Мышьяк в воде

Мышьяк представляет собой химический элемент, который в периодической системе, разработанной Дмитрием Менделеевым, носит пятнадцатый номер и имеет обозначение As, данное по латинскому наименованию Arsenicum.

Вещество относится к категории полуметаллов. Его цвет – стальной или серебристый с зелёным оттенком. Структура довольно хрупкая. Запаха нет, вкус также отсутствует. При этом мышьяк – это яд с канцерогенными выраженными свойствами.

Полезно знать! Мышьяк – это ядовитый, очень токсичный химический элемент. И его в течение многих лет используют в качестве отравляющего вещества, в том числе при дворцовых средневековых интригах, борьбе за трон, при устранении соперников. И за это он получил несколько говорящих названий: «королевский яд», «порошок для наследников».

Мышьяк может попадать как в наземные источники, так и в подземные. В природные и искусственные водоёмы он проникает извне – из почвы, вместе с осадками. В подземные грунтовые воды, в которых мышьяк обнаруживается чаще, чем в артезианских, он просачивается с поверхности земли, проходя через пласты грунта. И даже на больших глубинах, в недрах земной коры водоносные слои могут оказаться заражёнными, так как химический элемент присутствует в составе некоторых минералов, содержащихся в горных породах.

Рассмотрим возможные источники проникновения мышьяка в наземные и подземные воды:

• Деятельность промышленных компаний – заводов, фабрик, перерабатывающих и производственных предприятий.
• Вымывание горных пород. В мире существует около двух сотен минералов, в составе которых обнаруживается мышьяк.
• Сельскохозяйственная деятельность. Существуют мышьяксодержащие инсектициды и пестициды, которыми обрабатывают грунты и растения для защиты от уничтожающих урожаи насекомых. Также мышьяк в малых дозах может присутствовать в кормах для скота.
• Осадки. Так, в дожде химические элементы присутствуют из-за явления круговорота воды в природе – активного её испарения с земной поверхности и последующего образования дождевых или снежных облаков.
• Добыча золота, железа, других металлов. Часто мышьяк обнаруживается в металлосодержащих рудах, извлекаемых для последующей обработки с целью добывания необходимых веществ.
• Борьба с мышами, другими грызунами и вредителями. Некоторые средства против них в составе имеют As.
• Размывание грунта. В почву мышьяк попадает из стоков предприятий, сбрасывающих токсичные отходы, возникающие в процессе работы.
• Разложение содержащих мышьяк растений. В них вещество может попадать из почвы, из удобрений при опрыскиваниях, из токсичных осадков.
• Животные: как наземные, так и подводные. Продукты их жизнедеятельности и разлагающиеся останки также могут быть заражёнными мышьяком.

Полезная информация! Мышьяк присутствует в земной коре и содержится в ней в концентрации, составляющей всего 0,0005%. Но из-за высокой активности вещества оно реагирует с другими химическими элементам, образует с ними различные соединения и присутствует в разнообразных минералах.

Загрязнённость подземных и наземных вод мышьяком – серьёзная, актуальная проблема человечества. Исследователи несколько лет назад рассказали, что свыше 137 миллионов жителей семидесяти стран в той или иной мере сталкиваются с симптомами отравлений веществом или не замечают их, но регулярно употребляют заражённую воду.

Особенно острой проблема стала после массовых случаев выявления последствий употребления мышьяка с водой в Бангладеш. Но различные источники загрязнены As и в других мировых государствах, в том числе в Соединённых Штатах Америки.

На планете за историю масштабных исследований регистрировалось двадцать крупных инцидентов, обусловленных заражением мышьяком подземных вод. И самые вопиющие случаи произошли в странах Азии – в Китае, Индии, Тайване, Западной Бенгалии и Бангладеш. На китайской карте даже отмечены зараженные обнаруженные скважины и местоположения потенциально опасных источников.

Факт! Наибольшее количество заражённых водных источников с повышенным содержанием мышьяка обнаруживается в регионах с развитой промышленностью, с многочисленными производственными, добывающими и перерабатывающими предприятиями.

В воде вещество может присутствовать в разных видах. Наиболее распространённые – это мышьяковистая и мышьяковая кислоты. Но такие названия условны, так как соединения фактически агрессивными не являются и выраженными кислотными свойствами не обладают. Это растворимые формы химического элемента в средах с нейтральным показателем pH.

Мышьяк может присутствовать в составе неорганических соединений и органических. Первые – это арсенаты (соли мышьяковой кислоты, схожие по свойствам с фосфатами) и его производные. Такой вариант более опасен, нежели органический – содержащий атом углерода и образуемый чаще всего при жизнедеятельности или разложении водных обителей типа рыб, ракообразных существ.

Мышьяк бывает трёхвалентным (As3+) и пятивалентным (As5+). Первый более сложен в удалении. Но при окислении валентность меняется, и окислители часто применяются в системах комплексной очистки.

Допустимый максимум содержания в воде мышьяка регламентируется нормативами. В СанПиН указывается, что данное вещество может присутствовать в концентрации, не превышающей 0,05 миллиграммов на один литр. ВОЗ устанавливает иные, более низкие нормы – не более 10 мкг/л, то есть 10 микрограммов на каждый литр (1 мкг равен 0,001 мг).

Федеральные действующие российские нормативы устанавливают, что в системах хозяйственно-бытового водоснабжения содержание должно быть в пределах 0,1 мг/л. Но в качестве питьевой такую воду использовать нельзя, как и для термической обработки, приготовления еды. Безопасной недельной нормой для взрослого человека с нормальным здоровьем считается не более 5 мкг на 1 кг массы тела.

Существуют мышьяксодержащие минеральные воды, применяемые под строгим контролем специалистов при бальнеологической терапии. Они делятся на три категории: слабые с содержанием вещества от 0,7 миллиграммов на литр до 5, крепкие с концентрацией от 5 до 10 мг/л и очень крепкие, в которых доза химического элемента достигает 100 мг в 1 л. Но любые минеральные лечебные воды можно пить только по рекомендации врачей и под их постоянным наблюдением. Дозировки определяются индивидуально.

Определение мышьяка в воде усложняется тем, что вещество не имеет никакого вкуса. Запах также отсутствует. Выявить данный химический элемент самостоятельно по органолептическим параметрам невозможно. Единственный эффективный способ определения мышьяка – это анализ, который проводится в специализированной лаборатории, имеющей аккредитацию.

Методика установления массовой концентрации вредного вещества нормируется соответствующим ГОСТ. Это государственный стандарт под номером 4152-89, в котором расписаны правила отбора проб и проведения исследований.

Для двух параллельных определений требуется отобрать не меньше 300 кубических сантиметров, то есть 300 миллилитров. Данная проба должна быть либо сразу проанализирована, либо законсервирована введением концентрированной соляной кислоты – 3 см ³ на каждый литр. После такой консервации исследование может быть проведено в течение последующих трёх суток.

Анализ выполняется фотометрическим методом, основывается на восстановлении мышьяка водородом при выделении всех его форм, присутствующих в воде, до состояния летучего арсина, то есть мышьяковистого водорода. Последний далее вступает в реакцию с йодным раствором и формирует арсинат-ион, выявляемый фотометрическим методом в формате мышьяково-молибденовой сини. Для определения применяют спектрофотометр или фотоколориметр.

Водопроводная вода, поступающая из централизованной городской системы водоснабжения, регулярно проверяется. Но в частных домах в качестве источников обычно используются скважины и колодцы. Оценивать качество подаваемой из них воды нужно периодически, желательно дважды в год.

Опасен ли мышьяк? Да, это токсичный яд и сильный канцероген, который может при попадании больших доз провоцировать острые и тяжёлые отравления, а при регулярном употреблении малых количеств накапливаться в организме.

Первые симптомы интоксикации – это тошнота с приступами рвоты, сильнейшие боли и спазмы в желудочно-кишечном тракте, диарея, посторонний привкус в ротовой полости, общее недомогание, слабость, тахикардия (учащение сердцебиения), мышечные судороги и частичный паралич.

Мышьяк негативно влияет на функционирование внутренних органов и главных систем организма: выделительной, дыхательной, сердечно-сосудистой, кровеносной, нервной. Он нарушает работу почек, сердца, лёгких, гортани, кишечника, сосудов, желудка, печени. Накопление вещества в организме может привести к развитию хронических заболеваний.

Вероятные последствия отравлений мышьяком:

• разрушение эритроцитов в крови и вызываемая им анемия;
• язвенные и эрозивные поражения слизистых оболочек ЖКТ;
• отёк гортани, дыхательная недостаточность, вплоть до удушья;
• поражения кожных покровов – высыпания, шелушение, язвы, в некоторых случаях опухоли;
• судороги, онемение рук и ног или их низкая чувствительность, атрофия мышц, частичные или полные параличи;
• психические, тревожные расстройства;
• проблемы со зрением: снижение его остроты, пелена перед глазами, другие визуальные эффекты, слепота;
• рак лёгких, почек, желудка, мочевого пузыря, кишечника;
• цирроз печени, гепатит;
• потеря слуха: от частичной и временной до полной и необратимой;
• усиленная кровоточивость дёсен, язвы во рту;
• расслаивание ногтей, полосы на пластинах;
• ломкость, истончение, выпадение волос;
• снижение аппетита, потеря веса;
• хроническая усталость, беспричинная слабость;
• нарушения сна, сбои в режиме бодрствования и отдыха;
• изменения сердечного ритма: брадикардия, аритмия, тахикардия;
• миокардит (воспаление сердечной мышцы), перикардит (воспалительное поражение наружной оболочки сердца);
• болезни дыхательных путей (как верхних, так и нижних): бронхит, трахеит, ларингит;
• зоб, увеличение щитовидной железы, кисты и новообразования в ней;
• почечная недостаточность;
• внутренние кровотечения, кровоизлияния;
• снижение концентрации внимания, рассеянность;
• кома.

Если при любых признаках отравления не обратиться своевременно за помощью и не доставить человека в больницу, может наступить смерть.

Важно! Воду, которая содержит мышьяк, запрещено пить детям и взрослым. Её нельзя применять для готовки пищи, использовать для полива растений, мытья поверхностей, для поения и кормления домашних животных.

Что делать, если обнаружен мышьяк в воде? Во-первых, прекратить употреблять её до организации эффективной системы очистки. Во-вторых, выбрать подходящий метод питьевой водоподготовки. Для удаления мышьяка используют такие способы:

• Обратный осмос. Обратноосмотические фильтры, называемые также мембранными, имеют модуль с мелкопористой и полупроницаемой мембраной, через которую водный поток проталкивается под определённым давлением. Благодаря структуре главного фильтрующего элемента проходят через него только молекулы H2O, а все загрязнения, включая мышьяк и даже бактерии с вирусами, задерживаются и направляются в дренаж. Такие системы очистки убирают свыше 99% примесей и делают воду чистой, питьевой.
• Адсорбция. В фильтрах этого вида используются загрузки с адсорбирующими свойствами, такие как активированный уголь. Он поглощает мышьяк, органику, некоторые другие загрязнения. Более новые фильтры снабжаются сорбентами в виде железа, имеющего нулевую валентность, а также железных биметаллических оксидов и композитных сорбционных материалов с легированием Fe.
• Ионный обмен. Для удаления мышьяка подходят только фильтры с ионообменными смолами с определённой селективностью. Они избирательно замещают в воде частицы As другими ионами, к примеру, водорода. Аниониты и катиониты, используемые в качестве загрузок фильтров, постепенно теряют рабочий ресурс и нуждаются в периодических восстановлениях регенерирующими растворами.
• Другие методы. Если в составе воды мышьяк присутствует в трёхвалентной форме или же в органических соединениях, то требуются дополнительные меры. Так, для окисления As до пятивалентного и для нейтрализации органики используются окислители. Это может быть хлор: хлорирование переводит мышьяк в вариант валентности 5+, который лучше поддаётся очистке фильтрами. Также может использоваться способ коагуляции – осаждение примесей с использованием специальных реагентов-коагулянтов. Но такие методы не подойдут для питьевой водоподготовки.

Важно! Даже если мышьяка в питьевой воде нет, или он выявлен в ничтожно малых количествах, эффективная водоочистка необходима. Во-первых, фильтры удаляют и другие примеси, которые также могут представлять угрозу здоровью и жизни человека. Во-вторых, концентрация мышьяка и прочих химических веществ в воде может меняться со сменой времён года, погодных условий, активности деятельности расположенных в регионе промышленных предприятий и под воздействием прочих факторов.

Теперь вам известно, что мышьяк в воде в любых формах крайне опасен и токсичен, поэтому важно найти его и сделать всё, чтобы удалить и обезопасить себя, а также всю семью.

Чтобы получить лучшие результаты очистки, используйте эффективные методы питьевой обработки. Новости и полезная информация из этой статьи помогут найти оптимальное решение и освободить воду от опасных примесей.