El arsénico es un elemento químico ; tiene símbolo As y número atómico 33. El arsénico se encuentra en muchos minerales, generalmente en combinación con azufre y metales , pero también como cristal elemental puro . El arsénico es un metaloide . Tiene varios alótropos , pero sólo la forma gris, que tiene un aspecto metálico, es importante para la industria.
El uso principal del arsénico es en aleaciones de plomo (por ejemplo, en baterías de automóviles y municiones ). El arsénico es un dopante de tipo n común en dispositivos electrónicos semiconductores . También es un componente del arseniuro de galio semiconductor compuesto III-V . El arsénico y sus compuestos, especialmente el trióxido, se utilizan en la producción de pesticidas , productos de madera tratada, herbicidas e insecticidas . Estas aplicaciones están disminuyendo a medida que se reconoce cada vez más la toxicidad del arsénico y sus compuestos. [10]
Algunas especies de bacterias pueden utilizar compuestos de arsénico como metabolitos respiratorios . Pequeñas cantidades de arsénico son un elemento dietético esencial en ratas, hámsteres, cabras, pollos y presumiblemente en otras especies. Se desconoce su papel en el metabolismo humano. [11] [12] [13] Sin embargo, el envenenamiento por arsénico ocurre en la vida multicelular si las cantidades son mayores de lo necesario. La contaminación por arsénico de las aguas subterráneas es un problema que afecta a millones de personas en todo el mundo.
La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos afirma que todas las formas de arsénico representan un riesgo grave para la salud humana. [14] La Agencia de Sustancias Tóxicas y Registro de Enfermedades de los Estados Unidos clasificó al arsénico como el número 1 en su Lista de Prioridades de Sustancias Peligrosas de 2001 en los sitios Superfund . [15] El arsénico está clasificado como carcinógeno del grupo A. [14]
Los tres alótropos de arsénico más comunes son el arsénico gris, amarillo y negro, siendo el gris el más común. [16] El arsénico gris (α-As, grupo espacial R 3 m No. 166) adopta una estructura de doble capa que consta de muchos anillos de seis miembros entrelazados y ondulados. Debido a la débil unión entre las capas, el arsénico gris es frágil y tiene una dureza Mohs relativamente baja de 3,5. Los vecinos más cercanos y más cercanos forman un complejo octaédrico distorsionado, en el que los tres átomos de la misma doble capa están ligeramente más cerca que los tres átomos de la siguiente. [17] Este empaquetamiento relativamente apretado conduce a una alta densidad de 5,73 g/cm 3 . [18] El arsénico gris es un semimetal , pero se convierte en un semiconductor con una banda prohibida de 1,2 a 1,4 eV si se amorfiza. [19] El arsénico gris es también la forma más estable. El arsénico amarillo es suave y ceroso, y algo similar al tetrafósforo ( P 4 ). [20] Ambos tienen cuatro átomos dispuestos en una estructura tetraédrica en la que cada átomo está unido a cada uno de los otros tres átomos mediante un enlace simple. Este alótropo inestable, al ser molecular, es el más volátil, el menos denso y el más tóxico. El arsénico amarillo sólido se produce por enfriamiento rápido del vapor de arsénico, As 4 . La luz lo transforma rápidamente en arsénico gris. La forma amarilla tiene una densidad de 1,97 g/cm 3 . [18] El arsénico negro tiene una estructura similar al fósforo negro . [18] El arsénico negro también se puede formar enfriando el vapor a una temperatura de entre 100 y 220 °C y mediante la cristalización de arsénico amorfo en presencia de vapores de mercurio. [21] Es vidrioso y quebradizo. El arsénico negro también es un mal conductor eléctrico. [22] Como el punto triple del arsénico está en 3,628 MPa (35,81 atm), no tiene un punto de fusión a presión estándar , sino que se sublima de sólido a vapor a 887 K (615 °C o 1137 °F). [3]
El arsénico se presenta en la naturaleza como un isótopo estable , el 75 As, un elemento monoisotópico . [23] Hasta 2003, también se han sintetizado al menos 33 radioisótopos , con masas atómicas comprendidas entre 60 y 92. El más estable de ellos es el 73 As con una vida media de 80,30 días. Todos los demás isótopos tienen vidas medias inferiores a un día, a excepción del 71 As ( t 1/2 = 65,30 horas), el 72 As ( t 1/2 = 26,0 horas), el 74 As ( t 1/2 = 17,77 días). ), 76 As ( t 1/2 = 26,26 horas) y 77 As ( t 1/2 = 38,83 horas). Los isótopos que son más ligeros que el 75 As estable tienden a desintegrarse por desintegración β + , y los que son más pesados tienden a desintegrarse por desintegración β − , con algunas excepciones.
Se han descrito al menos 10 isómeros nucleares , cuya masa atómica oscila entre 66 y 84. El más estable de los isómeros del arsénico es el 68 m As con una vida media de 111 segundos. [23]
El arsénico tiene una electronegatividad y energías de ionización similares a las de su congénere más ligero, el fósforo, y, en consecuencia, forma fácilmente moléculas covalentes con la mayoría de los no metales. Aunque estable en el aire seco, el arsénico forma un deslustre de color bronce dorado al exponerse a la humedad que eventualmente se convierte en una capa superficial negra. [24] Cuando se calienta al aire, el arsénico se oxida a trióxido de arsénico ; Los vapores de esta reacción tienen un olor parecido al del ajo . Este olor se puede detectar al golpear con un martillo minerales de arseniuro como la arsenopirita . [3] Se quema en oxígeno para formar trióxido de arsénico y pentóxido de arsénico , que tienen la misma estructura que los compuestos de fósforo más conocidos, y en flúor para dar pentafluoruro de arsénico . [24] El arsénico (y algunos compuestos de arsénico) se sublima al calentarlo a presión atmosférica, convirtiéndose directamente a una forma gaseosa sin un estado líquido intermedio a 887 K (614 °C). [3] El punto triple es 3,63 MPa y 1.090 K (820 °C). [18] [3] El arsénico produce ácido arsénico con ácido nítrico concentrado , ácido arsénico con ácido nítrico diluido y trióxido de arsénico con ácido sulfúrico concentrado ; sin embargo, no reacciona con agua, álcalis ni ácidos no oxidantes. [25] El arsénico reacciona con los metales para formar arseniuros , aunque estos no son compuestos iónicos que contienen el ion As 3- , ya que la formación de dicho anión sería altamente endotérmica e incluso los arseniuros del grupo 1 tienen propiedades de compuestos intermetálicos . [24] Al igual que el germanio , el selenio y el bromo , que al igual que el arsénico suceden a la serie de transición 3d , el arsénico es mucho menos estable en el estado de oxidación del grupo +5 que sus vecinos verticales el fósforo y el antimonio, y por lo tanto el pentóxido de arsénico y el ácido arsénico son potentes. oxidantes. [24]
Los compuestos de arsénico se parecen en algunos aspectos a los del fósforo que ocupa el mismo grupo (columna) de la tabla periódica . Los estados de oxidación más comunes del arsénico son: −3 en los arseniuros , que son compuestos intermetálicos similares a aleaciones, +3 en los arsenitos y +5 en los arseniatos y la mayoría de los compuestos organoarsénicos. El arsénico también se adhiere fácilmente a sí mismo, como se ve en el cuadrado .3-4Iones en el mineral skutterudita . [26] En el estado de oxidación +3 , el arsénico es típicamente piramidal debido a la influencia del par solitario de electrones . [dieciséis]
Uno de los compuestos de arsénico más simples es el trihidruro, la arsina pirofórica, altamente tóxica e inflamable ( AsH 3 ). Este compuesto se considera generalmente estable, ya que a temperatura ambiente se descompone lentamente. A temperaturas de 250 a 300 °C la descomposición en arsénico e hidrógeno es rápida. [27] Varios factores, como la humedad , la presencia de luz y ciertos catalizadores (en particular, el aluminio ) facilitan la velocidad de descomposición. [28] Se oxida fácilmente en el aire para formar trióxido de arsénico y agua, y se producen reacciones análogas con azufre y selenio en lugar de oxígeno . [27]
El arsénico forma óxidos cristalinos incoloros e inodoros como 2 O 3 (" arsénico blanco ") y As 2 O 5 , que son higroscópicos y fácilmente solubles en agua para formar soluciones ácidas. El ácido arsénico (V) es un ácido débil y las sales se llaman arseniatos , [29] la contaminación por arsénico más común de las aguas subterráneas y un problema que afecta a muchas personas. Los arseniatos sintéticos incluyen el verde de Scheele (arseniato de hidrógeno cúprico, arseniato de cobre ácido), arseniato de calcio y arseniato de hidrógeno de plomo . Estos tres se han utilizado como insecticidas y venenos agrícolas .
Los pasos de protonación entre el arseniato y el ácido arsénico son similares a los del fosfato y el ácido fosfórico . A diferencia del ácido fosforoso , el ácido arsenoso es genuinamente tribásico, con la fórmula As(OH) 3 . [29]
Se conoce una amplia variedad de compuestos de azufre del arsénico. El oropimente ( As 2 S 3 ) y el rejalgar ( As 4 S 4 ) son algo abundantes y antiguamente se utilizaban como pigmentos para pintar. En As 4 S 10 , el arsénico tiene un estado de oxidación formal de +2 en As 4 S 4 que presenta enlaces As-As de modo que la covalencia total de As sigue siendo 3. [30] Tanto el oropimento como el rejalgar, así como el As 4 S 3 , tienen análogos de selenio; el análogo As 2 Te 3 se conoce como mineral kalgoorlieita , [31] y el anión As 2 Te − se conoce como ligando en complejos de cobalto . [32]
Todos los trihaluros de arsénico(III) son bien conocidos excepto la astátida, que se desconoce. El pentafluoruro de arsénico (AsF 5 ) es el único pentahaluro importante, lo que refleja la menor estabilidad del estado de oxidación +5; aun así, es un agente fluorante y oxidante muy fuerte. (El pentacloruro es estable sólo por debajo de -50 °C, temperatura a cuya temperatura se descompone en tricloruro, liberando cloro gaseoso. [18] )
El arsénico se utiliza como elemento del grupo 5 en los semiconductores III-V arseniuro de galio , arseniuro de indio y arseniuro de aluminio . [33] El recuento de electrones de valencia del GaAs es el mismo que el de un par de átomos de Si, pero la estructura de la banda es completamente diferente, lo que da como resultado propiedades generales distintas. [34] Otras aleaciones de arsénico incluyen el arseniuro de cadmio semiconductor II-V . [35]
Se conoce una gran variedad de compuestos organoarsénicos. Varios se desarrollaron como agentes de guerra química durante la Primera Guerra Mundial, incluidos vesicantes como la lewisita y agentes vomitivos como la adamsita . [36] [37] [38] El ácido cacodílico , que es de interés histórico y práctico, surge de la metilación del trióxido de arsénico, una reacción que no tiene analogía en la química del fósforo. Cacodilo fue el primer compuesto organometálico conocido (aunque el arsénico no es un verdadero metal) y recibió su nombre del griego κακωδία "hedor" por su olor ofensivo; es muy venenoso. [39]
El arsénico comprende aproximadamente 1,5 ppm (0,00015%) de la corteza terrestre y es el 53º elemento más abundante. Las concentraciones de fondo típicas de arsénico no superan los 3 ng/m 3 en la atmósfera; 100 mg/kg en suelo; 400 μg/kg en vegetación; 10 μg/L en agua dulce y 1,5 μg/L en agua de mar. [40]
Los minerales con la fórmula MAsS y MAs 2 (M = Fe , Ni , Co ) son las fuentes comerciales dominantes de arsénico, junto con el rejalgar (un mineral de sulfuro de arsénico) y el arsénico nativo (elemental). Un mineral ilustrativo es la arsenopirita ( Fe As S ), que está estructuralmente relacionada con la pirita de hierro . Se conocen muchos minerales menores que contienen As. El arsénico también se presenta en diversas formas orgánicas en el medio ambiente. [41]
En 2014, China fue el principal productor de arsénico blanco con casi el 70% de la cuota mundial, seguida de Marruecos, Rusia y Bélgica, según el Servicio Geológico Británico y el Servicio Geológico de Estados Unidos . [43] La mayoría de las operaciones de refinamiento de arsénico en Estados Unidos y Europa han cerrado por preocupaciones ambientales. El arsénico se encuentra en el polvo de fundición de cobre , oro y plomo , y se recupera principalmente del polvo de refinamiento del cobre. [44]
Al tostar arsenopirita en el aire, el arsénico se sublima como óxido de arsénico (III) dejando óxidos de hierro, [41] mientras que al tostar sin aire se produce la producción de arsénico gris. Una mayor purificación del azufre y otros calcógenos se logra mediante sublimación al vacío, en una atmósfera de hidrógeno o mediante destilación de una mezcla fundida de plomo y arsénico. [45]
La palabra arsénico tiene su origen en la palabra siríaca ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� zarnika , [46] [47] del árabe al-zarnīḵ الزرنيخ 'el oropimento ', basado en el persa zar ("oro") de la palabra زرنيخ zarnikh , que significa "amarillo" ( literalmente "color dorado") y por lo tanto "oropimente (amarillo)". Fue adoptado en griego (usando etimología popular ) como arsenikon ( ἀρσενικόν ), una forma neutra del adjetivo griego arsenikos ( ἀρσενικός ), que significa "masculino", "viril".
Los hablantes de latín adoptaron el término griego arsenicum , que en francés finalmente se convirtió en arsénico , de ahí la palabra inglesa "arsenicum". [47] Los sulfuros y óxidos de arsénico (orpimento, rejalgar ) se conocen y utilizan desde la antigüedad. [48] Zosimos ( c. 300 d.C. ) describe cómo tostar sandarach (realgar) para obtener una nube de arsénico ( trióxido de arsénico ), que luego reduce a arsénico gris. [49] Como los síntomas del envenenamiento por arsénico no son muy específicos, la sustancia se usó frecuentemente para asesinar hasta la llegada en la década de 1830 de la prueba de Marsh , una prueba química sensible para detectar su presencia. (Otra prueba menos sensible pero más general es la prueba de Reinsch .) Debido a su uso por parte de la clase dominante para asesinarse entre sí y a su potencia y discreción, el arsénico ha sido llamado el "veneno de los reyes" y el "rey de los venenos". [50] [51] El arsénico llegó a ser conocido como "el polvo de la herencia" debido a su uso para matar a miembros de la familia en la era del Renacimiento . [52]
Durante la Edad del Bronce , el arsénico se incluía a menudo en la fabricación de bronce , lo que hacía que la aleación fuera más dura (el llamado " bronce arsénico "). [53] [54] Jabir ibn Hayyan describió el aislamiento de arsénico antes del 815 d.C. [55] Alberto Magno (Alberto el Grande, 1193-1280) aisló más tarde el elemento de un compuesto en 1250, calentando jabón junto con trisulfuro de arsénico . [56] En 1649, Johann Schröder publicó dos formas de preparar arsénico. [57] Los cristales de arsénico elemental (nativo) se encuentran en la naturaleza, aunque raramente.
El líquido humeante de Cadet ( cacodilo impuro ), a menudo reivindicado como el primer compuesto organometálico sintético , fue sintetizado en 1760 por Louis Claude Cadet de Gassicourt mediante la reacción de acetato de potasio con trióxido de arsénico . [58]
En la época victoriana , las mujeres comían "arsénico" (" arsénico blanco " o trióxido de arsénico) mezclado con vinagre y tiza para mejorar la tez de su rostro, palideciendo su piel (para demostrar que no trabajaban en el campo). [59] El uso accidental de arsénico en la adulteración de alimentos provocó el envenenamiento por dulces de Bradford en 1858, que provocó 21 muertes. [60] Desde finales del siglo XVIII, la producción de papel tapiz comenzó a utilizar tintes hechos de arsénico, [61] que se pensaba que aumentaba el brillo del pigmento. [62] Un relato de la enfermedad y muerte de Napoleón I en 1821 implica un envenenamiento por arsénico relacionado con el papel tapiz. [63]
Dos pigmentos de arsénico se han utilizado ampliamente desde su descubrimiento: el verde de París en 1814 y el verde de Scheele en 1775. Después de que se conoció ampliamente la toxicidad del arsénico, estos químicos se usaron menos como pigmentos y más como insecticidas. En la década de 1860, se utilizaba ampliamente un subproducto del arsénico de la producción de tintes, el London Purple. Esta era una mezcla sólida de trióxido de arsénico, anilina, cal y óxido ferroso, insoluble en agua y muy tóxica por inhalación o ingestión [64] Pero luego fue reemplazada por Paris Green , otro tinte a base de arsénico. [65] Con una mejor comprensión del mecanismo toxicológico, se utilizaron otros dos compuestos a partir de la década de 1890. [66] El arsenito de cal y el arseniato de plomo se utilizaron ampliamente como insecticidas hasta el descubrimiento del DDT en 1942. [67] [68] [69]
La toxicidad del arsénico para insectos , bacterias y hongos llevó a su uso como conservante de la madera. [70] En la década de 1930, se inventó un proceso de tratamiento de la madera con arseniato de cobre cromado (también conocido como CCA o Tanalith ), y durante décadas, este tratamiento fue el uso industrial más extenso del arsénico. Una mayor apreciación de la toxicidad del arsénico llevó a una prohibición del CCA en productos de consumo en 2004, iniciada por la Unión Europea y Estados Unidos. [71] [72] Sin embargo, la ACC sigue siendo muy utilizada en otros países (como en las plantaciones de caucho de Malasia). [10]
El arsénico también se utilizó en varios insecticidas y venenos agrícolas. Por ejemplo, el arseniato de hidrógeno y plomo era un insecticida común en los árboles frutales , [73] pero el contacto con el compuesto a veces provocaba daños cerebrales entre quienes trabajaban con los pulverizadores. En la segunda mitad del siglo XX, el metilarseniato monosódico (MSMA) y el metilarseniato disódico (DSMA), formas orgánicas de arsénico menos tóxicas, reemplazaron al arseniato de plomo en la agricultura. Estos arsenicales orgánicos, a su vez, fueron eliminados progresivamente en los Estados Unidos en 2013 en todas las actividades agrícolas excepto el cultivo de algodón. [74] [75]
La biogeoquímica del arsénico es compleja e incluye varios procesos de adsorción y desorción. La toxicidad del arsénico está relacionada con su solubilidad y se ve afectada por el pH. Arsenito ( AsO3-3) es más soluble que el arseniato ( AsO3-4) y es más tóxico; sin embargo, a un pH más bajo, el arseniato se vuelve más móvil y tóxico. Se descubrió que la adición de azufre, fósforo y óxidos de hierro a suelos con alto contenido de arsenito reduce en gran medida la fitotoxicidad del arsénico. [76]
El arsénico se utiliza como aditivo alimentario en la producción de aves y cerdos ; en particular, se utilizó en EE. UU. hasta 2015 para aumentar el aumento de peso, mejorar la eficiencia alimenticia y prevenir enfermedades. [77] [78] Un ejemplo es la roxarsona , que había sido utilizada como iniciador en pollos de engorde por aproximadamente el 70% de los criadores de pollos de engorde de EE. UU. [79] En 2011, Alpharma, una subsidiaria de Pfizer Inc., que produce roxarsona, suspendió voluntariamente las ventas del medicamento en respuesta a estudios que mostraban niveles elevados de arsénico inorgánico, un carcinógeno, en pollos tratados. [80] Un sucesor de Alpharma, Zoetis , continuó vendiendo nitarsona hasta 2015, principalmente para su uso en pavos. [80]
Un estudio realizado en 2006 sobre los restos del caballo de carreras australiano Phar Lap determinó que la muerte del famoso campeón en 1932 fue causada por una sobredosis masiva de arsénico. El veterinario de Sydney, Percy Sykes, declaró: "En aquellos días, el arsénico era un tónico bastante común, generalmente administrado en forma de solución ( solución de Fowler )... Era tan común que calculaba que el 90 por ciento de los caballos tenían arsénico". en su sistema." [81]
Durante los siglos XVII, XVIII y XIX, se utilizaron varios compuestos de arsénico como medicinas, incluida la arsfenamina (por Paul Ehrlich ) y el trióxido de arsénico (por Thomas Fowler ). [82] La arsfenamina, así como el neosalvarsan , estaban indicados para la sífilis , pero han sido reemplazados por los antibióticos modernos . Sin embargo, los arsenicales como el melarsoprol todavía se utilizan para el tratamiento de la tripanosomiasis , ya que aunque estos fármacos tienen la desventaja de una toxicidad grave, la enfermedad es casi siempre mortal si no se trata. [83]
El trióxido de arsénico se ha utilizado de diversas formas desde el siglo XV, más comúnmente en el tratamiento del cáncer , pero también en medicamentos tan diversos como la solución de Fowler para la psoriasis . [84] La Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU . aprobó en el año 2000 este compuesto para el tratamiento de pacientes con leucemia promielocítica aguda que es resistente al ácido todo-trans retinoico . [85]
Un artículo de 2008 informa sobre el éxito en la localización de tumores utilizando arsénico-74 (un emisor de positrones). Este isótopo produce imágenes de exploración por PET más claras que el agente radiactivo anterior, el yodo -124, porque el cuerpo tiende a transportar yodo a la glándula tiroides produciendo un ruido de señal. [86] Las nanopartículas de arsénico han demostrado su capacidad para matar células cancerosas con menor citotoxicidad que otras formulaciones de arsénico. [87]
En dosis subtóxicas, los compuestos solubles de arsénico actúan como estimulantes y alguna vez fueron populares en pequeñas dosis como medicina entre la gente de mediados del siglo XVIII al XIX; [18] [88] [89] su uso como estimulante fue especialmente frecuente en animales deportivos como caballos de carreras o con perros de trabajo . [90]
El principal uso del arsénico es en aleación con plomo. Los componentes de plomo de las baterías de los automóviles se ven reforzados por la presencia de un porcentaje muy pequeño de arsénico. [10] [91] La descincificación del latón (una aleación de cobre y zinc) se reduce en gran medida mediante la adición de arsénico. [92] El "cobre arsénico desoxidado con fósforo" con un contenido de arsénico del 0,3% tiene una mayor estabilidad a la corrosión en ciertos ambientes. [93] El arseniuro de galio es un importante material semiconductor que se utiliza en circuitos integrados . Los circuitos fabricados con GaAs son mucho más rápidos (pero también mucho más caros) que los fabricados con silicio . A diferencia del silicio, el GaAs tiene una banda prohibida directa y se puede utilizar en diodos láser y LED para convertir la energía eléctrica directamente en luz . [10]
Después de la Primera Guerra Mundial , Estados Unidos construyó una reserva de 20.000 toneladas de lewisita ( ClCH=CHAsCl 2 ), un vesicante organoarsénico (agente ampollante) e irritante pulmonar . La reserva fue neutralizada con lejía y arrojada al Golfo de México en la década de 1950. [94] Durante la Guerra de Vietnam , Estados Unidos utilizó el Agente Azul , una mezcla de cacodilato de sodio y su forma ácida, como uno de los herbicidas del arco iris para privar a los soldados norvietnamitas de la cobertura vegetal y del arroz. [95] [96]
Algunas especies de bacterias obtienen su energía en ausencia de oxígeno oxidando varios combustibles mientras reducen el arseniato a arsenito. En condiciones ambientales oxidativas, algunas bacterias utilizan arsenito como combustible, que oxidan para formar arseniato. [108] Las enzimas implicadas se conocen como arsenato reductasas (Arr). [109]
En 2008, se descubrieron bacterias que emplean una versión de la fotosíntesis en ausencia de oxígeno con arsenitos como donadores de electrones , produciendo arseniatos (al igual que la fotosíntesis ordinaria utiliza agua como donante de electrones, produciendo oxígeno molecular). Los investigadores conjeturan que, a lo largo de la historia, estos organismos fotosintetizadores produjeron los arseniatos que permitieron prosperar a las bacterias reductoras de arseniato. Se ha aislado una cepa , PHS-1, que está relacionada con la gammaproteobacteria Ectothiorhodospira shaposhnikovii . El mecanismo se desconoce, pero una enzima Arr codificada puede funcionar a la inversa de sus homólogos conocidos . [110]
En 2011, se postuló que una cepa de Halomonadaceae podría cultivarse en ausencia de fósforo si ese elemento se sustituyera por arsénico, [111] explotando el hecho de que los aniones arseniato y fosfato son estructuralmente similares. El estudio fue ampliamente criticado y posteriormente refutado por grupos de investigadores independientes. [112] [113]
Se entiende que el arsénico es un oligoelemento esencial en las aves, ya que participa en la síntesis de metabolitos de metionina, y las recomendaciones de alimentación oscilan entre 0,012 y 0,050 mg/kg. [114]
Alguna evidencia indica que el arsénico es un oligoelemento esencial en los mamíferos. Sin embargo, se desconoce la función biológica . [115] [116] [117]
El arsénico se ha relacionado con cambios epigenéticos , cambios hereditarios en la expresión genética que ocurren sin cambios en la secuencia del ADN . Estos incluyen la metilación del ADN, la modificación de histonas y la interferencia del ARN . Los niveles tóxicos de arsénico causan una importante hipermetilación del ADN de los genes supresores de tumores p16 y p53 , aumentando así el riesgo de carcinogénesis . Estos eventos epigenéticos se han estudiado in vitro utilizando células de riñón humano e in vivo utilizando células de hígado de rata y leucocitos de sangre periférica en humanos. [118] La espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (ICP-MS) se utiliza para detectar niveles precisos de arsénico intracelular y otras bases de arsénico involucradas en la modificación epigenética del ADN. [119] Los estudios que investigan el arsénico como factor epigenético se pueden utilizar para desarrollar biomarcadores precisos de exposición y susceptibilidad.
El helecho chino ( Pteris vittata ) hiperacumula arsénico del suelo en sus hojas y tiene un uso propuesto en fitorremediación . [120]
El arsénico inorgánico y sus compuestos, al entrar en la cadena alimentaria , se metabolizan progresivamente mediante un proceso de metilación . [121] [122] Por ejemplo, el moho Scopulariopsis brevicaulis produce trimetilarsina si hay arsénico inorgánico presente. [123] El compuesto orgánico arsenobetaína se encuentra en algunos alimentos marinos como el pescado y las algas, y también en los hongos en concentraciones mayores. La ingesta media de una persona es de unos 10 a 50 µg/día. Los valores de alrededor de 1000 µg no son inusuales después del consumo de pescado o setas, pero hay poco peligro al comer pescado porque este compuesto de arsénico casi no es tóxico. [124]
Las fuentes naturales de exposición humana incluyen ceniza volcánica , erosión de minerales y menas y agua subterránea mineralizada. El arsénico también se encuentra en los alimentos, el agua, el suelo y el aire. [125] El arsénico es absorbido por todas las plantas, pero está más concentrado en las verduras de hoja, el arroz, el jugo de manzana y uva y los mariscos. [126] Una ruta adicional de exposición es la inhalación de gases y polvos atmosféricos. [127] Durante la época victoriana , el arsénico se usaba ampliamente en la decoración del hogar, especialmente en los papeles pintados. [128]
La amplia contaminación por arsénico de las aguas subterráneas ha provocado un envenenamiento generalizado por arsénico en Bangladesh [129] y los países vecinos. Se estima que aproximadamente 57 millones de personas en la cuenca de Bengala beben agua subterránea con concentraciones de arsénico elevadas por encima del estándar de 10 partes por mil millones (ppb) de la Organización Mundial de la Salud . [130] Sin embargo, un estudio sobre las tasas de cáncer en Taiwán [131] sugirió que los aumentos significativos en la mortalidad por cáncer aparecen sólo en niveles superiores a 150 ppb. El arsénico en el agua subterránea es de origen natural y se libera del sedimento al agua subterránea, causado por las condiciones anóxicas del subsuelo. Esta agua subterránea se utilizó después de que las ONG locales y occidentales y el gobierno de Bangladesh emprendieran un enorme programa de agua potable mediante pozos poco profundos a finales del siglo XX. Este programa fue diseñado para prevenir el consumo de aguas superficiales contaminadas con bacterias, pero no realizó pruebas de arsénico en el agua subterránea. Muchos otros países y distritos del sudeste asiático , como Vietnam y Camboya , tienen entornos geológicos que producen aguas subterráneas con un alto contenido de arsénico. La arsenicosis se informó en Nakhon Si Thammarat , Tailandia, en 1987, y el río Chao Phraya probablemente contiene altos niveles de arsénico disuelto de origen natural sin ser un problema de salud pública porque gran parte del público usa agua embotellada . [132] En Pakistán, más de 60 millones de personas están expuestas al agua potable contaminada con arsénico, según indica un informe de 2017 en Science . El equipo de Podgorski investigó más de 1200 muestras y más del 66% excedieron el nivel mínimo de contaminación de la OMS. [133]
Desde la década de 1980, los residentes de la región de Ba Men en Mongolia Interior, China, han estado expuestos crónicamente al arsénico al beber agua de pozos contaminados. [134] Un estudio de investigación de 2009 observó una presencia elevada de lesiones cutáneas entre los residentes con concentraciones de arsénico en el agua de pozo entre 5 y 10 µg/L, lo que sugiere que la toxicidad inducida por arsénico puede ocurrir en concentraciones relativamente bajas con exposición crónica. [134] En general, 20 de las 34 provincias de China tienen altas concentraciones de arsénico en el suministro de agua subterránea, lo que potencialmente expone a 19 millones de personas al agua potable peligrosa. [135]
Un estudio realizado por IIT Kharagpur encontró altos niveles de arsénico en las aguas subterráneas del 20% del territorio de la India , exponiendo a más de 250 millones de personas. Estados como Punjab , Bihar , Bengala Occidental , Assam , Haryana , Uttar Pradesh y Gujarat tienen la mayor superficie terrestre expuesta al arsénico. [136]
En los Estados Unidos, el arsénico se encuentra más comúnmente en las aguas subterráneas del suroeste. [137] También se sabe que partes de Nueva Inglaterra , Michigan , Wisconsin , Minnesota y las Dakotas tienen concentraciones significativas de arsénico en el agua subterránea. [138] Se han asociado niveles elevados de cáncer de piel con la exposición al arsénico en Wisconsin, incluso a niveles inferiores al estándar de 10 ppb en el agua potable. [139] Según una película reciente financiada por el Superfund de EE. UU ., millones de pozos privados tienen niveles de arsénico desconocidos, y en algunas áreas de EE. UU., más del 20% de los pozos pueden contener niveles que exceden los límites establecidos. [140]
La exposición de bajo nivel al arsénico en concentraciones de 100 ppb (es decir, por encima del estándar de 10 ppb en el agua potable) compromete la respuesta inmune inicial al H1N1 o la infección por gripe porcina, según los científicos apoyados por el NIEHS. El estudio, realizado en ratones de laboratorio, sugiere que las personas expuestas al arsénico en el agua potable pueden tener un mayor riesgo de sufrir enfermedades más graves o morir a causa del virus. [141]
Algunos canadienses beben agua que contiene arsénico inorgánico. Las aguas de pozos privados tienen mayor riesgo de contener arsénico inorgánico. El análisis preliminar del agua de pozo generalmente no analiza la presencia de arsénico. Investigadores del Servicio Geológico de Canadá han modelado la variación relativa en el potencial de peligro natural del arsénico para la provincia de Nuevo Brunswick. Este estudio tiene implicaciones importantes para el agua potable y los problemas de salud relacionados con el arsénico inorgánico. [142]
La evidencia epidemiológica de Chile muestra una conexión dependiente de la dosis entre la exposición crónica al arsénico y diversas formas de cáncer, en particular cuando están presentes otros factores de riesgo, como el tabaquismo. Estos efectos se han demostrado con contaminaciones inferiores a 50 ppb. [143] El arsénico es en sí mismo un componente del humo del tabaco . [144]
El análisis de múltiples estudios epidemiológicos sobre la exposición al arsénico inorgánico sugiere un aumento pequeño pero mensurable en el riesgo de cáncer de vejiga a 10 ppb. [145] Según Peter Ravenscroft del Departamento de Geografía de la Universidad de Cambridge, [146] aproximadamente 80 millones de personas en todo el mundo consumen entre 10 y 50 ppb de arsénico en el agua potable. Si todos consumieran exactamente 10 ppb de arsénico en el agua potable, el análisis de múltiples estudios epidemiológicos citados anteriormente predeciría 2.000 casos adicionales sólo de cáncer de vejiga. Esto representa una clara subestimación del impacto general, ya que no incluye el cáncer de pulmón ni de piel, y subestima explícitamente la exposición. Aquellos expuestos a niveles de arsénico superiores al estándar actual de la OMS deben sopesar los costos y beneficios de la remediación del arsénico.
Las primeras evaluaciones (1973) de los procesos para eliminar el arsénico disuelto del agua potable demostraron la eficacia de la coprecipitación con óxidos de hierro o de aluminio. En particular, se descubrió que el hierro como coagulante elimina el arsénico con una eficacia superior al 90%. [147] [148] Se han aprobado varios sistemas de medios adsorbentes para su uso en el punto de servicio en un estudio financiado por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (US EPA) y la Fundación Nacional de Ciencias (NSF). Un equipo de científicos e ingenieros europeos e indios ha instalado seis plantas de tratamiento de arsénico en Bengala Occidental basadas en el método de remediación in situ (tecnología SAR). Esta tecnología no utiliza ningún producto químico y el arsénico se deja en forma insoluble (estado +5) en la zona subterránea al recargar agua aireada en el acuífero y desarrollar una zona de oxidación que sustenta los microorganismos oxidantes del arsénico. Este proceso no produce ningún flujo de residuos ni lodos y es relativamente barato. [149]
Otro método eficaz y económico para evitar la contaminación por arsénico es perforar pozos a 500 pies o más de profundidad para alcanzar aguas más puras. Un estudio reciente de 2011 financiado por el Programa de Investigación Superfund del Instituto Nacional de Ciencias de la Salud Ambiental de EE. UU. muestra que los sedimentos profundos pueden eliminar el arsénico y sacarlo de circulación. En este proceso, llamado adsorción , el arsénico se adhiere a las superficies de las partículas de sedimentos profundos y se elimina naturalmente del agua subterránea. [150]
Se han demostrado separaciones magnéticas de arsénico con gradientes de campo magnético muy bajos con nanocristales de magnetita (Fe 3 O 4 ) monodispersos y de gran superficie en la purificación de agua en el punto de uso. Utilizando la alta superficie específica de los nanocristales de Fe 3 O 4 , se ha reducido drásticamente la masa de desechos asociados con la eliminación de arsénico del agua. [151]
Los estudios epidemiológicos han sugerido una correlación entre el consumo crónico de agua potable contaminada con arsénico y la incidencia de todas las principales causas de mortalidad. [152] La literatura indica que la exposición al arsénico es causante de la patogénesis de la diabetes. [153]
Recientemente se ha demostrado que los filtros a base de paja reducen el contenido de arsénico del agua a 3 µg/L. Esto puede encontrar aplicaciones en áreas donde el agua potable se extrae de acuíferos subterráneos . [154]
Durante varios siglos, la población de San Pedro de Atacama en Chile ha estado bebiendo agua contaminada con arsénico y algunas pruebas sugieren que han desarrollado cierta inmunidad. [155] [156] [157]
Alrededor de un tercio de la población mundial bebe agua de recursos subterráneos. De esta cantidad, alrededor del 10 por ciento, aproximadamente 300 millones de personas, obtienen agua de recursos subterráneos que están contaminados con niveles nocivos para la salud de arsénico o fluoruro. [158] Estos oligoelementos se derivan principalmente de minerales e iones del suelo. [159] [160]
El arsénico es único entre los metaloides traza y los metales traza que forman oxianiones (por ejemplo, As, Se, Sb, Mo, V, Cr, U, Re). Es sensible a la movilización a valores de pH típicos de aguas naturales (pH 6,5–8,5) tanto en condiciones oxidantes como reductoras. El arsénico puede presentarse en el medio ambiente en varios estados de oxidación (−3, 0, +3 y +5), pero en aguas naturales se encuentra principalmente en formas inorgánicas como oxianiones de arsenito trivalente [As(III)] o arseniato pentavalente [As (V)]. Las formas orgánicas de arsénico se producen por actividad biológica, principalmente en aguas superficiales, pero rara vez son cuantitativamente importantes. Sin embargo, pueden aparecer compuestos orgánicos de arsénico cuando las aguas se ven afectadas significativamente por la contaminación industrial. [161]
El arsénico puede solubilizarse mediante varios procesos. Cuando el pH es alto, se puede liberar arsénico de los sitios de unión a la superficie que pierden su carga positiva. Cuando el nivel del agua desciende y los minerales de sulfuro quedan expuestos al aire, el arsénico atrapado en los minerales de sulfuro puede liberarse al agua. Cuando hay carbono orgánico presente en el agua, las bacterias se alimentan reduciendo directamente As(V) a As(III) o reduciendo el elemento en el sitio de unión, liberando arsénico inorgánico. [162]
Las transformaciones acuáticas del arsénico se ven afectadas por el pH, el potencial de reducción-oxidación, la concentración de materia orgánica y las concentraciones y formas de otros elementos, especialmente hierro y manganeso. Los principales factores son el pH y el potencial redox. Generalmente, las principales formas de arsénico en condiciones óxicas son H 3 AsO 4 , H 2 AsO 4 − , HAsO 4 2− y AsO 4 3− a pH 2, 2–7, 7–11 y 11, respectivamente. En condiciones reductoras, el H 3 AsO 4 predomina a un pH de 2 a 9.
La oxidación y la reducción afectan la migración de arsénico en ambientes subterráneos. El arsenito es la forma soluble más estable de arsénico en ambientes reductores y el arseniato, que es menos móvil que el arsenito, es dominante en ambientes oxidantes a pH neutro . Por lo tanto, el arsénico puede ser más móvil en condiciones reductoras. El ambiente reductor también es rico en materia orgánica que puede mejorar la solubilidad de los compuestos de arsénico. Como resultado, la adsorción de arsénico se reduce y el arsénico disuelto se acumula en las aguas subterráneas. Por eso el contenido de arsénico es mayor en ambientes reductores que en ambientes oxidantes. [163]
La presencia de azufre es otro factor que incide en la transformación del arsénico en el agua natural. El arsénico puede precipitar cuando se forman sulfuros metálicos. De esta forma se elimina el arsénico del agua y disminuye su movilidad. Cuando hay oxígeno presente, las bacterias oxidan el azufre reducido para generar energía, liberando potencialmente arsénico ligado.
Las reacciones redox que involucran al Fe también parecen ser factores esenciales en el destino del arsénico en los sistemas acuáticos. La reducción de los oxihidróxidos de hierro juega un papel clave en la liberación de arsénico al agua. Por tanto, el arsénico puede enriquecerse en agua con concentraciones elevadas de Fe. [164] En condiciones oxidantes, el arsénico se puede movilizar a partir de pirita u óxidos de hierro, especialmente a pH elevado. En condiciones reductoras, el arsénico puede movilizarse mediante desorción o disolución reductora cuando se asocia con óxidos de hierro. La desorción reductora se produce bajo dos circunstancias. Una es cuando el arseniato se reduce a arsenito, que se adsorbe con menos fuerza en óxidos de hierro. El otro resulta de un cambio en la carga de la superficie del mineral que conduce a la desorción del arsénico unido. [165]
Algunas especies de bacterias catalizan transformaciones redox del arsénico. Los procariotas que respiran arseniato disimilatorio (DARP) aceleran la reducción de As(V) a As(III). DARP utiliza As(V) como aceptor de electrones de la respiración anaeróbica y obtiene energía para sobrevivir. En este proceso se pueden oxidar otras sustancias orgánicas e inorgánicas. Los oxidantes de arsenito quimioautótrofos (CAO) y los oxidantes de arsenito heterótrofos (HAO) convierten el As(III) en As(V). Los CAO combinan la oxidación de As(III) con la reducción de oxígeno o nitrato. Utilizan la energía obtenida para fijar el carbono orgánico producido a partir del CO 2 . HAO no puede obtener energía de la oxidación de As (III). Este proceso puede ser un mecanismo de desintoxicación de arsénico para las bacterias. [166]
Los cálculos termodinámicos de equilibrio predicen que las concentraciones de As(V) deberían ser mayores que las concentraciones de As(III) en todas las condiciones excepto en condiciones fuertemente reductoras, es decir, donde se produce la reducción de SO 4 2− . Sin embargo, las reacciones redox abióticas del arsénico son lentas. La oxidación de As(III) por O 2 disuelto es una reacción particularmente lenta. Por ejemplo, Johnson y Pilson (1975) estimaron que la vida media de la oxigenación del As(III) en agua de mar oscilaba entre varios meses y un año. [167] En otros estudios, las proporciones de As(V)/As(III) se mantuvieron estables durante períodos de días o semanas durante el muestreo de agua cuando no se tuvo especial cuidado para prevenir la oxidación, lo que nuevamente sugiere tasas de oxidación relativamente lentas. Cherry descubrió a partir de estudios experimentales que las proporciones As(V)/As(III) eran estables en soluciones anóxicas durante hasta 3 semanas, pero que se producían cambios graduales en escalas de tiempo más largas. [168] Se ha observado que las muestras de agua estériles son menos susceptibles a cambios de especiación que las muestras no estériles. [169] Oremland descubrió que la reducción de As(V) a As(III) en Mono Lake fue catalizada rápidamente por bacterias con constantes de velocidad que oscilaban entre 0,02 y 0,3 días −1 . [170]
En 2002, las industrias estadounidenses consumieron 19.600 toneladas métricas de arsénico. El noventa por ciento de esta cantidad se utilizó para el tratamiento de la madera con arseniato de cobre cromado (CCA). En 2007, el 50% de las 5.280 toneladas métricas consumidas todavía se utilizaba para este fin. [44] [171] En los Estados Unidos, la eliminación voluntaria del arsénico en la producción de productos de consumo y productos de construcción residencial y de consumo general comenzó el 31 de diciembre de 2003, y ahora se utilizan productos químicos alternativos, como el cobre cuaternario alcalino , boratos. , azol de cobre , ciproconazol y propiconazol . [172]
Aunque descontinuada, esta aplicación también es una de las que más preocupa al público en general. La gran mayoría de la madera antigua tratada a presión fue tratada con CCA. La madera CCA todavía se usa ampliamente en muchos países y se usó mucho durante la segunda mitad del siglo XX como material de construcción estructural y exterior . Aunque el uso de madera de CCA se prohibió en muchas áreas después de que los estudios demostraron que el arsénico podría filtrarse de la madera al suelo circundante (de los equipos de juegos infantiles, por ejemplo), la quema de madera de CCA más antigua también presenta un riesgo. La ingestión directa o indirecta de cenizas de madera procedente de madera de CCA quemada ha provocado muertes en animales y graves intoxicaciones en humanos; la dosis letal para humanos es de aproximadamente 20 gramos de ceniza. [173] Los desechos de madera CCA provenientes de sitios de construcción y demolición pueden usarse inadvertidamente en incendios comerciales y domésticos. Los protocolos para la eliminación segura de la madera de CCA no son consistentes en todo el mundo. La eliminación generalizada de dicha madera en vertederos genera cierta preocupación, [174] pero otros estudios han demostrado que no hay contaminación por arsénico en el agua subterránea. [175] [176]
Una herramienta que mapea la ubicación (y otra información) de las liberaciones de arsénico en los Estados Unidos es TOXMAP . [177] TOXMAP es un Sistema de Información Geográfica (SIG) de la División de Servicios de Información Especializados de la Biblioteca Nacional de Medicina de los Estados Unidos (NLM) financiado por el Gobierno Federal de los Estados Unidos. Con mapas marcados de los Estados Unidos, TOXMAP permite a los usuarios explorar visualmente datos del Inventario de emisiones tóxicas de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) y de los Programas de investigación básica Superfund . La información sobre salud química y ambiental de TOXMAP se toma de la Red de datos de toxicología (TOXNET) de la NLM, [178] PubMed y de otras fuentes autorizadas.
Se han utilizado métodos físicos, químicos y biológicos para remediar el agua contaminada con arsénico. [179] Se dice que la biorremediación es rentable y respetuosa con el medio ambiente. [180] La biorremediación de aguas subterráneas contaminadas con arsénico tiene como objetivo convertir el arsenito, la forma tóxica del arsénico para los humanos, en arseniato. El arsenato (estado de oxidación +5) es la forma dominante de arsénico en el agua superficial, mientras que el arsenito (estado de oxidación +3) es la forma dominante en ambientes hipóxicos a anóxicos. El arsenito es más soluble y móvil que el arseniato. Muchas especies de bacterias pueden transformar arsenito en arseniato en condiciones anóxicas utilizando arsenito como donante de electrones. [181] Este es un método útil en la remediación de aguas subterráneas. Otra estrategia de biorremediación es utilizar plantas que acumulan arsénico en sus tejidos mediante fitorremediación , pero es necesario considerar la eliminación del material vegetal contaminado.
La biorremediación requiere una cuidadosa evaluación y diseño de acuerdo con las condiciones existentes. Algunos sitios pueden requerir la adición de un aceptor de electrones, mientras que otros requieren suplementación con microbios ( bioaumentación ). Independientemente del método utilizado, sólo un seguimiento constante puede prevenir una contaminación futura.
La coagulación y la floculación son procesos estrechamente relacionados que son comunes en la eliminación de arseniato del agua. Debido a la carga negativa neta que transportan los iones de arseniato, se asientan lentamente o no se asientan en absoluto debido a la repulsión de carga. En la coagulación, un coagulante cargado positivamente como Fe y Alumbre (sales de uso común: FeCl 3 , [182] Fe 2 (SO 4 ) 3 , [183] Al 2 (SO 4 ) 3 [184] ) neutralizan el arseniato cargado negativamente , permita que se asiente. Sigue la floculación, donde un floculante une partículas más pequeñas y permite que el agregado precipite del agua. Sin embargo, estos métodos pueden no ser eficaces con el arsenito, ya que el As(III) existe en el ácido arsenioso no cargado, H 3 AsO 3 , a un pH casi neutro. [185]
Los principales inconvenientes de la coagulación y floculación son la costosa eliminación de los lodos concentrados de arseniato y la posible contaminación secundaria del medio ambiente. Además, los coagulantes como el Fe pueden producir contaminación iónica que supera el nivel de seguridad. [182]
El arsénico y muchos de sus compuestos son venenos especialmente potentes. Se pueden detectar pequeñas cantidades de arsénico mediante métodos farmacopoicos que incluyen la reducción de arsénico a arsénico con ayuda de zinc y se puede confirmar con papel de cloruro de mercurio. [187]
El arsénico elemental y los compuestos de sulfato y trióxido de arsénico están clasificados como " tóxicos " y "peligrosos para el medio ambiente" en la Unión Europea según la directiva 67/548/CEE . La Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) reconoce el arsénico y los compuestos inorgánicos de arsénico como carcinógenos del grupo 1 , y la UE enumera el trióxido de arsénico, el pentóxido de arsénico y las sales de arseniato como carcinógenos de categoría 1 .
Se sabe que el arsénico causa arsenicosis cuando está presente en el agua potable, "la especie más común es el arseniato [ HAsO2-4; As(V)] y arsenito [ H 3 AsO 3 ; Como(III)]".
En Estados Unidos desde 2006, la concentración máxima en el agua potable permitida por la Agencia de Protección Ambiental (EPA) es de 10 ppb [188] y la FDA estableció el mismo estándar en 2005 para el agua embotellada. [189] El Departamento de Protección Ambiental de Nueva Jersey estableció un límite de agua potable de 5 ppb en 2006. [190] El valor IDLH (inmediatamente peligroso para la vida y la salud) para el arsénico metálico y los compuestos inorgánicos de arsénico es de 5 mg/m 3 ( 5 ppb). La Administración de Salud y Seguridad Ocupacional ha establecido el límite de exposición permisible (PEL) en un promedio ponderado en el tiempo (TWA) de 0,01 mg/m 3 (0,01 ppb), y el Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha establecido el límite de exposición recomendado (REL) a una exposición constante de 15 minutos de 0,002 mg/m 3 (0,002 ppb). [191] El PEL para compuestos orgánicos de arsénico es un TWA de 0,5 mg/m 3 . [192] (0,5 ppb).
En 2008, basándose en sus pruebas en curso de una amplia variedad de alimentos estadounidenses en busca de sustancias químicas tóxicas, [193] la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU . fijó el "nivel de preocupación" para el arsénico inorgánico en los jugos de manzana y pera en 23 ppb, basado en datos no -efectos cancerígenos y comenzó a bloquear la importación de productos que superaran ese nivel; también exigía la retirada de productos nacionales no conformes. [189] En 2011, el programa de televisión nacional Dr. Oz transmitió un programa destacando las pruebas realizadas por un laboratorio independiente contratado por los productores. Aunque la metodología fue cuestionada (no distinguió entre arsénico orgánico e inorgánico), las pruebas mostraron niveles de arsénico de hasta 36 ppb. [194] En respuesta, la FDA probó la peor marca del programa Dr. Oz y encontró niveles mucho más bajos. Las pruebas en curso encontraron que el 95% de las muestras de jugo de manzana estaban por debajo del nivel de preocupación. Pruebas posteriores realizadas por Consumer Reports mostraron arsénico inorgánico en niveles ligeramente superiores a 10 ppb, y la organización instó a los padres a reducir el consumo. [195] En julio de 2013, considerando el consumo por parte de niños, la exposición crónica y el efecto cancerígeno, la FDA estableció un "nivel de acción" de 10 ppb para el jugo de manzana, el mismo que el estándar para el agua potable. [189]
La preocupación por el arsénico en el arroz en Bangladesh surgió en 2002, pero en ese momento sólo Australia tenía un límite legal para los alimentos (un miligramo por kilogramo). [196] [197] Se expresó preocupación porque las personas que comían arroz estadounidense excedían los estándares de la OMS para la ingesta personal de arsénico en 2005. [198] En 2011, la República Popular China estableció un estándar alimentario de 150 ppb para arsénico. [199]
En los Estados Unidos, en 2012, pruebas realizadas por grupos separados de investigadores en el Centro de Investigación sobre Prevención de Enfermedades y Salud Ambiental Infantil de Dartmouth College (a principios de año, centrándose en los niveles urinarios en niños) [200] y Consumer Reports (en noviembre) [ 201] [202] encontraron niveles de arsénico en el arroz que dieron lugar a pedidos para que la FDA estableciera límites. [203] La FDA publicó algunos resultados de pruebas en septiembre de 2012, [204] [205] y, en julio de 2013, todavía está recopilando datos en apoyo de una nueva regulación potencial. No ha recomendado ningún cambio en el comportamiento del consumidor. [206]
Informes del Consumidor recomendado:
Se programó una conferencia consultiva de la Organización Mundial de la Salud en 2014 para considerar límites de 200 a 300 ppb para el arroz. [202]
En 2020, los científicos evaluaron múltiples procedimientos de preparación de arroz por su capacidad para reducir el contenido de arsénico y preservar los nutrientes, recomendando un procedimiento que implicaba sancochar y absorber agua. [209] [208] [210]
El arsénico es bioacumulativo en muchos organismos, en particular en especies marinas, pero no parece biomagnificarse significativamente en las redes alimentarias. [214] En áreas contaminadas, el crecimiento de las plantas puede verse afectado por la absorción de arseniato por las raíces, que es un análogo del fosfato y, por lo tanto, se transporta fácilmente a los tejidos y células de las plantas. En áreas contaminadas, la absorción del ion arsenito, más tóxico (que se encuentra más particularmente en condiciones reductoras) es probable en suelos mal drenados.
La toxicidad del arsénico proviene de la afinidad de los óxidos de arsénico (III) por los tioles . Los tioles, en forma de residuos de cisteína y cofactores como el ácido lipoico y la coenzima A , se encuentran en los sitios activos de muchas enzimas importantes . [10]
El arsénico altera la producción de ATP mediante varios mecanismos. A nivel del ciclo del ácido cítrico , el arsénico inhibe el ácido lipoico , que es un cofactor de la piruvato deshidrogenasa . Al competir con el fosfato, el arseniato desacopla la fosforilación oxidativa , inhibiendo así la reducción ligada a la energía de NAD+ , la respiración mitocondrial y la síntesis de ATP. También aumenta la producción de peróxido de hidrógeno, que, según se especula, tiene potencial para formar especies reactivas de oxígeno y estrés oxidativo. Estas interferencias metabólicas provocan la muerte por insuficiencia orgánica multisistémica . Se presume que la falla del órgano se debe a la muerte celular necrótica , no a la apoptosis , ya que las reservas de energía se han agotado demasiado para que se produzca la apoptosis. [215]
La exposición ocupacional y el envenenamiento por arsénico pueden ocurrir en personas que trabajan en industrias que involucran el uso de arsénico inorgánico y sus compuestos, como la conservación de la madera, la producción de vidrio, las aleaciones de metales no ferrosos y la fabricación de semiconductores electrónicos. El arsénico inorgánico también se encuentra en las emisiones de los hornos de coque asociadas con la industria de fundición. [216]
La conversión entre As(III) y As(V) es un factor importante en la contaminación ambiental por arsénico. Según Croal, Gralnick, Malasarn y Newman, "[la] comprensión [de] qué estimula la oxidación del As(III) y/o limita la reducción del As(V) es relevante para la biorremediación de sitios contaminados (Croal). El estudio del As quimiolitoautótrofo (III) los oxidantes y los reductores heterótrofos As(V) pueden ayudar a comprender la oxidación y/o reducción del arsénico .
Es posible tratar la intoxicación crónica por arsénico. El antilewisita británico ( dimercaprol ) se prescribe en dosis de 5 mg/kg hasta 300 mg cada 4 horas durante el primer día, luego cada 6 horas durante el segundo día y finalmente cada 8 horas durante 8 días adicionales. [218] Sin embargo, la Agencia de Registro de Enfermedades y Sustancias Tóxicas de los EE. UU . (ATSDR) afirma que los efectos a largo plazo de la exposición al arsénico no se pueden predecir. [127] Se pueden analizar la sangre, la orina, el cabello y las uñas para detectar arsénico; sin embargo, estas pruebas no pueden prever posibles resultados de salud derivados de la exposición. [127] La exposición prolongada y la consiguiente excreción a través de la orina se han relacionado con el cáncer de vejiga y riñón , además del cáncer de hígado, próstata, piel, pulmones y cavidad nasal . [219]
el arsénico recibió el sobrenombre de "el polvo de la herencia", ya que se usaba comúnmente para envenenar a miembros de la familia para obtener una fortuna en la era del Renacimiento.
Al principio, los papeles verdes se coloreaban con el tradicional pigmento mineral cardenillo o se compraban mezclando azules y amarillos de origen vegetal. Pero una vez que el verde de Scheele comenzó a producirse en cantidad, se adoptó como una mejora con respecto a los colores antiguos y se convirtió en un componente común del papel tapiz en 1800.
El papel tapiz como fuente de veneno fue noticia en 1982 [...] cuando el análisis de una muestra de papel tapiz de la sala de Longwood, la residencia de Napoleón en Santa Elena, reveló concentraciones de arsénico de aproximadamente 0,12 g/m 2 .
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