Arsénico

El arsénico es un elemento químico con el símbolo As y el número atómico 33. El arsénico se encuentra en muchos minerales, generalmente en combinación con azufre y metales, pero también como un cristal elemental puro. El arsénico es un metaloide. Tiene varios alótropos, pero solo la forma gris, que tiene una apariencia metálica, es importante para la industria.

El uso principal del arsénico es en aleaciones de plomo (por ejemplo, en baterías de automóviles y municiones). El arsénico es un dopante de tipo n común en dispositivos electrónicos semiconductores. También es un componente del arseniuro de galio semiconductor compuesto III-V. El arsénico y sus compuestos, especialmente el trióxido, se utilizan en la producción de pesticidas, productos de madera tratada, herbicidas e insecticidas. Estas aplicaciones están disminuyendo con el creciente reconocimiento de la toxicidad del arsénico y sus compuestos.

Algunas especies de bacterias pueden utilizar compuestos de arsénico como metabolitos respiratorios. Pequeñas cantidades de arsénico son un elemento dietético esencial en ratas, hámsteres, cabras, pollos y presumiblemente en otras especies. No se conoce un papel en el metabolismo humano. Sin embargo, el envenenamiento por arsénico ocurre en la vida multicelular si las cantidades son mayores de lo necesario. La contaminación por arsénico de las aguas subterráneas es un problema que afecta a millones de personas en todo el mundo.

La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos afirma que todas las formas de arsénico son un riesgo grave para la salud humana. La Agencia de Sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades de los Estados Unidos clasificó al arsénico como el número 1 en su Lista de Prioridades de Sustancias Peligrosas de 2001 en los sitios Superfund. El arsénico está clasificado como carcinógeno del Grupo-A.

Características

Características físicas

Los tres alótropos de arsénico más comunes son el arsénico gris, amarillo y negro, siendo el gris el más común. El arsénico gris (α-As, grupo espacial R 3 m No. 166) adopta una estructura de doble capa que consta de muchos anillos de seis miembros entrelazados y con volantes. Debido a la débil unión entre las capas, el arsénico gris es quebradizo y tiene una dureza de Mohs relativamente baja de 3,5. Los vecinos más cercano y próximo más cercano forman un complejo octaédrico distorsionado, con los tres átomos en la misma capa doble ligeramente más cerca que los tres átomos en el siguiente. Este empaquetamiento relativamente compacto conduce a una alta densidad de 5,73 g/cm. El arsénico gris es un semimetal, pero se convierte en un semiconductor con una banda prohibida de 1,2 a 1,4 eV si se amorfiza.El arsénico gris también es la forma más estable. El arsénico amarillo es suave y ceroso, y algo similar al tetrafósforo (P₄). Ambos tienen cuatro átomos dispuestos en una estructura tetraédrica en la que cada átomo está unido a cada uno de los otros tres átomos por un enlace sencillo. Este alótropo inestable, al ser molecular, es el más volátil, menos denso y más tóxico. El arsénico amarillo sólido se produce por enfriamiento rápido del vapor de arsénico, como₄. Se transforma rápidamente en arsénico gris por la luz. La forma amarilla tiene una densidad de 1,97 g/cm. El arsénico negro tiene una estructura similar al fósforo negro. El arsénico negro también se puede formar enfriando el vapor a alrededor de 100 a 220 °C y por cristalización de arsénico amorfo en presencia de vapores de mercurio. Es vidrioso y quebradizo. También es un mal conductor eléctrico. Como el punto triple del arsénico está en 3,628 MPa (35,81 atm), no tiene un punto de fusión a presión estándar, sino que se sublima de sólido a vapor a 887 K (615 °C o 1137 °F).

Isótopos

El arsénico se presenta en la naturaleza como un isótopo estable, As, un elemento monoisotópico. A partir de 2003, también se han sintetizado al menos 33 radioisótopos, que varían en masa atómica de 60 a 92. El más estable de estos es el As con una vida media de 80,30 días. Todos los demás isótopos tienen vidas medias de menos de un día, con la excepción de As (t _1/2 = 65,30 horas), As (t _1/2 = 26,0 horas), As (t _1/2 = 17,77 días), As (t _1/2 = 1,0942 días), y As (t _1/2 = 38,83 horas). Isótopos que son más ligeros que el estable.As tienden a decaer por decaimiento β, y aquellos que son más pesados ​​tienden a decaer por decaimiento β, con algunas excepciones.

Se han descrito al menos 10 isómeros nucleares, que varían en masa atómica de 66 a 84. El isómero de arsénico más estable es el As con una vida media de 111 segundos.

Química

El arsénico tiene una electronegatividad y energías de ionización similares a las de su congénere más ligero fósforo y, en consecuencia, forma fácilmente moléculas covalentes con la mayoría de los no metales. Aunque es estable en aire seco, el arsénico forma un deslustre dorado-bronceado al exponerse a la humedad que eventualmente se convierte en una capa superficial negra. Cuando se calienta en el aire, el arsénico se oxida a trióxido de arsénico; los vapores de esta reacción tienen un olor parecido al ajo. Este olor se puede detectar al golpear minerales de arseniuro como la arsenopirita con un martillo. Se quema en oxígeno para formar trióxido de arsénico y pentóxido de arsénico, que tienen la misma estructura que los compuestos de fósforo más conocidos, y en flúor para dar pentafluoruro de arsénico.El arsénico (y algunos compuestos de arsénico) se sublima al calentarse a presión atmosférica, convirtiéndose directamente en una forma gaseosa sin un estado líquido intermedio a 887 K (614 °C). El punto triple es 3,63 MPa y 1090 K (820 °C). El arsénico produce ácido arsénico con ácido nítrico concentrado, ácido arsénico con ácido nítrico diluido y trióxido de arsénico con ácido sulfúrico concentrado; sin embargo, no reacciona con agua, álcalis o ácidos no oxidantes. El arsénico reacciona con los metales para formar arseniuros, aunque estos no son compuestos iónicos que contienen el ion As, ya que la formación de tal anión sería altamente endotérmica e incluso los arseniuros del grupo 1 tienen propiedades de compuestos intermetálicos.Al igual que el germanio, el selenio y el bromo, que al igual que el arsénico suceden a la serie de transición 3d, el arsénico es mucho menos estable en el estado de oxidación grupal de +5 que sus vecinos verticales fósforo y antimonio, y por lo tanto el pentóxido de arsénico y el ácido arsénico son oxidantes potentes.

Compuestos

Los compuestos de arsénico se parecen en algunos aspectos a los del fósforo, que ocupa el mismo grupo (columna) de la tabla periódica. Los estados de oxidación más comunes del arsénico son: −3 en los arseniuros, que son compuestos intermetálicos similares a aleaciones, +3 en los arsenitos y +5 en los arseniatos y la mayoría de los compuestos organoarsénicos. El arsénico también se une fácilmente a sí mismo como se ve en el cuadrado As₄iones en el mineral skutterudite. En el estado de oxidación +3, el arsénico es típicamente piramidal debido a la influencia del par de electrones solitario.

Compuestos inorgánicos

Uno de los compuestos de arsénico más simples es el trihidruro, la arsina pirofórica altamente tóxica e inflamable (AsH ₃). Este compuesto generalmente se considera estable, ya que a temperatura ambiente se descompone lentamente. A temperaturas de 250 a 300 °C, la descomposición en arsénico e hidrógeno es rápida. Varios factores, como la humedad, la presencia de luz y ciertos catalizadores (a saber, el aluminio) facilitan la velocidad de descomposición. Se oxida fácilmente en el aire para formar trióxido de arsénico y agua, y se producen reacciones análogas con azufre y selenio en lugar de oxígeno.

El arsénico forma óxidos cristalinos incoloros e inodoros As ₂ O ₃ ("arsénico blanco") y As ₂ O ₅ que son higroscópicos y fácilmente solubles en agua para formar soluciones ácidas. El ácido arsénico (V) es un ácido débil y las sales se denominan arseniatos, la contaminación por arsénico más común de las aguas subterráneas y un problema que afecta a muchas personas. Los arseniatos sintéticos incluyen Scheele's Green (arseniato de hidrógeno cúprico, arseniato de cobre ácido), arseniato de calcio y arseniato de hidrógeno de plomo. Estos tres se han utilizado como insecticidas agrícolas y venenos.

Los pasos de protonación entre el arseniato y el ácido arsénico son similares a los del fosfato y el ácido fosfórico. A diferencia del ácido fosforoso, el ácido arsénico es genuinamente tribásico, con la fórmula As(OH) ₃.

Se conoce una amplia variedad de compuestos de azufre de arsénico. El oropimente (As ₂ S ₃) y el rejalgar (As ₄ S ₄) son algo abundantes y antiguamente se usaban como pigmentos para pintar. En As ₄ S ₁₀, el arsénico tiene un estado de oxidación formal de +2 en As ₄ S ₄ que presenta enlaces As-As de modo que la covalencia total de As sigue siendo 3. Tanto el oropimente como el rejalgar, así como el As ₄ S ₃, tienen análogos de selenio; el análogo As ₂ Te ₃ se conoce como el mineral kalgoorlieite, y el anión As ₂ Tese conoce como ligando en complejos de cobalto.

Todos los trihaluros de arsénico (III) son bien conocidos excepto el astatide, que se desconoce. El pentafluoruro de arsénico (AsF ₅) es el único pentahaluro importante, lo que refleja la menor estabilidad del estado de oxidación +5; aun así, es un agente fluorante y oxidante muy fuerte. (El pentacloruro es estable solo por debajo de -50 °C, a cuya temperatura se descompone en tricloruro, liberando cloro gaseoso).

Aleaciones

El arsénico se utiliza como elemento del grupo 5 en los semiconductores III-V arseniuro de galio, arseniuro de indio y arseniuro de aluminio. El recuento de electrones de valencia de GaAs es el mismo que el de un par de átomos de Si, pero la estructura de la banda es completamente diferente, lo que da como resultado propiedades de volumen distintas. Otras aleaciones de arsénico incluyen el arseniuro de cadmio semiconductor II-V.

Compuestos organoarsénicos

Se conoce una gran variedad de compuestos organoarsénicos. Varios se desarrollaron como agentes de guerra química durante la Primera Guerra Mundial, incluidos vesicantes como lewisita y agentes de vómitos como adamsita. El ácido cacodílico, de interés histórico y práctico, surge de la metilación del trióxido de arsénico, una reacción que no tiene analogía en la química del fósforo. Cacodyl fue el primer compuesto organometálico conocido (aunque el arsénico no es un metal verdadero) y recibió su nombre del griego κακωδία "hedor" por su olor desagradable; es muy venenoso

Ocurrencia y producción

El arsénico comprende alrededor de 1,5 ppm (0,00015%) de la corteza terrestre y es el 53º elemento más abundante. Las concentraciones de fondo típicas de arsénico no superan los 3 ng/m3 en la atmósfera; 100 mg/kg en suelo; 400 μg/kg en vegetación; 10 μg/L en agua dulce y 1,5 μg/L en agua de mar.

Los minerales con la fórmula MAsS y MAs ₂ (M = Fe, Ni, Co) son las fuentes comerciales dominantes de arsénico, junto con el rejalgar (un mineral de sulfuro de arsénico) y el arsénico nativo (elemental). Un mineral ilustrativo es la arsenopirita (FeAsS), que está relacionado estructuralmente con la pirita de hierro. Se conocen muchos minerales menores que contienen As. El arsénico también se presenta en varias formas orgánicas en el medio ambiente.

En 2014, China fue el principal productor de arsénico blanco con una participación mundial de casi el 70 %, seguida de Marruecos, Rusia y Bélgica, según el Servicio Geológico Británico y el Servicio Geológico de los Estados Unidos. La mayoría de las operaciones de refinación de arsénico en los EE. UU. y Europa se han cerrado por preocupaciones ambientales. El arsénico se encuentra en el polvo de fundición de las fundiciones de cobre, oro y plomo, y se recupera principalmente del polvo de refinación de cobre.

Al tostar arsenopirita en aire, el arsénico se sublima como óxido de arsénico (III) dejando óxidos de hierro, mientras que tostar sin aire da como resultado la producción de arsénico gris. La purificación adicional del azufre y otros calcógenos se logra por sublimación al vacío, en una atmósfera de hidrógeno o por destilación de una mezcla de arsénico y plomo fundido.

Rango	País	2014 Como 2 O 3 Producción
1	China	25.000 toneladas
2	Marruecos	8.800 toneladas
3	Rusia	1.500 toneladas
4	Bélgica	1000 toneladas
5	Bolivia	52 toneladas
6	Japón	45 toneladas
—	Total mundial (redondeado)	36.400 toneladas

Historia

La palabra arsénico tiene su origen en la palabra siríaca (al) zarniqa, del árabe al-zarnīḵ الزرنيخ 'el oropimente', basado en el persa zar 'oro' de la palabra زرنيخ zarnikh, que significa "amarillo" (literalmente "oro- coloreado") y por lo tanto "oropimente (amarillo)". Fue adoptado en griego como arsenikon (ἀρσενικόν), una forma que es etimología popular, siendo la forma neutra de la palabra griega arsenikos (ἀρσενικός), que significa "masculino", "viril".

La palabra griega fue adoptada en latín como arsenicum, que en francés se convirtió en arsénico, de donde se toma la palabra inglesa arsénico. Los sulfuros (oropimente, rejalgar) y los óxidos de arsénico se conocen y utilizan desde la antigüedad. Zósimos (circa 300 d. C.) describe tostar sandarach (realgar) para obtener una nube de arsénico (trióxido de arsénico), que luego reduce a arsénico gris.Como los síntomas del envenenamiento por arsénico no son muy específicos, se usó con frecuencia para asesinar hasta el advenimiento de la prueba de Marsh, una prueba química sensible a su presencia. (Otra prueba menos sensible pero más general es la prueba de Reinsch). Debido a su uso por parte de la clase dominante para asesinarse unos a otros y su potencia y discreción, el arsénico ha sido llamado el "veneno de los reyes" y el "rey de los venenos". En la era del Renacimiento, el arsénico se conocía como "polvo de herencia" debido al uso para matar a miembros de la familia.

Durante la Edad del Bronce, el arsénico a menudo se incluía en el bronce, lo que hacía que la aleación fuera más dura (el llamado "bronce arsénico"). El aislamiento de arsénico fue descrito por Jabir ibn Hayyan antes del 815 d.C. Albertus Magnus (Alberto el Grande, 1193-1280) más tarde aisló el elemento de un compuesto en 1250, calentando jabón junto con trisulfuro de arsénico. En 1649, Johann Schröder publicó dos formas de preparar arsénico. Los cristales de arsénico elemental (nativo) se encuentran en la naturaleza, aunque son raros.

El líquido humeante de Cadet (cacodilo impuro), a menudo considerado como el primer compuesto organometálico sintético, fue sintetizado en 1760 por Louis Claude Cadet de Gassicourt mediante la reacción de acetato de potasio con trióxido de arsénico.

En la era victoriana, el "arsénico" ("arsénico blanco" o trióxido de arsénico) se mezclaba con vinagre y tiza y las mujeres lo comían para mejorar la tez de sus rostros, haciendo que su piel fuera más pálida para demostrar que no trabajaban en el campo. El uso accidental de arsénico en la adulteración de alimentos condujo al envenenamiento por dulce de Bradford en 1858, que resultó en 21 muertes. La producción de papel tapiz también comenzó a usar tintes hechos de arsénico, que se creía que aumentaba el brillo del pigmento.

Dos pigmentos de arsénico se han utilizado ampliamente desde su descubrimiento: Paris Green y Scheele's Green. Después de que la toxicidad del arsénico se hizo ampliamente conocida, estos productos químicos se usaron con menos frecuencia como pigmentos y más a menudo como insecticidas. En la década de 1860, se utilizó ampliamente un subproducto de arsénico de la producción de tintes, London Purple. Esta era una mezcla sólida de trióxido de arsénico, anilina, cal y óxido ferroso, insoluble en agua y muy tóxica por inhalación o ingestión. Pero luego fue reemplazada por Paris Green, otro tinte a base de arsénico. Con una mejor comprensión del mecanismo toxicológico, se utilizaron otros dos compuestos a partir de la década de 1890. El arsenito de cal y el arseniato de plomo se utilizaron ampliamente como insecticidas hasta el descubrimiento del DDT en 1942.

Aplicaciones

Agrícola

La toxicidad del arsénico para insectos, bacterias y hongos llevó a su uso como conservante de la madera. En la década de 1930, se inventó un proceso de tratamiento de la madera con arseniato de cobre cromado (también conocido como CCA o Tanalith), y durante décadas, este tratamiento fue el uso industrial más extenso del arsénico. Una mayor apreciación de la toxicidad del arsénico condujo a una prohibición de CCA en productos de consumo en 2004, iniciada por la Unión Europea y Estados Unidos. Sin embargo, CCA sigue siendo muy utilizada en otros países (como en las plantaciones de caucho de Malasia).

El arsénico también se usó en varios insecticidas y venenos agrícolas. Por ejemplo, el arseniato de hidrógeno y plomo era un insecticida común en los árboles frutales, pero el contacto con el compuesto a veces provocaba daños cerebrales entre quienes trabajaban con los rociadores. En la segunda mitad del siglo XX, el arseniato de metilo monosódico (MSMA) y el arseniato de metilo disódico (DSMA), formas orgánicas de arsénico menos tóxicas, reemplazaron al arseniato de plomo en la agricultura. Estos arsenicales orgánicos se eliminaron a su vez en 2013 en todas las actividades agrícolas, excepto en el cultivo de algodón.

La biogeoquímica del arsénico es compleja e incluye varios procesos de adsorción y desorción. La toxicidad del arsénico está relacionada con su solubilidad y se ve afectada por el pH. arsenito (AsO₃) es más soluble que el arseniato (AsO₄) y es más tóxico; sin embargo, a un pH más bajo, el arseniato se vuelve más móvil y tóxico. Se encontró que la adición de óxidos de azufre, fósforo y hierro a los suelos con alto contenido de arsenito reduce en gran medida la fitotoxicidad del arsénico.

El arsénico se usa como aditivo para piensos en la producción avícola y porcina, en particular en los EE. UU. para aumentar el aumento de peso, mejorar la eficiencia de los piensos y prevenir enfermedades. Un ejemplo es la roxarsona, que ha sido utilizada como iniciador de pollos de engorde por alrededor del 70% de los criadores de pollos de engorde de EE. UU. Alpharma, una subsidiaria de Pfizer Inc., que produce roxarsona, suspendió voluntariamente las ventas del medicamento en respuesta a estudios que mostraron niveles elevados de arsénico inorgánico, un carcinógeno, en pollos tratados. Un sucesor de Alpharma, Zoetis, sigue vendiendo nitarsona, principalmente para su uso en pavos.

El arsénico se agrega intencionalmente a la alimentación de pollos criados para consumo humano. Los compuestos orgánicos de arsénico son menos tóxicos que el arsénico puro y favorecen el crecimiento de los pollos. Bajo algunas condiciones, el arsénico en el alimento para pollos se convierte en una forma inorgánica tóxica.

Un estudio de 2006 de los restos del caballo de carreras australiano, Phar Lap, determinó que la muerte del famoso campeón en 1932 fue causada por una sobredosis masiva de arsénico. El veterinario de Sydney, Percy Sykes, declaró: "En aquellos días, el arsénico era un tónico bastante común, generalmente administrado en forma de solución (solución de Fowler)... Era tan común que calculé que el 90 por ciento de los caballos tenían arsénico en su sistema".

Uso medico

Durante los siglos XVII, XVIII y XIX, se usaron varios compuestos de arsénico como medicamentos, incluida la arsfenamina (de Paul Ehrlich) y el trióxido de arsénico (de Thomas Fowler). La arsfenamina, al igual que el neosalvarsán, estaba indicada para la sífilis, pero ha sido reemplazada por los antibióticos modernos. Sin embargo, los arsenicales como el melarsoprol todavía se usan para el tratamiento de la tripanosomiasis, ya que aunque estos medicamentos tienen la desventaja de una toxicidad grave, la enfermedad es casi siempre letal si no se trata.

El trióxido de arsénico se ha utilizado de diversas formas desde el siglo XV, más comúnmente en el tratamiento del cáncer, pero también en medicamentos tan diversos como la solución de Fowler para la psoriasis. La Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos en el año 2000 aprobó este compuesto para el tratamiento de pacientes con leucemia promielocítica aguda resistente al ácido transretinoico.

Un artículo de 2008 informa sobre el éxito en la localización de tumores utilizando arsénico-74 (un emisor de positrones). Este isótopo produce imágenes de exploración PET más claras que el agente radiactivo anterior, el yodo-124, porque el cuerpo tiende a transportar el yodo a la glándula tiroides produciendo una señal de ruido. Las nanopartículas de arsénico han demostrado capacidad para matar células cancerosas con menor citotoxicidad que otras formulaciones de arsénico.

En dosis subtóxicas, los compuestos solubles de arsénico actúan como estimulantes y alguna vez fueron populares en pequeñas dosis como medicina entre la gente a mediados del siglo XVIII y XIX; su uso como estimulante fue especialmente frecuente en animales deportivos como caballos de carrera o con perros de trabajo.

Aleaciones

El uso principal del arsénico es en aleación con plomo. Los componentes de plomo de las baterías de los automóviles se ven reforzados por la presencia de un porcentaje muy pequeño de arsénico. La descincificación del latón (una aleación de cobre y zinc) se reduce en gran medida mediante la adición de arsénico. El "cobre arsénico desoxidado con fósforo" con un contenido de arsénico del 0,3% tiene una mayor estabilidad a la corrosión en ciertos entornos. El arseniuro de galio es un material semiconductor importante, utilizado en circuitos integrados. Los circuitos hechos de GaAs son mucho más rápidos (pero también mucho más caros) que los hechos de silicio. A diferencia del silicio, GaAs tiene una banda prohibida directa y puede usarse en diodos láser y LED para convertir energía eléctrica directamente en luz.

Militar

Después de la Primera Guerra Mundial, Estados Unidos construyó una reserva de 20.000 toneladas de lewisita como arma (ClCH=CHAsCl ₂), un vesicante organoarsénico (agente ampollar) e irritante pulmonar. La reserva se neutralizó con lejía y se vertió en el Golfo de México en la década de 1950. Durante la Guerra de Vietnam, Estados Unidos usó el Agente Azul, una mezcla de cacodilato de sodio y su forma ácida, como uno de los herbicidas del arcoíris para privar a los soldados norvietnamitas de cobertura vegetal y arroz.

Otros usos

• El acetoarsenito de cobre se usó como un pigmento verde conocido con muchos nombres, incluidos Paris Green y Emerald Green. Causó numerosos envenenamientos por arsénico. Scheele's Green, un arseniato de cobre, se usó en el siglo XIX como agente colorante en dulces.
• El arsénico se utiliza en bronceado y pirotecnia.
• Hasta el 2% del arsénico producido se utiliza en aleaciones de plomo para perdigones y balas de plomo.
• El arsénico se agrega en pequeñas cantidades al latón alfa para hacerlo resistente a la pérdida de zinc. Este grado de latón se usa en accesorios de plomería y otros ambientes húmedos.
• El arsénico también se utiliza para la conservación de muestras taxonómicas. También se usó históricamente en fluidos de embalsamamiento.
• El arsénico se usaba como opacificante en la cerámica, creando esmaltes blancos.
• Hasta hace poco, el arsénico se usaba en el vidrio óptico. Los fabricantes de vidrio modernos, bajo la presión de los ambientalistas, han dejado de usar arsénico y plomo.

Rol biológico

Bacterias

Algunas especies de bacterias obtienen su energía en ausencia de oxígeno al oxidar varios combustibles mientras reducen el arseniato a arsenito. En condiciones ambientales oxidativas, algunas bacterias utilizan arsenito como combustible, que oxidan a arseniato. Las enzimas involucradas se conocen como arseniato reductasas (Arr).

En 2008, se descubrieron bacterias que emplean una versión de la fotosíntesis en ausencia de oxígeno con arsenitos como donantes de electrones, produciendo arseniatos (al igual que la fotosíntesis ordinaria utiliza agua como donante de electrones, produciendo oxígeno molecular). Los investigadores conjeturan que, a lo largo de la historia, estos organismos fotosintéticos produjeron los arseniatos que permitieron que prosperaran las bacterias reductoras de arsenato. Se ha aislado una cepa PHS-1 y está relacionada con la gammaproteobacterium Ectothiorhodospira shaposhnikovii. Se desconoce el mecanismo, pero una enzima Arr codificada puede funcionar a la inversa de sus homólogos conocidos.

En 2011, se postuló que una cepa de Halomonadaceae podría cultivarse en ausencia de fósforo si ese elemento se sustituyera por arsénico, aprovechando el hecho de que los aniones arseniato y fosfato son estructuralmente similares. El estudio fue ampliamente criticado y posteriormente refutado por grupos de investigadores independientes.

Oligoelemento esencial en animales superiores

Cierta evidencia indica que el arsénico es un oligoelemento esencial en las aves (pollos) y en los mamíferos (ratas, hámsteres y cabras). Sin embargo, la función biológica no se conoce.

Herencia

El arsénico se ha relacionado con cambios epigenéticos, cambios hereditarios en la expresión génica que ocurren sin cambios en la secuencia del ADN. Estos incluyen la metilación del ADN, la modificación de histonas y la interferencia del ARN. Los niveles tóxicos de arsénico causan una hipermetilación significativa del ADN de los genes supresores de tumores p16 y p53, lo que aumenta el riesgo de carcinogénesis. Estos eventos epigenéticos se han estudiado in vitro usando células de riñón humano e in vivo usando células de hígado de rata y leucocitos de sangre periférica en humanos. La espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente (ICP-MS) se utiliza para detectar niveles precisos de arsénico intracelular y otras bases de arsénico involucradas en la modificación epigenética del ADN.Los estudios que investigan el arsénico como factor epigenético pueden usarse para desarrollar biomarcadores precisos de exposición y susceptibilidad.

El helecho chino (Pteris vittata) hiperacumula arsénico del suelo en sus hojas y tiene un uso propuesto en la fitorremediación.

Biometilación

El arsénico inorgánico y sus compuestos, al ingresar a la cadena alimentaria, se metabolizan progresivamente a través de un proceso de metilación. Por ejemplo, el moho Scopulariopsis brevicaulis produce trimetilarsina en presencia de arsénico inorgánico. El compuesto orgánico arsenobetaína se encuentra en algunos alimentos marinos como el pescado y las algas, y también en las setas en concentraciones mayores. La ingesta de una persona promedio es de aproximadamente 10 a 50 µg/día. Los valores de alrededor de 1000 µg no son inusuales luego del consumo de pescado o champiñones, pero hay poco peligro al comer pescado porque este compuesto de arsénico es casi no tóxico.

Cuestiones ambientales

Exposición

Las fuentes naturales de exposición humana incluyen cenizas volcánicas, meteorización de minerales y menas, y agua subterránea mineralizada. El arsénico también se encuentra en los alimentos, el agua, el suelo y el aire. El arsénico es absorbido por todas las plantas, pero está más concentrado en las verduras de hoja, el arroz, el jugo de manzana y de uva y los mariscos. Una ruta adicional de exposición es la inhalación de gases y polvos atmosféricos. Durante la era victoriana, el arsénico se usaba mucho en la decoración del hogar, especialmente en los papeles pintados.

Presencia en el agua potable

La extensa contaminación por arsénico de las aguas subterráneas ha provocado un envenenamiento generalizado por arsénico en Bangladesh y los países vecinos. Se estima que aproximadamente 57 millones de personas en la cuenca de Bengala están bebiendo agua subterránea con concentraciones de arsénico elevadas por encima del estándar de la Organización Mundial de la Salud de 10 partes por billón (ppb).Sin embargo, un estudio de las tasas de cáncer en Taiwán sugirió que los aumentos significativos en la mortalidad por cáncer aparecen solo en niveles superiores a 150 ppb. El arsénico en el agua subterránea es de origen natural y se libera del sedimento al agua subterránea, causado por las condiciones anóxicas del subsuelo. Esta agua subterránea se usó después de que las ONG locales y occidentales y el gobierno de Bangladesh emprendieron un programa masivo de agua potable de pozos poco profundos a fines del siglo XX. Este programa fue diseñado para evitar que se bebieran aguas superficiales contaminadas con bacterias, pero no analizó el arsénico en el agua subterránea. Muchos otros países y distritos del sudeste asiático, como Vietnam y Camboya, tienen entornos geológicos que producen agua subterránea con un alto contenido de arsénico. La arsenicosis se informó en Nakhon Si Thammarat, Tailandia en 1987,En Pakistán, más de 60 millones de personas están expuestas al agua potable contaminada con arsénico, según indica un informe reciente de Science. El equipo de Podgorski investigó más de 1200 muestras y más del 66% superó el nivel mínimo de contaminación de la OMS.

Desde la década de 1980, los residentes de la región de Ba Men en Mongolia Interior, China, han estado expuestos de forma crónica al arsénico a través del agua potable de pozos contaminados. Un estudio de investigación de 2009 observó una presencia elevada de lesiones en la piel entre los residentes con concentraciones de arsénico en agua de pozo entre 5 y 10 µg/L, lo que sugiere que la toxicidad inducida por arsénico puede ocurrir en concentraciones relativamente bajas con exposición crónica. En general, 20 de las 34 provincias de China tienen altas concentraciones de arsénico en el suministro de agua subterránea, lo que podría exponer a 19 millones de personas a agua potable peligrosa.

En los Estados Unidos, el arsénico se encuentra más comúnmente en las aguas subterráneas del suroeste. También se sabe que partes de Nueva Inglaterra, Michigan, Wisconsin, Minnesota y las Dakotas tienen concentraciones significativas de arsénico en el agua subterránea. El aumento de los niveles de cáncer de piel se ha asociado con la exposición al arsénico en Wisconsin, incluso a niveles por debajo del estándar de agua potable de 10 partes por billón. Según una película reciente financiada por el Superfund de EE. UU., millones de pozos privados tienen niveles desconocidos de arsénico y, en algunas áreas de EE. UU., más del 20 % de los pozos pueden contener niveles que exceden los límites establecidos.

La exposición de bajo nivel al arsénico en concentraciones de 100 partes por mil millones (es decir, por encima del estándar de agua potable de 10 partes por mil millones) compromete la respuesta inmunitaria inicial a la infección por H1N1 o gripe porcina, según científicos respaldados por NIEHS. El estudio, realizado en ratones de laboratorio, sugiere que las personas expuestas al arsénico en el agua potable pueden tener un mayor riesgo de sufrir enfermedades más graves o morir a causa del virus.

Algunos canadienses beben agua que contiene arsénico inorgánico. Las aguas de pozos excavados en forma privada corren mayor riesgo de contener arsénico inorgánico. El análisis preliminar del agua de pozo generalmente no prueba el arsénico. Investigadores del Servicio Geológico de Canadá han modelado la variación relativa en el potencial de riesgo natural de arsénico para la provincia de New Brunswick. Este estudio tiene implicaciones importantes para el agua potable y los problemas de salud relacionados con el arsénico inorgánico.

La evidencia epidemiológica de Chile muestra una relación dependiente de la dosis entre la exposición crónica al arsénico y varias formas de cáncer, en particular cuando están presentes otros factores de riesgo, como fumar cigarrillos. Estos efectos se han demostrado con contaminaciones inferiores a 50 ppb. El arsénico es en sí mismo un componente del humo del tabaco.

El análisis de múltiples estudios epidemiológicos sobre la exposición al arsénico inorgánico sugiere un aumento pequeño pero medible en el riesgo de cáncer de vejiga a 10 ppb. Según Peter Ravenscroft del Departamento de Geografía de la Universidad de Cambridge, aproximadamente 80 millones de personas en todo el mundo consumen entre 10 y 50 ppb de arsénico en el agua potable. Si todos consumieran exactamente 10 ppb de arsénico en el agua potable, el análisis del estudio epidemiológico múltiple citado anteriormente predeciría 2000 casos adicionales de cáncer de vejiga solo. Esto representa una clara subestimación del impacto general, ya que no incluye el cáncer de pulmón o de piel, y subestima explícitamente la exposición. Aquellos expuestos a niveles de arsénico por encima del estándar actual de la OMS deben sopesar los costos y beneficios de la remediación del arsénico.

Las primeras evaluaciones (1973) de los procesos para eliminar el arsénico disuelto del agua potable demostraron la eficacia de la coprecipitación con óxidos de hierro o de aluminio. En particular, se descubrió que el hierro como coagulante elimina el arsénico con una eficacia superior al 90 %.Varios sistemas de medios de adsorción han sido aprobados para su uso en el punto de servicio en un estudio financiado por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (US EPA) y la Fundación Nacional de Ciencias (NSF). Un equipo de científicos e ingenieros europeos e indios ha establecido seis plantas de tratamiento de arsénico en Bengala Occidental basadas en el método de remediación in situ (Tecnología SAR). Esta tecnología no utiliza productos químicos y el arsénico se deja en una forma insoluble (+5) en la zona subterránea al recargar el agua aireada en el acuífero y desarrollar una zona de oxidación que sustenta los microorganismos que oxidan el arsénico. Este proceso no produce ningún flujo de residuos o lodos y es relativamente económico.

Otro método efectivo y económico para evitar la contaminación por arsénico es perforar pozos de 500 pies o más profundos para alcanzar aguas más puras. Un estudio reciente de 2011 financiado por el Programa de Investigación Superfund del Instituto Nacional de Ciencias de la Salud Ambiental de EE. UU. muestra que los sedimentos profundos pueden eliminar el arsénico y sacarlo de circulación. En este proceso, llamado adsorción, el arsénico se adhiere a la superficie de las partículas de sedimentos profundos y se elimina naturalmente del agua subterránea.

_{Las separaciones magnéticas de arsénico en gradientes de campo magnético muy bajos con nanocristales de magnetita (Fe 3} O ₄) monodispersos y de área superficial alta se han demostrado en la purificación de agua en el punto de uso. Usando el área de superficie específica alta de los nanocristales de Fe ₃ O ₄, la masa de desechos asociados con la eliminación de arsénico del agua se ha reducido drásticamente.

Los estudios epidemiológicos han sugerido una correlación entre el consumo crónico de agua potable contaminada con arsénico y la incidencia de todas las principales causas de mortalidad. La literatura indica que la exposición al arsénico es causal en la patogenia de la diabetes.

Recientemente se ha demostrado que los filtros a base de paja reducen el contenido de arsénico del agua a 3 µg/L. Esto puede encontrar aplicaciones en áreas donde el agua potable se extrae de acuíferos subterráneos.

San pedro de atacama

Durante varios siglos, la gente de San Pedro de Atacama en Chile ha estado bebiendo agua contaminada con arsénico, y alguna evidencia sugiere que han desarrollado cierta inmunidad.

Mapas de peligro para aguas subterráneas contaminadas

Alrededor de un tercio de la población mundial bebe agua de fuentes subterráneas. De esto, alrededor del 10 por ciento, aproximadamente 300 millones de personas, obtiene agua de recursos de agua subterránea que están contaminados con niveles nocivos de arsénico o fluoruro. Estos oligoelementos se derivan principalmente de minerales e iones del suelo.

Transformación redox de arsénico en aguas naturales

El arsénico es único entre los metaloides traza y los metales traza que forman oxianiones (por ejemplo, As, Se, Sb, Mo, V, Cr, U, Re). Es sensible a la movilización a valores de pH típicos de las aguas naturales (pH 6,5–8,5) tanto en condiciones oxidantes como reductoras. El arsénico puede ocurrir en el medio ambiente en varios estados de oxidación (−3, 0, +3 y +5), pero en las aguas naturales se encuentra principalmente en formas inorgánicas como oxianiones de arsenito trivalente [As(III)] o arseniato pentavalente [As (V)]. Las formas orgánicas de arsénico son producidas por actividad biológica, principalmente en aguas superficiales, pero rara vez son cuantitativamente importantes. Sin embargo, los compuestos orgánicos de arsénico pueden ocurrir donde las aguas se ven significativamente afectadas por la contaminación industrial.

El arsénico puede solubilizarse mediante varios procesos. Cuando el pH es alto, el arsénico puede liberarse de los sitios de unión de la superficie que pierden su carga positiva. Cuando el nivel del agua desciende y los minerales de sulfuro quedan expuestos al aire, el arsénico atrapado en los minerales de sulfuro puede liberarse en el agua. Cuando el carbono orgánico está presente en el agua, las bacterias se alimentan reduciendo directamente el As(V) a As(III) o reduciendo el elemento en el sitio de unión, liberando arsénico inorgánico.

Las transformaciones acuáticas del arsénico se ven afectadas por el pH, el potencial de reducción-oxidación, la concentración de materia orgánica y las concentraciones y formas de otros elementos, especialmente hierro y manganeso. Los principales factores son el pH y el potencial redox. En general, las principales formas de arsénico en condiciones óxicas son H ₃ AsO ₄, H ₂ AsO ₄, HAsO ₄ y AsO ₄ a pH 2, 2–7, 7–11 y 11, respectivamente. En condiciones reductoras, el H ₃ AsO ₄ predomina a un pH de 2 a 9.

La oxidación y reducción afecta la migración de arsénico en ambientes subterráneos. El arsenito es la forma soluble más estable de arsénico en ambientes reductores y el arseniato, que es menos móvil que el arsenito, es dominante en ambientes oxidantes a pH neutro. Por lo tanto, el arsénico puede ser más móvil en condiciones reductoras. El entorno reductor también es rico en materia orgánica que puede mejorar la solubilidad de los compuestos de arsénico. Como resultado, la adsorción de arsénico se reduce y el arsénico disuelto se acumula en las aguas subterráneas. Es por ello que el contenido de arsénico es mayor en ambientes reductores que en ambientes oxidantes.

La presencia de azufre es otro factor que afecta la transformación del arsénico en agua natural. El arsénico puede precipitar cuando se forman sulfuros metálicos. De esta forma, se elimina el arsénico del agua y se disminuye su movilidad. Cuando hay oxígeno presente, las bacterias oxidan el azufre reducido para generar energía, liberando potencialmente el arsénico ligado.

Las reacciones redox que involucran Fe también parecen ser factores esenciales en el destino del arsénico en los sistemas acuáticos. La reducción de los oxihidróxidos de hierro juega un papel clave en la liberación de arsénico al agua. Por lo tanto, el arsénico se puede enriquecer en agua con concentraciones elevadas de Fe. En condiciones oxidantes, el arsénico se puede movilizar a partir de pirita u óxidos de hierro, especialmente a pH elevado. En condiciones reductoras, el arsénico se puede movilizar por desorción reductora o disolución cuando se asocia con óxidos de hierro. La desorción reductora se produce en dos circunstancias. Una es cuando el arseniato se reduce a arsenito que se adsorbe menos fuertemente a los óxidos de hierro. El otro resulta de un cambio en la carga de la superficie del mineral que conduce a la desorción del arsénico ligado.

Algunas especies de bacterias catalizan transformaciones redox de arsénico. Los procariotas que respiran arsenato disimilatorio (DARP) aceleran la reducción de As(V) a As(III). DARP utiliza As(V) como aceptor de electrones de la respiración anaeróbica y obtiene energía para sobrevivir. Otras sustancias orgánicas e inorgánicas pueden oxidarse en este proceso. Los oxidantes de arsenito quimioautotróficos (CAO) y los oxidantes de arsenito heterótrofos (HAO) convierten el As(III) en As(V). CAO combinan la oxidación de As(III) con la reducción de oxígeno o nitrato. Utilizan la energía obtenida para fijar y producir carbono orgánico a partir del CO ₂. HAO no puede obtener energía de la oxidación de As(III). Este proceso puede ser un mecanismo de desintoxicación de arsénico para la bacteria.

Los cálculos termodinámicos de equilibrio predicen que las concentraciones de As(V) deberían ser mayores que las concentraciones de As(III) en todas las condiciones excepto en las fuertemente reductoras, es decir, donde se produce una reducción _{de SO4.} Sin embargo, las reacciones redox abióticas del arsénico son lentas. _{La oxidación de As(III) por O 2} disuelto es una reacción particularmente lenta. Por ejemplo, Johnson y Pilson (1975) dieron vidas medias para la oxigenación de As(III) en agua de mar que oscilaban entre varios meses y un año.En otros estudios, las proporciones de As(V)/As(III) se mantuvieron estables durante períodos de días o semanas durante el muestreo de agua cuando no se tomó especial cuidado para evitar la oxidación, lo que nuevamente sugiere tasas de oxidación relativamente lentas. Cherry descubrió a partir de estudios experimentales que las proporciones de As(V)/As(III) eran estables en soluciones anóxicas durante un máximo de 3 semanas, pero que ocurrían cambios graduales en escalas de tiempo más largas. Se ha observado que las muestras de agua estéril son menos susceptibles a los cambios de especiación que las muestras no estériles. Oremland descubrió que la reducción de As(V) a As(III) en Mono Lake fue catalizada rápidamente por bacterias con constantes de velocidad que oscilaban entre 0,02 y 0,3 días.

Conservación de la madera en los EE. UU.

A partir de 2002, las industrias estadounidenses consumieron 19.600 toneladas métricas de arsénico. El noventa por ciento de esto se utilizó para el tratamiento de la madera con arseniato de cobre cromado (CCA). En 2007, el 50% de las 5.280 toneladas métricas de consumo aún se destinaba a este fin. En los Estados Unidos, la eliminación voluntaria del arsénico en la producción de productos de consumo y productos de construcción residencial y de consumo general comenzó el 31 de diciembre de 2003, y ahora se utilizan productos químicos alternativos, como Cuaternario de cobre alcalino, boratos, azol de cobre, ciproconazol, y propiconazol.

Aunque descontinuada, esta aplicación también es una de las más preocupantes para el público en general. La gran mayoría de la madera tratada a presión más antigua se trató con CCA. La madera CCA todavía se usa ampliamente en muchos países y se usó mucho durante la segunda mitad del siglo XX como material de construcción estructural y exterior. Aunque el uso de madera CCA se prohibió en muchas áreas después de que los estudios demostraran que el arsénico podría filtrarse de la madera al suelo circundante (por ejemplo, de los juegos infantiles), la quema de madera CCA más antigua también presenta un riesgo. La ingestión directa o indirecta de cenizas de madera de la madera CCA quemada ha causado muertes en animales y envenenamientos graves en humanos; la dosis humana letal es de aproximadamente 20 gramos de ceniza.La madera de desecho CCA de los sitios de construcción y demolición puede usarse inadvertidamente en incendios comerciales y domésticos. Los protocolos para la eliminación segura de la madera CCA no son uniformes en todo el mundo. La eliminación generalizada de dicha madera en vertederos genera cierta preocupación, pero otros estudios no han mostrado contaminación por arsénico en las aguas subterráneas.

Mapeo de emisiones industriales en los EE. UU.

Una herramienta que mapea la ubicación (y otra información) de las emisiones de arsénico en los Estados Unidos es TOXMAP. TOXMAP es un Sistema de Información Geográfica (SIG) de la División de Servicios de Información Especializados de la Biblioteca Nacional de Medicina (NLM) de los Estados Unidos financiado por el Gobierno Federal de los Estados Unidos. Con mapas marcados de los Estados Unidos, TOXMAP permite a los usuarios explorar visualmente los datos del Inventario de Emisiones Tóxicas de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) y los Programas de Investigación Básica Superfund. La información química y de salud ambiental de TOXMAP se obtiene de la Red de datos toxicológicos (TOXNET) de la NLM, PubMed y de otras fuentes autorizadas.

Biorremediación

Se han utilizado métodos físicos, químicos y biológicos para remediar el agua contaminada con arsénico. Se dice que la biorremediación es rentable y respetuosa con el medio ambiente. La biorremediación de aguas subterráneas contaminadas con arsénico tiene como objetivo convertir el arsenito, la forma tóxica del arsénico para los humanos, en arseniato. El arseniato (+5 estado de oxidación) es la forma dominante de arsénico en aguas superficiales, mientras que el arsenito (+3 estado de oxidación) es la forma dominante en ambientes hipóxicos a anóxicos. El arsenito es más soluble y móvil que el arseniato. Muchas especies de bacterias pueden transformar el arsenito en arseniato en condiciones anóxicas utilizando arsenito como donante de electrones.Este es un método útil en la remediación de aguas subterráneas. Otra estrategia de biorremediación es usar plantas que acumulan arsénico en sus tejidos a través de la fitorremediación, pero se debe considerar la eliminación del material vegetal contaminado.

La biorremediación requiere una evaluación y un diseño cuidadosos de acuerdo con las condiciones existentes. Algunos sitios pueden requerir la adición de un aceptor de electrones, mientras que otros requieren la suplementación con microbios (bioaumentación). Independientemente del método utilizado, solo el monitoreo constante puede prevenir futuras contaminaciones.

Toxicidad y precauciones

El arsénico y muchos de sus compuestos son venenos especialmente potentes.

Clasificación

Los compuestos de arsénico elemental y sulfato y trióxido de arsénico están clasificados como "tóxicos" y "peligrosos para el medio ambiente" en la Unión Europea según la directiva 67/548/EEC. La Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) reconoce el arsénico y los compuestos inorgánicos de arsénico como carcinógenos del grupo 1, y la UE enumera el trióxido de arsénico, el pentóxido de arsénico y las sales de arseniato como carcinógenos de la categoría 1.

Se sabe que el arsénico causa arsenicosis cuando está presente en el agua potable, "la especie más común es el arseniato [ HAsO₄; As(V)] y arsenito [H ₃ AsO ₃; Como (III)]".

Límites legales, comida y bebida

En los Estados Unidos desde 2006, la concentración máxima en agua potable permitida por la Agencia de Protección Ambiental (EPA) es de 10 ppb y la FDA estableció el mismo estándar en 2005 para el agua embotellada. El Departamento de Protección Ambiental de Nueva Jersey estableció un límite de agua potable de 5 ppb en 2006. El valor IDLH (inmediatamente peligroso para la vida y la salud) para el arsénico metálico y los compuestos inorgánicos de arsénico es de 5 mg/m (5 ppb). La Administración de Salud y Seguridad Ocupacional ha establecido el límite de exposición permisible (PEL) en un promedio ponderado en el tiempo (TWA) de 0,01 mg/m (0,01 ppb), y el Instituto Nacional para la Salud y Seguridad Ocupacional (NIOSH) ha establecido el límite recomendado límite de exposición (REL) a una exposición constante de 15 minutos de 0,002 mg/m (0,002 ppb).El PEL para compuestos orgánicos de arsénico es un TWA de 0,5 mg/m3. (0,5 ppb).

En 2008, con base en sus pruebas en curso de una amplia variedad de alimentos estadounidenses para detectar sustancias químicas tóxicas, la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. estableció el "nivel de preocupación" para el arsénico inorgánico en los jugos de manzana y pera en 23 ppb, con base en efectos no cancerígenos, y comenzó a bloquear la importación de productos por encima de este nivel; también requería retiros del mercado para productos nacionales no conformes. En 2011, el programa de televisión nacional Dr. Oz transmitió un programa que destacaba las pruebas realizadas por un laboratorio independiente contratado por los productores. Aunque se cuestionó la metodología (no distinguía entre arsénico orgánico e inorgánico), las pruebas mostraron niveles de arsénico de hasta 36 ppb. En respuesta, la FDA probó la peor marca del Dr. Ozshow y encontró niveles mucho más bajos. Las pruebas en curso encontraron que el 95% de las muestras de jugo de manzana estaban por debajo del nivel de preocupación. Pruebas posteriores realizadas por Consumer Reports mostraron niveles de arsénico inorgánico ligeramente superiores a 10 ppb, y la organización instó a los padres a reducir el consumo. En julio de 2013, considerando el consumo de niños, la exposición crónica y el efecto cancerígeno, la FDA estableció un "nivel de acción" de 10 ppb para el jugo de manzana, el mismo estándar para el agua potable.

La preocupación por el arsénico en el arroz en Bangladesh se planteó en 2002, pero en ese momento solo Australia tenía un límite legal para los alimentos (un miligramo por kilogramo). Se expresó preocupación acerca de las personas que consumían arroz de los EE. UU. excediendo los estándares de la OMS para la ingesta personal de arsénico en 2005. En 2011, la República Popular China estableció un estándar alimentario de 150 ppb para el arsénico.

En los Estados Unidos en 2012, las pruebas realizadas por grupos separados de investigadores en el Centro de Investigación de Prevención de Enfermedades y Salud Ambiental Infantil en Dartmouth College (a principios de año, centrándose en los niveles urinarios en los niños) y Consumer Reports (en noviembre) encontraron niveles de arsénico en el arroz que resultó en llamadas para que la FDA estableciera límites. La FDA publicó algunos resultados de las pruebas en septiembre de 2012 y, a partir de julio de 2013, todavía está recopilando datos en apoyo de una posible nueva regulación. No ha recomendado ningún cambio en el comportamiento del consumidor.

Consumer Reports recomienda:

1. Que la EPA y la FDA eliminen los fertilizantes, medicamentos y pesticidas que contienen arsénico en la producción de alimentos;
2. Que la FDA establezca un límite legal para los alimentos;
3. Que la industria cambie las prácticas de producción para reducir los niveles de arsénico, especialmente en alimentos para niños; y
4. Que los consumidores prueben los suministros de agua en el hogar, consuman una dieta variada y cocinen el arroz con exceso de agua y luego lo drenen (reduciendo el arsénico inorgánico en aproximadamente un tercio junto con una ligera reducción en el contenido de vitaminas).
5. Los defensores de la salud pública basados ​​en evidencia también recomiendan que, dada la falta de regulación o etiquetado para el arsénico en los EE. UU., los niños no deben comer más de 1.5 porciones por semana de arroz y no deben beber leche de arroz como parte de su dieta diaria antes de los 5 años. También ofrecen recomendaciones para adultos y bebés sobre cómo limitar la exposición al arsénico del arroz, el agua potable y los jugos de frutas.

Se programó una conferencia consultiva de la Organización Mundial de la Salud de 2014 para considerar límites de 200 a 300 ppb para el arroz.

Reducir el contenido de arsénico en el arroz

En 2020, los científicos evaluaron múltiples procedimientos de preparación de arroz por su capacidad para reducir el contenido de arsénico y conservar los nutrientes, y recomendaron un procedimiento que implicaba el sancochado y la absorción de agua.

Límites de exposición ocupacional

País	Límite
Argentina	Carcinógeno humano confirmado
Australia	TWA 0.05 mg/m – Carcinógeno
Bélgica	TWA 0.1 mg/m – Carcinógeno
Bulgaria	Carcinógeno humano confirmado
Colombia	Carcinógeno humano confirmado
Dinamarca	TWA 0,01 mg/m
Finlandia	Carcinógeno
Egipto	TWA 0,2 mg/m
Hungría	Concentración máxima 0,01 mg/m3 – Piel, cancerígeno
India	TWA 0,2 mg/m
Japón	Carcinógeno del grupo 1
Jordán	Carcinógeno humano confirmado
México	TWA 0,2 mg/m
Nueva Zelanda	TWA 0.05 mg/m – Carcinógeno
Noruega	TWA 0,02 mg/m
Filipinas	TWA 0,5 mg/m
Polonia	TWA 0,01 mg/m
Singapur	Carcinógeno humano confirmado
Corea del Sur	TWA 0,01 mg/m
Suecia	TWA 0,01 mg/m
Tailandia	TWA 0,5 mg/m
Pavo	TWA 0,5 mg/m
Reino Unido	TWA 0,1 mg/m
Estados Unidos	TWA 0,01 mg/m
Vietnam	Carcinógeno humano confirmado

Ecotoxicidad

El arsénico es bioacumulativo en muchos organismos, en particular en las especies marinas, pero no parece biomagnificarse significativamente en las redes alimentarias. En áreas contaminadas, el crecimiento de las plantas puede verse afectado por la absorción de arsenato por las raíces, que es un análogo del fosfato y, por lo tanto, se transporta fácilmente en los tejidos y células de las plantas. En áreas contaminadas, la absorción del ion arsenito más tóxico (que se encuentra más particularmente en condiciones reductoras) es probable en suelos mal drenados.

Toxicidad en animales

Compuesto	Animal	LD 50	Ruta
Arsénico	Rata	763 mg/kg	oral
Arsénico	Ratón	145 mg/kg	oral
Arseniato de calcio	Rata	20 mg/kg	oral
Arseniato de calcio	Ratón	794 mg/kg	oral
Arseniato de calcio	Conejo	50 mg/kg	oral
Arseniato de calcio	Perro	38 mg/kg	oral
arseniato de plomo	Conejo	75 mg/kg	oral

Compuesto	Animal	LD 50	Ruta
Trióxido de arsénico (As(III))	Ratón	26 mg/kg	oral
Arsenito (As(III))	Ratón	8 mg/kg	soy
Arseniato (As(V))	Ratón	21 mg/kg	soy
Artes marciales mixtas (como (III))	Hámster	2 mg/kg	ip
artes marciales mixtas (como (v))	Ratón	916 mg/kg	oral
DMA (como (V))	Ratón	648 mg/kg	oral
im = inyectado por vía intramuscularip = administrado por vía intraperitoneal

Mecanismo biológico

La toxicidad del arsénico proviene de la afinidad de los óxidos de arsénico (III) por los tioles. Los tioles, en forma de residuos de cisteína y cofactores como el ácido lipoico y la coenzima A, están situados en los sitios activos de muchas enzimas importantes.

El arsénico interrumpe la producción de ATP a través de varios mecanismos. A nivel del ciclo del ácido cítrico, el arsénico inhibe el ácido lipoico, que es un cofactor de la piruvato deshidrogenasa. Al competir con el fosfato, el arseniato desacopla la fosforilación oxidativa, inhibiendo así la reducción de NAD+ ligada a la energía, la respiración mitocondrial y la síntesis de ATP. También aumenta la producción de peróxido de hidrógeno, que, según se especula, tiene potencial para formar especies reactivas de oxígeno y estrés oxidativo. Estas interferencias metabólicas conducen a la muerte por insuficiencia orgánica multisistémica. Se presume que la falla orgánica se debe a la muerte celular necrótica, no a la apoptosis, ya que las reservas de energía se han agotado demasiado para que ocurra la apoptosis.

Riesgos de exposición y remediación

La exposición ocupacional y el envenenamiento por arsénico pueden ocurrir en personas que trabajan en industrias que involucran el uso de arsénico inorgánico y sus compuestos, como la conservación de la madera, la producción de vidrio, las aleaciones de metales no ferrosos y la fabricación de semiconductores electrónicos. El arsénico inorgánico también se encuentra en las emisiones de hornos de coque asociadas con la industria de fundición.

La conversión entre As(III) y As(V) es un factor importante en la contaminación ambiental por arsénico. Según Croal, Gralnick, Malasarn y Newman, "[la] comprensión [de] qué estimula la oxidación del As(III) y/o limita la reducción del As(V) es relevante para la biorremediación de sitios contaminados (Croal). El estudio del As quimiolitoautotrófico (III) los oxidantes y los reductores heterótrofos de As(V) pueden ayudar a comprender la oxidación y/o reducción del arsénico.

Tratamiento

El tratamiento de la intoxicación crónica por arsénico es posible. El antilewisita británico (dimercaprol) se prescribe en dosis de 5 mg/kg hasta 300 mg cada 4 horas el primer día, luego cada 6 horas el segundo día y finalmente cada 8 horas durante 8 días adicionales. Sin embargo, la Agencia de Sustancias Tóxicas y Registro de Enfermedades de los Estados Unidos (ATSDR) afirma que los efectos a largo plazo de la exposición al arsénico no se pueden predecir. La sangre, la orina, el cabello y las uñas pueden analizarse para detectar arsénico; sin embargo, estas pruebas no pueden prever los posibles resultados de salud de la exposición. La exposición a largo plazo y la consiguiente excreción a través de la orina se han relacionado con el cáncer de vejiga y riñón, además del cáncer de hígado, próstata, piel, pulmones y cavidad nasal.