L'arsenic peut être trouvé dans l'eau de mer (2-4 ppb), et dans les rivières (0.5-2 ppb). La moitié de l'arsenic présent est lié aux particules. Les algues d'eau douce et de mer contiennent environ 1-250 ppm d'arsenic, les mycrophytes d'eau douce contiennent 2-1450 ppm, les mollusques marins contiennent 1-70 ppm, les crustacés marins 0.5-69 ppm, et les poissons 0.2-320 ppm (tous les valeurs sont basées sur la masse sèche). Dans certains organismes marins, telles que les algues et les crevettes, l'arsenic peut se trouver dans des composés organiques.
La limite légale de l'arsenic dans l'eau appliquée par l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS) est de 10 µg/L.
De quelle manière et sous quelle forme l'arsenic réagit avec l'eau? L'arsenic élémentaire ne réagit pas normalement avec l'eau en absence d'air. Il ne réagit pas avec l'air sec, mais lorsqu'il rentre en contact avec l'air humide, une couche se forme. La couche a une couleur bronze, et développe une surface noire.
Un exemple de composé d'arsenic qui ne réagit pas fortement avec l'eau est l'orpiment. C'est un composé amorphe. La réaction chimique est la suivante: As2S3 + 6 H2O -> 2 H3AsO3 + 3 H2S Dans l'eau naturelle l'arsenic participe aux réactions d'oxydation/réduction, coagulation et adsorption. L'adsorption de l'arsenic sur de fines particules dans l'eau et la précipitation avec l'aluminium ou l'hydroxyde de fer conduit à l'immobilisation temporaire de l'arsenic dans les sédiments. Apres quelque temps, l'arsenic peut se redissoudre, important pour les réactions de réduction.
Solubilité de l'arsenic et des composés d'arsenic
L'arsenic élémentaire est presque insoluble, tandis que les composés d'arsenic peuvent facilement se dissoudre. L'arsenic est principalement présent dans les solutions à base d'eau tels que HAsO42-(aq) et H2AsO4-(aq), et partiellement en H3AsO4(aq), AsO43-(aq) ou H2AsO3-(aq).
Exemples de solubilité de composés d'arsenic: hydride d'arsenic (III) 700 mg/L, oxyde d'arsenic (III) 20 g/L, acide d'arsenic (H3AsO4·1/2 H2O) 170 g/L, et le sulfure d'arsenic (III) 0.5 mg/L.
Pourquoi l'arsenic est présent dans l'eau?
Les composés d'arsenic sont abondants dans la croute terrestre. Les particules sont émises des industries minières, et éparpillées dans l'environnement. L'arsenic provenant de l'érosion des roches et des sols se dissout dans l'eau souterraine. Les concentrations d'arsenic dans ces eaux sont particulièrement élevées dans les zones d'activité géothermique. Dans les écosystèmes aquatiques, l'arsenic inorganique dérivé des roches tels que le trioxyde d'arsenic (As2O3), l'orpiment (As2S3), l'arsenopyrite (AsFeS) et le realgar (As4S4) est le plus commun.
L'arsenic est utilisé sous différente forme, et peut entrer dans divers environnement. Les quantités importantes d'arsenic émises des activités volcaniques et des micro organismes sont relativement petites comparé aux quantités émises de la combustion de combustibles fossiles. L'arsenic métallique est utilisé dans les alliages de plomb et de cuivre, afin d'augmenter la dureté. Le gaz AsH3, extrêmement toxique, jour un rôle important dans la production de microchip. L'arsenic de cuivre (Cu3(AsO4)2·4H2O) est utilisé comme pesticide dans la viticulture, toutefois son utilisation est actuellement interdite dans de nombreux pays. Le paxite (CuAs2) est un insecticide et fongicide.
Les autres composés d'arsenic sont utilisés comme conservateur de bois, dans l'industrie du verre, dans l'industrie chimique, ou dans la technique de semiconducteurs ensemble avec le gallium et l'indium.
Les peintres hollandais utilisaient l'arsenic comme pigment jaune. Pendant la Première Guerre Mondiale, l'arsenic était utilisé dans les armes chimiques. Pendant la Guerre du Vietnam, l'acide d'arsenic diméthyle était utilisé pour la destruction des cultures de riz.
Bien que l'arsenic soit utilisé de moins en moins, il est toujours présent dans l'environnement en quantités considérables. A titre d'exemple, certains sols en proximité de mines abandonnées contiennent toujours jusqu'à 30 g/kg.
L'arsenic fut et est toujours utilisé pour des raisons médicales. Dans l'eau provenant de source sure, il aide probablement à guérir l'asthme, les maladies hématologiques, la dermatose et la psychose. Au cours du XIXe siècle, des solutions d'arsenure de potassium étaient utilisées pour traiter l'asthme chronique bronchique ainsi que d'autres maladies. Au début du XXe siècle, d'autres composés d'arsenic étaient utilisés pour traiter la syphilis. L'arsenic peut aider a guérir les maladies du sommeil et la leucémie.
Les composés d'arsenic peut entrer dans le corps moins spécifiquement au travers des aliments. Cela comprend 90 % de l'assimilation totale de l'arsenic, principalement des poissons. Par le broyage de poissons dans les aliments pour bétails, l'arsenic peut se retrouver dans la viande, et au travers des sols contaminés, il peut entrer dans les plantes.
Quels sont les effets environnementaux de l'arsenic dans l'eau?
L'arsenic est un composé essentiel pour beaucoup d'espèces animales, du fait qu'il joue un role dans la synthese de proteines. Il n'est pas clair si l'arsenic est une mineral dietetique pour les humains. La toxicite de l'arsenic est une autre caracteristique importante. La concentration limite d'arsenic dans les algues d'eau douce est de 2-46 ppm. La valeur CL50 pour les Daphnia Magna est de 7.4 ppm, et pour les huitres americaines de 7.5 ppm. Ces valeurs correspondent à une periode de 48 heures.
Les valeurs de la toxicite chronique pour une période de trois semaines est de 0.5 ppm pour les grands cladoceran. Pour les rats, la CL50 est de 20 mg/kg de masse sèche. Il s'agit de la valeur pour le composé d'oxyde d'arsenic (III) cancerigene. Ce composé bloque également les process enzymatiques, augmentant sa toxicité. Pour les souris, les hamsters et les rats le composé est toxique pour l'embryon et tératogénique. Les fougères bioaccumulent de grandes quantités d'arsenic.
Dans la nature, seulement un isotope d'arsenic stable existe. Actuellement 19 autres isotopes instables ont été découvert.
Quels sont les effets de l'arsenic dans l'eau sur la santé?
Les maladies liées à l'arsenic sont généralement engendrées par la consommation d'eau potable contaminée. Dans le passé, il était utilisé comme poison, parce que les symptômes de l'empoisonnement a l'arsenic ressemblaient aux symptômes de cholera, le facteur intentionnel était ainsi caché.
L'arsenic semble être essentiel pour certaines plantes et espèces animales. Une dose limite fut calculée pour les humains. Si l'arsenic est un minéral diététique, la dose serait de 15-25 µg.
Quelles technologies de purification d'eau peut être utilisées afin d'éliminer l'arsenic de l'eau? L'élimination de l'arsenic dans l'eau peut se faire de différentes manières. Les options inclues l'échange d'ion, la filtration membranaire, et la coagulation fer et aluminium. L'eau potable contient majoritairement de l'arsenic inorganique (arsenide ou arsénate), c'est pourquoi la concentration totale en arsenic suffit. Distinguer les différents types d'arsenic n'est pas pertinent.
L'élimination de l'arsenic des sols peut être atteint en développant des fougères, lesquelles bioaccumulent de large concentrations d'arsenic. Bibliographie |
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Emergency water treatment
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