آرسنیک

آرسنیک در طول تاریخ چه کاربردهایی داشته است؟

قرن هفدهم

سفید کردن پوست در اروپا که بسیار خطرناک بوده و در طول کمتر از دو سال به سرطان شدید پوستی تبدیل میشده

قرن نوزدهم

رنگ دادن به شیرینی ها

قرن بیستم

آفت کشی باغات

در دوره معاصر

در IC ها و مدار های کامپیوتری

در درمان برخی بیماری ها

آرسنیک

آرسنیک
← ژرمانیوم | سلنیوم →
33 پ ↑ مانند ↓ Sb 33 به عنوان
ظاهر یک ماده ساده
آرسنیک عنصری
خواص اتم
نام، نماد، شماره	آرسنیک / آرسنیکوم (ع)، 33
گروه ، دوره ، بلوک	15 (تیغ. 5)، 4، عنصر p
جرم اتمی ( جرم مولی )	74.92160 (2) [1]   a. e. m. ( g / mol )
پیکربندی الکترونیکی	[Ar] 3d 10 4s 2 4p 3 1s 2 2s 2 2p 6 3s 4s 2 3 3p 6 10 2 4p 3d
شعاع اتم	ساعت 139 بعد از ظهر
خواص شیمیایی
شعاع کووالانسی	ساعت 120 شب
شعاع یونی	+5 e : 46, −3 e : 222 PM
الکترونگاتیوی	2.18 [2] (مقیاس پالینگ)
پتانسیل الکترود	0
حالت های اکسیداسیون	-3، +3، +5
انرژی یونیزاسیون (الکترون اول)	946.2 (9.81) کیلوژول / مول ( eV )
خواص ترمودینامیکی یک ماده ساده
چگالی (در n.a. )	5.73 (آرسنیک خاکستری) گرم در سانتی متر مکعب
دمای جوش	متعالی . 886 K
نقطه سه گانه	1090 K (817 درجه سانتیگراد )، 3700 کیلو پاسکال
عود. گرمای همجوشی	(خاکستری) 24.44 کیلوژول بر مول
عود. گرمای تبخیر	32.4 کیلوژول بر مول
ظرفیت گرمایی مولی	25.05 [3] J/(K mol)
حجم مولی	13.1 سانتی متر در مول
شبکه کریستالی یک ماده ساده
ساختار مشبک	سه ضلعی
پارامترهای شبکه	a = 0.4123 نانومتر، α =54.17 درجه
دمای دبای	285 K
سایر خصوصیات
رسانایی گرمایی	(300 K) 50.2 W/(m K)
شماره CAS	7440-38-2

33	آرسنیک
مانند 74,9216
3d 10 4s 2 4p 3

آرسنیک ( نماد شیمیایی – As ، از لات.   Arsenicum ) یک عنصر شیمیایی از گروه 15 است (طبق طبقه بندی قدیمی – زیرگروه اصلی گروه پنجم ، VA)، دوره چهارم سیستم تناوبی عناصر شیمیایی D.I. مندلیف با عدد اتمی 33.

ماده ساده آرسنیک فلزی شکننده یک نیمه به رنگ فولادی با رنگ مایل به سبز (در یک اصلاح آلوتروپیک خاکستری) است. سمی و سرطان زا است .

محتوا

 

• 1 تاریخچه
• 2 ریشه شناسی
• 3 بودن در طبیعت
  • 3.1 سپرده ها
• 4 ایزوتوپ
• 5 خواص شیمیایی
• 6 گرفتن
• 7 کاربرد
• 8 نقش بیولوژیکی و عمل فیزیولوژیکی
  • 8.1 سمیت
  • 8.2 سم شناسی
  • 8.3 در طب سنتی
  • 8.4 در پزشکی قانونی
  • 8.5 زندگی مبتنی بر آرسنیک
• 9 آلودگی آرسنیک
• 10 همچنین ببینید
• 11 یادداشت
• 12 ادبیات
• 13 پیوند

تاریخچه

آرسنیک یکی از قدیمی ترین عناصر مورد استفاده بشر است. سولفیدهای آرسنیک As 2 S 3 و As 4 S 4 ، به اصطلاح orpiment (“آرسنیک”) و realgar آشنا بودند ، برای رومیان و یونانیان . این مواد سمی هستند.

آرسنیک یکی از عناصر موجود در طبیعت به صورت آزاد است . می توان آن را نسبتاً به راحتی از ترکیبات جدا کرد. بنابراین، تاریخ نمی داند چه کسی برای اولین بار آرسنیک عنصری را در حالت آزاد دریافت کرده است. بسیاری نقش کاشف را به آلبرتوس مگنوس کیمیاگر نسبت می دهند . نوشته های پاراسلسوس همچنین تولید آرسنیک از واکنش آرسنیک با پوسته تخم مرغ را توصیف می کند . بسیاری از مورخان علم معتقدند که فلز آرسنیک خیلی زودتر به دست آمده است، اما نوعی جیوه بومی در نظر گرفته شده است . این را می توان با این واقعیت توضیح داد که سولفید آرسنیک بسیار شبیه به ماده معدنی جیوه بود. رهاسازی از آن مانند آزاد شدن جیوه بسیار آسان بود. در اروپا و آسیا شناخته شده است آرسنیک عنصری از قرون وسطی . چینی ها آن را از سنگ معدن بدست آوردند. برخلاف اروپایی ها، آنها می توانستند مرگ ناشی از مسمومیت با آرسنیک را تشخیص دهند. اما این روش تحلیل به زمان حال نرسیده است. اروپایی ها خیلی دیرتر و برای اولین بار یاد گرفتند که شروع مرگ در صورت مسمومیت با آرسنیک را تعیین کنند جیمز مارش . این واکنش هنوز در حال استفاده است.

آرسنیک گاهی در سنگ معدن قلع یافت می شود . در ادبیات چینی قرون وسطی، مرگ افرادی که از ظروف اسپند آب یا شراب می‌نوشیدند به دلیل وجود آرسنیک در آنها توصیف شده است. برای مدت نسبتا طولانی، مردم خود آرسنیک و اکسید آن را اشتباه می گرفتند و آنها را با یک ماده اشتباه می گرفتند. برطرف شد این سوء تفاهم توسط گئورگ برانت و آنتوان لوران لاووازیه و ثابت کردند که اینها مواد متفاوتی هستند و آرسنیک یک عنصر شیمیایی مستقل است. اکسید آرسنیک از دیرباز برای از بین بردن جوندگان استفاده می شود. از این رو منشاء نام روسی عنصر است. از کلمات “موش” و “زهر” می آید. [ منبع مشخص نشده 1817 روز ]

ریشه شناسی

نام آرسنیک در زبان روسی از کلمه “موش” گرفته شده است، در ارتباط با استفاده از ترکیبات آن برای نابودی موش و موش [ 4] . نام یونانی ἀρσενικόν از فارسی زرنیخ (zarnik) گرفته شده است – ” زیر رنگ زرد “. ریشه شناسی عامیانه به یونانی های دیگر باز می گردد. ἀρσενικός – مذکر [5] .

نام لاتین arsenicum یک وام مستقیم از یونانی ἀρσενικόν است . در سال 1789، A. Lavoisier در فهرست عناصر شیمیایی قرار داد آرسنیک را با نام آرسنیک [6] .

بودن در طبیعت

آرسنیک یک عنصر کمیاب است. محتوای پوسته زمین 1.7⋅10-4 ٪ وزنی است. در آب دریا 0.003 میلی گرم در لیتر [7] . این عنصر گاهی اوقات در طبیعت به شکل بومی خود یافت می شود، این کانی به شکل پوسته های خاکستری براق فلزی یا توده های متراکم متشکل از دانه های کوچک است.

حدود 200 ماده معدنی حاوی آرسنیک شناخته شده است. در غلظت های کوچک، اغلب با سنگ معدن سرب، مس و نقره همراه است . دو کانی طبیعی آرسنیک به شکل سولفیدها (ترکیبات دوتایی با گوگرد AsS شفاف نارنجی قرمز ) بسیار رایج هستند: Realgar زرد لیمویی و رنگ As 2 S 3 . یک ماده معدنی با اهمیت صنعتی برای تولید آرسنیک – آرسنوپیریت (آرسنیک پیریت) FeAsS یا FeS 2 FeAs 2 (46٪ As)، آرسنیک پیریت – لولینگیت (FeAs 2 ) (72.8٪ As)، اسکورودیت FeAsO 4 (27 -36٪ ). مانند). بیشتر آرسنیک به طور اتفاقی در طی فرآوری طلای حاوی آرسنیک ، سرب-روی، پیریت مس و سایر سنگ‌های معدنی استخراج می‌شود.

سپرده ها

کانی صنعتی اصلی آرسنیک آرسنوپیریت FeAsS است. وجود دارد ذخایر بزرگ مس – آرسنیک در گرجستان ، آسیای مرکزی و قزاقستان ، در ایالات متحده آمریکا ، سوئد ، نروژ و ژاپن ، آرسنیک – کبالت – در کانادا ، آرسنیک – قلع – در بولیوی و انگلیس . علاوه بر این، ذخایر طلا- آرسنیک در ایالات متحده آمریکا و فرانسه شناخته شده است . روسیه دارای ذخایر متعدد آرسنیک در یاکوتیا ، اورال ، سیبری ، ترانس بایکالیا و چوکوتکا است [8] .

ایزوتوپ ها

33 ایزوتوپ و حداقل 10 حالت برانگیخته ایزومرهای هسته ای شناخته شده است . از این ایزوتوپ ها، تنها 75 ایزوتوپ As پایدار است و آرسنیک طبیعی به تنهایی از این ایزوتوپ تشکیل شده است. طولانی ترین ایزوتوپ رادیواکتیو ۷۳ As دارای نیمه عمر ۸۰.۳ روز است.

خواص شیمیایی

تشکیل می دهد با حرارت دادن قوی، آرسنیک می سوزد و اکسید آرسنیک (III) را که در آب کم محلول است، اما با آن واکنش می دهد و هیدروکسید آرسنیک (III) یا اسید آرسنیک را تشکیل می دهد . عوامل اکسید کننده قوی مانند کلر عنصر را به اسید آرسنیک تبدیل می کند که نمک های آن بسیار شبیه به فسفات های مربوطه است . با کلسینه کردن این اسید، اکسید آرسنیک (V) بدست می آید . در طی احیای ترکیبات آرسنیک، گاز آرسین تشکیل می شود [9] .

دریافت

کشف روشی برای بدست آوردن آرسنیک فلزی (آرسنیک خاکستری) به آلبرت کبیر کیمیاگر قرون وسطایی نسبت داده می شود که در قرن سیزدهم می زیست. با این حال، خیلی زودتر، کیمیاگران یونانی و عربی توانستند آرسنیک آزاد را با حرارت دادن “آرسنیک سفید” ( تری اکسید آرسنیک ) با مواد آلی مختلف به دست آورند.

راه های زیادی برای به دست آوردن آرسنیک وجود دارد: تصعید آرسنیک طبیعی، تجزیه حرارتی پیریت آرسنیک، کاهش انیدرید آرسنیک و غیره.

در حال حاضر، برای به دست آوردن آرسنیک فلزی، آرسنوپیریت اغلب در کوره های صدا خفه کن بدون دسترسی به هوا گرم می شود. در این حالت آرسنیک آزاد می شود که بخارات آن متراکم شده و در لوله های آهنی که از کوره ها و در گیرنده های سرامیکی مخصوص می آید به آرسنیک جامد تبدیل می شود. سپس باقیمانده در کوره ها با دسترسی به هوا گرم می شود و سپس آرسنیک به As 2 O 3 اکسید می شود . آرسنیک فلزی در مقادیر نسبتاً کمی به دست می آید و قسمت اصلی سنگ معدن حاوی آرسنیک به آرسنیک سفید، یعنی به تری اکسید آرسنیک – انیدرید آرسنیک As 2 O 3 پردازش می شود .

روش اصلی تولید بو دادن سنگ معدن سولفید و به دنبال آن احیای اکسید با زغال سنگ (کربن) است [10] :

2 آ س 2 اس 3   +   9 O 2   → تی o سی   6 اس O 2 ↑ +   2 آ س 2 O 3  

آ س 2 O 3   +   3 سی   → تی o سی   2 آ س   +   3 سی O ↑

این بخش تکمیل نشده است . آن به پروژه کمک خواهید کرد شما با تصحیح و تکمیل .

برنامه

از آرسنیک برای آلیاژسازی آلیاژهای سرب استفاده می‌شود که برای تهیه گلوله استفاده می‌شود، زیرا هنگام ریخته‌گری به روش برج، قطرات آلیاژ آرسنیک-سرب شکل کاملاً کروی پیدا می‌کنند و علاوه بر این، استحکام و سختی سرب را نیز به‌دست می‌آورند. افزایش قابل توجهی [ شفاف سازی ] .

آرسنیک با خلوص بالا (99.9999%) برای سنتز تعدادی از مواد نیمه هادی مفید و مهم – آرسنیدها (به عنوان مثال، آرسنید گالیم ) و سایر مواد نیمه هادی با شبکه کریستالی مانند مخلوط روی استفاده می شود .

ترکیبات سولفید آرسنیک – اورپیمنت و رئالگار – در نقاشی به عنوان رنگ و در صنعت چرم سازی به عنوان وسیله ای برای از بین بردن مو از روی پوست استفاده می شود.

در فن‌آوری‌های آتش‌نشانی ، از Realgar برای تولید آتش یونانی یا آتش هندی (بنگالی) استفاده می‌شود، که زمانی اتفاق می‌افتد که مخلوطی از Realgar با گوگرد و نیترات سفید روشن ایجاد می‌کند می‌سوزد (در هنگام سوختن شعله‌ای ).

برخی از ترکیبات ارگانو عنصر آرسنیک هستند عوامل جنگ شیمیایی ، مانند لویزیت .

در آغاز قرن بیستم، برخی از مشتقات کاکودیل ، به عنوان مثال، سالوارسان مورد استفاده قرار گرفت ، برای درمان سیفلیس ، به مرور زمان، این داروها از کاربرد پزشکی برای درمان سیفلیس توسط سایر داروها، کمتر سمی و مؤثرتر، جایگزین شدند. حاوی آرسنیک نیست

. برخی از ترکیبات آرسنیک در دوزهای بسیار کم به عنوان دارو برای مبارزه با کم خونی و تعدادی از بیماری‌های دیگر استفاده می‌شوند، زیرا از نظر بالینی اثر محرک قابل توجهی بر روی تعدادی از سیستم‌های بدن، به‌ویژه، بر روی مغز استخوان قرمز و سیستم عصبی مرکزی دارند با توجه به ظهور داروهای مشابه و برتر، ترکیبات محلول آرسنیک از اواسط اواخر دهه 80 قرن بیستم عملاً از عمل پزشکی ناپدید شدند. از ترکیبات معدنی آرسنیک، انیدرید آرسنیک را می توان در پزشکی برای تهیه قرص و در دندانپزشکی به صورت خمیر به عنوان داروی نکروز کننده استفاده کرد. استفاده می شد این دارو معمولاً و به اصطلاح عامیانه “آرسنیک” نامیده می شد و در دندانپزشکی برای نکروز موضعی عصب دندان (به پالپیت مراجعه کنید ). در حال حاضر (2015)، آماده سازی آرسنیک به دلیل سمی بودن به ندرت در دندانپزشکی استفاده می شود. در حال حاضر روش های دیگری برای نکروز بدون درد عصب دندان تحت بی حسی موضعی ایجاد شده و در حال استفاده است .

نقش بیولوژیکی و عمل فیزیولوژیکی

این مقاله نیاز به بازنویسی کامل دارد. ممکن است توضیحاتی در صفحه بحث وجود داشته باشد .

سمیت

سم شناسی

آرسنیک [11] و بسیاری از ترکیبات آن سمی و سرطان زا هستند . به سرطان‌زاهای دسته 1 ترکیبات غیر آلی آرسنیک طبق IARC تعلق دارند، آرسنوبتائین و سایر ترکیبات آلی که در بدن انسان متابولیزه نمی‌شوند – به گروه 3. [12] دوز کشنده آرسنیک برای انسان 50-170 میلی گرم (1.4 میلی گرم بر کیلوگرم وزن بدن) است [ منبع 1781 روز مشخص نشده است ] . در مسمومیت حاد با آرسنیک، استفراغ ، درد شکم، اسهال ، افسردگی سیستم عصبی مرکزی مشاهده می شود . شباهت علائم مسمومیت با آرسنیک با علائم وبا برای مدت طولانی باعث شد که استفاده از ترکیبات آرسنیک (اغلب، تری اکسید آرسنیک، به اصطلاح “آرسنیک سفید”) به عنوان یک سم کشنده پنهان شود. در فرانسه، پودر تری اکسید آرسنیک به دلیل کارایی بالا، نام رایج “پودر ارثی” ( fr.   poudre de succession ) را دریافت کرد. این فرض وجود دارد که ناپلئون با ترکیبات آرسنیک در جزیره سنت هلنا مسموم شده است. در سال 1832، یک واکنش کیفی قابل اعتماد به آرسنیک ظاهر شد – آزمایش مارش ، که به طور قابل توجهی کارایی تشخیص مسمومیت را افزایش داد.

کمک و پادزهر برای مسمومیت با آرسنیک: مصرف محلول های آبی تیوسولفات سدیم Na 2 S 2 O 3 ، شستشوی معده، مصرف شیر و پنیر. پادزهر اختصاصی – unitiol . MPC موجود در هوا برای آرسنیک 0.5 mg/m³ است.

با آرسنیک در جعبه های در بسته و با استفاده از لباس های محافظ کار کنید. ترکیبات آرسنیک به دلیل سمیت بالا به عنوان عوامل سمی در اول جنگ جهانی مورد استفاده قرار گرفتند.

زیست محیطی ساخته دست بشر در سال 2016، یک فاجعه در جنوب هند تبلیغات گسترده ای دریافت کرد – به دلیل برداشت بیش از حد آب از سفره های زیرزمینی، آرسنیک شروع به ورود به آب آشامیدنی کرد. این باعث آسیب سمی و سرطانی در ده ها هزار نفر شد.

اعتقاد بر این بود که با مصرف طولانی مدت دوزهای کوچک آرسنیک، بدن ایمنی ایجاد می کند. این واقعیت هم برای انسان و هم برای حیوانات ثابت شده است. مواردی وجود دارد که مصرف کنندگان همیشگی آرسنیک بلافاصله دوزهایی را چندین برابر بیشتر از دوز کشنده مصرف کردند و سالم ماندند. آزمایشات روی حیوانات اصالت این عادت را نشان داده است. معلوم شد که حیوانی که هنگام استفاده از آرسنیک به آن عادت کرده است، اگر دوز بسیار کمتری به خون یا زیر پوست تزریق شود، به سرعت می‌میرد. با این حال، چنین “اعتیاد” بسیار محدود است، در رابطه با به اصطلاح. “سمیت حاد”، و در برابر نئوپلاسم ها محافظت نمی کند. با این حال، اثر میکرودوزهای داروهای حاوی آرسنیک به عنوان یک عامل ضد سرطان در حال حاضر در حال بررسی است.

ترکیبات آرسنیک آلی و معدنی هر دو در غلظت های بالا برای موجودات زنده سمی هستند. با این حال، در دوزهای کم ، برخی از ترکیبات آرسنیک باعث افزایش متابولیسم، تقویت استخوان ها، تأثیر مثبت بر خون ساز عملکرد و سیستم ایمنی بدن و افزایش جذب نیتروژن و فسفر از غذا می شود. در گیاهان، قابل توجه ترین اثر آرسنیک کاهش متابولیسم است که باعث کاهش محصول می شود، اما آرسنیک تثبیت نیتروژن را نیز تحریک می کند . [13] [14]

اشاره شد که برای یک ارگانیسم در حال رشد در انسان و حیوان، میکرودوزهای آرسنیک به رشد استخوان‌ها از نظر طول و ضخامت کمک می‌کنند و در برخی موارد، رشد استخوان تحت تأثیر میکرودوزهای آرسنیک در پایان رشد نیز مشاهده شد. 15 ] .

حیاتی در نظر می گیرند برخی از نویسندگان آرسنیک را به عنوان یک ریز عنصر و آن را به عنوان یک عنصر فوق ریز – ریز عناصر ضروری در غلظت های مخصوصاً کوچک (مانند سلنیوم ، وانادیم ، کروم و نیکل ) طبقه بندی می کنند. دوز روزانه مورد نیاز برای یک فرد 10-15 میکروگرم است. [13]

در طب سنتی

استفاده می شود در کشورهای غربی، آرسنیک عمدتاً به عنوان یک سم قوی شناخته می شد، در حالی که در طب سنتی چینی تقریباً دو هزار سال است که برای درمان سیفلیس و پسوریازیس [ منبع نامشخص 1957 روز ] .

آرسنیک در دوزهای کوچک سرطان زا است ، استفاده از آن به عنوان یک داروی “بهبود خون” (به اصطلاح “آرسنیک سفید”، به عنوان مثال، “قرص آرسنیک بلوز”، و غیره) تا اواسط دهه 1950 ادامه یافت و سهم خود را داشت. به توسعه بیماری های انکولوژیک [ منبع مشخص نشده 1284 روز ] .

ترکیب آرسنیک سالوارسان (همچنین به عنوان داروی 606 و آرسفنامین نیز شناخته می شود) از نظر تاریخی اولین داروی موثر و در عین حال نسبتاً بی ضرر برای سیفلیس است که توسط شیمیدان پل ارلیچ [ 16] ایجاد شد . سالوارسان تا به امروز از کار افتاده و وسایل بسیار مؤثرتر و ایمن‌تری جایگزین آن شده است.

در علم پزشکی قانونی

روش تشخیص آرسنیک در بدن انسان، اجساد و غذا در صورت مسمومیت مشکوک در آغاز قرن نوزدهم توسعه یافت. شیمیدان انگلیسی جیمز مارش [17] .

زندگی مبتنی بر آرسنیک

باکتری های اکستروموفیل شناخته شده اند که می توانند در غلظت های بالای آرسنات در محیط زنده بمانند. پیشنهاد شد که در مورد سویه GFAJ-1 ، آرسنیک در واکنش‌های بیوشیمیایی جایگزین فسفر می‌شود، به ویژه، بخشی از DNA است [18] [19] [20] ، اما این فرض تأیید نشد [21] .

آلودگی آرسنیک

در قلمرو فدراسیون روسیه در شهر اسکوپین ، منطقه ریازان ، در نتیجه سالها کار کارخانه متالورژی محلی SMK Metallurg، حدود یک و نیم هزار تن زباله گرد و غبار با محتوای بالای آرسنیک دفن شد. در محل دفن شرکت. [22] آرسنیک یک عنصر همراه مشخصه بسیاری از ذخایر طلا است که منجر به مشکلات زیست محیطی اضافی در کشورهای استخراج کننده طلا مانند رومانی می شود [23] [24] .

زمینه آرسنیک

آرسنیک به طور طبیعی به عنوان یک جزء کمیاب در بسیاری از سنگ ها و رسوبات وجود دارد. اینکه آیا آرسنیک از این منابع زمین شناسی به آب های زیرزمینی رها می شود به شکل شیمیایی آرسنیک، شرایط ژئوشیمیایی در آبخوان و فرآیندهای بیوژئوشیمیایی که روی می دهد بستگی دارد. آرسنیک همچنین می‌تواند در نتیجه فعالیت‌های انسانی مانند معدن‌کاری و استفاده‌های مختلف آن در صنعت، خوراک دام، به عنوان نگهدارنده چوب و به عنوان آفت‌کش به آب‌های زیرزمینی رها شود. در منابع آب آشامیدنی، آرسنیک یک مشکل ایجاد می کند زیرا در سطوح پایین سمی است و یک سرطان زا شناخته شده است. در سال 2001، USEPA MCL برای آرسنیک در منابع آب عمومی را از 50 میکروگرم در لیتر به 10 میکروگرم در لیتر (µg/L) کاهش داد.

منابع آب زیرزمینی خطرناک و آرسنیک

USGS نقش فعالی در حفاظت از سلامت انسان در برابر مسائل بالقوه مرتبط با منابع طبیعی کشور ما ایفا می کند. یکی از جنبه های حیاتی ارزیابی کیفیت آب منابع آب زیرزمینی است. چه در سراسر ایالات متحده و چه در سراسر جهان، USGS به اندازه گیری و نظارت بر منابع آب آشامیدنی برای آلاینده هایی مانند آرسنیک کمک می کند. به عنوان مثال، سطوح بالای خطرناک آرسنیک در چاه های آب آشامیدنی در بیش از 25 ایالت در ایالات متحده یافت شده است که به طور بالقوه 2.1 میلیون نفر را در معرض آب آشامیدنی سرشار از آرسنیک قرار داده است . احتمالاً بدترین مورد مسمومیت با آرسنیک در بنگلادش رخ داده است، جایی که بیش از 100 میلیون نفر 2 توسط آرسنیک موجود در منابع آب زیرزمینی مسموم شدند.

منابع/استفاده: دامنه عمومی. به رسانه مراجعه کنید برای مشاهده جزئیات .

در یک مطالعه ملی کیفیت آب‌های زیرزمینی ، USGS دریافت که آرسنیک در تقریباً نیمی از چاه‌های نمونه‌برداری شده در بخش‌هایی از سفره‌های زیرزمینی که برای تامین آب آشامیدنی با غلظت 1 میکروگرم در لیتر یا بیشتر استفاده می‌شوند، شناسایی شد. ردیابی ها رایج تر بود و غلظت ها به طور کلی در غرب بیشتر از شرق بود. حدود 7 درصد از چاه های نمونه حاوی آرسنیک با غلظتی فراتر از MCL 10 میکروگرم در لیتر بودند که نشان دهنده خطر بالقوه سلامتی است. بیشترین نگرانی در جنوب غربی بود ، جایی که غلظت آرسنیک در حدود 16 درصد از چاه های آب آشامیدنی نمونه برداری شده از MCL فراتر رفت. دیگر سفره های اصلی با نگرانی در مورد آرسنیک شامل سیستم آبخوان یخبندان (شمال ایالات متحده)، سفره های سنگی کریستالی Piedmont ، Blue Ridge، و آبخوان های دره و ریج (شمال ایالات متحده)، و سیستم آبخوان می سی سی پی فروافتادگی-تگزاس ساحلی بالادست و می سی سی پی است. آبرفت آبرفتی دره رودخانه (جنوب شرقی ایالات متحده).

در سفره‌های زیرزمینی پر حوضه جنوب غربی ، غلظت آرسنیک در چاه‌های آب آشامیدنی بیش از دو برابر بیشتر از چاه‌های آب آشامیدنی در سراسر کشور از MCL فراتر رفت. منشا آن سنگ های آتشفشانی و گرانیتی است که آب های زیرزمینی از میان آنها حرکت می کند. [ممکن است از عکس از ص. 18] عواملی که به افزایش غلظت آرسنیک در این سفره‌ها کمک می‌کنند عبارتند از: زمان طولانی ماندن در آب‌های زیرزمینی ، نوع سنگ، pH بالا، آب و هوای خشک و روش‌های آبیاری.

USEPA در سال 2001 برآورد کرد که هزینه سالانه کاهش غلظت آرسنیک به زیر MCL از 0.86 تن _

32 در هر خانوار برای مشتریان سیستم های آب عمومی بزرگ (بیش از 10000 نفر) به 165 تا o

327 در هر خانوار برای سیستم های بسیار کوچک (25-500 نفر). درک عواملی که بر غلظت آرسنیک و سایر آلاینده‌ها با منابع زمین‌شناسی در آب‌های زیرزمینی تأثیر می‌گذارند، می‌تواند به تأمین‌کنندگان آب کمک کند تا مناطقی را برای توسعه آب‌های زیرزمینی جدید اولویت‌بندی کنند و هزینه‌های تصفیه را کاهش دهند.

تحقیقات مربوط به USGS

ویژگی منحصر به فرد هیدروژئولوژیکی این خطر بهداشتی، تحقیقات USGS را برای درک این خطر و کمک به مقامات تامین آب و بهداشت عمومی برای اجرای استراتژی‌هایی برای کاهش این خطر ضروری می‌کند. USGS وجود و اثر آرسنیک در منابع آب آشامیدنی را بررسی می‌کند، توزیع جهانی آرسنیک در آب‌های زیرزمینی را نظارت می‌کند، و تأثیر آرسنیک را بر شیمی رسوبات جریان محلی ارزیابی می‌کند.

• کیفیت آب زیرزمینی – شرایط فعلی و تغییرات در طول زمان
• پیش بینی کیفیت آب زیرزمینی در مناطق نظارت نشده

منابع اضافی

• آب آشامیدنی مورد نیاز برای آرسنیک (سازمان حفاظت از محیط زیست ایالات متحده)
• در دوزهای کوچک: آرسنیک (دانشگاه دارتموث)
• آرسنیک (سازمان ثبت مواد سمی و بیماری ها)
• نقشه غلظت آرسنیک در آب های زیرزمینی ایالات متحده (DATA.GOV)

بررسی فلزات کمیاب

عناصر کمیاب صرفاً عناصری هستند که در مقادیر اندک در محیط وجود دارند. عناصر کمیاب عبارتند از فلزات، مانند سرب و آهن. فلزات، مانند آرسنیک ؛ و رادیونکلیدها (عناصر رادیواکتیو)، مانند رادیوم و رادون. عناصر کمیاب در نهرها، رودخانه ها و آب های زیرزمینی کشور ما دارای منابع طبیعی و مصنوعی هستند. هوازدگی سنگ، فرسایش خاک و انحلال نمک های محلول در آب نمونه هایی از منابع طبیعی عناصر کمیاب هستند. بسیاری از فعالیت‌های انسانی نیز عناصر کمیاب را به محیط‌زیست کمک می‌کنند – استخراج معادن، رواناب شهری، انتشارات صنعتی و واکنش‌های هسته‌ای تنها برخی از بسیاری از منابع ساخته دست بشر هستند. عناصر کمیاب تمایل دارند در رسوبات متمرکز شوند، اما می توانند تا حدی در آب حل شوند و می توانند برای سلامت انسان و آبزیان خطرآفرین باشند.

► در مورد عناصر کمیاب در آب های زیرزمینی در آبخوان های اصلی ایالات متحده، منبع نامرئی و حیاتی ما، بیاموزید.

فلزات

بسیاری از مردم ممکن است متوجه نباشند که بیشتر عناصر فلزی هستند. فلزات براق هستند، رسانای خوبی می سازند و چکش خوار و انعطاف پذیر هستند. بیشتر آنها هنگام قرار گرفتن در معرض آب دریا یا هوا خورده می شوند و در طی واکنش الکترون های خود را از دست می دهند. ما با بسیاری از فلزات مانند طلا، نقره، سرب، روی، کروم، کادمیوم و جیوه آشنا هستیم . کمتر واضح است که عناصر دیگر – برای مثال بریلیم، سدیم و لیتیوم – نیز فلز هستند. اگر چه اشیاء فلزی ساخته دست بشر هر روز ما را احاطه می کنند، فلزات تنها اندکی از عناصر موجود در پوسته زمین را نشان می دهند.

هیچ تعریف توافق شده ای از “فلزات سنگین” وجود ندارد، اما فلزات سنگین به طور کلی آن دسته از فلزات با چگالی بالا در نظر گرفته می شوند. طلا، نقره، قلع، مس، روی و آهن نمونه های شناخته شده ای از فلزات سنگین هستند. برخی از فلزات سنگین مانند آهن و روی در غلظت‌های پایین مواد مغذی ضروری هستند اما در غلظت‌های بالا سمی هستند. سایر فلزات سنگین غیرضروری مانند کادمیوم، جیوه و سرب، حتی در غلظت های نسبتا کم سمی هستند.

یک “متالوئید” دارای خواص واسطه ای بین فلزات و غیر فلزات است. از نقطه نظر کیفیت آب، آرسنیک شاید متالوئیدی است که بیشترین نگرانی را دارد. سایر متالوئیدها عبارتند از بور و سیلیکون و کربن و برخی عناصر کمیاب دیگر گاهی اوقات به عنوان متالوئید طبقه بندی می شوند.

فلزات موجود در آب مورد استفاده برای آشامیدن و در رسوبات می توانند برای سلامت انسان و آبزیان خطرناک باشند. غلظت مختلفی معیارهای ایجاد شده است که نشان می دهد غلظت بالاتر از آن یک فلز یک نگرانی سلامتی است.

رادیونوکلیدها

رادیونوکلئیدها (عناصر پرتوزا) نیز عناصر کمیاب هستند. رادیونوکلئیدها در محیط ما توسط مواد معدنی موجود در پوسته زمین، برخورد پرتوهای کیهانی به اتم های موجود در جو زمین و فعالیت های انسانی تولید می شوند. رادیونوکلئیدها به طور طبیعی در بسیاری از سنگ ها و مواد معدنی وجود دارند و بنابراین اغلب در آب های زیرزمینی وجود دارند. رایج ترین نمونه های پرتوزا در آب های زیرزمینی اورانیوم، رادیوم و رادون هستند.

بیشتر بدانید ◄ درباره رادیونوکلئیدها و کیفیت آب .

سایر عناصر کمیاب

تعداد کمی از عناصر کمیاب، مانند سلنیوم، نه فلز هستند و نه رادیونوکلئید. سلنیوم به طور طبیعی در سنگ های رسوبی، شیل ها، ذخایر زغال سنگ و فسفات و خاک ها وجود دارد. استفاده از آب آبیاری که حاوی اکسیژن محلول است، می تواند باعث آزاد شدن سلنیوم از رسوبات به آب های زیرزمینی، به ویژه در مناطق خشک شود. ثبت شده است این فرآیندها در آبخوان کم عمق حوضه دنور در کلرادو و در بخش‌هایی از غرب که سلنیوم در سنگ‌ها و رسوبات وجود دارد، . سلنیوم در آب‌های زیرزمینی می‌تواند به جریان‌ها تخلیه شود، جایی که می‌تواند در زنجیره غذایی آبزیان تجمع بیولوژیکی داشته باشد. قرار گرفتن در معرض مزمن در ماهی ها و بی مهرگان آبزی می تواند باعث اختلالات تولید مثل شود.

عناصر کمیاب و آب آشامیدنی

غلظت عناصر کمیاب به احتمال زیاد در آب های زیرزمینی نسبت به آب های سطحی مشکل ساز است، مگر اینکه منطقه تحت تأثیر معدن قرار گیرد. به این دلیل که وقتی آب های زیرزمینی از میان سنگ ها و رسوبات تشکیل دهنده یک سفره زیرزمینی حرکت می کنند، برخی از مواد معدنی موجود در آن سنگ ها و رسوبات موجود در آن یا چسبیده به آن در آب آزاد می شوند. آب های زیرزمینی که برای مدت طولانی در یک سفره قرار داشته اند، نسبت به آب های زیرزمینی که اخیراً دوباره شارژ شده اند، زمان بیشتری برای تعامل با مواد سفره دارند. علاوه بر این، شرایط ژئوشیمیایی، مانند pH و ردوکس ، با حرکت آهسته آب زیرزمینی در امتداد مسیر جریان از شارژ به تخلیه تغییر می‌کند – این شرایط ژئوشیمیایی می‌تواند بر رها شدن فلزات در آب‌های زیرزمینی تأثیر بگذارد.

سن آب های زیرزمینی تنها یکی از عواملی است که می تواند بر غلظت عناصر کمیاب تأثیر بگذارد. عوامل دیگر عبارتند از اقلیم و زمین شناسی و اعمال انسان. Climate4 نقش دارد زیرا در مناطقی که بارندگی کم و میزان تبخیر زیاد است، آب کمتری برای رقیق کردن محصولات هوازدگی سنگ وجود دارد. زمین شناسی نقش مهمی را ایفا می کند زیرا فلزات موجود برای شسته شدن در آب های زیرزمینی به انواع مواد معدنی موجود در سنگ ها و رسوبات بستگی دارد. در نهایت، اعمال انسان مانند آبیاری و پمپاژ می‌تواند بر غلظت عناصر کمیاب در آب‌های زیرزمینی، اغلب با تغییر شرایط ژئوشیمیایی، مانند pH و شرایط ردوکس، در آبخوان تأثیر بگذارد.

فلزات گزارش شده به طور گسترده در غلظت های بالاتر از معیار آب آشامیدنی در آب های زیرزمینی تصفیه نشده از برخی سفره های زیرزمینی شامل منگنز و متالوئید آرسنیک هستند . آزاردهنده باشند سایر فلزات، مانند آهن، ممکن است در سطوحی که برای سلامتی خطرناک است وجود نداشته باشند، اما می‌توانند با ناخوشایند کردن آب برای نوشیدن یا لکه‌دار کردن وسایل، . سطح فلزات را می توان از طریق درمان کاهش داد. آب چاه های تامین عمومی باید توسط اپراتور چاه به طور معمول آزمایش شود تا اطمینان حاصل شود که آبی که به مصرف کنندگان ارائه می شود مطابق با استانداردهای کیفیت آب فدرال و ایالتی است که برای بسیاری از فلزات وجود دارد اما نه همه آنها. آزمایش معمول آب از چاه های خانگی (خصوصی) مورد نیاز نیست و این بر عهده صاحب خانه یا مالک چاه خصوصی است که آب چاه خود را آزمایش، نگهداری و تصفیه کند. بهترین راه برای اطلاع از کیفیت آب چاه خانگی، آزمایش آن است.

در مناطقی که تحت تاثیر معادن قرار دارند ، رواناب اسیدی فلزات سنگین مانند مس، سرب و جیوه را در آب های زیرزمینی یا سطحی حل می کند. زهکشی اسیدی و مملو از فلز از معادن زغال سنگ متروکه می تواند اثرات قابل توجهی بر منابع آبی داشته باشد. مشکلاتی که می تواند با زهکشی معدن همراه باشد شامل آب آشامیدنی آلوده، اختلال در رشد و تکثیر گیاهان و جانوران آبزی و اثرات خوردگی اسید بر بخش هایی از زیرساخت ها مانند پل ها است.

آب خورنده می تواند به افزایش غلظت فلزات در آب آشامیدنی کمک کند، اما در این مورد فلزات از داخل سیستم توزیع آب مانند لوله های مورد استفاده برای لوله کشی می آیند. مصرف آب خورنده طبیعی به خودی خود خطرناک نیست، اما اگر مواد لوله کشی حاوی سرب یا مس باشند، آب خورنده می تواند باعث شود که این فلزات به منبع آب نفوذ کنند. هم آب های سطحی و هم آب های زیرزمینی می توانند خورنده باشند. عوامل زیادی در خورندگی نقش دارند، از جمله افزایش غلظت کلرید و سایر جامدات محلول ، PH خارج از محدوده خنثی، غلظت بالا مواد جامد معلق و قلیائیت کم.

فلزات در رسوبات دریاچه – روندهای آلاینده بازسازی

منابع/استفاده: دامنه عمومی.

فلزات تمایل دارند به رسوب بچسبند . آنها را می توان توسط رسوبات معلق در نهرها و رودخانه ها به دریاچه ها و مخازن حمل کرد، جایی که رسوبات و فلزات به پایین ته نشین می شوند. تاریخچه آلودگی فلزات در یک حوضه در رسوبات دریاچه ثبت می شود و با جمع آوری و تجزیه و تحلیل هسته های آن رسوب می توان تاریخچه آلودگی حوضه را بازسازی کرد .

روند فلزات، همانطور که در هسته های رسوبی ثبت شده است، منعکس کننده قوانین، مقررات و تغییرات جمعیتی و شیوه های صنعتی در ایالات متحده است. به عنوان مثال، هسته های رسوبی به وضوح نشان دهنده اوج استفاده از بنزین سرب دار در اواخر دهه 1960 و اوایل دهه 1970 است. مطالعه روند فلزات در 35 مخزن و دریاچه در سراسر ایالات متحده روند کاهشی در سرب و کروم در بیشتر دریاچه‌ها و روند افزایشی در تعداد کمی یا هیچ دریاچه‌ای را نشان داد. هسته های رسوبی همچنین می توانند روند فلزات مرتبط با منابع محلی مانند معدن و کارخانه های ذوب را ثبت کنند. در نواحی شهری، منابع رودخانه ای (رواناب شهری و نهرها) نسبت به منابع جوی، شار بسیار بیشتری از فلزات را به همراه دارند.