| Arseen is in zeewater met een gehalte van circa 2-4 ppb, in rivieren met 0,5-2 ppb te vinden. De helft hiervan is in sedimenten van de rivieren aan partikels gebonden. Zoetwater- en zeealgen bevatten circa 1-250 ppm arseen, zoetwatermakrofyten 2-1450 ppm, marine mollusken 1-70 ppm, marine kreeftachtigen ca. 0,5-69 ppm en vissen 0,2-320 ppm (bij alle waardes gaat het om het drogestofgehalte). In enkele marine organismen, zoals algen en garnalen, komt arseen in vorm van organo-arseenverbindingen voor.
Elementair arseen reageert onder normale condities in afwezigheid van lucht niet met water. Terwijl het ook met droge lucht niet reageert, loopt het bij contact met vochtige lucht aan. Deze laag is eerst bronzen en verandert later in een zwart oppervlak.
Een voorbeeld voor een arseenverbinding die met water reageert, is orpiment. Hierbij gaat het om een amorfe arseenverbinding. De reactievergelijking is als volgt:
As2S3 + 6 H2O -> 2 H3AsO3 + 3 H2S
In natuurlijke wateren speelt arseen bij een groot aantal oxidatie- en reductiereacties, bij ionenwisseling, coagulatie en adsorptiereacties een rol. De adsorptie van arseen aan zwevende deeltjes en de neerslag met aluminium- of ijzerhydroxiden is de oorzaak ervoor dat een groot deel van het arseen in het sediment terechtkomt. Reductiereacties of methyleringen kunnen voor een opname terug in het water zorgen.
Elementair arseen is een redelijk moeilijk oplosbare stof, terwijl zijn verbindingen goed oplosbaar kunnen zijn. In waterige oplossing is het vooral in vorm van HAsO42-(aq) en H2AsO4- (aq) en waarschijnlijk ook als H3AsO4 (aq), AsO43-(aq) of H2AsO3-(aq) te vinden.
Voorbeelden voor de oplosbaarheden van enkele arseenverbindingen zijn arseen(III)hydride met een oplosbaarheid van 700 mg/L, arseen(III)oxide, waarvan 20 g in een liter water opgelost kunnen worden, arseenzuur (H3AsO4.1/2 H2O) met een oplosbaarheid van zelfs 170 g/L en arseen(III)sulfide met 0,5 mg/L.
Oplosbaarheid en waardoor deze beïnvloed kan worden Arseenverbindingen zijn mede de meest voorkomende stoffen in de aardkorst. Zij kunnen bij mijnbouwactiviteiten vrijkomen en zich in het milieu verspreiden. Zo is ook in het grondwater arseen te vinden dat bij de verwering van gesteentes en bodems opgelost wordt. Vooral in gebieden met geothermische activiteit kunnen de arseenconcentraties in het grondwater hoog zijn. In aquatische ecosystemen komen vooral anorganische arseenverbindingen voor die uit gesteentes als arsenoliet (As2O3), orpiment (As2S3), arsenopyriet (AsFeS) en realgaar (As4S4) ontstaan.
Arseen wordt in vorm van verschillende verbindingen door de mens gebruikt en kan ook op deze manier in wateren terechtkomen. De grote hoeveelheden arseen die bij vulkanische activiteiten en door micro-organismen vrijkomen, zijn nog steeds niet te vergelijken met de hoeveelheden die bijvoorbeeld bij het verbranden van fossiele brandstoffen geëmitteerd worden. Metallisch arseen wordt in legeringen met andere metalen, zoals lood of koper, verwerkt om de hardheid van deze te verhogen. Het extreem toxische arseengas (AsH3) neemt een belangrijke plek in bij de productie van microchips. Koperarsenietacetaat kan als bestrijdingsmiddel in de wijnbouw ingezet worden, maar is inmiddels in veel landen verboden. Ook koperarseniet kan gebruikt worden als insecticide en fungicide.
Andere arseenverbindingen spelen een rol als houtbeschermingsmiddel, in de glasverwerking, de chemische industrie of samen met gallium en indium in de halfgeleidertechniek.
Hollandse schilders gebruikten arseen als geel pigment. Ook werden arseenverbindingen in de Eerste Wereldoorlog ingezet voor chemische wapens. In de Vietnam Oorlog werd dimethylarseenzuur toegepast bij de vernietiging van rijstculturen.
Alhoewel arseen tegenwoordig minder gebruikt wordt, is het nog steeds in het milieu te vinden. Bij oude mijnen bijvoorbeeld komen nog steeds concentraties van tot 30 g/kg bodem voor.
Arseen wordt en werd ook voor medische doeleinden ingezet. In water uit heilzame bronnen helpt het waarschijnlijk tegen astma, hematologische ziektes, dermatosen en psychosen. In de 19e eeuw werd de waterige oplossing van kaliumarseniet (oplossing van Fowler) ter behandeling van o.a. chronisch bronchiaal-astma en begin van de 20e eeuw werden andere arseenverbindingen ter behandeling van syfilis ingezet. Ook tegen de slaapziekte en leukemie kan het helpen.
Minder doelgericht komen arseenverbindingen via de voeding in het menselijke lichaam terecht. Hierbij gaat het om ongeveer 90% van de totale arseenopname, vooral bij de consumptie van vis(producten). Via vismeel in veevoer kan arseen in vlees, via gecontamineerde bodems in plantaardige voedingsmiddelen terechtkomen. In paddestoelen in de buurt van voormalige arseensmelterijen werden concentraties tot 50 mg/kg arseen (drogestofgehalte) gevonden.
Arseen is voor een aantal diersoorten essentieel en het neemt een functie bij de proteïnesynthese in. Of het ook een spoorelement voor de mens is, is nog niet duidelijk. Aan de andere kant heeft de toxiciteit van arseen een belangrijke betekenis voor organismen. Bij zoetwater algen gelden concentraties van 2-46 ppm als grenswaarde voor een mogelijke schade. De LC50-waarde (waarde die aangeeft bij welke concentratie 50% van een populatie sterft) ligt bij de grote watervlo (Daphnia Magna) bij 7,4 ppm en bij de Amerikaanse oester bij 7,5 ppm. Deze waardes hebben betrekking op een tijdperk van 48 uur. De chronische toxiciteitwaarde die betrekking heeft op drie weken, ligt bij de grote watervlo bij 0,5 ppm.
Voor de rat is een LD50-waarde, de letale dosis waarbij 50% van een populatie sterft, van 20 mg per kilogram lichaamsgewicht vastgelegd. Dit geldt dan voor arseen(III)oxide dat een carcinogene werking heeft. Het blokkeert ook enzymatische processen en geldt ook daarom als toxisch. Voor muis, hamster en rat werd een embryoletale en teratogene werking geconstateerd. Bij varens vindt een extreme bioaccumulatie van arseen plaats.
Van nature bestaat maar een enkel arseenisotoop dat stabiel is. Inmiddels zijn er ook nog 19 instabiele isotopen bijgekomen.
Meestal is gecontamineerd drinkwater de oorzaak voor ziektes die uit de consumptie van arseen resulteren. Vroeger werd arseen vaak voor het vermoorden van personen gebruikt, omdat de symptomen op die van een acute choleraziekte lijken en een menselijke invloed op de dood minder opviel.
Omdat men erachter kwam dat arseen voor enkele soorten essentieel is, heeft men ook een mogelijke dosis voor de mens berekend. Deze zou bij 15-25 μg liggen, als het bij arseen inderdaad om een spoorelement gaat. Deze hoeveelheid zou met de voeding zonder problemen opgenomen kunnen worden.
De totale hoeveelheid arseen in het lichaam ligt bij 0,5-15 mg. Veel arseenverbindingen worden voor 60-90% door de mens geresorbeerd. Het lichaam kan het aan de andere kant ook makkelijk weer kwijtraken. Bovendien kan de mens aan een bepaalde hoeveelheid arseen wennen. Korte tijd na de resorptie is het opgenomen arseen in lever, nieren, milt, long en spijsverteringsorganen te vinden. Wat niet via de urine weer wordt uitgescheiden, kan later in huid, haar, nagels, been en tanden teruggevonden worden.
Bij een langdurige blootstelling aan arseen kunnen bijna alle organen beschadigd worden, de pigmentering van de huid kan veranderen en haaruitval en storingen van de nagelgroei kunnen optreden.
De toxiciteit van arseenverbindingen kan erg verschillen en neemt bijvoorbeeld van anorganisch arseniet via monomethylarseenzuur tot arseencholin heel sterk af. De acute toxiciteit van anorganische arseenverbindingen is over het algemeen duidelijk hoger dan die van organische arseenverbindingen. Als dodelijke dosis arseenoxide geldt een orale inname van meer dan 100 mg. Bij arseentrioxide gelden 10-180 mg als dodelijk en bij arseniet gaat men van 70-210 mg uit. De giftige werking resulteert uit het binden van zwavelhoudende enzymen en de blokkering van deze. Symptomen van een acute arseenvergiftiging zijn misselijkheid, braken, diaree, cyanose, hartritmestoringen, verwardheid en hallucinaties. Chronische arseenvergiftigingen hebben daarentegen minder specifieke symptomen. Hierbij gaat het bijvoorbeeld om depressies, sufheid, slaapstoornissen en hoofdpijn.
Vaak gaat het bij door arseen veroorzaakte gezondheidseffecten niet om acute vergiftigingen, maar om het ontstaan van kanker, vooral huidkanker en door roken veroorzaakte longkanker, blaas- en bronchiaalkanker. Bovendien kan arseen tot een laag geboortegewicht leiden en spontane abortus inleiden.
Omdat arseen in drinkwater wereldwijd gezien ook tegenwoordig nog een grote rol speelt, heeft men een verlaging van de aanbevolen grenswaarde van 10 μg/L besloten, die in landen zoals Vietnam en Bangladesh, waar miljoenen van mensen drinkwater met een arseengehalte van 50 μg/L consumeren, niet gehaald kan worden. Door dit gecontamineerde drinkwater worden geen acute vergiftigingen veroorzaakt, maar veranderingen van de huid en huidkanker, tumoren aan long, blaas, nieren en lever treden opvallend vaak op. Lees meer over de arseen crisis in Bangladesh op onze milieurampen pagina.
De verwijdering van arseen uit water kan op verschillende manieren bereikt worden. Mogelijkheden zijn o.a. ionenwisselaars, membraanfiltratie of ijzer- en aluminium coagulatie. Omdat drinkwater bijna uitsluitend anorganisch arseen bevat, hoofdzakelijk in vorm van arseniet of arsenaat, is een bepaling van het totale arseengehalte voldoende. Er hoeft dus eigenlijk geen verschil gemaakt te worden tussen verschillende soorten arseenverbindingen.
Om arseen uit de bodem te verwijderen kan door de hoge bioaccumulatie trouwens gebruik gemaakt worden van varens. Zowel de drinkwaternormen van WHO en EU als ook de Nederlandse drinkwaternormen houden een maximaal arseengehalte van 0,01 mg/l aan. Literatuurverwijzingen
Terug naar het periodiek systeem der elementen
Terug naar de overzicht van elementen en water | | | | |
Proceswater
Ion exchange
Languages 
Deutsch
English
Español
Français
Italiano
Nederlands
Polski
Português
العربية