Цикл мышьяка
| Часть серии о |
| Биогеохимические циклы |
|---|
 |
Цикл мышьяка литосферу (As) — это цикл природного и антропогенного обмена мышьяковистых веществ через атмосферу , биогеохимический , педосферу , гидросферу и биосферу . Хотя мышьяк естественным образом содержится в земной коре в изобилии, длительное воздействие и высокие концентрации мышьяка могут нанести вред здоровью человека. [1] [2]
Резервуары и потоки
[ редактировать ]
Литосфера
[ редактировать ]Крупнейшим резервуаром мышьяка на Земле является литосфера . [2] В земной коре содержится более 200 видов минералов, содержащих мышьяк, в том числе множество сульфидных минералов . [3] Мышьяк богат рудными месторождениями, содержащими арсенопирит (FeAsS) и теннантит . [4] Осадочные породы, содержащие уголь и сланец, также могут содержать высокое содержание мышьяка. [5] Основными потоками мышьяка из литосферы в атмосферу являются вулканические выбросы. [2]
Почва является вторым по величине мировым резервуаром мышьяка. [2] [3] В кислородных условиях As присутствует в почвах в виде арсената (As(III)), который может связываться с гидроксидами Fe(III). [2] Видообразование As в почве зависит от pH почвы и других факторов. Кислые почвы могут содержать арсенат, связанный с алюминием и железом, а основные почвы могут содержать арсенат, связанный с кальцием. [6] Время пребывания As в почвах зависит от типа климата и составляет от 1000 до 3000 лет для умеренного климата. [7]
Гидросфера
[ редактировать ]Пресные и грунтовые воды обычно содержат <1 миллиардную долю As. [2] Концентрация As зависит от pH; кислые условия мобилизуют As при pH <5. [2] Кислородная морская вода содержит As(III) в виде арсената (в среднем 1,7 частей на миллиард). [8] Основные стоки включают седиментацию и субдукцию . [2]
Биосфера
[ редактировать ]Мышьяк естественным образом присутствует в биосфере, его наибольшая концентрация находится в корнях растений. Наземные растения могут содержать до 200 ppm (частей на миллион) As. [6] [7] [9] Морские организмы (например, кольчатые черви и иглокожие ) содержат 6-8 частей на миллион. [7] В организме человека также содержатся следы мышьяка с наибольшими концентрациями в почках и печени (до ~1,5 ppm). [7]
Антропогенные выбросы
[ редактировать ]Человек использует мышьяк в пестицидах , средствах для защиты древесины , при обработке металлов, красках и на угольных электростанциях. [2] Антропогенные остатки и выбросы угольных электростанций, горнодобывающей и металлургической промышленности могут загрязнять реки, озера, ручьи и почву. [1] Антропогенные выбросы возникают в результате производства стали и стекла, а также сжигания лесов и пастбищ. [2] В атмосфере As в основном присутствует в виде твердых частиц, таких как пыль, со временем пребывания от 7 до 10 дней. [10] [11]
Токсичность мышьяка
[ редактировать ]Мышьяк представляет собой металлоид с атомным номером 33, а его обычные степени окисления составляют +3 или +5, как арсенат (As III) и арсенит (As V). [12] Мышьяк в основном встречается в виде органических соединений мышьяка, неорганических соединений мышьяка и газообразного арсина. мышьяка Токсичность зависит от его степени окисления; As(III) более токсичен, чем As(V), из-за его способности связываться с тиоловыми группами белков и ферментов, а также более медленной скорости выведения из организма. [13] Всемирная организация здравоохранения признает, что неорганический мышьяк чрезвычайно токсичен для человека (максимум 10 частей на миллиард EPA в воде) и вреден для водной флоры и фауны. [14]
Арсенопирит (AsFeS) — самый распространенный минерал As на Земле.
Признаками отравления мышьяком являются изменения пигментации кожи. Этот человек испытал отравление загрязненной водой.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Масуда, Харуэ (2018). «Круговорот мышьяка в земной коре и гидросфере: взаимодействие между природным мышьяком и деятельностью человека» . Прогресс в науке о Земле и планетологии . 5 (1): 68. Бибкод : 2018PEPS....5...68M . дои : 10.1186/s40645-018-0224-3 . ISSN 2197-4284 . S2CID 53645300 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к Мачуллат, Йорг (2000). «Мышьяк в геосфере — обзор». Наука об общей окружающей среде . 249 (1–3): 297–312. Бибкод : 2000ScTEn.249..297M . дои : 10.1016/S0048-9697(99)00524-0 . ПМИД 10813460 .
- ^ Перейти обратно: а б Мандал, Б (16 августа 2002 г.). «Мышьяк во всем мире: обзор» . Таланта . 58 (1): 201–235. дои : 10.1016/s0039-9140(02)00268-0 . ISSN 0039-9140 .
- ^ Соединения мышьяка ВОЗ, критерии гигиены окружающей среды 224 . Женева: Всемирная организация здравоохранения. 2001.
- ^ Смедли, Польша; Киннибург, генеральный директор (1 мая 2002 г.). «Обзор источника, поведения и распределения мышьяка в природных водах» (PDF) . Прикладная геохимия . 17 (5): 517–568. Бибкод : 2002ApGC...17..517S . дои : 10.1016/S0883-2927(02)00018-5 . ISSN 0883-2927 . S2CID 55596829 .
- ^ Перейти обратно: а б Фергюсон, Дж (1990). Тяжелые элементы: химия, воздействие на окружающую среду и здоровье . Оксфорд: Пергамон Пресс. п. 614.
- ^ Перейти обратно: а б с д Боуэн, Х. (1979). Экологическая химия элементов . Лондон: Академическая пресса. п. 333.
- ^ Бруланд, К.В. (1983). Микроэлементы в морской воде. В публикации Райли Дж. П., Честер Р., редакторы . Лондон: Академическая пресса. стр. 157–220.
- ^ Рейманн, К; деКаритат, П. (1998). Химические элементы в окружающей среде . Берлин: Шпрингер. п. 398.
- ^ Чилверс, Д; Петерсон, П. (1987). Глобальный круговорот мышьяка. В: Хатчинсон Т.К., Мима К.М., редакторы, Свинец, ртуть, кадмий и мышьяк в окружающей среде . Джон Уайли и сыновья. стр. 279–301.
- ^ Дуче, РА; Лисс, П.С.; Меррилл, Дж.Т.; Атлас, Эль; Буат-Менар, П.; Хикс, Б.Б.; Миллер, Дж. М.; Просперо, Дж. М.; Аримото, Р.; Церковь, ТМ; Эллис, В. (сентябрь 1991 г.). «Атмосферное попадание микроэлементов в мировой океан» (PDF) . Глобальные биогеохимические циклы . 5 (3): 193–259. Бибкод : 1991GBioC...5..193D . дои : 10.1029/91GB01778 .
- ^ Люди., Рабочая группа МАИР по оценке канцерогенных рисков (2012). Обзор канцерогенов для человека . МАИР. ISBN 978-92-832-1320-8 . OCLC 869468074 .
- ^ Майкл., Коснетт (1990). Токсичность мышьяка . Министерство здравоохранения и социальных служб США, Служба общественного здравоохранения, Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний. ОСЛК 25527050 .
- ^ Люди, Рабочая группа МАИР по оценке канцерогенных рисков (2012 г.). МЫШЬЯК И МЫШЬЯКОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ . Международное агентство по исследованию рака.