Мышьяк что это и для чего
Мышьяк
Мышьяк — минерал из класса самородных элементов, полуметалл, химическая формула As. Обычны примеси Sb, S, Fe, Ag, Ni; реже Bi и V. Содержание As в самородном мышьяке достигает 98%. Химический элемент 15-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы пятой группы) четвёртого периода периодической системы; имеет атомный номер 33. Мышьяк (неочищенный мышьяк) представляет собой твердое вещество, извлекаемое из природных арсенопиритов. Он существует в двух основных формах: обыкновенный, так называемый «металлический» мышьяк, в виде блестящих кристаллов стального цвета, хрупких, не растворимых в воде и желтый мышьяк, кристаллический, довольно неустойчивый. Мышьяк используется в производстве дисульфида мышьяка, крупной дроби, твердой бронзы и различных других сплавов (олова, меди и т.п.)
СТРУКТУРА
Кристаллическая структура мышьяка дитригонально-скаленоэдрическая симметрия. Сингония тригональная, в. с. L633L23PC. Кристаллы крайне редки, имеют ромбоэдрический или псевдокубический габитус.
СВОЙСТВА
МОРФОЛОГИЯ
Мышьяк обычно наблюдается в виде корок с натечной почковидной поверхностью, сталактитов, скорлуповатых образований, в изломе обнаруживающих кристаллически-зернистое строение. Самородный мышьяк довольно легко узнается по форме выделений, почерневшей поверхности, значительному удельному весу, сильному металлическому блеску в свежем изломе и совершенной спайности. Под паяльной трубкой улетучивается, не плавясь (при температуре около 360°), издавая характерный чесночный запах и образуя белый налет As2О3 на угле. В жидкое состояние переходит лишь при повышенном внешнем давлении. В закрытой трубке образует зеркало мышьяка. При резком ударе молотком издает чесночный запах.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Мышьяк встречается в гидротермальных месторождениях в виде метаколлоидных образований в пустотах, образуясь, очевидно, в последние моменты гидротермальной деятельности. В ассоциации с ним могут встречаться различные по составу мышьяковистые, сурьмянистые, реже сернистые соединения никеля, кобальта, серебра, свинца и др., а также нерудные минералы.
В литературе имеются указания на вторичное происхождение мышьяка в зонах выветривания месторождений мышьяковистых руд, что, вообще говоря, мало вероятно, если учесть, что в этих условиях он очень неустойчив и, быстро окисляясь, разлагается полностью. Черные корочки состоят из тонкой смеси мышьяка и арсенолита (As2О3). В конце концов образуется чистый арсенолит.
В земной коре концентрация мышьяка невелика и составляет 1,5 промилле. Он встречается в почве и минералах и может попасть в воздух, воду и грунт благодаря ветровой и водной эрозии. Кроме того, элемент поступает в атмосферу из других источников. В результате извержения вулканов в воздух выделяется около 3 тыс. т мышьяка в год, микроорганизмы образуют 20 тыс. т летучего метиларсина в год, а в результате сжигания ископаемого топлива за тот же период выделяется 80 тыс. т.
На территории СССР самородный мышьяк был встречен в нескольких месторождениях. Из них отметим Садонское гидротермальное свинцово-цинковое месторождение, где он неоднократно наблюдался в виде почковидных масс на кристаллическом кальците с галенитом и сфалеритом. Крупные почкообразные скопления самородного мышьяка с концентрически-скорлуповатым строением были встречены на левом берегу р. Чикоя (Забайкалье). В парагенезисе с ним наблюдался лишь кальцит в виде оторочек на стенках тонких жил, секущих древние кристаллические сланцы. В виде обломков (рис. 76) мышьяк был найден также в районе ст. Джалинда, Амурской ж. д. и в других местах.
В ряде месторождений Саксонии (Фрейберг, Шнееберг, Аннаберг и др.) самородный мышьяк наблюдался в ассоциации с мышьяковистыми соединениями кобальта, никеля, серебра, самородным висмутом и др. Все эти и другие находки этого минерала практического значения не имеют.
ПРИМЕНЕНИЕ
Мышьяк используется для легирования сплавов свинца, идущих на приготовление дроби, так как при отливке дроби башенным способом капли сплава мышьяка со свинцом приобретают строго сферическую форму, и кроме того, прочность и твёрдость свинца существенно возрастают. Мышьяк особой чистоты (99,9999 %) используется для синтеза ряда полезных и важных полупроводниковых материалов — арсенидов (например, арсенида галлия) и других полупроводниковых материалов с кристаллической решёткой типа цинковой обманки.
Сульфидные соединения мышьяка — аурипигмент и реальгар — используются в живописи в качестве красок и в кожевенной отрасли промышленности в качестве средств для удаления волос с кожи. В пиротехнике реальгар употребляется для получения «греческого», или «индийского», огня, возникающего при горении смеси реальгара с серой и селитрой (при горении образует ярко-белое пламя).
Некоторые элементоорганические соединения мышьяка являются боевыми отравляющими веществами, например, люизит.
В начале XX века некоторые производные какодила, например, сальварсан, применяли для лечения сифилиса, со временем эти препараты были вытеснены из медицинского применения для лечения сифилиса другими, менее токсичными и более эффективными, фармацевтическими препаратами, не содержащими мышьяк.
Многие из мышьяковых соединений в очень малых дозах применяются в качестве препаратов для борьбы с малокровием и рядом других тяжелых заболеваний, так как оказывают клинически заметное стимулирующее влияние на ряд специфических функций организма, в частности, на кроветворение. Из неорганических соединений мышьяка мышьяковистый ангидрид может применяться в медицине для приготовления пилюль и в зубоврачебной практике в виде пасты как некротизирующее лекарственное средство. Этот препарат в обиходе и жаргонно называли «мышьяк» и применяли в стоматологии для локального омертвления зубного нерва. В настоящее время препараты мышьяка редко применяются в зубоврачебной практике из-за их токсичности. Сейчас разработаны и применяются другие методы безболезненного омертвления нерва зуба под местной анестезией.
Зачем в зуб ставят мышьяк
Когда болит зуб, следует обратиться к дантисту, а не заниматься самолечением. В запущенных случаях стоматология предлагает пациентам экстирпацию пульпы. Чтобы провести такое лечение, нужно умертвить нерв. Мышьяк в зуб ставят именно для этой цели. Вещество это токсичное. Однако, при грамотном подходе к процедуре, а также при соблюдении длительности терапии, данное средство эффективно и безопасно. Его ложат в определенном количестве.
От этого нарушается дыхание клеток и денатурация белков, что приводит к остановке кровоснабжения пульпы. В таком состоянии передача импульсов блокируется, клетки погибают. Удаление зуба в данном состоянии, то есть при отсутствии нервных окончаний, больные переносят легче. Выглядит мышьяк как вещество со стальным цветом, вкрапления имеют зеленоватый оттенок. Выраженного вкуса паста не имеет.
Применение мышьяка в стоматологии
Паста, в основе которой лежит оксид этого яда, действует разрушительно. Поэтому она может применяться перед удалением нерва. Каковы же свойства пасты?
Через день-два мышьяк убивает нерв в зубе. Пациенты с низким болевым порогом не чувствуют боли при экстракции такого жевательного органа. Бывает, что операция проводится после введения инъекции с обезболивающим веществом. Чаще всего масса закладывается на 1−2 дня. Срок зависит от сложности патологии единицы. Оно продлевается, когда беспокоит многоканальная единица.
Для определения длительности действия средства, врач учитывает его состав. Как правило, паста более чем на половину состоит из анестезирующих компонентов и ангидрида, что обладает некротическим действием. Также, в массу добавляются антисептики, танин для связки ингредиентов, наполнители.
Показания и противопоказания
Паста применяется в тех случаях, когда невозможно задействовать анестетики современного производства. Такие ситуации наступают при некоторых показаниях:
Конечно, как у каждого препарата, паста имеет противопоказания. Врач обязательно их должен учесть.
Как проходит лечение
Чтобы выполнить лечение больного зуба или провести его удаление, во время первого визита дантист направляет пациента на рентген. По результатам диагностики определяются дальнейшие процедуры. Экстракции подлежат запущенные жевательные органы, к которым консервативную терапию применять бесполезно. Часто схема лечения включает удаление нерва и пломбирование.
Пациенту назначается следующий визит. Врач рекомендует воздержаться от приема пищи не менее двух часов и не нажимать на патологическую единицу. На втором посещении дантист:
Возможные побочные эффекты
Иногда бывает, что боль становится сильнее, приобретает рвущий характер. Это случается, когда слишком мала доза вещества или высок порог уязвимости, а также при некрозе надкостницы и индивидуальной непереносимости.
Мышьяк при беременности и в детской стоматологии
Зачастую, удаление корня зуба требуется беременным женщинам или малышам. Во время вынашивания ребенка и появления молочных единиц паста применяется очень редко.
Поэтому, вещество используется только в крайнем случае, когда у пациента аллергия на анестезию. Из-за высоких рисков ядовитое вещество заменяется на безопасное. Когда детский стоматолог вынужден применить пасту, время ее действия сокращается до минимума. В остальных случаях используются альтернативные технологии некротизации пульпы.
Мышьяк в стоматологии: что это такое, каковы особенности его применения, опасно ли вещество для пациентов?
В распоряжении стоматологов – десятки препаратов, способных побороть любую боль. Среди них – мышьяк (As), который относят к классическим средствам лечения. Работать с веществом непросто: незначительные отклонения в дозировке и периоде использования в ротовой полости приводят к негативным последствиям. Однако в ряде случаев без вещества невозможно провести качественную терапию. Как оно действует на организм, и когда незаменимо? 
Для чего мышьяк применяется в стоматологии?
Мышьяк – хрупкий полуметалл стального оттенка. Только 5 мг вещества могут вызвать серьезные проблемы со здоровьем. Съесть его в чистом виде — значит получить тяжелое отравление вплоть до летального исхода. Ранее об этом не знали, и в XIX веке широко использовали этот элемент в медицине для обезболивания и обработки пораженных кариесом тканей. Дозу рассчитывали с большими погрешностями.
Современные стоматологи используют мышьяковый ангидрид. Это компонент пасты для девитализации зубного нерва. Показания к использованию As2O3 в стоматологии:
Действие вещества на организм человека
Вещество в чистом виде токсично для человеческого организма. Оно способно изменять окислительные процессы в клетках, взаимодействует с белками тиоловой группы. Основные органы поражения – кожа, легкие, печень, кроветворная и пищеварительная система.
Токсическое действие As связано с нарушениями обменных процессов в организме. Ангидрид ведет себя несколько иначе. Он блокирует ферментные системы и вытесняет водород, вследствие чего происходит утрата тканями окислительных функций. После воздействия ангидрида выявляется гипоксия тканей. На любом, даже небольшом участке при этом возможно расширение сосудов, тромбоз. Нервные волокна распадаются, теряют жизнеспособность.
Подобные процессы ведут к скорой гибели клеток. Это явление используется при необходимости удалить пульпу или зубные нервы. Стоматолог накладывает пасту с мышьяковистым ангидридом, которая постепенно действует на нерв, провоцируя его гибель.
Можно ли отравиться мышьяком при лечении зубов, каким образом?
Мышьяк присутствует в пасте для девитализации нервов в небольших количествах. Однако держать его следует не более 3 суток. Если не устранить вовремя остатки средства из полости рта, повысится риск отравления организма. Признаки интоксикации: привкус металла во рту и отечность мягких тканей, которые окружают проблемный зуб.
Когда врач все делает правильно, интоксикация маловероятна. Однако знать ее симптомы необходимо:
Удалить средство с кожи помогут мыло и мочалка. Интоксикацию организма до приезда медиков можно остановить употреблением достаточного количества воды. Помогут антидоты — Унитиол, Димеркапрол в виде инъекций.
Противопоказания и побочные реакции после применения мышьяка, последствия передозировки
Мышьяковистый ангидрид (компонент обезболивающей пасты) высокотоксичен. Противопоказания к его применению:
При неправильном применении пасты и последующем отравлении веществом опасными будут такие состояния:
При тяжелой интоксикации As наблюдаются судороги, ларингоспазмы, пожелтение кожи. При отсутствии своевременной помощи возрастает риск возникновения сердечной и почечной недостаточности, отека легких.
Стоматологи аккуратно работают с мышьяковистыми пастами, по возможности заменяя их современными препаратами. Когда применения этого элемента избежать не удалось, важно действовать согласно рекомендациям лечащего врача.
Желательно, чтобы мышьяковую пасту извлек врач. Когда посетить его в назначенное время не удалось, следует самостоятельно удалить лекарство. Для этого следует взять стерильную иглу и осторожно извлечь кусочки пломбы, смотря в зеркало. Важно стараться ничего не проглотить, в противном случае придется принимать антидот и промывать желудок.
После проведения стоматологических манипуляций с веществом следует прополоскать рот и положить в образовавшуюся полость ватный валик. К врачу следует обратиться как можно быстрее — в течение 1-2 дней. Он разработает схему лечения.
Мышьяк
Основные факты
Источники воздействия
Мышьяк является естественным элементом земной коры и широко распространен в окружающей среде — в воздухе, воде и почве. Его неорганическая форма высокотоксична.
Люди подвергаются воздействию повышенных концентраций неорганического мышьяка через загрязненную питьевую воду, при использовании загрязненной воды для приготовления пищи и орошения продовольственных сельскохозяйственных культур, во время промышленных процессов, а также при употреблении в пищу загрязненных продуктов и курении табака.
Длительное воздействие мышьяка, содержащегося в питьевой воде и пищевых продуктах, может приводить к хроническому отравлению мышьяком. Наиболее характерными последствиями являются поражения кожи и рак кожи.
Питьевая вода и пищевые продукты
Наибольшую угрозу для здоровья людей представляет мышьяк, содержащийся в грунтовых водах. Неорганический мышьяк в высоких концентрациях присутствуют естественным образом в грунтовых водах целого ряда стран, включая Аргентину, Бангладеш, Индию, Китай, Мексику, Соединенные Штаты Америки и Чили. Источниками воздействия являются питьевая вода, продовольственные сельскохозяйственные культуры, орошаемые загрязненной водой, и пища, приготовленная с использованием загрязненной воды.
Рыба, моллюски, мясо, домашняя птица, молочные и зерновые продукты также могут быть пищевыми источниками мышьяка, хотя уровень воздействия мышьяка, содержащегося в таких продуктах, как правило, гораздо ниже, чем уровень воздействия загрязненных грунтовых вод. В морских продуктах мышьяк, в основном, обнаруживается в своей менее токсичной органической форме.
Промышленные процессы
Мышьяк используется в промышленности в качестве легирующей добавки, а также в технологических процессах по производству стекла, красителей, тканей, бумаги, клея для металлов, консервантов для древесины, а также в производстве боеприпасов. Мышьяк также используется в дубильных процессах и, в ограниченных пределах, в производстве пестицидов, кормовых добавок и фармацевтических препаратов.
Табак
Люди, курящие табак, также могут подвергаться воздействию натурального неорганического мышьяка, содержащегося в табаке, так как табачные растения в значительной мере поглощают мышьяк, естественным образом присутствующий в почве. В прошлом уровни потенциального воздействия мышьяка были гораздо выше, так как табачные растения обычно обрабатывались инсектицидом, содержащим арсенат свинца.
Последствия для здоровья
Доказано, что неорганический мышьяк является канцерогеном и в глобальном масштабе является основным загрязнителем питьевой воды. Мышьяк также встречается в органической форме. Соединения неорганического мышьяка (подобные тем, что обнаруживаются в воде) высокотоксичны, в то время как соединения органического мышьяка (подобные тем, что обнаруживаются в морепродуктах) причиняют меньший вред здоровью.
Острые последствия
Долгосрочное воздействие
Первые симптомы длительного воздействия неорганического мышьяка в высоких концентрациях (например, через питьевую воду или пищевые продукты) обычно проявляются на коже и включают изменения пигментации, повреждения кожи и огрубение кожи на ладонях и ступнях (гиперкератоз). Эти симптомы появляются после воздействия на протяжении, как минимум, пяти лет и могут быть предвестниками рака кожи.
Помимо рака кожи длительное воздействие мышьяка может также вызывать раковые заболевания мочевого пузыря и легких. Международное агентство по изучению рака (МАИР) классифицирует мышьяк и соединения мышьяка в качестве человеческих канцерогенов и также указывает, что мышьяк, содержащийся в питьевой воде, является человеческим канцерогеном.
Другие виды отрицательного воздействия на здоровье, которые могут быть связаны с длительным употреблением неорганического мышьяка, включают влияние на развитие, диабет, заболевание легких и сердечно-сосудистую болезнь. Вызываемый мышьяком инфаркт миокарда, в частности, может быть серьезной причиной чрезмерной смертности. В Китае (провинция Тайвань) воздействие мышьяка связывают с «болезнью черной ноги», которая является тяжелым заболеванием кровеносных сосудов, приводящим к гангрене. Однако в других частях мира эта болезнь не наблюдается, поэтому, возможно, что развитию этой болезни способствует недостаточность питания.
Мышьяк также связан с неблагоприятными исходами беременности и младенческой смертностью, а также с воздействием на здоровье детей (1), а воздействиев во время внутриутробного развития и в раннем возрасте приводит к росту смертности среди молодежи, вызванной различными видами рака, легочными заболеваниями, инфарктом и почечной недостаточностью (2). Множество исследований доказали наличие негативных последствий воздействия мышьяка на умственное развитие, уровень интеллекта и память (3).
Масштабы проблемы
Загрязнение мышьяком грунтовых вод широко распространено, и в целом ряде районов отмечаются значительные уровни загрязнения мышьяком питьевой воды. Сегодня известно, что по меньшей мере 140 миллионов человек в 50 странах пьют воду с концентрацией мышьяка выше рекомендованного ВОЗ уровня 10 мкг/литр (4).
После того, как в 1990-х гг. в Бангладеш была обнаружена широкая распространенность мышьяка в колодезной воде, проблема воздействия мышьяка в этой стране привлекает к себе много внимания. С тех пор достигнут значительный прогресс, и число людей, подвергающихся воздействию мышьяка в концентрациях, превышающих уровень в соответствии со стандартом качества на питьевую воду в Бангладеш, уменьшилось примерно на 40%. Несмотря на эти усилия, по оценкам, в 2012 г. примерно 19 миллионов и 39 миллионов жителей Бангладеш подвергались воздействию мышьяка в концентрациях, превышающих национальный стандарт, равный 50 мкг/литр, и рекомендуемую величину ВОЗ, равную 10 мкг/литр, соответственно (5). В районах Бангладеш, где эта проблема стоит особенно остро, 21,4% всех случаев смерти были вызваны концентрацией мышьяка в питьевой воде выше 10 мкг/литр (6). Аналогичная зависимость последствий от дозы прослеживается и в других районах Бангладеш: эти результаты были объединены с результатами общенационального исследования, и в результате комплексного анализа была получена годовая смертность от мышьяка на уровне 43 000 случаев (7). Национальный исследовательский совет США отметил, что потребление в течение всей жизни питьевой воды, содержащей мышьяк в концентрации 50 мкг/литр (8), может обусловливать дополнительно до 1 на 100 случаев смерти от рака.
Симптомы и признаки, вызываемые длительным воздействием повышенных концентраций неорганического мышьяка, варьируются между отдельными людьми, группами населения и географическими областями. Поэтому, общего определения болезни, вызываемой мышьяком, нет. Это осложняет оценку бремени болезней, связанных с мышьяком.
Метода для разграничения случаев рака, вызванных мышьяком, и раковых заболеваний, обусловленных другими факторами, также нет. В результате, нет надежной оценки масштабов проблемы во всем мире.
В 2010 году Совместный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам (JECFA) сделал переоценку последствий воздействия мышьяка для здоровья людей, приняв во внимание новые данные. JECFA пришел к заключению, что в отношении отдельных районов мира, где уровни содержания неорганического мышьяка в питьевой воде превышают 50-100 мкг/литр, имеются некоторые фактические данные о неблагоприятных последствиях. В отношении других районов, где отмечаются повышенные уровни содержания мышьяка в воде (10-50 мкг/литр), этот комитет отметил, что, несмотря на возможность неблагоприятных последствий, их распространенность незначительна, и это будет сложно выявить в ходе проведения эпидемиологических исследований.
Профилактика и контроль
Первоочередным действием для пораженных регионов является предотвращение дальнейшего воздействия мышьяка путем обеспечения безопасного водоснабжения для питья, приготовления пищи и орошения продовольственных сельскохозяйственных культур. Существует ряд способов для снижения уровней содержания мышьяка в питьевой воде.
Для уменьшения воздействия мышьяка на рабочих местах во время производственных процессов необходимы долговременные мероприятия.
Ключевыми факторами для обеспечения успешных мероприятий являются санитарное просвещение и привлечение отдельных сообществ. Необходимо, чтобы члены отдельных сообществ понимали опасности воздействия высоких концентраций мышьяка и знали источники воздействия мышьяка, включая попадание мышьяка в продовольственные сельскохозяйственные культуры (например, рис) из воды, используемой для орошения, и попадание мышьяка в пищу из воды, используемой для ее приготовления.
Необходимо также проводить мониторинг среди групп высокого риска для выявления ранних признаков отравления мышьяком, обычно кожных проблем.
Ответные меры ВОЗ
Мышьяк входит в перечень ВОЗ из десяти химических элементов, представляющих значительные проблемы для общественного здравоохранения. Работа ВОЗ по уменьшению воздействия мышьяка включает установление рекомендуемых величин, изучение фактических данных и предоставление рекомендаций по управлению рисками. ВОЗ публикует рекомендуемую величину в отношении мышьяка в своем «Руководстве по обеспечению качества питьевой воды». Руководство предназначается для использования в качестве основы для регулирования и установления стандартов во всем мире. В настоящее время рекомендованный предел содержания мышьяка в питьевой воде – 10 мкг/литр, хотя эта рекомендация является необязательной по причине практических сложностей, связанных с удалением мышьяка из питьевой воды. Таким образом, следует прилагать все усилия для того, чтобы обеспечивать возможно более низкое содержание мышьяка, желательно ниже рекомендованного уровня, при наличии ресурсов.
Однако миллионы людей во всем мире подвергаются воздействию мышьяка в концентрациях, значительно превышающих рекомендованный уровень (100мкг/литр или выше), и исправление этой ситуации должно стать приоритетной задачей общественного здравоохранения. Если обеспечение рекомендованных концентраций представляет сложности, государства-члены могут устанавливать более высокие или промежуточные уровни в рамках более широкой стратегии постепенного снижения рисков, принимая во внимание местную специфику, имеющиеся ресурсы и риски, связанные с источниками с низкой концентрацией мышьяка, загрязненными на микробиологическом уровне.
Совместная программа ВОЗ/ЮНИСЕФ по мониторингу водоснабжения, санитарии и гигиены осуществляет мониторинг прогресса в направлении достижения глобальных целей в отношении питьевой воды. Согласно новой Повестке дня в области устойчивого развития на период до 2030 г., показатель «безопасного управления службами водоснабжения» требует следить за доступом населения к питьевой воде, свободной от фекального загрязнения и приоритетных химических контаминантов, включая мышьяк.
(2) In utero and early life arsenic exposure in relation to long-term health and disease.
Toxicol Appl Pharmacol. Farzan SF, Karagas MR, Chen Y. 2013;272(2):384-90.
(3) The developmental neurotoxicity of arsenic: cognitive and behavioral consequences of early life exposure.
Tolins M, Ruchirawat M, Landrigan P. Ann Glob Health. 2014;80(4):303-14.
(4) Arsenic Pollution: A Global Synthesis.
Ravenscroft P, Brammer H, Richards K. Wiley-Blackwell; 2009.
(5) Multiple Indicator Cluster Survey 2012-13: Final Report.
BBS/UNICEF. Dhaka: Bangladesh Bureau of Statistics/UNICEF, 2015.
(6) Arsenic exposure from drinking water, and all-cause and chronic-disease mortalities in Bangladesh (HEALS): a prospective cohort study.
Argos M, Kalra T, Rathouz PJ, Chen Y, Pierce B, Parvez F, et al. The Lancet. 2010;376(9737):252-8.
(7) Arsenic in tube well water in Bangladesh: health and economic impacts and implications for arsenic mitigation.
Flanagan SV, Johnston RB, Zheng Y. Bulletin of the World Health Organization. 2012;90:839-46.
(8) Arsenic in Drinking Water.
NRC. Washington: National Research Council, 1999. ISBN-0-309-06333-7