Stručná charakteristika
Arsen je polokovový prvek, tzv. metaloid. Zdrojem jeho úniků jsou především spalování fosilních paliv, hutní a rudný průmysl (arsen se vyskytuje jako příměs v mnoha rudách). Arsen v životním prostředí nedegraduje; značná část je obsažena ve vodních sedimentech, snadno bioakumuluje v potravních řetězcích. Toxické účinky arsenu jsou známy již od Středověku. Jde o mutagenní a karcinogenní látku (1. kategorie IARC).
Díky svým velmi dobrým vlastnostem jako polovodič je arsen hojně využíván v nejrůznější elektronice. Je nedílnou součástí tranzistorů i procesorů. Arsen byl hojně používán v přípravcích na ochranu dřeva před jeho stárnutím. Nejvyšší koncentrace arsenu se zpravidla vyskytují v rýži, listové zelenině a mořských plodech. Sloučeniny As3+ jsou asi pětkrát až dvacetkrát toxičtější než As5+. Většina v potravě přijímaného arsenu je v méně toxické organické formě.
Podrobná charakteristika
Arsen je prvek mající vlastnosti kovů i nekovů, tzv. metaloid. Elementární Arsen je kovově šedivá tuhá látka, častěji se ale vyskytuje v sloučeninách s kyslíkem, železem a sírou. Vyjma anorganických sloučenin, můžeme arsen najít i v organických sloučeninách s uhlíkem a vodíkem. Jak anorganické, tak i organické sloučeniny jsou většinou bez chuti i zápachu. Elementární arsen není toxický. Velmi jedovaté jsou především některé jeho sloučeniny. Z toxikologického hlediska k nejvýznamnějším patří oxid arsenitý (CAS: 1327-53-3) a arsenovodík (CAS: 7784-42-1). Nejdůležitější rudou je sulfid železa a arsen, arsenopyrit. Výroba elementárního arsenu spočívá v oxidačním pražení arsenopyritu a následném zachytávání těkavého oxidu arsenitého.
Přirozeným zdrojem arsenu v životním prostředí je vulkanická činnost, půdní eroze a podobné přírodní procesy. Většina arsenu je ale do prostředí uvolňována především díky lidské činnosti. Antropogenním zdrojem arsenu je spalování fosilních paliv, hutní a rudný průmysl, výroba barviv, koželužny, aplikace některých insekticidů a herbicidů, textilní a sklářský průmysl. Značné množství arsenu je obsaženo ve výluzích z elektrárenských popílků (drenážní vody z odkališť mohou obsahovat až jednotky mg/l) a v některých důlních vodách. Protože arsen doprovází fosfor, je obsažen i v odpadních vodách. Díky svým velmi dobrým vlastnostem jako polovodič je arsen hojně využíván v nejrůznější elektronice. Je nedílnou součástí tranzistorů i procesorů. Arsen byl hojně používán v přípravcích na ochranu dřeva před jeho stárnutím.
V životním prostředí nedochází k degradaci arsenu, arsen pouze mění formu, ve které se vyskytuje. Arsen je velmi mobilní, velká část je obsažena v půdě a vodních sedimentech. Délka přítomnosti arsenu v atmosféře, nebo i ve vodním sloupci, závisí na velikosti částic, na které je navázán. Arsen má schopnost bioakumulace v potravních řetězcích. Obsahují ho rostliny (listová zelenina, rýže aj.), ale i mořské plody. V některých rybách se arsen vyskytuje v organické, méně toxické formě.
V roce 2003 činila spotřeba arsenu v ČR 32 tun.
Účinky na zdraví lidí a zvířat
V běžném okolním životním prostředí se všichni setkáváme s určitou nízkou hladinou expozicí arsenem. Vyšší dávky mohou organismus poškodit. Arsen je značně jedovatý a dlouhodobé používání vod s malými koncentracemi As způsobuje chronické onemocnění. Ve třicátých a čtyřicátých létech minulého století byly popsány otravy arsenem způsobené používáním nevhodné pitné vody, s koncentracemi až v jednotkách mg/l. Toxicita arsenu závisí na oxidačním stupni. Sloučeniny AsIII jsou asi 5x až 20x toxičtější než AsV.
Arsen může způsobit dermatologické změny na pokožce, ekzémy a alergii, zvyšuje výskyt srdcecévních chorob, zvyšuje výskyt potratů, je rakovinotvorný a mutagenní. Patří mezi nervové kumulativní jedy (značně se kumuluje např. ve vlasech).
Pokud se týká expozice obyvatelstva potravou, pak v roce 2002 jsme nejvíce arsenu přijali z rýže, piva, mouky a pečiva, mořských ryb. Nejvyšší hodnoty koncentrace arsenu byly zjištěny v potravinách z mořských ryb, v rýži a koření.
Arsen je klasifikován US EPA i IARC jako prokázaný lidský karcinogen, tedy látka z tohoto hlediska s bezprahovým účinkem.
Hodnocení karcinogenity podle IARC
1 - karcinogenní pro lidiVýskyt v životním prostředí
SZÚ provádí monitoring arsenu v ovzduší. Nejvyšší průměrná hodnota byla v roce 2003 naměřena v Ostravě (6,5 ng/m3).
SZÚ provádí také monitoring půdy v městských aglomeracích. Z výsledků odběrů povrchové vrstvy půdy v mateřských školách, získaných v letech 2001–2002 vyplývá, že nejvýznamnějšími anorganickými kontaminanty povrchové půdy na hracích plochách v městském prostředí je kadmium, arzen a olovo. Hodnoty pro arsen překračovaly limity Vyhlášky č. 135/2004 Sb., která stanovuje požadavky na kvalitu písku na pískovištích venkovních hracích ploch.
Monitoring půd provádělo více organizací. Starší výzkum prokázal vliv spalování hnědého uhlí na kontaminaci půdy arsenem. Nejvyšší hodnoty byly zjištěny na Chomutovsku a Mostecku. České hnědé uhlí obsahuje vyšší koncentrace této látky.
Vliv na kontaminaci půd arsenem má těžby rud. Svědčí o tom vyšší koncentrace arsenu v půdách v okolí Příbrami a Kutné Hory.
Monitoring povrchových a podzemních vod, plavenin a bioty provádí ČHMÚ. Mezi silně znečištěné řeky arsenem patří např. Ohře a Bílina.
Státní veterinární správa hodnotí stav v obsahu reziduí a kontaminantů (tzv. cizorodých látek) v krmivech, u živých zvířat na farmách, v surovinách a potravinách živočišného původu. Arsen patří mezi hodnocené látky. Více viz http://www.svscr.cz
Synonyma
arsen, arzen, arzén, arsenic, arsenik, arsan (arsenovodík), arsin (arsenovodík)
Limity pro ovzduší
Specifický emisní limit pro As je Zákonem o ochraně ovzduší (201/2012 Sb.) stanoven na 5 mg/m3. As patří mezi látky zjišťované primárně jednorázovým měřením.
Imisní limity pro celkový obsah znečišťující látky v částicích PM10 vyhlášené pro ochranu zdraví lidí (201/2012 Sb.).
doba průměrování: 1 kalendářní rok
imisní limit: 6 ng/m3
Expoziční limity pro arsen v ovzduší pracovišť dle nařízení vlády č. 178/2001 Sb. jsou: PEL=0,1 mg/m3, NPK-P=0,4 mg/m3. Shodný limit je i pro sloučeny arsenu mimo arsenovodík. Pro ten je limit PEL=0,1 mg/m3, NPK-P=0,2 mg/m3.
Limity pro vodu
Pitná voda:
0,01 mg/l nejvyšší mezní hodnota (NMH) pro arsen (vyhl. č. 252/2004 Sb.)
Balené kojenecké a pramenité vody:
nejvyšší mezná hodnota (NMH) 0,005 mg/l (podle přílohy č. 2 k vyhlášce 275/2004 Sb.)
Balené přírodní minerální vody:
nejvyšší mezní hodnota (NMH) 0,01 mg/l (podle příl. č. 1 k vyhl. č. 275/2004 Sb.)
Povrchové vody:
Přípustné znečištění pro účely úpravy na vodu pitnou je 5 μg/l, norma environmentální kvality je 11 μg/l (NEK-RP) (podle nařízení vlády 401/2015 Sb.)
Podzemní vody:
0,045 μg/l - hodnota indikátoru znečištění dle Věstníku MŽP ročník XIV - leden 2014 - částka 1.
V případě arsenu jsou v České republice vzhledem ke geochemickým poměrům v horninovém prostředí běžné vyšší koncentrace než uvedené indikátory znečištění. V takových případech jsou indikací znečištění až koncentrace arsenu překračující hodnoty přírodního pozadí v místně-specifických podmínkách hodnocené lokality.
Odpadní vody:
Emisní standardy: přípustné hodnoty ukazatelů znečištění odpadních vod (nařízení vlády 401/2015).
7.10 Těžba a úprava železných a ostatních neželezných rud
arsen 0,5 mg/l
23.1 Výroba skla a skleněných výrobků
arsen 1,5 mg/l (0,3 mg/l - Hodnota přípustné koncentrace platí podle Prováděcího rozhodnutí Komise o BAT 2012/134/EU pro závody na výrobu skla, včetně skleněných vláken, o kapacitě tavení větší než 20 t za den a pro závody na tavení nerostných materiálů, včetně výroby nerostných vláken, o kapacitě větší než 20 t za den)
25.61 Povrchová úprava a zušlechťování kovů, povrchová úprava kovů včetně plastů 11)
arsen 0,5 mg/l
27.00 Výroba elektrických zařízení, výroba elektrických strojů a zařízení (elektrotechnická výroba)
arsen 0,5 mg/l
38.20 Odstraňování odpadů, spalování a spoluspalování odpadu
arsen 0,15 mg/l
Limity pro půdu
Vyhláška 153/2016 Sb. stanoví v zemědělské půdě tzv. preventivní limity rizikových látek a prvků. Překročení těchto limitů může být za určitých podmínek rizikové a mělo by se v praxi promítnout do přijetí preventivních opatření (snížení vstupů rizikových látek do půdy).
Běžné půdy: 20 mg/kg sušiny (extrakce lučavkou královskou). Lehké půdy: 15 mg/kg sušiny (extrakce lučavkou královskou).
Indikační hodnota, při jejímž překročení může být ohroženo zdraví lidí a zvířat: 40 mg/kg sušiny (extrakce lučavkou královskou).
Indikační hodnota, při jejímž překročení může být ohrožena zdravotní nezávadnost potravin nebo krmiv: 40 mg/kg sušiny (extrakce lučavkou královskou), 1 mg/kg sušiny (extrakce NH4NO3)
Hodnoty indikátorů znečištění pro zeminy podle Metodického pokynu MŽP ČR (Věstník MŽP ročník XIV - leden 2014 - částka 1).
Průmyslové plochy: 2,4 mg/kg sušiny, ostatní plochy: 0,61 mg/kg sušiny.
V případě arsenu jsou v České republice vzhledem ke geochemickým poměrům v horninovém prostředí běžné vyšší koncentrace než uvedené indikátory znečištění. V takových případech jsou indikací znečištění až koncentrace arsenu překračující hodnoty přírodního pozadí v místně-specifických podmínkách hodnocené lokality.
Limity pro odpady
Vyhláška MŽP č. 294/2005 Sb.stanuje v Příloze č.2 limit pro arsen pro jednotlivé výluhové třídy v mg/l: I=0,05, IIa=2,5, IIb=0,2, III=2,5. Dále v Příloze č.10 stanovuje přípustný obsah arsenu v sušině v odpadech využívaných na povrchu terénu ve výši 10 mg/kg suš. Vyhláška MŽP č. 382/2001 Sb. upravuje použití čistírenských kalů na zemědělské půdě. Pro arsen je mezní hodnota 30 mg/kg suš. (Příloha č. 3).
Ostatní limity
Příloha č. 2 k Vyhlášce Ministerstva zdravotnictví č. 53/2002 Sb. uvádí přehled přípustných koncentrací arsenu v potravinách.
Arsen je na seznamu látek zakázaných používat do kosmetických přípravků – viz Příloha č. 2 k nařízení vlády č. 174 /1998 Sb. Příloha č. 4 téhož nařízení dále specifikuje požadavky na čistotu použitých surovin a barviv.
Integrovaný registr znečišťování (NV č. 368/2003 Sb.): ohlašovací prahy v kg/rok pro emise do vzduchu = 20, pro emise do vody = 5, pro emise do půdy = 5 a pro přenosy mimo provozovnu = 5. Zákon o chemických látkách (Vyhláška č. 221/2004 Sb.) omezuje použití sloučenin arsenu nebo přípravků, které tyto látky obsahují.
Mezinárodní úmluvy a legislativa
Protokol o těžkých kovech k LRTAP konvenci, který vstoupil v platnost 29. prosince 2003. ČR jej ratifikovala v srpnu 2002.
Směrnice Komise 2003/2/ES ze 6. ledna 2003, o omezení uvádění na trh a používání arsenu (desáté přizpůsobení směrnice Rady 76/769/EHS technickému pokroku).
Výstražné symboly
R věty
R 23/24 - Toxický při vdechování a při styku s kůžíS věty
S 28 - Při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím .....(vhodnou kapalinu specifikuje výrobce), S 45 - V případě nehody, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení), S 1/2 - Uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí, S 20/21 - Nejezte, nepijte a nekuřte při používáníTabulka
Tabulka: Zařazení látky v seznamu látek pro integrovaný registr znečišťování dle Nařízení Evropského parlamenu a Rady (ES) č. 166/2006, dle Nařízení vlády č. 145/2008 Sb. a dle Nařízení vlády č. 450/2011 Sb.
| č. | číslo CAS | ohlašovaná látka | ohlašovací prahy v kg/rok | více informací | |||
|
A (ovzduší) |
B (voda) |
C (půda) |
D (odpady) |
o seznamu najdete | |||
| 17 | 7440-38-2 | arsen a sloučeniny (jako As) | 20 | 5 | 5 | 50 | zde |
Vysvětlivky:
A = ohlašovací práh pro emise do ovzduší
B = ohlašovací práh pro emise do vody a pro přenosy do vody
C = ohlašovací práh pro emise do půdy
D = ohlašovací práh pro přenosy v odpadech
Vysvětlivky
*Indikátory znečištění nenahrazují stanovené limitní koncentrace ostatních legislativních předpisů a v případech, kdy jsou tyto legislativní předpisy aplikovány, není použití indikátorů znečištění doporučeno.
Smyslem indikátorů znečištění je indikace míst s přítomností chemických látek vyžadující další zkoumání a hodnocení, zda výskyt škodliviny nereprezentuje riziko pro lidské zdraví. Obecně platí, že v místech, kde jsou koncentrace chemických látek nižší než hodnoty indikátorů, není další zkoumání vyžadováno.
Toto pravidlo neplatí pro: 1) významné plošně zvýšené koncentrace hodnocené chemické látky, které nepřekračují hodnotu indikátoru znečištění, 2) případy překročení příslušných legislativních ukazatelů (i když nebyla překročena hodnota indikátoru znečištění, 3) případy významného rizika nepříznivého vlivu na ekosystémy. V případech, kdy je prioritou ochrana ekosystému, je kromě indikátorů znečištění možné aplikovat jiné indikační hodnoty relevantní pro hodnocení ekologických rizik.
Literatura
1) Pitter P.: Hydrochemie, VŠCHT - Praha 1999
2) SZÚ 2003: Systém monitorování zdravotního stavu obyvatelstva České republiky ve vztahu k životnímu prostředí. Souhrnná zpráva za rok 2003.
Odkazy
1) http://www.eco-usa.net/toxics/index.shtml
2) http://stary.biom.cz/sborniky/sb95vana/ustjak.html
3) http://www.ukzuz.cz/publikace/pudy/bull_3_02.pdf
4) http://www.svscr.cz
