Мышьяк в детском питании и питьевой воде. Мышьяк в воде питьевой
МЫШЬЯК И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА | Энциклопедия Кругосвет
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) Ash4, 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.
В 1834 немецкий физик Роберт Бунзен, который шесть лет работал с очень ядовитым производным какодила и в результате чуть не умер от отравления, обнаружил, что антидотом при отравлении мышьяком может служить свежеосажденный гидроксид железа. В настоящее время средством при остром отравлении мышьяком служит промывание желудка и немедленное введение веществ, содержащих тиольные группы, которые конкурируют с аминокислотами в ферментах и «перехватывают» ионы мышьяка. Среди таких веществ – унитиол SH–Ch3–CH(SH)–Ch3–SO3Na и дитиоглицерин SH–Ch3–CH(SH)–Ch3–OH, известный как БАЛ («британский антилюизит»). Эти соединения образуют с мышьяком более прочные комплексы, чем ферменты и таким образом высвобождают последние из «мышьякового плена».
Не следует думать, что мышьяком травились лишь те, у кого были тайные или явные враги. В прошлом опасность подстерегала людей со стороны внешне безобидных мышьяковистых красок, таких как королевская желтая (измельченный минерал аурипигмент, As2S3), браунгшвейгская зелень (смесь CuSO4, As2O3 и K2CO3), зелень Шееле (кислая медная соль мышьяковой кислоты). Ими красили стены, обои, легкие ткани для бальных платьев, искусственные цветы и даже детские игрушки. К тому же в сырых помещениях плесневый гриб Penicillum brevicaule перерабатывал мышьяковистые краски в ядовитый газ с чесночным запахом – триметиларсин. Конечно, такое применение мышьяковых соединений давно запрещено (в России – с 1867). В настоящее время опасности подвергаются рабочие некоторых металлургических предприятий, вдыхающие мышьяковую пыль, сельскохозяйственные рабочие, имеющие дело с мышьяковыми инсектицидами. Немытые фрукты и овощи, обработанные такими пестицидами, также могут вызвать отравление. Токсичность различных соединений мышьяка снижается в ряду: арсины > арсениты > арсенаты > металлический мышьяк.
Устойчивость к мышьяку индивидуальна и может достигать поразительного уровня. Так, с середины 19 в. крестьяне из австрийской провинции Штирия в течение нескольких поколений принимали мышьяк в небольших дозах «для улучшения цвета лица, повышения аппетита, облегчения дыхания и профилактики болезней». Снадобья с мышьяком они доставали через коробейников, которые покупали их у рабочих стекольных заводов в венгерской части империи. Как выяснилось, это были оксид мышьяка, его сульфид или порошок чистого мышьяка. Начинали эти удивительные «арсенофаги» с ежедневного приема одного грана (32 мг), постепенно повышая затем дозу. Сообщалось, что один крестьянин потреблял несколько раз в неделю по четыре грана (0,26 г), а другой – по шесть гран (0,39 г) мышьяка, то есть по три заведомо летальные дозы! Многие не верили таким сообщениям, считая, что жители Штирии используют какое-то другое вещество. Однако наличие мышьяка в «лекарстве» и его регулярное употребление подтвердил К.Маклаган, который в 1864 опубликовал результаты своих исследований (включая даже анализ мочи крестьян) в «Эдинбургском медицинском журнале».
Значит, люди (по крайней мере, некоторые) могут выработать невосприимчивость к мышьяку? Вспоминается легенда о знаменитом парфянском царе Митридате (2–1 вв. до н.э.): опасаясь быть отравленным, он принимал разные яды, постепенно увеличивая дозу, так что когда ему угрожала смерть от врагов, он не смог отравиться, и ему пришлось броситься на меч. Известна адаптация людей и животных и к другим ядам. В этом вопросе еще много неясного, так как эксперименты на людях никто, понятно, не проводит.
Мышьяк и криминалистика.
Долгое время отравление мышьяком могло сойти с рук отравителям, поскольку не было надежных способов установления причины отравления. Так, официально Наполеон умер от рака желудка. Но, когда спустя полтора столетия после его смерти, проанализировали волосы императора, состриженные еще при его жизни, в них обнаружили мышьяк в количестве около 0,001% – примерно в 13 раз больше нормального содержания, но что слишком мало для отравления. Однако до сих пор идут споры по поводу того, связано ли повышенное содержание мышьяка в волосах с преднамеренным отравлением или это просто стечение обстоятельств (мышьяк мог содержаться в зеленой краске обоев, а также в обычных для того времени лекарственных препаратах). Более определенные данные были получены относительно отравления мышьяком в 1872 первого американского исследователя Арктики Ч.Ф.Холла, в волосах которого почти через сто лет после смерти также нашли повышенное содержание мышьяка.
Массовые случаи случайного и намеренного отравления мышьяком побудили ученых разрабатывать методы обнаружения отравы. Английский физик и химик Роберт Бойль для обнаружения соединений мышьяка использовал хлорид ртути; один из основоположников аналитической химии шведский химик и минералог Торнберн Улаф Бергман (1735–1784) обратил внимание на образование желтого осадка сульфида мышьяка; шведский химик Карл Вильгельм Шееле обнаруживал мышьяк по запаху при восстановлении его соединений цинком в кислой среде. Однако судьи в те времена не принимали такие сомнительные с их точки зрения доказательства, как какие-то осадки или запахи. Кроме того, эти аналитические реакции были неспецифическими: их могли дать и другие элементы. Судьям нужно было предъявить чистый мышьяк!
Это смог сделать английский химик Джеймс Марш (1794–1846), который работал в Королевской Военной академии и был ассистентом знаменитого физика Майкла Фарадея. Марш открыл чувствительную для тех времен реакцию на мышьяк. Свою методику он разработал после неудачного выступления в суде в качестве эксперта по делу об отравлении мышьяком, когда судьи потребовали выделить из трупа мышьяк в чистом виде. Методику анализа Марш опубликовал в 1836 в «Новом Эдинбургском философском журнале». В ее основу Марш положил открытую Шееле реакцию, в результате которой образуется арсин, например, As2O3 + 6Zn + 6h3SO4 ® 2Ash4 + 6ZnSO4 + 3h3O.
Марш обнаружил, что арсин при нагревании (до 300–400ERROR С) разлагается на мышьяк и водород. Газообразные продукты реакции, содержащие арсин, пропускались через стеклянную трубку, конец которой сильно нагревался горелкой. На выходе трубки Марш поместил фарфоровую пластинку, и на ее белой поверхности хорошо был виден осевший мышьяк в виде блестящего металлического зеркала. Этот простой прибор позволил умелому химику обнаруживать мышьяк в микрограммовых количествах – до 0,001 мг. Однако другие химики вскоре выяснили, что реакция Марша может привести к ошибке, поскольку такое же зеркало образуется и в присутствии сурьмы. Марш попытался найти реакцию, позволяющую различить эти элементы. На исследуемое пятно он наносил каплю воды и держал ее на небольшом расстоянии от пламени. В этих условиях мышьяк быстро окислялся до растворимой в воде мышьяковистой кислоты. При обработке этого раствора нитратом серебра появлялась желтая муть в результате реакции
HAsO2 + 3AgNO3 + h3O ® Ag3AsO3 + 3HNO3.
Эта реакция характерна для мышьяка, но не для сурьмы. Спустя столетие немецкий химик Г.Локерман еще в десять раз увеличил чувствительность пробы Марша, доведя ее до 0,0001 мг мышьяка. Интересно, что такая чувствительность могла приводить к положительной пробе, даже когда мышьяка в анализируемом объекте заведомо не было; оказалось, что следы этого элемента часто содержатся в реактивах – кислоте и цинке!
Больших успехов в практическом применении методики Марша достиг знаменитый парижский профессор химии, знаток медицины, основатель науки токсикологии Матео Хосе Бонавентура Орфила (1787–1853). Испанец по происхождению, он, несмотря на настойчивые требования своего правительства вернуться на родину, остался во Франции, где и провел свои пионерские исследования почти всех известных в то время ядов. Его книга Общая токсикология, написанная еще в наполеоновские времена и переведенная на многие языки, даже в конце века не утратила своего значения. Уже через 4 года после публикации Марша, в 1840, Орфила использовал новый метод в громком криминальном деле, за которым следила общественность не только Франции, но и всего мира. Некая Мари Лафарж вышла замуж по расчету. Однако сразу после свадьбы выяснилось, что, рассказывая о своем состоянии, жених обманывал невесту, поскольку сам хотел женитьбой поправить свое отчаянное финансовое положение. Расплата наступила быстро; Мари в несколько приемов купила в аптеке мышьяк якобы для уничтожения крыс, и вскоре все было кончено. Несмотря на подозрения родственников несчастного, врач не смог вовремя распознать симптомы отравления. После похорон вдову обвинили в преднамеренном убийстве. В ходе следствия провели исследования остатков содержимого желудка покойного. Нескольким экспертам не удалось обнаружить там ничего подозрительного. Но когда за дело взялся Орфила, успевший в совершенстве овладеть методом Марша, все стало ясно: в каждом исследуемом образце он обнаружил высокие концентрации мышьяка. Вдова была осуждена.
Орфила, уже в качестве научного исследования, проанализировал содержание мышьяка во многих природных объектах. Используя исключительную чувствительность методики Марша, он установил, что мышьяк весьма распространен в природе и содержится во многих образцах, хотя и в очень малых количествах. По современным данным, в 1 т земной коры присутствует в среднем 5 г мышьяка. Орфила обнаружил мышьяк даже в растительных и животных организмах. В организме человека мышьяк содержится в разных органах, но накапливается в основном в волосах (до 1,9 мг/кг) и в ногтях (до 2,9 мг/кг). Это связано, вероятно, с высоким содержанием сернистых соединений в кератине – белковом веществе этих тканей, а мышьяк с такими соединениями образует прочные связи. Меньше всего мышьяка в сердце (менее 0,07 мг/кг), селезенке и мозге (менее 0,14 мг/кг).
Прошел век, и 21 июля 1949 французская полиция арестовала по аналогичному подозрению Мари Бернар, которую прозвали «черной вдовой из Лудена». Ее обвинили в отравлении в 1947 своего мужа и еще 11 человек. Но на этот раз все оказалось намного сложнее: процесс длился более десяти лет, но доказать виновность Бернар не удалось, хотя на местном кладбище обнаружили все трупы с признаками отравления мышьяком. Защита с помощью чувствительной пробы Марша установила, что за многие годы после смерти мышьяк мог проникнуть в останки и накопиться там с помощью микроорганизмов через содержащие мышьяк почвенные воды. К экспертизе привлекли даже нобелевского лауреата Фредерика Жолио-Кюри, поскольку при анализах использовали также радиоактивный метод. Оказалось, что на месте многих кладбищ раньше были поля, которые обрабатывали пестицидами, содержащими мышьяк. Ранее Орфила обнаруживал мышьяк в костях людей, которые никак не могли быть отравлены. Выяснилось также, что один из соседей Бернар отравил свою собаку мышьяком, но спустя два года, когда останки собаки выкопали, эксперты-криминалисты не обнаружили в них даже следов мышьяка. В результате таких противоречивых данных суду в 1961 пришлось, в конце концов, оправдать Бернар.
«Военный мышьяк».
После начала применения в ходе Первой мировой войны хлора и других отравляющих газов, химики разных стран начали разрабатывать еще более смертоносное химическое оружие. Большое внимание они, конечно, уделили мышьяку. В 1918 американский химик У.Дж.Льюис в поисках новых компонентов для химического оружия провел реакцию ацетилена с хлоридом мышьяка в присутствии хлорида алюминия. В результате у него образовалась темно-бурая жидкость с запахом герани, которая содержала в виде основного компонента b-хлорвинилдихлорарсин: AsCl3 + C2h3 ® ClCH=CHAsCl2, а также b,b'-дихлордивинилдихлорарсин (ClCH=CH)2AsCl2 и b,b',b''-трихлортривиниларсин (ClCH=CH)3As. Эта приятно пахнущая смесь, названная по имени химика люизитом, обладала ужасным кожно-нарывным, общеядовитым и раздражающим действием. Уже в концентрации 0,3 мг/м3 пары люизита вызывают раздражение верхних дыхательных путей, а при увеличении концентрации – поражение глаз, кожи и смерть. При попадании на кожу капелек люизита он быстро впитывается в нее, нарушая ход многих биохимических процессов и вызывая тяжелейшее поражение организма, особенно сосудистой системы. Это обстоятельство в свое время дало повод американцам назвать люизит «росой смерти».
Вскоре были синтезированы и другие мышьяковые отравляющие вещества. В их числе была группа веществ раздражающего действия, ее типичные представители – дифенилхлорарсин (С6Н5)2АsСl, дифенилцианарсин (C6H5)2AsCN, адамсит:
Вещества этой группы избирательно действуют на нервные окончания слизистых оболочек – главным образом оболочек верхних дыхательных путей. Это вызывает рефлекторную реакцию организма освободиться от раздражителя, чихая или кашляя. В отличие от слезоточивых отравляющих веществ, эти вещества даже при легком отравлении действуют и после того, как пораженный выбрался из отравленной атмосферы. В течение нескольких часов человека сотрясает мучительный кашель, появляется боль в груди и в голове, начинают непроизвольно течь слезы. Возникает рвота, одышка, чувство страха; все это доводит до совершенного изнурения. И вдобавок эти вещества вызывают общее отравление организма.
К счастью, люизит и другие мышьяковые отравляющие вещества не успели применить в войне, но во всех странах, в том числе и в СССР, люизит накопили в огромных количествах – десятки тысяч тонн. Обезвредить его безопасным способом непросто. Один из способов – окисление до малотоксичных мышьяковых кислот:
ClCH=CHAsCl2 + h3O2 ® CHAs(O)(OH)2 + 2HCl;
другой путь – хлорирование с образованием AsCl3, который находит применение в промышленности (см. МЫШЬЯК).
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
Fe2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 ® 2Fe(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2.
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 (As4S4) 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 As2O3 в K2CO3, 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.
Успешное применение в медицинской практике сальварсана ознаменовало начало новой эпохи в медицине – химиотерапии, т.е. лечения инфекционных, паразитарных и опухолевых заболеваний химическими веществами, которые нарушают жизнедеятельность возбудителя болезни или воздействуют на опухолевую клетку. Сальварсан оказался первой «магической пулей»: он убивал бледную спирохету – возбудитель сифилиса. И до появления антибиотиков только сальварсан и его производные помогали держать под контролем эту болезнь. В результате во всем мире началось массовое применение сальварсана – весьма эффективного и сравнительно безопасного препарата, несмотря на высокое содержание в нем мышьяка.
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.
Успех Эрлиха инициировал синтез 32 000 мышьякорганических соединений с целью изучения их антибактериального действия. В результате на смену сальварсану пришли другие мышьяковистые препараты, более эффективные и менее токсичные. Некоторые из них в течение многих лет находили применение для лечения сифилиса, сонной болезни и родственных паразитарных заболеваний. Так, в нашей стране производные и аналоги сальварсана (новарсенол, миарсенол, осарсол, трипарсамид и др.) были исключены из Государственного реестра лекарственных средств лишь в 1998. Однако, именно с сальварсана, который использовался в течение нескольких десятилетий, началась современная эра химиотерапии. В настоящее время в медицинской практике используют, в основном, неорганические соединения мышьяка: мышьяковистый ангидрид As2O3, арсенит калия KAsO2, гидроарсенат натрия Na2HАsO47h3O. Эти вещества (в минимальных дозах) тормозят окислительные процессы в организме, усиливают кроветворение, их назначают внутрь в качестве общеукрепляющего и тонизирующего средства. Те же вещества – как наружное – назначают при некоторых кожных заболеваниях. Именно мышьяк и его соединения придают некоторым минеральным водам целебное действие. Высшая суточная доза таких препаратов – 15 мг. Мышьяковистая кислота входит в состав пасты, которую врач вводит на 1–2 дня в больной, чтобы «убить нерв»; после этого зуб можно безболезненно долечить.
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
www.krugosvet.ru
Мышьяк в колодезной воде / Здоровье / Независимая газета
Воду в колодцах надо проверять.
Фото Николаса Титкова
До недавнего времени считалось, что мышьяк в малых количествах не приносит вреда человеческому организму. Однако последние научные работы показали, что даже низкие дозы мышьяка в питьевой воде и пище могут увеличить риск возникновения и развития сердечно-сосудистых заболеваний, диабета и некоторых видов рака. Об этом пишет доктор медицины Эндрю Вейл, обозреватель медицинских проблем в американских СМИ.
В сентябре 2013 года в журнале «Анналы внутренней медицины» были опубликованы результаты многолетнего исследования, в котором участвовали 3,5 тыс. мужчин и женщин в возрасте от 45 до 74 лет, уроженцы США из штатов Аризона, Оклахома, Северная и Южная Дакота.
В 1989–1991 годах испытуемых, у которых в пробах мочи был найден мышьяк, всесторонне обследовали. Спустя 20 лет тех же пациентов вновь обследовали и обнаружилось, что между наличием выявленного когда-то мышьяка в моче и сердечно-сосудистыми заболеваниями, которыми к тому времени страдали эти люди, существует очень тесная корреляция.
Для чистоты результатов исследователи учли и другие факторы, которые могли повлиять на данные эксперимента. Они выясняли, курит ли пациент, сколько он весит, каков уровень холестерина в его крови, нет ли у него скачков артериального давления и диабета. Так, исключив влияние побочных факторов, ученые пришли к выводу, что употребление мышьяка напрямую связано с возникновением заболеваний сердца.
В питьевой воде в тех штатах США, где жили испытуемые, концентрация мышьяка варьируется от низкой до средней (от 10 до 100 мкг/л). Это выше верхней границы нормы (до 10 мкг/л), рекомендованной Агентством по защите окружающей среды США.
Участники эксперимента наблюдались вплоть до 2008 года. У 32% из них был самый высокий уровень мышьяка в моче, и они более других страдали сердечно-сосудистыми заболеваниями. 65% участников той же группы умерли от заболеваний сердца.
Наверное, все же нельзя считать, что исследование, о котором идет речь, доказало, что именно мышьяк оказался причиной развития сердечно-сосудистых заболеваний. Тем не менее связь между мышьяком в организме, болезнями сердца и другими заболеваниями прослеживается с достаточной очевидностью.
Об этом свидетельствуют и результаты других научных работ.
Два университета США – Чикагский и Колумбийский – провели исследование в Бангладеш (стране, где грунтовые воды, используемые для питья, заражены природным мышьяком). В ходе этого исследования выяснилось, что концентрация мышьяка в 120 частей на миллиард, то есть в 12 раз превышающая пороговую «безопасную» дозу, оказывает вредное воздействие на легкие. Изменения в легких были определены как «прогрессирующие и необратимые». Такие изменения в легких наблюдались у заядлых курильщиков со стажем в десятки лет. Даже более низкие концентрации мышьяка – 19 частей на миллиард – вызывали нарушения в функционировании легких.
Городские муниципалитеты регулярно проверяют питьевую воду и следят, чтобы концентрация мышьяка в ней не превышала пороговый уровень (не более 10 мкг/л). Но вот колодезная вода, которой пользуются около 60 млн американцев (15 млн домов), либо вообще не проверялась на наличие в ней вредных минералов, либо проверялась крайне редко, в основном в тех случаях, когда люди жаловались, что вода приобрела неприятных вкус или запах.
Кроме мышьяка, даже следы таких минералов, как уран, марганец, хром, бор и барий, могут оказать вредное воздействие на организм.
В 2011 году были опубликованы данные геологического обследования. Выяснилось, что самая высокая концентрация мышьяка в колодезной воде наблюдается в восточных штатах, включая Мэн, Нью-Гемпшир и Массачусетс. Достаточно высокая концентрация мышьяка обнаружена в Сакраменто, Лос-Анджелесе и других районах Калифорнии, в Западной Неваде и в районе Феникса (столица штата Аризона), в штате Техас, на берегах реки Рио-Гранде в Новой Мексике, а также в некоторых районах Иллинойса, Огайо, южной Флориды и Нью-Джерси.
Управление США по контролю над пищевой и медицинской продукцией в 2013 году установило, что пороговая «безопасная» доза для неорганического мышьяка в яблочном соке (так же, как в питьевой воде) составляет 10 частей на миллиард. Было также объявлено, что мышьяк присутствует и в других фруктовых соках, а кроме того, в рисе и некоторых других зерновых, которые впитывают мышьяк из почвы. Управление предложило ввести норму пороговой дозы до 10 мкг (то же, что 10 частей на миллиард) для минеральной воды. Такую же пороговую дозу предложило Агентство защиты окружающей среды (EPA) для питьевой воды.
Если проверка показала, что уровень мышьяка в воде выше порогового, EPA может потребовать от поставщиков сообщить об этом потребителям не позднее, чем в течение 30 дней. Поставщик должен будет предоставить альтернативный источник питьевой воды, пока его основной источник не будет очищен от мышьяка.
Наличие мышьяка в колодцах с водой объясняется естественными причинами: эрозия почвы, естественные месторождения, содержащие этот элемент. Но может быть и результатом человеческой деятельности (промышленные отходы или вредные вещества, смываемые водой с сельскохозяйственных полей и садов).
EPA рекомендует перед употреблением колодезной воды исследовать ее состав, чтобы убедиться, что наличие в ней пестицидов, органических химикатов, бактерий типа коли, нитратов, тяжелых металлов и других вредных веществ не превышает установленные пороговые нормы. Такие проверки необходимо осуществлять ежегодно.
Чтобы в воде не было мышьяка, нужно произвести несколько очистительных операций. Самостоятельно сделать это невозможно. При кипячении мышьяк не только не исчезнет, его концентрация возрастет. Не принесет желаемых результатов и обработка воды хлоркой. Очищением воды могут заниматься только специальные службы.
www.ng.ru
ВОЗ | Мышьяк
Основные факты
- 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. Такое воздействие также неблагоприятно сказывается на развитии и ассоциируется с сердечно-сосудистыми заболеваниями, нейротоксичностью и диабетом.
- 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 неорганического мышьяка, главным образом при питье загрязненной воды, потреблении пиши, приготовленной с использованием такой воды, или при потреблении в пищу продовольственных культур, орошаемых водой с высоким содержанием мышьяка, 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
Мышьяк встречается в неорганической и органической формах. 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, нейротоксичность, 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 детей1 -- имеются некоторые свидетельства отрицательного воздействия на когнитивное развитие.
Масштабы проблемы
Загрязнение мышьяком грунтовых вод широко распространено, и в целом ряде районов отмечаются значительные уровни загрязнения мышьяком питьевой воды.
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, 20 миллионов и 45 миллионов жителей Бангладеш подвергаются риску воздействия мышьяка в концентрациях, превышающих национальный стандарт, равный 50 мкг/литр, и рекомендуемую величину ВОЗ, равную 10 мкг/литр, соответственно.2
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 рекомендуемый допустимый уровень содержания мышьяка в питьевой воде равен 10 мкг/литр, однако эта рекомендуемая величина предназначается в качестве ориентира с учетом трудностей в измерении и практических трудностей в удалении мышьяка из питьевой воды. Там, где обеспечить рекомендуемую величину сложно, государства-члены могут устанавливать в качестве стандартов более высокие величины, принимая во внимание местные обстоятельства, ресурсы и риски, связанные с источниками с низкой концентрацией мышьяка, загрязненными с микробиологической точки зрения.
Совместная программа ВОЗ/ЮНИСЕФ по мониторингу водоснабжения и санитарии 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., предложенный показатель «безопасного управления службами водоснабжения» требует следить за доступом населения к питьевой воде, свободной от фекального загрязнения и приоритетных химических контаминантов, включая мышьяк.
1 Quansah R, Armah FA, Essumang DK, Luginaah I, Clarke E, Marfoh K, et al. Association of arsenic with adverse pregnancy outcomes/infant mortality: a systematic review and meta-analysis. Environ Health Perspect. 2015;123(5):412-21.
2 Flanagan, SV, Johnston RB and Zheng Y (2012). Arsenic in tube well water in Bangladesh: health and economic impacts and implications for arsenic mitigation. Bull World Health Organ 90:839-846.
www.who.int
Очистка воды от мышьяка
Здравствуйте, вопрос специалисту:
Подскажите, как можно убрать из воды мышьяк? В интернете не нашел ответа.
Здравствуйте, Дмитрий!
Мышьяк – это загрязняющее вещество подземных вод, которое можно найти во многих регионах мира. По своему количеству в земной коре он находится на 20 месте, а по количеству в теле человека – на 12. Не имея вкуса и запаха, мышьяк широко используется в качестве пропиточного состава для древесины и яда для уничтожения сорняков, крыс и насекомых.
Даже в малых концентрациях он токсичен для людей. Однако растворимость мышьяка в воде настолько мала, что его присутствие в воде обычно связано с разработкой месторождений или с металлургическими процессами в районе водосброса; кроме того, мышьяк может попасть в воду вместе с поверхностными стоками с сельскохозяйственных площадей, на которых в качестве промышленных ядов использовались вещества, содержащие мышьяк.
Мышьяк может существовать в воде в двух формах: трёхвалентный мышьяк, известный как As3+, и пятивалентный мышьяк, известный как As5+. Обе эти формы можно удалить с помощью соответствующих методов очистки – адсорбции, тонного обмена, обратного осмоса и др.
В коллоидном состоянии мышьяк может быть удален в процессе обычных операций по очистке воды. Согласно Федеральным нормам общее содержание мышьяка в воде систем хозяйственно-бытового водоснабжения не должно превышать 0,1 мг/л. Если это вещество органического происхождения, то его можно удалить путем окисления органического вещества с последующей коагуляцией или путем адсорбции, например, гранулированным активированным углем.
Хлор, добавляемый организациями коммунального водоснабжения, преобразует As3+ в As5+, который можно удалить с помощью cистемы Питьевой Воды Кинетико Плюс Делюкс или Аппарата-Очистителя Воды Purefecta. Водопроводным системам, не содержащим хлор, например, частным скважинам или некоторым типам коммунального водоснабжения, использующим подземные воды, необходима дополнительная фильтрация с использованием ещё одного добавочного картриджа для питьевой воды, так как мышьяк может быть в разных формах. Другим решение является система защиты от мышьяка во всём доме - Arsenic Guard™ system, которая удаляет мышьяк из всей системы водоснабжения дома, а не только из питьевой воды.
Другой эффективный способ удаления мышьяка из воды основан на способности наночастиц оксида железа (ржавчины) взаимодействовать с ионами мышьяка, которые потом удаляются с помощью магнитной обработки.
Рис. Ионы мышьяка взаимодействуют с наночастицей ржавчины
Неожиданное открытие магнитных взаимодействий между наночастицами ржавчины привело к появлению революционной, дешевой технологии очистки питьевой воды от мышьяка. Исследователи из США (Rice University's Center for Biological and Environmental Nanotechnology - CBEN) описывают эту технологию в журнале «Science».
Отравленная мышьяком вода – это проблема, которая касается многих стран. По оценкам Всемирного банка 2005 года, 65 миллионов людей в юго-восточной Азии страдает от проблем со здоровьем, вызванным отравлением мышьяком питьевой воды. Эту технологию ждут миллионы людей в Индии, Бангладеше и других развивающихся странах, в которых ежегодно регистрируют тысячи случаев отравления мышьяком.
Эта проблема возникает из-за того, что в Азии в 70-е годы прошлого века были построены подземные «трубчатые колодцы», которые оказались источником существующего в природе мышьяка.
Технология очистки CBEN's очень проста, она не требует электричества, которого и нет во многих населенных пунктах. Ржавчина хорошо поглощает мышьяк. Используя наночастицы оксида железа, ученые убедились, что они хорошо притягивают ионы мышьяка. После такой очистки небольшие магниты способны убрать из воды и сами частицы оксида железа с мышьяком.
Наночастицы оксида железа, использованные в экспериментах CBEN достаточно дорогие и их нужно получать с помощью специальных методов, но ученые из Rice разрабатывают новые подходы для их производства, для чего используют бытовую ржавчину и оливковое масло, которые можно найти на любой кухне.
К.х.н. О.В. Мосин
www.o8ode.ru
Хлор, свинец, мышьяк - что содержится в воде, которую вы пьете
Принимая душ или наливая воду из-под крана в стакан, мы редко задумываемся, что такие простые действия доступны далеко не всем жителям нашей планеты. Более двух миллиардов людей вынуждены пить воду, содержащую пестициды, ртуть, отходы и другие вредные вещества.
В благополучных странах существуют строгие стандарты, предъявляемые к питевой воде. Но иногда "и на старуху бывает поруха". Какие именно, медицинскому порталу WebMD рассказала Сабрина Фелсон, доктор медицинских наук, сертифицированный специалист в области внутренних заболеваний.
Из школьного курса химии каждый помнит формулу воды - h3O. Она расщепляет питательные вещества до таких форм, которые могут быть легко усвоены нашим организмом. Вода же доставляет эти питательные вещества ко всем клеткам, тканям и органам, и вообще - играет важную роль в поддержании водно-солевого баланса в теле человека.
А также выполняет функцию своеобразного амортизатора, защищающего наши органы и кости. Как-никак, она составляет до 75% веса человеческого тела.
Вот почему так важно знать, какую именно воду вы пьете, и что делать, если с водой что-то не так.
Как правило, питьевая вода из-под крана содержит:
Хлор
Водопроводную воду хлорируют, чтобы уничтожить содержащиеся в ней микробы. Считается, что в малых количествах он безопасен. Но иногда вы можете чувствовать запах или привкус хлора в питьевой воде, тогда воду лучше лишний раз прокипятить.
Фториды
Иногда в воду добавляют фториды – химические соединения фтора с другими элементами. Содержание вторидов невысоко – всего один к миллиону. Специалисты считают это одним из величеайших достижений общественного здравоохранения в 20 веке, хотя бы потому, что фтор помогает защитить ваши зубы от разрушения.
Натрий
Старая добрая соль. Она содержится даже в питьевой воде. Но ее не должно быть много, ведь большую часть соли вы получаете вместе с пищей.
Если вы страдаете заболеваниями так или иначе связанными с употреблением соли – высокое давление, диабет – проверьте содержание соли в питьевой воде.
Мышьяк
Звучит устрашающе, но мышьяк может содержаться в воде, особенно в колодезной. Если вы используете воду из водопровода, компания-поставщик должна контролировать уровень мышьяка в этой воде, так что повода для беспокойства быть не должно.
Но если воду вы берете из колодца и других природных источников, обязательно проверьте ее на наличие этого вещества. В больших количествах мышьяк может провоцировать развитие сердечных заболеваний, диабета, рака и замедлять умственное развитие детей.
Свинец
Компания, поставляющая вам воду, не всегда может заметить наличие в ней свинца. Все дело в том, что свинец может попадать в воду из старых труб в вашем собственном доме.
Устранить его можно с помощью фильтра для воды. Но не забывайте регулярно менять фильтр, со свинцом шутки плохи.
КОГДА СТОИТ ПРОКИПЯТИТЬ?
Надежные системы фильтрации, как правило, удаляют из воды большую часть тяжелых металов и бактерий.
Если вы сомневаетесь в надежности и безопасности вашей водопроводной системы, воду лучше прокипятить. И на всякий случай помните, что если в вашем регионе случилось наводнение или прорвало трубу, в водопроводную воду могут попасть бактерии, вирусы и другие болезнетворные организмы.
Такую воду необходимо прокипятить перед употреблением. Достаточно трех минут, чтобы вся зараза погибла. Только учитывайте, что системы фильтрации лишают воду не только вредных, но и полезных веществ, таких как фториды.
КОЛОДЕЗНАЯ ВОДА
Если вы используете воду из колодца, она должна пройти проверку на наличие пестицидов, органических химических веществ и тяжелых металлов. Кроме того, воду из колодца необходимо ежегодно тестировать на содержание химических удобрений и определенных видов бактерий.
Иначе вода, содержащая вредные вещества и микроорганизмы, может стать причиной многиз болезней.
БУТИЛИРОВАННАЯ ВОДА
Обычно она безопасна. Но не безопаснее обычной воды из крана. Если, конечно, в вашем регионе есть надежная система очистки водопроводной воды. Вам решать, стоит ли переплачивать за бутилированную воду.
К слову, некоторое время назад Росконтроль проверили 12 популярных видов питьевой и минеральной воды. И уже на первом же этапе тестирования экспертов ждали неприятные сюрпризы.
Важнейший показатель безопасности питьевой воды — содержание в ней микроорганизмов. Эксперты определили сразу несколько показателей загрязнения воды - содержание ионов аммония и перманганатную окисляемость. Превышение норм по этим показателям говорит о том, что в воду мог попасть бензин, керосин, фенолы, пестициды и другие вредные вещества. По результатам испытаний требованиям безопасности не соответствуют марки (читать дальше)
ТАКЖЕ ПО ТЕМЕ:
Вода из бутылок - польза или вред?
Как правило, 80 процентов бутилированной воды «из природных источников» настолько хорошо очищены, что в них не остается ни вредных, ни полезных веществ. Вреда она, конечно, не нанесет. Но и пользы тоже... Грубо говоря, там нет нужного количества кальция, отвечающего за состояние костей и зубов, и магния, необходимого для работы сердца. А в водопроводной воде содержится необходимое количество минералов и микроэлементов, которое живительно действует на организм. Конечно, если ее предварительно очистить от вредных примесей. Сейчас, кстати, многие производители честно пишут на своих бутылках - «Разлито из источников централизованного водоснабжения». Проще говоря, из-под крана (подробнее)
www.kp.ru
Мышьяк в детском питании и питьевой воде.
Хотя мы давно знаем о токсичности мышьяка, воздействие на здоровье его низких уровней известно намного меньше. Какова опасность небольших доз мышьяка, потребляемых в течение долгого времени? Должны ли волноваться родители по поводу присутствия мышьяка в детских кашах, фруктовом соке или питьевой воде?Как мышьяк попадает в воду и продукты питания?
Мышьяк встречается в природе в двух формах: органическая и неорганическая. Неорганический мышьяк естественным образом присутствует в земной коре, он соединяется с кислородом и натрием. Неорганический мышьяк растворяется в воде. Из-за этого он может впитываться корнями растений. Кроме того, мышьяк — составная часть пестицидов. Органический мышьяк в соединении с углеродом встречается в морепродуктах. Исследования показывают, что такой мышьяк существенно менее токсичнее неорганического.
Какие продукты могут содержать высокие уровни мышьяка?
В настоящее время у Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) нет норм по уровню содержания мышьяка в рисе. Но после недавних скандалов, FDA предложило ввести пороговый уровень содержания мышьяка в детских рисовых кашах в 100 частей на миллиард. Это позволит запретить продажу продуктов, в которых уровень мышьяка выше установленного порога.
FDA заявляет, что около половины детского питания из риса не превышает предложенный порог. К сожалению, эти заявления означают, что в половине детского питания содержание мышьяка выше этого порога. FDA не изучало уровни мышьяка в других продуктах питания из риса. Так как детские рисовые каши рекомендуют в качестве первой твёрдой пищи для малышей, минимизация содержания мышьяка должна стать безусловным приоритетом.
К другим продуктам, содержащим значительные уровни мышьяка, относятся яблочные и грушевые соки. Во время исследования, проводимого FDA в 2005-2011 годах, было обнаружено, что в соке и концентратах мышьяк содержится в пропорциях 45 частей на миллиард для яблок и 124 частей на миллиард для груш. Основной источник мышьяка в этих фруктах - пестициды, которыми опыляют сады. В 2013 году FDA предложило ввести пороговый уровень мышьяка для яблочного сока — 10 частей на миллиард.
Как мышьяк попадает в рис?
Поскольку рис во время своего роста впитывает очень много воды, он поглощает и больше мышьяка, чем другие зерновые культуры (пшеница, овёс или рожь). Коричневый рис, как правило, содержит более высокие концентрации мышьяка, чем белый рис, так как мышьяк большей частью накапливается во внешних слоях, которые удаляются в белом рисе. Исследования показали, что рис, выращенный в южно-центральных районах США, содержит более высокие уровни мышьяка, чем рис, выращенный в других штатах и странах.
По данным исследования 2007 года, вероятная причина этого — массовое использование содержащих мышьяк пестицидов для борьбы с насекомыми-вредителями, уничтожающими хлопок. В 1930-1960-х на каждый акр полей выливалось 10-15 фунтов пестицидов.Химикаты с мышьяком также использовались для уменьшения мусора при механизированной уборке хлопка. Эти химикаты иссушали листья, которые опадали до начала сбора урожая. Эти химикаты применялись в объёмах 3-4,5 фунта на акр.
Например, в Техасе естественной нормой содержания мышьяка в почве считается 6 частей на миллион. Но из-за массового использования пестицидов и прочих содержащих мышьяк химикатов, концентрация мышьяка на техасских полях составляет более 40 частей на миллион. Поэтому выращивание риса на полях, которые в прошлом использовались для выращивания хлопка, приводит к высоким уровням мышьяка в рисе.
Как мышьяк влияет на здоровье?
В отличие от свинца, мышьяк не накапливается в организме, и большая его часть выводится через мочу через несколько часов. Оставшийся мышьяк откладывается в волосах, ногтях, коже, и в меньшей степени, в костях и зубах. Воздействие мышьяка на организм зависит от формы мышьяка и органов человека.Неорганический мышьяк оказывает долгосрочное серьёзное воздействие на кожу, мочевой пузырь, почки, нервную систему, он вызывает рак лёгких, диабет, сердечнососудистые заболевания.
Я сам проводил исследования по вопросам влияния мышьяка на беременных. Исследования показали, что мышьяк негативно влияет на развитие плода. Опыты на животных показали, что мышьяк может приводить к врождённым дефектам и прерыванию беременности. Изучение воздействия мышьяка на людей показали, что среди тех, кто живёт около металлургических заводов, более часты случаи мертворождений из-за повышенного содержания мышьяка в воздухе, пыли и питьевой воде.
Наличие мышьяка в рисе давно известно. Например, исследование 2012 года показало, что у американских детей, которые едят рис, более высокие уровни мышьяка в моче. То же самое было зафиксировано и в исследовании 2016 года среди малышей, которых кормят детской рисовой кашей. Тем не менее, сейчас очень мало проводится исследований на тему неблагоприятных последствий кормления рисом.
Когда дело доходит до воздействия мышьяка на здоровье детей, большая часть наших знаний касается только воды с высоким содержанием мышьяка (более 50 мкг/л). 1 мкг/л эквивалентен капле в цистерне с водой. Например, согласно исследованиям бангладешских детей, такие концентрации мышьяка приводят к снижению интеллекта.
Исследование американских детей также обнаружили снижение у них интеллекта, но в этом случае концентрации мышьяка были ниже (около 5 мкг/л). На данный момент Агентство по охране окружающей среды установило пороговый уровень мышьяка в питьевой воде в 10 мкг/л. Вышеупомянутое исследование доказывает, что это слишком завышенный уровень, который угрожает здоровью детей.
Сокращение воздействия мышьяка.
Можно сократить воздействие мышьяка, уменьшив потребление риса, особенно среди детей. Количество мышьяка можно также сократить с помощью варки риса в большом количестве воды. К сожалению, это приводит к уменьшению не только мышьяка, но и всех питательных веществ в рисе.Потребители могут ориентироваться на рис из штатов, в которых отмечается низкое содержание мышьяка, например, из Калифорнии.
Как и в любой области научных исследований, связанных с проблемами со здоровьем, очень важно не перегнуть палку и правильно оценивать перспективы.Конечно, рис — полезный продукт, содержащий большое количество питательных веществ. Это основной продукт питания для большинства жителей планеты. Детское питание из риса — важная составляющая сбалансированной детской диеты. Однако, рис не должен быть единственным зерновым продуктом для детского питания.
Источник: Should We Worry About Arsenic in Baby Cereal and Drinking Water?, Stuart Shalat, Conversation, alternet.org, April 28, 2016.
antizoomby.livejournal.com
Мышьяк в детском питании и питьевой воде
Хотя большинство людей мало знают о химикатах и ядах, практически все знают, что мышьяк — это плохо. Ещё в первом веке н. э. было известно, что мышьяк — сильно действующий яд. В XIV–XV веках, во времена правления Борджиа, этот яд усовершенствовали и широко использовали для уничтожения политических противников. Мышьяк присутствует в грунтовой воде во многих местах по всему миру, и поэтому он легко попадает в нашу еду и напитки. Именно поэтому мышьяк обнаруживается даже в детском питании.
Хотя мы давно знаем о токсичности мышьяка, воздействие на здоровье его низких уровней известно намного меньше. Какова опасность небольших доз мышьяка, потребляемых в течение долгого времени? Должны ли волноваться родители по поводу присутствия мышьяка в детских кашах, фруктовом соке или питьевой воде?
Как мышьяк попадает в воду и продукты питания?
Мышьяк встречается в природе в двух формах: органическая и неорганическая. Неорганический мышьяк естественным образом присутствует в земной коре, он соединяется с кислородом и натрием. Неорганический мышьяк растворяется в воде. Из-за этого он может впитываться корнями растений. Кроме того, мышьяк — составная часть пестицидов. Органический мышьяк в соединении с углеродом встречается в морепродуктах. Исследования показывают, что такой мышьяк существенно менее токсичнее неорганического.
Какие продукты могут содержать высокие уровни мышьяка?
В настоящее время у Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) нет норм по уровню содержания мышьяка в рисе. Но после недавних скандалов, FDA предложило ввести пороговый уровень содержания мышьяка в детских рисовых кашах в 100 частей на миллиард. Это позволит запретить продажу продуктов, в которых уровень мышьяка выше установленного порога.
FDA заявляет, что около половины детского питания из риса не превышает предложенный порог. К сожалению, эти заявления означают, что в половине детского питания содержание мышьяка выше этого порога. FDA не изучало уровни мышьяка в других продуктах питания из риса. Так как детские рисовые каши рекомендуют в качестве первой твёрдой пищи для малышей, минимизация содержания мышьяка должна стать безусловным приоритетом.
К другим продуктам, содержащим значительные уровни мышьяка, относятся яблочные и грушевые соки. Во время исследования, проводимого FDA в 2005–2011 годах, было обнаружено, что в соке и концентратах мышьяк содержится в пропорциях 45 частей на миллиард для яблок и 124 частей на миллиард для груш. Основной источник мышьяка в этих фруктах — пестициды, которыми опыляют сады. В 2013 году FDA предложило ввести пороговый уровень мышьяка для яблочного сока — 10 частей на миллиард.
Как мышьяк попадает в рис?
Поскольку рис во время своего роста впитывает очень много воды, он поглощает и больше мышьяка, чем другие зерновые культуры (пшеница, овёс или рожь). Коричневый рис, как правило, содержит более высокие концентрации мышьяка, чем белый рис, так как мышьяк большей частью накапливается во внешних слоях, которые удаляются в белом рисе. Исследования показали, что рис, выращенный в южно-центральных районах США, содержит более высокие уровни мышьяка, чем рис, выращенный в других штатах и странах.
По данным исследования 2007 года, вероятная причина этого — массовое использование содержащих мышьяк пестицидов для борьбы с насекомыми-вредителями, уничтожающими хлопок. В 1930–1960-х на каждый акр полей выливалось 10–15 фунтов пестицидов.Химикаты с мышьяком также использовались для уменьшения мусора при механизированной уборке хлопка. Эти химикаты иссушали листья, которые опадали до начала сбора урожая. Эти химикаты применялись в объёмах 3–4,5 фунта на акр.
Например, в Техасе естественной нормой содержания мышьяка в почве считается 6 частей на миллион. Но из-за массового использования пестицидов и прочих содержащих мышьяк химикатов, концентрация мышьяка на техасских полях составляет более 40 частей на миллион. Поэтому выращивание риса на полях, которые в прошлом использовались для выращивания хлопка, приводит к высоким уровням мышьяка в рисе.
Как мышьяк влияет на здоровье?
В отличие от свинца, мышьяк не накапливается в организме, и большая его часть выводится через мочу через несколько часов. Оставшийся мышьяк откладывается в волосах, ногтях, коже, и в меньшей степени, в костях и зубах. Воздействие мышьяка на организм зависит от формы мышьяка и органов человека.
Неорганический мышьяк оказывает долгосрочное серьёзное воздействие на кожу, мочевой пузырь, почки, нервную систему, он вызывает рак лёгких, диабет, сердечнососудистые заболевания.
Я сам проводил исследования по вопросам влияния мышьяка на беременных. Исследования показали, что мышьяк негативно влияет на развитие плода. Опыты на животных показали, что мышьяк может приводить к врождённым дефектам и прерыванию беременности. Изучение воздействия мышьяка на людей показали, что среди тех, кто живёт около металлургических заводов, более часты случаи мертворождений из-за повышенного содержания мышьяка в воздухе, пыли и питьевой воде.
Наличие мышьяка в рисе давно известно. Например, исследование 2012 года показало, что у американских детей, которые едят рис, более высокие уровни мышьяка в моче. То же самое было зафиксировано и в исследовании 2016 года среди малышей, которых кормят детской рисовой кашей. Тем не менее, сейчас очень мало проводится исследований на тему неблагоприятных последствий кормления рисом.
Когда дело доходит до воздействия мышьяка на здоровье детей, большая часть наших знаний касается только воды с высоким содержанием мышьяка (более 50 мкг/л). 1 мкг/л эквивалентен капле в цистерне с водой. Например, согласно исследованиям бангладешских детей, такие концентрации мышьяка приводят к снижению интеллекта.
Исследование американских детей также обнаружили снижение у них интеллекта, но в этом случае концентрации мышьяка были ниже (около 5 мкг/л). На данный момент Агентство по охране окружающей среды установило пороговый уровень мышьяка в питьевой воде в 10 мкг/л. Вышеупомянутое исследование доказывает, что это слишком завышенный уровень, который угрожает здоровью детей.
Сокращение воздействия мышьяка
Можно сократить воздействие мышьяка, уменьшив потребление риса, особенно среди детей. Количество мышьяка можно также сократить с помощью варки риса в большом количестве воды. К сожалению, это приводит к уменьшению не только мышьяка, но и всех питательных веществ в рисе.Потребители могут ориентироваться на рис из штатов, в которых отмечается низкое содержание мышьяка, например, из Калифорнии.
Как и в любой области научных исследований, связанных с проблемами со здоровьем, очень важно не перегнуть палку и правильно оценивать перспективы.
Конечно, рис — полезный продукт, содержащий большое количество питательных веществ. Это основной продукт питания для большинства жителей планеты. Детское питание из риса — важная составляющая сбалансированной детской диеты. Однако, рис не должен быть единственным зерновым продуктом для детского питания.
ruvesna.ru
