آرسنیک

تاریخچه  آرسنیک

کلمه آرسنیک از کلمه سریانی  ܠ ܐ ܙ ܐ ܦ ܢ ܝ ܐ(زارنیگا[1]) واز کلمه فارسی زرنيخ به معنی "ارپیمنت زرد" قرض گرفته شده ،  و در یونان باستان به عنوان آرسنیکون ((Αρσενικόν، به معنای قوی و مردانه معروف بوده است. این کلمه در لاتین به نام آرسنیکوم ودر فرانسه قدیمی آرسنیک به تصویب رسیده بود ، که درانتها از آن کلمه انگلیسی آرسنیک بدست آمد. از زمان های قدیم تركيبات ارسنيك يعني سولفيدها(اورپیمنت و رالگار یا زرنیخ سرخ) و اکسیدها شناخته شده بوده و مورد استفاده قرار می گرفتند. اورپیمنت تحت نام ارسنيك نيز شناخته شده بود. پلين و ديوسكوريدس در نوشته هاي خود از سمي بودن اين تركيبات ياد كرده اند. گاهي ارسنيك به صورت آزاد در طبيعت يافت مي شود و مي توان آن را به آساني از تركيباتش استخراج كرد. در تاريخ علم شيمي اولين كسي كه ارسنيك را به عنوان يك عنصر تهيه كرده است مشخص نيست معمولا كشف ارسنيك به كيميا گري موسوم به آلبرت بزرگ نسبت داده مي شد. پاراسلز در نوشته هاي خود روش تهيه ارسنيك فلزي را با استفاده از تكليس ( ارسنيك) با پوسته ي تخم مرغ توضيح داده است . بر طبق بعضي گزارشها ارسنيك فلزي زودتر شناخته شد اما آن را نوع خاصي از جيوه ي طبيعي مي پنداشتند سوء تفاهم ناشي از اين بود كه سولفيد ارسنيك به يكي از كاني هاي جيوه شباهت داشت و استخراج آن از سنگ معدن هايش به سادگي صورت مي پذيرفت  زکریای رازی دانشمند ایرانی توانست ارسنیک را با آزمایشهای گوناگون بدست آورد و نام آن را جوهر زرنیخ نهاد ولی آنرا جزء عناصر فلزی در نظر نگرفت. وی در کتاب مدخل جوهر زرنیخ را به دسته ی زرد)  (AS₂S₃، سرخ و سبز و در کتاب سرالاسرار آن را به شش گونه تقسیم بندی کرده است

ویژگی های فیزیکی و شیمیایی ارسنیک

ارسنیک به حالت عنصر، جامد فلزی کریستاله به رنگ خاکستری نقره ای می باشد که قابلیت هدایت حرارتی پائینی دارد. اگر چه ارسنیک غالباً از آن به عنوان فلز اشاره می شود ولی از نظر شیمیایی در دسته عناصر غیر فلزی یا شبه فلزی و متعلق به گروه (VA) 15 جدول تناوبی می باشد. حالتهای اکسیداسیون ارسنیک 3+، 5+، 0 و 3- می باشد. فقط یک نوع ایزوتوپ پایدار با جرم 75 (100درصد فراوانی طبیعی) یافت شده است. ارسنیک عموما" به فرم فلزی کریستاله α که به رنگ خاکستری فلزی و شکننده در طبیعت و به فرم β که جامدی بی شکل و خاکستری تیره می باشد، وجود دارد. ارسنیک فلزی در هوای خشک پایدار بود، اما سطح آن هنگام مواجهه با هوای مرطوب اکسیده شده و یک لایه برنز تیره تشکیل می دهد که با تداوم مواجهه رنگ آلفا سیاه می شود. ارسنیک همراه با اکسیژن وکربن در دسته ارسنیک آلی تقسیم بندی می شود. ترکیبات آلی و غیر آلی ارسنیک معمولا" بصورت پودرهای سفید یا بی رنگ بوده که بخار نمی شوند و بدن بو و مزه می باشند. ارسنیک فلزی که بصورت طبیعی وجود ندارد، از طریق بخارات گاز های سرب و مس گداخته شده از تری اکسید ارسنیک یا ارسنیک سفید قابل استخراج است و سپس این بخارات با استفاده از زغال چوب جهت تهیه ارسنیک فلزی احیا می شوند[USEPA, 1998] .

منابع و فراوانی ارسنیک در محیط زیست

آرسنیک ( باعدد اتمی = 33) عنصری است که به طور طبیعی در پوسته زمین موجود می باشد. این عنصر همچنین به عنوان بیستمین عنصر فراوان در طبیعت، چهاردهمین در آب دریا و دوازدهمین در بدن انسان میباشد. این عنصر از مواد موجود در زغال سنگ و بسیاری از سنگ های معدنی از جمله سرب و روی می باشد. در شکل 1-1 چرخه جهانی ارسنیک نشان داده شده است.

عوارض بهداشتی ناشی از ارسنیک

هرچند نتایج مطالعات انجام شده مشخص می کند که آرسنیک ممکن است یک عنصر ضروری برای چندین گونه حیوان باشد اما هیچ مدرکی وجود ندارد که نشانگر ضروری بودن آن برای انسانها باشد.براساس شواهد کافی در زمینه سرطانزایی در انسانها،ترکیبات غیر آلی آرسنیک توسط IARC در گروه یک (سرطانزا برای انسانها) طبقه بندی می شوند[WHO,1996].در خصوص سرطانزایی ترکیبات آلی آرسنیک اطلاعات کافی وجود ندارد.ترکیبات محلول آرسنیک برخلاف آرسنیک عنصری در پوست،استخوان و عضله تجمع یابد که نیمه عمر آن در انسان بین 2 تا 40 روز است.سمیت حاد ترکیبات آرسنیک در انسانها غالبا تابعی از نرخ حذف آن از بدن می باشد.در نظر گفته می شود که آرسین سمی ترین فرم بوده و بعد از آن آرسنیت ها (آرسنیک (3)) ،آرسنات و ترکیبات آلی آرسنیک قرار دارند.دزهای کشنده در انسانها از mg/kg 5/1 وزن بدن برای AS₂S₃ تا mg/kg500 وزن بدن برای دی متیل /ارسنیک اسید فرق می نماید.سمیت زایی حاد آرسنیک مرتبط با خوردن آب چاه حاوی 2/1 و mg/l21 آرسنیک گزارش شده است.درد شکمی ،تهوع ،اسهال،درد عضلانی و ضعف همراه با سرخ شدن پوست از جمله علائم کلینیکی اولیه می باشد.این علائم اغلب با بی حسی و خارش شدید ،گرفتگی عضلانی و ظهور جوشهای erythematous عمومی دنبال می شود.

علائم Arsenicalism مزمن مشتمل بر جراحات پوستی،ایجاد رنگدانه ،سرطان پوست و بیماری عروق محیطی است که در جمعیت های مصرف کننده آب آشامیدنی آلوده به آرسنیک مشاهده است.در این میان جراحات پوستی رایجترین علامت مشاهده شده است که بعد از دوره تماس حداقل 5 سال روی می دهد.در کودکان 7 ساله مصرف کننده آب آشامیدنی آلوده(متوسط mg/l6/0) اثرات بروی سیستم قلبی و عروقی مشاهده شده است. مطالعات مختلف در خصوص مصرف آب آشامیدنی دارای غلظت بالای آرسنیک به نوعی ارتباط آن را با ایجاد بیماریهای مختلف ثابت کرده است. اما دانش مربوط به اثرات بهداشتی آرسنیک ناکامل بوده و وضعیت با فاکتورهایی مانند هپاتیتB، سوء تغذیه و شکل واقعی آرسنیک پیچیده تر می شود. به عنوان مثال در یک مطالعه گسترده انجام شده در تایوان که برروی یک جمعیت 40421 نفری بر پایه میزان آرسنیک آب چاهها انجام گرفت ارتباط روشن دوز-پاسخ بین تماس با آرسنیک و فراوانی جراحات پوستی،بیماری پای سیاه(یک ناراحتی عروق محیطی) و سرطان پوست مشاهده اما وجود ضعف در روش شناسی(متدولوژی) و امکان تاثیر دیگر ترکیبات موجود در آب مانند اسید هیومیک در ایجاد بیماری،تفسیر نتایج را پیچیده کرده است. مطالعه ی دیگر در خصوص بررسی همبستگی اکولوژیکی بین سطح آرسنیک آب چاه و مرگ ومیر حاصل از نئوپلاسم های بدخیم متفاوت در تایوان ارتباط پرمعنی بین سطح آرسنیک در آب چاه برای سرطانهای کبد،حفره بینی،شش،پوست،مثانه و کلیه در مردان و زنان و سرطان پروستات در مردان را مشخص نمود .اما در کل داده ها در مورد ارتباط بین سرطانهای داخلی و خوردن آرسنیک در آب آشامیدنی محدوده بوده و برای ارزیابی کمی یک رابطه در معرض بودن- پاسخ ناکافی است