигмента, реальгара (As 4 S 4) и серы лечили душевные расстройства. «Отец медицины» Гиппократ рекомендовал пасту из сульфида мышьяка для лечения язв. В средневековье мышьяковистые лекарства широко применялись для лечения ангин и возвратного тифа. В 16 в. Парацельс рекомендовал для лечения «огнепостоянный мышьяк», представляющий собой арсенат калия.

В начале 13 в. Томас Фаулер, работавший в больнице английского города Стаффорда, ввел в медицинскую практику раствор, который вскоре получил широкое распространение под названием «фаулерова раствора». Это был 1%-ный водно-спиртовой раствор арсенита калия, полученный растворением As 2 O 3 в K 2 CO 3 , с добавкой лаванды (чтобы его не спутали с водой). Его применяли для лечения эпилепсии и астмы, псориаза и экземы, сифилиса и ревматизма, заболеваний нервной системы и даже белокровия (лейкемии). Своего пика лечение мышьяком достигло в 18–19 вв. Но постепенно стала очевидной и его опасность, и применение мышьяка пошло на убыль. Исключение, пожалуй, составил лишь знаменитый «препарат 606» – сальварсан.

Это лекарство было синтезировано в Германии, что неслучайно. Первую декаду 20 в. можно считать золотым веком немецкой медицинской науки, намного опередившей тогда другие страны. Множество молодых врачей со всего мира стекались в Германию для стажировки. Одним из самых ярких лидеров немецкой медицинской и биохимической школы был Пауль Эрлих . Еще в студенческие годы он, изучив случаи свинцового отравления, пришел к выводу о том, что некоторые химические вещества избирательно действуют на определенные ткани человека. Этой теории он придерживался и в дальнейшей своей работе; по его меткому выражению, для каждой болезни следует искать «магическую пулю», которая бы поражала возбудителей, оставаясь сравнительно безвредной для организма.

Эрлих впервые предложил искать новые биологически активные вещества методом скрининга (см . также ХИМИЯ ЛЕКАРСТВ). Так, в поиске эффективного лекарства от сифилиса он синтезировал 605 веществ, не давшие никакого результата. И лишь следующий мышьяксодержащий «препарат 606», полученный в 1909 и названный впоследствии сальварсаном, обладал нужными свойствами – он оказался летальным для микроорганизмов, вызывающих сифилис и ряд других сходных заболеваний. Вместе со своим японским коллегой Сахатиро Хата Эрлих изучил воздействие сальварсана на больных сифилисом. Уже первые опыты, проведенные весной 1910, показали исключительную эффективность этого средства. Его единственная инъекция могла излечить и некоторые тропические болезни, родственные сифилису.

Химики, конечно, тоже заинтересовались этим соединением. До этого ни один медицинский препарат не был так тщательно исследован, как сальварсан. Вначале ему была приписана структура дигидрохлорида 3,3"-диамино-4,4"-дигидроксиарсенобензола с двойной связью:

Правильную формулу установил лишь в 1950-х отечественный химик М.Я.Крафт. Оказалось, что сальварсан имеет полимерное строение, в котором атомы мышьяка связаны друг с другом в цепочку:

Величина Х в зависимости от способа получения может колебаться от 8 до 40.

Как это бывает, не обошлось и без хулителей. Эрлих был даже вынужден судиться с самым злобным из них, и тот был приговорен к тюремному заключению. В то же время Эрлих получил признание, как в своей стране, так и за рубежом: Пруссия пожаловала ему титул «его превосходительства тайного советника», он был избран почетным доктором университетов в Оксфорде, Чикаго, Афинах, стал почетным гражданином Франкфурта-на-Майне, в котором находится институт его имени; в 1908 ему было присвоено звание Нобелевского лауреата по физиологии и медицине.

Мышьяк давно и с успехом используется врачами для эффективного лечения некоторых форм лейкемии – ракового заболевания белых кровяных телец. Однако, длительное применение мышьяка нередко становилось результатом развития других форм раковых заболеваний, включая рак предстательной железы, легких, почек, желчного пузыря и носоглотки. Оказалось, что мышьяк препятствует дупликации гена, который, в свою очередь, подавляет активность одного из ключевых ферментов – теломеразы. В результате возникают различные генетические нарушения. Эти нарушения, с одной стороны становятся возможной причиной ракового перерождения здоровых клеток, а с другой – приводят к отмиранию клеток, уже пораженных раком. Дальнейшие изучения механизма воздействия мышьяка на клетки помогут разработать более совершенные методы лечения раковых заболеваний.

Ключевые слова: адамсит, арсин, криминалистика, люизит, отравляющие вещества, питьевая вода, противоядия, реакция Марша, сальварсан, токсикология, сифилис, Эрлих, яды.

Илья Леенсон

Литература:

Немодрук А.А. Аналитическая химия мышьяка . М., Наука, 1976
Гамагорова В.С. Мышьяк в экологии и биологии . М., Наука, 1993

Сегодня большинство потребителей знают о риске для здоровья, связанным с питьевой водой, содержащей мышьяк (As) даже в малых дозах. Компании, поставляющие промышленное оборудование для очистки и обработки воды , часто сталкиваются с этой проблемой.

Информация о мышьяке

Ранее в США допустимая концентрация мышьяка в воде составляла 0.05 мг/л. В 2001 году этот стандарт был понижен до 0.01 мг/л. Мышьяк - это 33-й элемент в периодической таблице с атомным весом 75. Природный мышьяк является устойчивым изотопом, который содержит 33 протона и 42 нейтрона. Валентность мышьяка составляет -3 (арсениды), 0 (элементарный мышьяк), +3 (арсенит и хлорид мышьяка) и +5 (арсенат), таким образом, он может содержаться во многих неорганических и органических соединениях (например, в метилмышьяковой кислоте и ее солях).

Мышьяк в больших количествах содержится в земной коре. В грунтовых водах он присутствует в виде арсената (AsO3-3) или арсенатовых солей (AsO4-3). Концентрация мышьяка в мировом запасе воды колеблется от менее 0,001 мг/л до более 1 мг/л. Залежи воды с высокой концентрацией мышьяка в основном находятся в северо-восточных и западных частях США.

Мышьяк - это высокотоксичный человеческий канцероген, имеющий свойство хронической токсичности. Неорганический мышьяк (арсенат и арсенит) считается более опасным, чем его органические формы. Мышьяк, попадая в организм человека, может вызвать рак кожи, легких и мочеполовой системы.

Обычно для анализа концентрации мышьяка в воде используют масс-спектрометрию с индуктивно связанной плазмой (предел обнаружения ~0.0001 мг/л) и более старые атомно-абсорбционную спектрометрию с генерацией гидридов и пламенную атомную абсорбцию (пределы обнаружения ~0,001-0,002 мг/л). Также доступны простые в использовании тестовые наборы, которые позволяют произвести быстрые локальные цветовые измерения, которые могут обнаружить концентрацию мышьяка до 0,005 мг/л.

Обычная коагуляция с использованием квасцов или соли трехвалентного железа на установках общественного водопровода может сократить концентрацию мышьяка до менее 0,01 мг/л.
Также эффективно совместное осаждение во время обезжелезивания.
Обратный осмос (арсенат > arsenite), и процессы анионного обмена с использованием продуктов на основе железа и активированного оксида алюминия являются очень эффективным.
Умягчение воды является эффективным методом, если вместе с кальцитом используется магний или железо.
Технологии очистки непосредственно на месте использования экономически выгодны для домов с собственной скважиной.
Бытовые системы очистки воды на месте использования и в точке входа воды в дом с использованием технологий анионного обмена, обратного осмоса и дистилляции. Устройства для очистки в месте использования самые экономически выгодные, потому что они обрабатывают только необходимое для питья и приготовления пищи количество воды.
Бутилированная вода также является одним из вариантов.

Разновидности As

Как уже было сказано, загрязнитель может присутствовать в воде в двух формах: трехвалентный (AsIII или арсенит) или пятивалентный мышьяк (AsV или арсенат). Обычно As(III) можно найти в скважинах, в которых нет достаточного количества кислорода. По сравнению с As(V), As(III) сложнее отфильтровать из-за его заряда - незаряженные частицы As(III) не могут быть эффективно удалены с помощью адсорбции.

Полевые и лабораторные тестирования помогут идентифицировать наличие мышьяка в воде. Дальнейшее тестирование определит его разновидность. Как и с большинством загрязнителей в воде, чем больше Вы знаете о качестве воды, тем эффективнее Вы сможете подобрать систему очистки.

Знание разновидностей присутствующего в воде мышьяка также поможет понять потребителям причину возможных дополнительных затрат. Так, As(III), убрать который намного труднее, требует окисления или другой специфической обработки. Кроме того, владельцы скважин должны понимать, что химический состав их воды может меняться в течение года по различным причинам.

Для многих домовладельцев информация о том, что в их воде присутствует мышьяк в какой-либо форме, может стать шокирующим и неприятным открытием. Хотя проблемы с водой и поиск их решений являются частью повседневной жизни компаний, предоставляющих оборудование для обработки воды, у клиентов может быть более драматическая реакция на положительные тесты мышьяка. Поэтому водные профессионалы должны помочь клиентам трезво и спокойно взглянуть на этот вопрос.

Мышьяк содержится в рыбе и моллюсках, которые, безусловно, являются одной из основных составляющих ежедневного рациона человека. Приблизительно 99 процентов содержащих мышьяк морепродуктов содержат его органические формы, которые менее токсичны, чем неорганические. Также в очень малых количествах он находиться в хлебных злаках, домашней птице, зерне, овощах и молоке. В одной чашке риса может содержаться до 0,0067 мг неорганического мышьяка в зависимости от того, где он был выращен. Рис выращивается в воде, поэтому у него большая вероятность накопить мышьяк из окружающей среды.

Обязанность компаний по продаже очистительного оборудования сообщить своим клиентам о риске для здоровья, связанном с потреблением мышьяка в воде. Известные воздействия на здоровье, связанные с питьевой водой, содержащей мышьяк, включают: повреждения кожи, проблемы с кровеносными системами и повышенный риск заболеваний раком.

По материалам: watertechonline.com

Мышьяк в высоких концентрациях присутствует естественным образом в грунтовых водах целого ряда стран.
Неорганическая форма мышьяка высокотоксична.
Наибольшую угрозу для здоровья людей представляет загрязненная мышьяком вода, используемая для питья, приготовления пищи и орошения продовольственных сельскохозяйственных культур.
Длительное воздействие мышьяка, содержащегося в питьевой воде и пищевых продуктах, может приводить к развитию рака и к поражениям кожи. Также установлена его связь с сердечно-сосудистыми заболеваниями и диабетом. Воздействие мышьяка в утробе матери и в раннем детстве негативно сказывается на умственном развитии детей и коррелирует с более высокой смертностью среди молодежи.
Первоочередным действием в пораженных регионах является предотвращение дальнейшего воздействия мышьяка путем обеспечения безопасного водоснабжения.

Источники воздействия

Мышьяк является естественным элементом земной коры и широко распространен в окружающей среде — в воздухе, воде и почве. Его неорганическая форма высокотоксична.

Люди подвергаются воздействию повышенных концентраций неорганического мышьяка через загрязненную питьевую воду, при использовании загрязненной воды для приготовления пищи и орошения продовольственных сельскохозяйственных культур, во время промышленных процессов, а также при употреблении в пищу загрязненных продуктов и курении табака.

Длительное воздействие мышьяка, содержащегося в питьевой воде и пищевых продуктах, может приводить к хроническому отравлению мышьяком. Наиболее характерными последствиями являются поражения кожи и рак кожи.

Питьевая вода и пищевые продукты

Наибольшую угрозу для здоровья людей представляет мышьяк, содержащийся в грунтовых водах. Неорганический мышьяк в высоких концентрациях присутствуют естественным образом в грунтовых водах целого ряда стран, включая Аргентину, Бангладеш, Индию, Китай, Мексику, Соединенные Штаты Америки и Чили. Источниками воздействия являются питьевая вода, продовольственные сельскохозяйственные культуры, орошаемые загрязненной водой, и пища, приготовленная с использованием загрязненной воды.

Рыба, моллюски, мясо, домашняя птица, молочные и зерновые продукты также могут быть пищевыми источниками мышьяка, хотя уровень воздействия мышьяка, содержащегося в таких продуктах, как правило, гораздо ниже, чем уровень воздействия загрязненных грунтовых вод. В морских продуктах мышьяк, в основном, обнаруживается в своей менее токсичной органической форме.

Промышленные процессы

Мышьяк используется в промышленности в качестве легирующей добавки, а также в технологических процессах по производству стекла, красителей, тканей, бумаги, клея для металлов, консервантов для древесины, а также в производстве боеприпасов. Мышьяк также используется в дубильных процессах и, в ограниченных пределах, в производстве пестицидов, кормовых добавок и фармацевтических препаратов.

Табак

Люди, курящие табак, также могут подвергаться воздействию натурального неорганического мышьяка, содержащегося в табаке, так как табачные растения в значительной мере поглощают мышьяк, естественным образом присутствующий в почве. В прошлом уровни потенциального воздействия мышьяка были гораздо выше, так как табачные растения обычно обрабатывались инсектицидом, содержащим арсенат свинца.

Последствия для здоровья

Доказано, что неорганический мышьяк является канцерогеном и в глобальном масштабе является основным загрязнителем питьевой воды. Мышьяк также встречается в органической форме. Соединения неорганического мышьяка (подобные тем, что обнаруживаются в воде) высокотоксичны, в то время как соединения органического мышьяка (подобные тем, что обнаруживаются в морепродуктах) причиняют меньший вред здоровью.

Острые последствия

Непосредственные симптомы острого отравления мышьяком включают рвоту, боли в области живота и диарею. За ними следуют онемение и покалывание в конечностях, мышечные судороги и, в самых тяжелых случаях, смерть.

Долгосрочное воздействие

Первые симптомы длительного воздействия неорганического мышьяка в высоких концентрациях (например, через питьевую воду или пищевые продукты) обычно проявляются на коже и включают изменения пигментации, повреждения кожи и огрубение кожи на ладонях и ступнях (гиперкератоз). Эти симптомы появляются после воздействия на протяжении, как минимум, пяти лет и могут быть предвестниками рака кожи.

Помимо рака кожи длительное воздействие мышьяка может также вызывать раковые заболевания мочевого пузыря и легких. Международное агентство по изучению рака (МАИР) классифицирует мышьяк и соединения мышьяка в качестве человеческих канцерогенов и также указывает, что мышьяк, содержащийся в питьевой воде, является человеческим канцерогеном.

Другие виды отрицательного воздействия на здоровье, которые могут быть связаны с длительным употреблением неорганического мышьяка, включают влияние на развитие, диабет, заболевание легких и сердечно-сосудистую болезнь. Вызываемый мышьяком инфаркт миокарда, в частности, может быть серьезной причиной чрезмерной смертности. В Китае (провинция Тайвань) воздействие мышьяка связывают с «болезнью черной ноги», которая является тяжелым заболеванием кровеносных сосудов, приводящим к гангрене. Однако в других частях мира эта болезнь не наблюдается, поэтому, возможно, что развитию этой болезни способствует недостаточность питания.

Мышьяк также связан с неблагоприятными исходами беременности и младенческой смертностью, а также с воздействием на здоровье детей (1), а воздействиев во время внутриутробного развития и в раннем возрасте приводит к росту смертности среди молодежи, вызванной различными видами рака, легочными заболеваниями, инфарктом и почечной недостаточностью (2). Множество исследований доказали наличие негативных последствий воздействия мышьяка на умственное развитие, уровень интеллекта и память (3).

Масштабы проблемы

Загрязнение мышьяком грунтовых вод широко распространено, и в целом ряде районов отмечаются значительные уровни загрязнения мышьяком питьевой воды. Сегодня известно, что по меньшей мере 140 миллионов человек в 50 странах пьют воду с концентрацией мышьяка выше рекомендованного ВОЗ уровня 10 мкг/литр (4).

После того, как в 1990-х гг. в Бангладеш была обнаружена широкая распространенность мышьяка в колодезной воде, проблема воздействия мышьяка в этой стране привлекает к себе много внимания. С тех пор достигнут значительный прогресс, и число людей, подвергающихся воздействию мышьяка в концентрациях, превышающих уровень в соответствии со стандартом качества на питьевую воду в Бангладеш, уменьшилось примерно на 40%. Несмотря на эти усилия, по оценкам, в 2012 г. примерно 19 миллионов и 39 миллионов жителей Бангладеш подвергались воздействию мышьяка в концентрациях, превышающих национальный стандарт, равный 50 мкг/литр, и рекомендуемую величину ВОЗ, равную 10 мкг/литр, соответственно (5). В районах Бангладеш, где эта проблема стоит особенно остро, 21,4% всех случаев смерти были вызваны концентрацией мышьяка в питьевой воде выше 10 мкг/литр (6). Аналогичная зависимость последствий от дозы прослеживается и в других районах Бангладеш: эти результаты были объединены с результатами общенационального исследования, и в результате комплексного анализа была получена годовая смертность от мышьяка на уровне 43 000 случаев (7). Национальный исследовательский совет США отметил, что потребление в течение всей жизни питьевой воды, содержащей мышьяк в концентрации 50 мкг/литр (8), может обусловливать дополнительно до 1 на 100 случаев смерти от рака.

Симптомы и признаки, вызываемые длительным воздействием повышенных концентраций неорганического мышьяка, варьируются между отдельными людьми, группами населения и географическими областями. Поэтому, общего определения болезни, вызываемой мышьяком, нет. Это осложняет оценку бремени болезней, связанных с мышьяком.

Метода для разграничения случаев рака, вызванных мышьяком, и раковых заболеваний, обусловленных другими факторами, также нет. В результате, нет надежной оценки масштабов проблемы во всем мире.

В 2010 году Совместный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам (JECFA) сделал переоценку последствий воздействия мышьяка для здоровья людей, приняв во внимание новые данные. JECFA пришел к заключению, что в отношении отдельных районов мира, где уровни содержания неорганического мышьяка в питьевой воде превышают 50-100 мкг/литр, имеются некоторые фактические данные о неблагоприятных последствиях. В отношении других районов, где отмечаются повышенные уровни содержания мышьяка в воде (10-50 мкг/литр), этот комитет отметил, что, несмотря на возможность неблагоприятных последствий, их распространенность незначительна, и это будет сложно выявить в ходе проведения эпидемиологических исследований.

Профилактика и контроль

Первоочередным действием для пораженных регионов является предотвращение дальнейшего воздействия мышьяка путем обеспечения безопасного водоснабжения для питья, приготовления пищи и орошения продовольственных сельскохозяйственных культур. Существует ряд способов для снижения уровней содержания мышьяка в питьевой воде.

Замена источников с высокой концентрацией мышьяка, таких как грунтовые воды, на безопасные с микробиологической точки зрения источники с низкой концентрацией мышьяка, такие как дождевая вода и прошедшая обработку вода из наземных водоемов. Воду с низкой концентрацией мышьяка можно использовать для питья, приготовления пищи и для орошения, в то время как вода с высокой концентрацией мышьяка может быть использована в других целях, например для мытья и стирки белья.
Разграничение источников с высокой и низкой концентрацией мышьяка. Например, можно протестировать воду на уровень содержания мышьяка и окрасить разными цветами колодцы или ручные колонки. В сочетании с эффективным санитарным просвещением это может быть действенной и недорогой мерой для быстрого уменьшения воздействия мышьяка.
Смешивание воды с низкой и высокой концентрацией мышьяка для достижения допустимого уровня содержания мышьяка.
Установка систем для удаления мышьяка — централизованных или индивидуальных — и обеспечение надлежащей утилизации удаленного мышьяка. Технологии для удаления мышьяка включают: окисление, коагуляцию-осаждение, абсорбцию, ионный обмен и мембранные технологии. Возрастает число эффективных и недорогостоящих вариантов устранения мышьяка из небольших и бытовых источников водоснабжения, хотя все еще имеется недостаточно данных о степени, в которой такие системы эффективно используются в течение устойчивых периодов времени.

Для уменьшения воздействия мышьяка на рабочих местах во время производственных процессов необходимы долговременные мероприятия.

Ключевыми факторами для обеспечения успешных мероприятий являются санитарное просвещение и привлечение отдельных сообществ. Необходимо, чтобы члены отдельных сообществ понимали опасности воздействия высоких концентраций мышьяка и знали источники воздействия мышьяка, включая попадание мышьяка в продовольственные сельскохозяйственные культуры (например, рис) из воды, используемой для орошения, и попадание мышьяка в пищу из воды, используемой для ее приготовления.

Необходимо также проводить мониторинг среди групп высокого риска для выявления ранних признаков отравления мышьяком, обычно кожных проблем.

Ответные меры ВОЗ

Мышьяк входит в перечень ВОЗ из десяти химических элементов, представляющих значительные проблемы для общественного здравоохранения. Работа ВОЗ по уменьшению воздействия мышьяка включает установление рекомендуемых величин, изучение фактических данных и предоставление рекомендаций по управлению рисками. ВОЗ публикует рекомендуемую величину в отношении мышьяка в своем «Руководстве по обеспечению качества питьевой воды». Руководство предназначается для использования в качестве основы для регулирования и установления стандартов во всем мире. В настоящее время рекомендованный предел содержания мышьяка в питьевой воде - 10 мкг/литр, хотя эта рекомендация является необязательной по причине практических сложностей, связанных с удалением мышьяка из питьевой воды. Таким образом, следует прилагать все усилия для того, чтобы обеспечивать возможно более низкое содержание мышьяка, желательно ниже рекомендованного уровня, при наличии ресурсов.

Однако миллионы людей во всем мире подвергаются воздействию мышьяка в концентрациях, значительно превышающих рекомендованный уровень (100мкг/литр или выше), и исправление этой ситуации должно стать приоритетной задачей общественного здравоохранения. Если обеспечение рекомендованных концентраций представляет сложности, государства-члены могут устанавливать более высокие или промежуточные уровни в рамках более широкой стратегии постепенного снижения рисков, принимая во внимание местную специфику, имеющиеся ресурсы и риски, связанные с источниками с низкой концентрацией мышьяка, загрязненными на микробиологическом уровне.

Совместная программа ВОЗ/ЮНИСЕФ по мониторингу водоснабжения, санитарии и гигиены осуществляет мониторинг прогресса в направлении достижения глобальных целей в отношении питьевой воды. Согласно новой Повестке дня в области устойчивого развития на период до 2030 г., показатель «безопасного управления службами водоснабжения» требует следить за доступом населения к питьевой воде, свободной от фекального загрязнения и приоритетных химических контаминантов, включая мышьяк.

(1) Association of arsenic with adverse pregnancy outcomes/infant mortality: a systematic review and meta-analysis .
Quansah R, Armah FA, Essumang DK, Luginaah I, Clarke E, Marfoh K, et al. Environ Health Perspect. 2015;123(5):412-21.

(2) In utero and early life arsenic exposure in relation to long-term health and disease.
Toxicol Appl Pharmacol. Farzan SF, Karagas MR, Chen Y. 2013;272(2):384-90.

(3) The developmental neurotoxicity of arsenic: cognitive and behavioral consequences of early life exposure.
Tolins M, Ruchirawat M, Landrigan P. Ann Glob Health. 2014;80(4):303-14.

(4) Arsenic Pollution: A Global Synthesis.
Ravenscroft P, Brammer H, Richards K. Wiley-Blackwell; 2009.

(5) Multiple Indicator Cluster Survey 2012-13: Final Report.
BBS/UNICEF. Dhaka: Bangladesh Bureau of Statistics/UNICEF, 2015.

(6) Arsenic exposure from drinking water, and all-cause and chronic-disease mortalities in Bangladesh (HEALS): a prospective cohort study.
Argos M, Kalra T, Rathouz PJ, Chen Y, Pierce B, Parvez F, et al. The Lancet. 2010;376(9737):252-8.

(7) Arsenic in tube well water in Bangladesh: health and economic impacts and implications for arsenic mitigation.
Flanagan SV, Johnston RB, Zheng Y. Bulletin of the World Health Organization. 2012;90:839-46.