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1.INTRODUCCIÓN


Elemento químico, cuyo símbolo es As y su número atómico, 33. El arsénico se encuentra distribuido ampliamente en la naturaleza (cerca de 5 x 10-4% de la corteza terrestre). Es uno de los 22 elementos conocidos que se componen de un solo nucleido estable, 7533As; el peso atómico es de 74.922. Se conocen otros 17 nucleidos radiactivos de As.
Al arsénico se le encuentra natural como mineral de cobalto, aunque por lo general está en la superficie de las rocas combinado con azufre o metales como Mn, Fe, Co, Ni, Ag o Sn. El principal mineral del arsénico es el FeAsS (arsenopirita, pilo); otros arseniuros metálicos son los minerales FeAs2 (löllingita), NiAs (nicolita), CoAsS (cobalto brillante), NiAsS (gersdorfita) y CoAs2 (esmaltita). Los arseniatos y tioarseniatos naturales son comunes y la mayor parte de los minerales de sulfuro contienen arsénico. La As4S4 (realgarita) y As4S6 (oropimente) son los minerales más importantes que contienen azufre. El óxido, arsenolita, As4O6, se encuentra como producto de la alteración debida a los agentes atmosféricos de otros minerales de arsénico, y también se recupera de los polvos colectados de los conductos durante la extracción de Ni, Cu y Sn; igualmente se obtiene al calcinar los arseniuros de Fe, Co o Ni con aire u óxigeno. El elemento puede obtenerse por calcinación de FeAsS o FeAs2 en ausencia de aire o por reducción de As4O6 con carbonato, cuando se sublima As4.


2. EFECTOS DEL ARSÉNICO SOBRE LA SALUD


El Arsénico es uno de los más toxicos elementos que pueden ser encontrados. Debido a sus efectos tóxicos, los enlaces de Arsénico inorgánico ocurren en la tierra naturalmente en pequeñas cantidades. Los humanos pueden ser expuestos al Arsénico a través de la comida, agua y aire.
La exposición puede también ocurrir a través del contacto con la piel con suelo o agua que contenga Arsérnico.
Los niveles de Arsérnico en la comida son bastante bajos, no es añadido debido a su toxicidad, pero los niveles de Arsénico en peces y mariscos puede ser alta, porque los peces absorben Arsénico del agua donde viven. Por suerte esto es mayormente la forma de Arsénico orgánico menos dañina, pero peces que contienen suginificantes cantidades de Arsénico inorgánico pueden ser un peligro para la salud humana.
La exposición al Arsénico puede ser más alta para la gente que trabaja con Arsénico, para gente que bebe significantes cantidades de vino, para gente que vive en casas que contienen conservantes de la madera y gente que viven en granjas donde el Arsénico de los pesticidas ha sido aplicados en el pasado.
La exposición al Arsénico inorgánico puede causar varios efectos sobre la salud, como es irritación del estómago e intestinos, disminución en la producción de glóbulos rojos y blancos, cambios en la piel, e irritación de los pulmones. Es sugerido que la toma de significantes cantidades de Arsénico inorgánico puede intensificar las posibilidades de desarrollar cáncer, especialmente las posibilidades de desarrollo de cáncer de piel, pulmón, hígado, linfa.
A exposiciones muy altas de Arsénico inorgánico puede causar infertilidad y abortos en mujeres, puede causar perturbación de la piel, pérdida de la resistencia a infecciones, perturbación en el corazón y daño del cerebro tanto en hombres como en mujeres. Finalmente, el Arsénico inorgánico puede dañar el ADN. El Arsénico orgánico no puede causar cáncer, ni tampoco daño al ADN. Pero exposiciones a dosis elevadas puede causar ciertos efectos sobre la salud humana, como es lesión de nervios y dolores de estómago.
Se conoce que las principales rutas de exposición de las personas al arsénico son la ingesta e inhalación, que es acumulable en el organismo por exposición crónica y a ciertas concentraciones ocasiona afecciones como: alteraciones de la piel (relajamiento de los capilares cutáneos y la dilatación de los mismos) con efectos secundarios en los sistemas nervioso, irritación de los órganos del aparato respiratorio, gastro-intestinal y hematopoyético y acumulación en los huesos, músculos y piel, y en menor grado en hígado y riñones.
La evidencia epidemiológica de personas con ingestión prolongada de arsénico inorgánico, vía agua de bebida, es la hiperqueratosis palmo-plantar cuya manifestación principal es la pigmentación de la piel y callosidades localizadas en las palmas de las manos y pies.
La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos de Norte América, USEPA, clasifica al arsénico como cancerígeno en el grupo A debido a la evidencia de sus efectos adversos sobre la salud. La exposición a 0,05 mg/L puede causar 31,33 casos de cáncer de la piel por cada 1, 000 habitantes y ha considerado bajar el límite máximo de aceptación de 0,050 mg/L, al de 0,010 - 0,020 mg/L.
El Centro Internacional de Investigaciones sobre Cáncer lo ha clasificado en el grupo I porque tienen pruebas suficientes de la carcinogenicidad para seres humanos. La eliminación natural del organismo humano es por vía urinaria, heces, sudor y epitelio de la piel (descamación).
Algunos estudios de toxicidad del arsénico indican que muchas de las normas actuales basadas en las guías de la OMS son muy altas, y plantean la necesidad de reevaluar los valores límites basándose en estudios epidemiológicos.


3. EFECTOS AMBIENTALES DEL ARSÉNICO


El Arsénico puede ser encontrado de forma natural en la tierra en pequeñas concentraciones. Esto ocurre en el suelo y minerales y puede entrar en el aire, agua y tierra a través de las tormentas de polvo y las aguas de escorrentía.
El Arsénico es un componente que es extremadamente duro de convertir en productos solubre en agua o volátil. En realidad el Arsénico es naturalmente específicamente un compuesto móvil, básicamente significa que grandes concentraciones no aparecen probablemente en un sitio específico. Esto es una buena cosa, pero el punto negativo es que la contaminación por Arsénico llega a ser un tema amplio debido al fácil esparcimiento de este. El Arsénico no se puede movilizar fácilmente cuando este es inmóvil. Debido a las actividades humanas, mayormente a través de la minería y la fundiciones, naturalmente el Arsénico inmóvil se ha movilizado también y puede ahora ser encontrado en muchos lugares donde ellos no existían de forma natural.
El ciclo del Arsénico ha sido ampliado como consecuencia de la interferencia humana y debido a esto, grandes cantidades de Arsénico terminan en el Ambiente y en organismos vivos. El Arsénico es moyoritariamente emitido por las industrias productoras de cobre, pero también durante la producción de plomo y zinc y en la agricultura.
Este no puede ser destruido una vez que este ha entrado en el Ambiente, así que las cantidades que hemos añadido pueden esparcirse y causar efectos sobre la salud de los humanos y los animales en muchas localizaciones sobre la tierra.
Las plantas absorben Arsénico bastante fácil, así que alto rango de concentraciones pueden estar presentes en la comida. Las concentraciones del peligroso Arsénico inorgánico que está actualmente presente en las aguas superficiales aumentan las posibilidades de alterar el material genético de los peces. Esto es mayormente causado por la acumulación de Arsénico en los organismos de las aguas dulces consumidores de plantas. Las aves comen peces que contienen eminentes cantidades de Arsénico y morirán como resultado del envenenamiento por Arsénico como consecuencia de la descomposición de los peces en sus cuerpos.
El arsénico es un elemento no metálico presente en la naturaleza formando un 0,00005% de la corteza terrestre, el cual se presenta en sus formas orgánica o inorgánica.
Su principal vía de dispersión en el ambiente es el agua. Aún si se considera la sedimentación, la solu bilidad de los arsenatos y arsenitos es suficiente para que este elemento se transporte en los sistemas acuáticos. La concentración del arsénico en aguas naturales frescas es muy variable y probablemente depende de las formas de arsénico en el suelo local.
En los sistemas acuáticos el arsénico se puede presentar en cuatro estados de oxidación bajo condiciones normales siendo las más comunes sus estados trivalentes (arsenitos) y pentavalentes (arsenatos). En aguas naturales de pH 5 a 9 predominan las especies: H2AsO4-, HAsO4-2, H3AsO3, H2AsO3-. Las condiciones que favorecen la oxidación química y biológica inducen el cambio a especies pentavalentes y, a la inversa, aquellas que favorecen la reducción cambiarán el equilibro al estado trivalente.
Los arsenatos tienen mayor capacidad de ionización debido a la presencia del doble enlace. La molécula, al perder el ion hidrógeno por la disociación, queda con carga negativa formando varios aniones.
En aguas con altos niveles de oxígeno, el As+5 (como H3AsO4) es estable, existiendo las especies antes mencionadas, en un rango de pH de entre 2 a 13.
Bajo condiciones anóxicas, aún a pH mayor que 7 el arsénico es estable en especies dominantes no iónicas. Como se puede apreciar, los arsenatos y arsenitos se disocian a un pH muy diferente
Además de la información de la disociación de los iones arsenito y arsenato a pH diferentes también es importante la información termo dinámica del arsénico, que ayuda a entender su distribución (formas presentes) y movilidad en el agua subterránea, y su posterior tratamiento.

CASOS DE CONTAMINACIÓN DE ARSÉNICO EN ACUIFEROS, EN ESPAÑA.
Castilla y León detecta acuíferos contaminados por arsénico. Son 44 los municipios afectados por este problema situados en las provincias de Ávila, Segovia y Valladolid.

El estudio hidrogeológico realizado en estas zonas ha demostrado que se trata de una contaminación de origen natural y que es consecuencia del contacto entre las capas de pirita de los pozos subterráneos con el oxígeno. Al impulsar el agua desde el interior del pozo, se solubiliza en arsénico.
Las medidas para eliminar la contaminación consisten en las obras para la toma de agua en el Eresma, a nivel freático, con la construcción de una pequeña presa y de una potabilizadora de moderna tecnología que, según fuentes de la consejería, consiguen un nivel de calidad del agua muy alto. Una alternativa a este solución era la construcción de potabilizadoras pero producen residuos peligrosos.


4. TRATAMIENTO DE ELIMINACIÓN DEL ARSÉNICO.


REMOCIÓN DE ARSÉNICO DEL AGUA
En general, el tratamiento de agua potable está orientado a remover color, turbiedad y microorganismos de origen fecal.
Esta remoción se logra a través de una combinación adecuada de procesos de: coagulación-floculación- sedimentación-filtración y desinfección. Pero cuando se desea remover elementos químicos del agua, como el arsénico, es necesario recurrir a métodos más complejos, como los señalados en el cuadro:

Técnicas Empleadas para la Remoción de Arsénico

1. Adsorción -coprecipitación usando sales de hierro y aluminio
2. Adsorción en alúmina activada /carbón activado/bauxita activada
3. Osmosis inversa
4.Intercambio iónico
5. Oxidación seguida de filtración

En las plantas de tratamiento de agua el As+5 puede ser removido en forma efectiva por coagulación con sulfato de aluminio o hierro y por los procesos de ablandamiento con cal y soda. Los coagulantes señalados se hidrolizan formando hidróxidos, sobre los cuales el As+5 se adsorbe y coprecipita con otros iones metálicos.
La remoción de arsénico con procesos convencionales de coagulación con sales de aluminio y hierro y ablandamiento con soda son dependientes del pH del agua tratada, del tipo y dosis de coagulante así como de la concentración inicial de este elemento.
Cuando la concentración de arsénico en el agua cruda es superior a 1,0 mg/L, la remoción de arsénico disminuye a medida que aumenta la concentración inicial, particularmente si se usa sulfato de aluminio. La coagulación con sulfato de aluminio o cloruro férrico no remueve en forma tan eficiente el As+3 como en el caso del As+5. El primero requiere de oxidación preliminar para ser removido por coagulación convencional y/o ablandamiento con cal y/o soda.
Con la precloración se obtiene una remoción del As+3 similar a aquella alcanzada para el As+5 con el mismo tratamiento, debido a que las constantes de disociación del As+5 son menores que las del As+3 y por lo tanto su disociación es mayor. La eficiencia de remoción de As+5 comparada con la de As+3 justifica la oxidación del agua subterránea antes del tratamiento. La oxidación del As+3 a As+5 se produce según las siguientes reacciones :
H3AsO3 + H2O +[Ox] ® H2AsO4- + 3H+

H3AsO3 + H2O + [Ox] ® HAsO4-2 + 4H+

Después de la oxidación, el As+5 se debe adsorber en los flocs formados por la coagulación de los coloides presentes en la masa de agua por acción del hidróxido de aluminio o del hierro. Probablemente la adsorción se produzca mas por un efecto físico que químico, debido a las fuerzas de atracción superficiales que posibilitan el fenómeno.

4.1. OTROS TRATAMIENTOS.
ELIMINACIÓN DEL ARSÉNICO APLICANDO ELECTROTRATAMIENTO

Este método propuesto por investigadores de la Universidad Autónoma de México permite la removilización del arsénico disuelto en el agua por medio de electrodos de hierro que propician la adsorción de los iones presentes en este elemento. Los experimentos realizados con este método permitieron obtener eficacias superiores al 90%.

La ventaja con la que parece contar este método es que no requiere variar las condiciones iniciales de pH ni que no se produce un cambio bruscos de las mismas al finalizar el proceso.


4.2. TRATAMIENTO DE ELIMINACIÓN DEL ARSÉNICO DE BAJO COSTE
ELIMINACIÓN DEL ARSÉNICO DEL AGUA USANDO LUZ SOLAR Y AIRE

Investigadores australianos desarrollaron un método muy simple para eliminar el arsénico del agua potable (y también residuos mineros) usando únicamente luz solar y aire (Yong, 1996). En Faridpur (Bangladesh) existe una unidad potabilizadora de agua, de casi un siglo de antigüedad, que reduce la concentración de arsénico en agua (por debajo de los estándares del país) simplemente por medio de luz solar y filtración.





Unidad potabilizadora de agua. Reduce la concentración de arsénico de 220 µg/l a 42 µg/l.

La radiación ultravioleta de la luz solar cataliza la oxidación del arsénico disuelto a la forma menos tóxica, la cual puede ser precipitada en forma de arsenato férrico y posteriormente eliminada.

En Bangladesh entre 1998 y 1999 se llevaron a cabo estudios basados en el uso de luz solar, aire, en algunos casos hierro, recipientes de barro y filtros de arena que dieron unos resultados sorprendes. Los efluentes del lavado ácido se mezclan con los del lavado básico y el residuo arsénico resultante se deposita en una fosa preparada en el suelo con una cama de estiércol de vaca. Los microorganismos del estiércol transforman el arsénico en arsina gaseosa. Este método parece una solución barata para uno de los problemas más graves con los que se enfrentan algunas de las poblaciones más pobres de nuestro planeta.


5. INVESTIGACIONES SOBRE EL ARSÉNICO.


Bangladesh, uno de los países más pobres y densamente poblados del mundo, es acosado por inundaciones, tormentas marinas, hambre y enfermedades. Actualmente se enfrenta al envenenamiento accidental de al menos 85 millones de sus 125 millones de habitantes debido a la contaminación del agua de consumo con arsénico (The Independent, Reino Unido. 11 octubre 2000). La magnitud del desastre es superior a la los accidentes de Bhopal o Chernobyl (OMS, 2000). La epidemia de cáncer originado por la contaminación por arsénico no ha hecho más que comenzar. El programa de mitigación de arsénico financiado por el Banco Mundial y otros donantes sufre, por desgracia, de ineficiencia, burocracia, corrupción, incapacidad, falta de profesionalidad, etc... (Hoorens y Koender, Universidad de Delft, Holanda, 1999). Por el momento, ningún programa de ayuda ha llegado al pueblo. "Fertilizantes, Pesticidas, Semillas, Agua ", la llamada "Revolución Verde", introducida desde el norte, ha contaminado probablemente el agua del subsuelo de Bangladesh y la India (Anwar, Arsenic Poisoning in Bangladesh- End of a Civilization?, 2000).