Wpływ związków arsenu na organizm człowieka
Pierwiastek ten przedostaje się do organizmu trzema możliwymi drogami, poprzez 3:
układ oddechowy,
układ pokarmowy i
bezpośrednio przez skórę.
Rozpuszczalne związki arsenu łatwiej przyswajane są przez układ pokarmowy, natomiast nierozpuszczalne pyły, na których znajdują się cząstki arsenu, wchłaniane są wraz z powietrzem przez układ oddechowy.
Arsen w mniejszym stopniu wdychany jest z powietrzem. Zakładając, że człowiek wdycha około 20m3 powietrza dziennie, oszacowano, że dzienna jego dawka w postaci pyłu wynosi 20 - 200 ng na obszarach wiejskich, 400 - 600 ng w miastach, gdzie nie ma dodatkowej emisji powodowanej przez przemysł 1. Wdychając zanieczyszczone arsenem powietrze, wiele jego cząstek osiada na powierzchni płuc, a następnie znaczna część z nich przedostaje się do innych części ciała 2.
Podstawową drogą wprowadzania arsenu do organizmu jest układ pokarmowy. Wchłanianie arsenu z przewodu pokarmowego zależy głównie od jego formy chemicznej. W 80% pierwiastek jest przyjmowany w postaci nieorganicznej, nierozpuszczalnej w wodzie oraz organicznej - metylowanych związków tego pierwiastka 3.
Przeciętnie dorosły człowiek przyjmuje wraz z pożywieniem 53 do 330 μg As dzienniei około 50% jest akumulowane w organizmie. Największą ilość tego pierwiastka zawierają owoce morza oraz w mniejszej ilości grzyby i drób 4. Owoce morza mogą zawierać stężenie arsenu powyżej 5000 μgAs/kg, jednak jego forma jest mało toksyczna. Jest to tzw. „rybny arsen" - arsen organiczny w postaci arsenobetainy (CH3)3AsCH2COOH i arsenocholiny 4. Wino i wody mineralne mogą niekiedy zawierać kilkaset μgAs/L, prawdopodobnie na skutek stosowania pestycydów zawierających związki arsenu. W winach dominują nieorganiczne (bardziej niebezpieczne) formy arsenu 2.
Po wchłonięciu arsenu przez jakąkolwiek drogę, dostaje się do krwi, po czym wiązany jest przez białka w aż 95 - 99%. Jednak szybko wydostaje się z organizmu przez układ moczowy (nerki), albo w postaci pierwotnej lub po biotransformacji. Niewielkie ilości arsenu mogą zostać wyeliminowane z organizmu innymi drogami (np. wraz z potem). Mniej szkodliwe dla zdrowia związki arsenu organicznego nie podlegają przemianom biologicznym, natomiast jego związki nieorganiczne ulegają przemianom w procesach enzymatycznych (częściowa metylacja). Głównymi metabolitami są kwas dimetyloarsenowy (DMA), monometyloarsenowy (MMA) oraz arsen nieorganiczny. Arsen wydalany z organizmu przez układ moczowy zawiera zwykle 10 - 20% arsenu, który nie uległ metylacji, 10 - 20% MMA oraz 60 - 80% DMA 2,3.
Generalnie toksyczność arsenu zależy od jego formy chemicznej, stopnia utlenienia oraz przede wszystkim od odporności danego organizmu i rozpuszczalności w mediach biologicznych. Uważa się, że arsen trójwartościowy jest bardziej szkodliwy niż pięciowartościowy a związki nieorganiczne od organicznych. Zdarzają się tu jednak wyjątki. Nieorganiczne i organiczne związki arsenu kumulują się w organizmie oraz wydalane są z moczem. Związki zawierające arsen(III) kumulują się w tkankach i są toksyczne dla wątroby i nerek 3. Ponadto arsen(III) wykazuje duże powinowactwo do grup sulfhydrolowych (-SH) białek, przez co hamuje działanie ponad 200 enzymów. Związki te zakłócają takie procesy życiowe jak oddychanie wewnątrzkomórkowe, przemiany węglowodanów i lipidów, co skutkuje zmianami zwyrodnieniowymi narządów wewnętrznych 3, 4. Szczególnie niebezpieczny jest arsenowodór AsH**3, który występuje w postaci gazu. Jego dawka śmiertelna dla człowieka wynosi około 100 - 150 mg** 5.
Związki arsenu postrzegane są w większości jako silne trucizny. Ich nadmiar w organizmie powoduje negatywne skutki zdrowotne. W zależności od dawki i czasu oddziaływania wyróżnia się zatrucia ostre, przewlekłe i prowadzące do rozwijania się nowotworów a nawet natychmiastowego zgonu.
Do ostrych zatruć dochodzi po przyjęciu relatywnie dużej dawki arsenu w krótkim czasie. Symptomy takiego zatrucia pojawiają się natychmiastowo. Zazwyczaj powodowane są prze arsynę (arsenowodór). Skutkami ostrego zatrucia arsenem są m.in.:
zmiany skórne, np. swędzenie, wysypka, oparzenia bądź rany,
podrażnienia dróg oddechowych,
zaczerwienienia i łzawienia oczu (zapalenie spojówek),
zmniejszenie apetytu, ostre podrażnienie żołądkowo - jelitowe, skurcze mięśni,
zaburzenie układu krążenia,
łamliwość włosów i paznokci a nawet
śmierć na skutek zapaści, którą spowodować może 0,1 - 0,5 g As(III).
Chroniczne zatrucia, do których dochodzi na skutek przyjmowania niewielkich dawek przez długi czas, arsenem mogą powodować problemy z:
układem oddechowym - perforacje przegrody nosowej, ciągły kaszel, skrócenie oddechu,
skórą - zapalenie skóry, łuszczenie,
układem krążenia - arytmia serca, nadciśnienie, niedokrwienie kończyn, uszkodzenie składników krwi,
układem nerwowym - drgawki, bóle głowy, halucynacje.
Nie wszyscy są jednakowo podatni na negatywne oddziaływanie związków arsenu. Grupą najbardziej narażoną są pracownicy zatrudnieni przy piecach hutniczych, przy których stężenie As może wahać się w szerokim zakresie od 0,01 do 68 mgAs/m3. Poza tym duże niebezpieczeństwo zatrucia stwarza woda zawierająca ten pierwiastek. Ludzie spożywający zanieczyszczoną wodę stanowią duży procent ogółu narażonego na zatrucia.
Badania dowiodły, że arsen jest pierwiastkiem mutagennym i kancerogennym (IARC - International Agency for Research on Cancer). Typowym późnym objawem chronicznego zatrucia arsenem spowodowanym przyjmowaniem wody zawierającej arsen, leczenia roztworem Fowlera (KH2AsO4) i kontaktu z herbicydami arsenowymi, jest rak skóry i okrężnicy. Poza tym arsen powoduje zwiększenie podatności na wady wrodzone u noworodków, obniżoną urodzeniową masę ciała i większy współczynnik poronień.
Jak wspomniano wcześniej podatność na zachorowania jest związana z dawką i czasem oddziaływania i działaniem innych czynników kancerogennych, lecz co ciekawe, także z płcią. Mężczyźni są bardziej podatni na zachorowania 3.
W Polsce o dopuszczalnej wielkości stężenia arsenu w wodzie do picia mówi Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 29 marca 2007 roku w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (Dz. U. z 2007r. nr 61 poz. 417). Stężenie to jest zgodne z wymaganiami stawianymi przez Unię Europejską (0,01mgAs/L).
Przeredagowała: Ewelina Puk
1 Air Quality Guidelines Second Edition, WHO Regional Office for Europe, Copenhagen, Denmark, 2000
2 Departament of Health And Human Services, Public Health Statement, Agency for Toxic Substances and Disease Registry
3 Piech, A.: „Występowanie i usuwanie związków arsenu z wód ujmowanych do celów pitnych", Praca doktorska, promotor: Granops, M., Politechnika Poznańska Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska, 2004
4 Kociołek-Balaweider, E.; Ociński, D.: „Arsen w technice i środowisku", Wiadomości Chemiczne, rok: 2005, Z 59, 3-4, s. 353 - 386
5 Brandys, J., Red.: „Toksykologia. Wybrane zagadnienia", Wydawnictwo UJ, Kraków 1999