Arsen – co to jest? Właściwości, objawy zatrucia

Arsen – co to takiego?

Arsen jest pierwiastkiem chemicznym o symbolu As i liczbie atomowej 33. Jest to pierwiastek zaliczany do grupy azotowców. Pod względem właściwości fizycznych i chemicznych należy do półmetali (metaloidów), podobnie jak krzem czy selen.

Występuje w skorupie ziemskiej, a do naturalnych źródeł arsenu należą m.in. erupcje wulkanów. Pierwiastek ten można pozyskiwać również ze skał osadowych lub magmowych na drodze ługowania.

Występuje on w dwóch odmianach alotropowych – w zależności od warunków, pierwiastek może występować w różnych odmianach. Arsen w odmianie α to kruchy, błyszczący metal, który bardzo szybko reaguje z powietrzem lub wodą. Z kolei odmiana β przypomina żółty, sypki proszek o znacznie niższej reaktywności od odmiany α.

Arsen występuje w wielu minerałach, zwykle w połączeniu z siarką i metalami, i to właśnie pochodne arsenu znajdują największe zastosowanie w przemyśle. Pierwiastek ten tworzy także bezbarwne, bezwonne, krystaliczne tlenki, z których najbardziej znany jest trójtlenek arsenu As2O3 – nazywany też arszenikiem lub „białym arsenem”.

Arsen – zastosowanie w medycynie

Związki arsenu znane były już w starożytności. Tlenek arsenu, czyli arszenik wykorzystywany był szeroko w medycynie, jeszcze zanim wynaleziono antybiotyki. Stosowano go do zwalczania większości chorób, np. kiły, malarii, biegunek czy chorób skórnych, ale też jako środek wczesnoporonny.

Arszenik był też jedną z najbardziej powszechnych trucizn wykorzystywanych na dworach i w kręgach politycznych. Zwłaszcza na przełomie XVIII i XIX wieku od jego toksycznego działania ginęli nie tylko władcy, papieże i bogaci szlachcice, ale również niewierni mężowie lub dłużnicy.

Arsen – zastosowanie w przemyśle

Poza medycyną arsen znajduje zastosowanie głównie w postaci stopów. Stopy ołowiu z arsenem wykorzystywane są do produkcji komponentów akumulatorów samochodowych. Z kolei połączenie miedzi z niewielką domieszką arsenu zwiększa jej odporność na korozję.

Arsenek galu jest ważnym materiałem półprzewodnikowym stosowanym w układach scalonych. Obwody wykonane z tego stopu są znacznie szybsze, niż te wykonane z krzemu, choć również znacznie droższe.

Dawniej arsen i jego związki wykorzystywano także:

• do produkcji bojowych środków trujących;
• jako pigmenty dodawane m.in. do szkła;
• jako środki ochrony roślin;
• w garbarstwie i impregnacji drewna.

W ostatnich latach jednak ich wykorzystanie zmalało na rzecz substancji, które są znacznie mniej toksyczne i bardziej ekologiczne.

Arsen – czy jest trujący?

Toksyczność arsenu i jego związków jest różna i zależy głównie od wartościowości oraz reaktywności pierwiastka. Według ogólnie przyjętej zasady, szkodliwość pochodnych arsenu maleje kolejno w szeregu:

• AsH3 (arsenowodór) – silnie trujący gaz,
• nieorganiczne związki As3+,
• organiczne związki As3+,
• nieorganiczne pochodne As5+,
• organiczne pochodnie As5+,
• arsen metaliczny.

Międzynarodowa Agencja Badań ds. Ochrony Zdrowia stwierdza jednak, że ​​wszystkie formy arsenu, w przeróżnej postaci, stanowią poważne zagrożenie dla zdrowia ludzkiego. Według Światowej Organizacji Zdrowia arsen jest klasyfikowany jako czynnik rakotwórczy grupy A (tuż obok takich toksyn, jak azbest czy benzen).

Badania naukowe wskazują, że toksyczna dawka arszeniku dla człowieka waha się od 10 do 50 mg, natomiast jednorazowe spożycie 70-200 mg zwykle kończy się śmiercią. Arszenik został masowo wycofany z większości preparatów kosmetycznych i medycznych, dlatego zatrucia tą substancją zdarzają się już stosunkowo rzadko.

Istotne obawy budzi jednak spalanie paliw kopalnianych oraz przemysłowa obróbka metali i stopów (tzw. rafinacja arsenu). Wchodzące w ich skład procesy technologiczne niosą ze sobą duże ryzyko skażeń środowiska na ogromną skalę. Większość operacji rafinacji arsenu w USA i Europie została zakazana. Zawartość arsenu w środowisku jest różna. Wysokie stężenie arsenu może występować w pyle hutniczym z hut miedzi, złota i ołowiu, i być potencjalnie niebezpieczne dla ludzi mieszkających w ich sąsiedztwie, narażonych na działanie arsenu.

Arsen w żywności

Z racji tego, że arsen występuje naturalnie w środowisku (m.in. w wodzie pitnej), w niskim stężeniu może się pojawić również w produktach spożywczych. Na obszarach zurbanizowanych i zanieczyszczonych jego stężenie, a co za tym idzie – ilość w żywności – jest niestety wyższa.

Najwyższe poziomy arsenu znajdują się następujących produktach:

• owoce morza,
• ryby z ciemnym mięsem (tuńczyk, łosoś, sardynki, makrela),
• ryż i produkty ryżowe,
• grzyby,
• drób,
• piwo i wino.

W jakich warzywach występuje arsen? Nieorganiczny arsen występujący w glebie łączy się z warzywami kapustnymi, takimi jak brukselka, brokuły, kalafior, jarmuż.

Objawy zatrucia arsenem

Nadmiar arsenu kumulującego się w organizmie człowieka może powodować ciężkie zatrucia. Wszystkie pochodne arsenu zaburzają procesy enzymatyczne w żywych organizmach, a przy długiej ekspozycji mają działanie rakotwórcze.

Niektóre osoby wykazują osobniczą tolerancję na związki arsenu. Jednak nawet u nich długotrwała ekspozycja na toksynę może doprowadzić do zatrucia. Najczęstszą przyczyną długotrwałego narażenia jest zanieczyszczona woda pitna.

Objawy mogą wystąpić nawet po kilku latach i są to:

• nowotwory skóry, nerek, płuc, wątroby, pęcherza moczowego;
• zapalenia skórne (rogowacenie naskórka, przebarwienia);
• stany zapalne błon śluzowych oraz spojówek;
• podrażnienia i stany zapalne przewodu pokarmowego;
• biegunki i wymioty;
• choroby układu krążenia i krwi (np. niedokrwistość);
• neuropatie czuciowo-ruchowe.

Objawy ostrego zatrucia arsenem i jego związkami (w zależności od indywidualnej odporności jednostki) występują albo bardzo szybko – po około godzinie od spożycia lub narażenia na toksynę, albo nawet po 30 godzinach. Zwykle są one gwałtowne i obejmują:

• silne wymioty,
• biegunkę,
• bóle głowy,
• utratę przytomności,
• spadek ciśnienia krwi.

Ostre zatrucie jest bardzo niebezpieczne dla organizmu, często może prowadzić do trwałego uszkodzenia wątroby, wylewów krwi do mózgu, wstrząsu a nawet śmierci.

Jak leczyć zatrucie arsenem?

Przy ostrym zatruciu związkami arsenu (np. arszenikiem) zwykle stosuje się płukanie żołądka w celu maksymalnego wyeliminowania spożytej toksyny. Ważne jest także leczenie odwodnienia i zaburzeń gospodarki wodno-elektrolitowej przez uzupełnianie płynów.

Pomocniczo stosuje się także środki chelatujące (np. BAL czy DMPS), standardowo wykorzystywane przy zatruciach metalami ciężkimi.

Niestety, skutki długotrwałego narażenia na toksyczne związki arsenu są trudne do wyleczenia. Zmiany nowotworowe zachodzące w tkankach przez lata są zwykle nieodwracalne.