Mi az arzén? Hogyan kerülhet az ivóvízbe? Mik a hatásai?

Az arzén egy igen jól ismert (méreg)anyag az európai civilizációban. Ha megkérdezzük az átlagembert, az arzén szóról esélyesen hamarabb jut eszébe egy Agatha Christie krimi vagy mondjuk az irodalmi szereplő, Arsène Lupin, mint az, hogy az arzén akár kifejezetten jótékony, gyógyhatású anyag is lehet (többek között Parádon mártózhatunk arzénos gyógyvízbe).

Viszont az is igaz, hogy az arzén, bár természetes anyag, igencsak mérgező és emiatt komoly veszélyforrás lehet, ha megnövekszik a koncentrációja az ivóvízben. Ideje tehát, hogy jobban megvizsgáljuk ezt az évszázadok óta közismert, mégis félreismert anyagot.

Mi az arzén?

Vegytanilag nézve az arzén a periódusos rendszer nitrogéncsoportjába tartozó elem, vegyjele az ’As’. Ez a félfém egyedülálló abban a tekintetben, hogy a fém és a nem fém közötti határvonalon mozog, ami összetetté és gazdaggá teszi kémiai viselkedését.

Régies magyar nevei a légykő, illetve az egérkő, amit nyelvújításkor érdekes módon a sokkal kevésbé érthető „mireny”-re cseréltek le, bár csak rövid időre.

Az arzén olyan anyag, amelyet jellemzően főként különböző mérgezéses esetekkel hoznak összefüggésbe, hiszen már kis mennyiségben fogyasztva is halálos lehet, de a modern iparban és gyógyászatban is jelentős szerepet játszik.

Hippokratész már az i.e. 5. században felismerte és használta az arzént fekélybetegek kezelésére. Azonban a gyógyászatban az arzén rendszeres alkalmazását Paracelsus vezette be a 15-16. század fordulóján.

Mik az arzén jellemzői?

Az arzént félvezetőknél, mint például a gallium-arszenid esetében, doppinganyagként használják a szilárdtestes eszközökben. Emellett bronzolásnál, pirotechnikai termékek gyártásánál és lövedékek keményítésénél is alkalmazzák.

Arzénvegyületekkel különleges üvegeket is készíthetünk és akár fát is tartósíthatunk. Néhány tudós szerint azonban az arzén mindennek ellenére nagyon alacsony dózisban nélkülözhetetlen lehet az étrendünkben.

Az arzén feltételezett rákkeltő hatása

Amellett tehát, hogy az arzén nagyobb mennyiségben egy alapvetően gyorsan ölő méreg, az akár nem halálos mennyiségnek való rendszeres kitettség is igen veszélyes, főleg hosszabb távon: rákot okozhat.

Az arzéntartalmú ivóvíznek való hosszú távú kitettség például határozottan összefüggésbe hozható a hólyag- és bőrrák megnövekedett kockázatával – az orvosi vizsgálatok során az arzénexpozíció ugyanis egyértelműen összekapcsolódott a bőrrákkal (az epidemiológiai tanulmányok szerint). Emellett a tüdő-, emésztőrendszeri-, máj-, vese-, nyirok- és vérképzőrendszeri rákok is kapcsolatba hozhatóak az arzénnek való kitettséggel. A testbe jutva ugyanis az arzén az atomszerkezetbe épül be, így a hajminták elemzése megmutathatja, hogy valaki ki volt-e téve az arzén hatásának. Bizonyos élelmiszerek, mint például a garnélarák, meglepően magas, de kevésbé káros, organikus formájú arzéntartalommal rendelkeznek.

Az arzén kis mennyiségben természetes állapotában is megtalálható

Az arzén előfordulása és eloszlása a Föld kéregében körülbelül öt gramm tonnánként; a kozmikus bőségét körülbelül négy atomra becsülik millió szilíciumatomonként. Ez az elem széles körben megtalálható.

Kisebb mennyiségben előfordul természetes állapotában is az arzén, 90–98 százalékos tisztaságban, általában olyan fémekkel társulva, mint az antimon és az ezüst. Azonban általában olyan ásványokkal van ötvözve, mint például szulfidok, arzenidok, szulfoarzenidok és arzenitok.

Az arzenopirit vagy mispickel (FeAsS), az arzéntartalmú ásványok közül az egyik leggyakoribb. Gyakori arzénásványok közé tartozik még a realgár (As4S4), az orpiment (As2S3), a loellingit (FeAs2) és az enargit (Cu3AsS4). A kereskedelmi célokra előállított arzént azonban többnyire réz-, ólom-, kobalt- és aranyérc olvasztásakor keletkező melléktermékként nyerik ki.

Mindennek ellenére csak egy stabil arzén izotóp (tömegszáma 75) fordul elő a természetben. A többi mesterségesen előállított, ezek közül a radioaktív arzén-72, -74 és -76 izotópokat főleg orvosi diagnosztikai eljárásokban használták.

Hogyan kerülhet arzén az ivóvízbe?

Az arzén jelenléte az ivóvízben egyaránt lehet természetes folyamatok és emberi tevékenységek eredménye. Fontos kiemelni, hogy az arzén, mivel természetes módon is előfordul a földkéregben, így viszonylag gyakori, hogy beszivárog a talajvízbe, amely világszerte számos közösség ivóvízforrása.

Mivel mind emberi, mind természetes okok állhatnak az arzénszennyezés hátterében lényeges meghonosítani és fejleszteni az olyan intézkedéseket, amelyekkel jelentősen csökkenthető az ivóvíz arzéntartalma, és biztosítható az ivóvízfogyasztók biztonsága.

A számos országban jelentkező arzénszennyezés (vagyis, hogy szervetlen arzén halmozódik fel a vízben) főleg az alábbi emberi tevékenységek következménye:

• A helyileg használt rovarirtók és növényvédő szerek
• A nem megfelelően kezelt hulladék és hulladéklerakás
• Az arzénnel kezelt faanyagok használata
• Az öntözéshez szükséges túlzott vízkivétel miatt (ami lehetővé tette az oxigén beáramlását) és ezáltal a talajvíz szintjének fokozatos csökkenése

Ezért ahol a talajvizet háztartási, ivóvíz-előállítási célokra is felhasználják ott az arzénszennyezés jelentős közegészségügyi problémává válhat.

Az arzén, mint mérgező nehézfém, gyakran jelen van a vegyi és fémfeldolgozó iparokból származó szennyvízben, vörösiszapban is, ha azokat kezeletlenül engednénk a környezetbe azzal jelentős károkat okoznánk a környezetnek (lásd. almásfüzitői vörösiszap-tározók). Az arzént tartalmazó ipari szennyvíz ellenőrizetlen kibocsátása komoly veszélyt jelent az emberi egészségre és a környezetre

Az arzénszennyezés sok országot érint negatívan. Az arzén előfordulása a fémfeldolgozó (pl. ércbányászat és színesfémek olvasztása) és vegyipari szektorok (pl. arzént tartalmazó gyógyszerek gyártása) fejlődésével, valamint az alacsony minőségű ércek bányászatával és a nem megfelelő hulladékkezelési eljárásokkal is összefüggést mutat. Az arzén és a különböző arzénvegyületek rendkívül mérgező protoplazmák.

A szennyezés természetes lokációi

Számos országban, többek között Argentínában, Bangladesben, Kambodzsában, Chileben, Kínában, Indiában, Mexikóban, Pakisztánban, az Amerikai Egyesült Államokban és Vietnámban a talajvíz helyenként természetes módon magas szintű szervetlen arzént tartalmaz.

Ezekben az országokban nem elsősorban az ivóvíz, hanem a szennyezett vízzel öntözött növények és a szennyezett vízzel készített ételek jelentik a kitettség fő forrásait.

Rendkívül fontos, hogy lépéseket tegyünk a probléma megoldása érdekében, és megvédjük közösségeinket ettől a káros anyagtól. Sajnos, ha az arzén egyszer már jelen van a talajvízben, akkor nehéz azt onnan eltávolítani, és milliók életébe kerülhet anélkül, hogy az érintettek tudnának a tényleges okokról.

Az arzén ipari folyamatok során is a talajba kerülhet

A jelenlegi kutatások szerint az arzénszennyezés több mint 90%-a geogén, azaz természetes eredetű. A tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy a felszín alatti vizek arzénszennyezésének fő forrása az alluviális üledék, és szoros kapcsolatot feltételezünk a lemeztektonikai folyamatokkal, a hegységépítéssel, az erózióval és az üledékképződéssel.

Egyéb esetekben a bányászat, illetve az ipari folyamatok mellékhatása mutatható ki az arzénszennyezés fő forrásaként.

Miért nem az arzénmentes rétegekből nyerik ki a vizet?

Megfelelő technológiával és szakértelemmel azonban az arzénszennyezés talán leküzdhető lenne – igaz, az arzénszennyezés kezelése a Föld geológiai összetettsége miatt igen nagy kihívás lehet, és nem biztos, hogy akad ehhez a méretes fához elég nagy fejszénk.

A Föld felszín alatti rétege azonban összetett és változatos, ami befolyásolja a biztonságos ivóvízhez való hozzáférés megvalósíthatóságát. Vagyis egyes régiókban az arzénszennyezéstől mentes talajvízrétegek túl mélyen lehetnek ahhoz, hogy könnyen hozzáférhessünk, vagy egyáltalán nincs is már ilyen réteg. Ez pedig az adott közösségek számára mind technikailag, mind gazdaságilag óriási kihívássá teheti a tiszta víz megszerzését.

Az arzénkezelés mechanizmusait öt kategóriába sorolhatjuk:

1. Oxidáció,
2. Koaguláció, flokkuláció,
3. Adszorpció,
4. Ioncserélés,
5. Membrántechnológiák.

Az első kettő nem tekinthető valódi eltávolítási mechanizmusnak, például az oxidáció csak átalakítja az arzént a redukált állapotból egy oxidáltabb állapotba. A koaguláció és flokkuláció önmagukban nem eltávolítási mechanizmusok, kivéve, ha a vizet ezt követően ülepítéssel vagy szűréssel kezelik.

Mindkét folyamat eredményeképpen az arzén a maradékban marad. Ebben a részben ezért a koagulációra és flokkulációra, majd szűrésre összpontosítunk.

Az egyik megoldás a membrános szűrő

A magas arzéntartalmú szennyvíz kezelésére (amelynek elsődleges forrása a réz és egyéb színesfémek olvasztása során keletkező savas hulladék), különös figyelmet kell fordítani. A szennyvíz összetétele azonban bonyolult és a mennyisége sem elhanyagolható, ráadásul a magas arzénszintű szennyvíz veszélyes fémionokat, mint például bizmutot, kadmiumot, ólmot, cinket, rezet és arzént is tartalmaz.

Ezért alapos kezelésre és a szabványoknak megfelelő ártalmatlanításra van szükség. A magas arzéntartalmú szennyvíz arzéntartalmának csökkentésére alkalmazott elsődleges módszer a kémiai csapadékképzés, amely szilárd arzénvegyületeket eredményez.

Létfontosságú, hogy eltávolítsuk az arzént a színesfémek olvasztásából származó savas hulladékból, valamint megfelelő szintre csökkentsük a savas hulladék kibocsátását és ugyanakkor megoldást találjunk a megtisztított szennyvíz újrahasznosítására is a környezet védelme érdekében.

Az arzén eltávolítására a meszes és vas só-kezelés, valamint a kénkezelés alkalmazható hatékonyan.

Az alacsony arzénszintű szennyvíz kezelése háromféle módon történhet:

• Adszorpcióval történő eltávolítás
• Ioncserével történő arzén eltávolítás
• Membránszeparációval történő arzén eltávolítás

Egy nanotechnológián alapuló szűrőrendszer óránként 50-től 70 liter átfolyási sebességet tesz lehetővé. Ennek önálló egységként történő telepítése ideális megoldás lehet az olyan helyeken, ahol több mint 100 családot kell szolgálni.

Az arzén szennyvízből való eltávolítása lehetséges mész-szódahamu lágyítással is – akkor a manganéz eltávolításához szükséges mennyiségnél lényegesen több meszet használnak. A módszer azonban nem 100%-os, ugyanis csak az arzén 60-90%-a távolítható el általa.

Az egyszakaszos lágyító-üzemeknél, amelyek csak a kalciumot távolítják el a vízből az eredmények még siralmasabbak, ugyanis a rendszer csak az arzén alig 40%-át képes kivonni – bár még ez is több, mint a semmi.

Mi a határérték az ivóvíz arzén tartalmára vonatkozóan?

Az arzénszennyezéssel szembeni közegészségügyi biztonság biztosítása érdekében a különböző nemzetközi szervek szigorú szabályozási előírásokat állapítottak meg az ivóvíz arzéntartalmára vonatkozóan.

A jelenleg az ivóvízben lévő arzén nem haladhatja meg a 10 mikrogramm/liter (µg/l) értéket – ezt az Egészségügyi Világszervezet (WHO) határozta meg az alapján, hogy a határérték az átlagember számára még elfogadható mértékűnek mondható. Azonban tartósan ennek a mennyiségnek is lehetnek az emberi egészségre nézve káros hatásai.

Az ivóvízben lévő arzénre vonatkozó nemzetközi szabványok még 1958-ra nyúlnak vissza, amikor a WHO először 200 μg/l maximális szennyezőanyagszintet (MCL) javasolt. A krónikus arzéntoxicitásra vonatkozó epidemiológiai bizonyítékok megjelenésével azonban a WHO kétszer is csökkentette a határértéket: 1963-ban 50 μg/l-re, majd 1993-ban 10 μg/l-re.

Több ország, köztük az Egyesült Államok, Kanada, Románia, Magyarország, Tajvan és Vietnam az utóbbi WHO-ajánlást fogadta el. Mexikó, Argentínával, Bolíviával és Peruval együtt elhalasztotta ennek az ajánlásnak az elfogadását.

Mik a sok arzént tartalmazó csapvíz fogyasztásának hatásai az emberi szervezetre?

Az arzénnak való kitettség súlyos következményekkel járhat az emberi egészségre. Rövidtávon az ivóvízben lévő magas arzéntartalom olyan akut tüneteket okozhat, mint a gyomor-bélrendszeri panaszok, bőrelváltozások valamint a szív- és érrendszeri problémák.

Az arzén valódi veszélye azonban igazán a hosszú távú hatásaiban rejlik. A szervetlen arzén magas szintje az ivóvízben és az élelmiszerekben együttesen súlyos egészségi panaszokat okozhat, olyanokat, mint a rák különböző formái, különösen a bőrben, a húgyhólyagban és a tüdőben.

Ez azonban még nem minden. Ezenkívül az arzénnek való tartós kitettség jelentős szív- és érrendszeri betegségekkel, cukorbetegséggel, valamint a kognitív fejlődésre és a terhesség eredményére gyakorolt kedvezőtlen hatásokkal is összefüggésbe hozható.

Az arzén rákkeltő is lehet

Az arzénvegyületek rákkeltő szerepét több mint 100 évvel ezelőtt, Hutchinson (1887) megfigyeléseiben jegyezték fel először, amely szerint az arzénnal kezelt betegeknél szokatlanul sok bőrdaganat alakult ki.

Az 1980-as években az arzénról szóló tanulmányban a Nemzetközi Rákkutatási Ügynökség (IARC, 1980) megállapította, hogy a szervetlen arzénvegyületek bőr- és tüdőrákot (inhaláció útján) okoznak emberekben.

A korai adatok, amelyek más helyeken a rák kockázatának növekedésére utaltak, elégtelennek bizonyultak a kiértékeléshez, ám 1980 óta számos további tanulmány készült az arzénnak az ivóvízben való jelenlétével és a rákkal való összefüggésről.

Az epidemiológiai tanulmányok egyértelmű összefüggést tártak fel az arzén és több belső szervi rák közötti összefüggések terén, abban az esetben, ha az arzén mennyisége meghaladja az ivóvízben a néhány száz mikrogramm/literes koncentrációt. Ugyanakkor kevés adattal szolgálnak az ezalatti, vagyis a néhány száz mikrogramm/litert meg nem haladó koncentráció esetében.

Egyéb károkozás

Az ivóvízben lévő arzén krónikus bevitele a rákos elváltozásokon túl számos multiszisztémás hatáshoz is vezethet azáltal, hogy megzavarja az enzimek, az esszenciális kationok és a transzkripciós folyamatok működését a szervezet sejtjeiben.

A krónikus arzénmérgezés klasszikus, bőrön megnyilvánuló tünetei jellegzetesek és könnyen felismerhetők, ellentétben a korai, nem specifikus, multiszisztémás tünetekkel, amelyeket nehéz lehet diagnosztizálni.

Ezek a megnyilvánulások jellemzően időbeli progressziót (állapotromlást) követnek, amely hiperpigmentációval kezdődik és tenyér-plantáris hiperkeratózisokhoz vezet, valamint a betegeknél néha nem melanómás bőrrák is kialakul a hiperkeratózis már meglévő területein.

Hol lehet tájékozódni arról, hogy hol mennyi arzén van a vezetékes ivóvízben Magyarországon?

Magyarországon általában iható a csapvíz, és teljesen biztonságos. Ugyanakkor a legújabb megállapítások szerint bizonyos területek, különösen délkeleten, az Európai Unió által meghatározott 10 mikrogramm/literes biztonsági határértéket meghaladó arzéntartalommal küzdenek.

A szennyezés elsősorban az Alföld déli, artézi vizekkel terhelt területeit érinti. Fontos megjegyezni, hogy ezeken a területeken a csapvizet nem szabad fogyasztani. Az ország legnagyobb részén azonban a csapvíz arzénszintje teljesen normális.

A Központi Statisztikai Hivatal (KSH) legújabb statisztikái 2022-ben készültek és azt mutatják, hogy az arzénszint országszerte az elfogadható határértékeken belül van, jellemzően 0 és 0,0077 milligramm/liter között mozog, ami kényelmesen a megállapított határérték alatt van.

A legmagasabb arzéntartalmat Makó környékén, konkrétan Maroslelén, Óföldeákon és Földeákon regisztrálták, ahol az ivóvíz legalább 0,0384 mg/liter arzéntartalmú. Hasonlóan magas arzéntartalmat mutat a Hódmezővásárhelyi járásban található Székkutas is.

Csongrád-Csanád megye keleti részén azonban az arzénkoncentráció jellemzően 0,0154 és 0,023 mg/liter között mozog, ami megegyezik a Békés megye nyugati részén tapasztalható átlagokkal. Érdemes megjegyezni, hogy az ország nyugati régióiban minimális a víz elszíneződése, ami alacsonyabb arzéntartalomra utal, és viszonylag biztonságosabbá teszi a csapvizet ezeken a területeken.

Mi a teendő arzén mérgezés esetén?

Ha arzénnel való érintettség gyanúja merül fel, feltétlenül forduljon azonnal orvoshoz. Enyhébb mérgezés esetén kelátterápia javasolható, míg súlyosabb esetekben intenzívebb beavatkozásokra, például dialízisre és vörösvérsejt-transzfúzióra lehet szükség. A kezelési lehetőségek a mérgezés súlyosságától függően változnak. Ezek az orvosi intézkedések az arzén mérgező hatásainak kezelésére és enyhítésére irányulnak, kiemelve az azonnali és egészségügyi ellátás fontosságát.

Az országos arzén helyzet rávilágít a természeti geológiai jelenségek és a közegészségügyi problémák közötti alapvető kapcsolatra, hangsúlyozva, hogy az érintett közösségek egészségének védelme érdekében erőteljes nyomon követésre, szabályozásra és helyreállítási erőfeszítésekre van szükség.

Hogyan előzhető meg az arzén mérgezés?

Az arzénszennyezés okozta kihívások kezelése érdekében, különösen az ivóvízben, a megelőzés sokoldalú megközelítése jelentősen csökkentheti az egészségügyi kockázatokat. Ez magában foglalja a technológiai beavatkozások, a tájékozott politika és a közoktatási erőfeszítések végrehajtását.

A megelőzés egyik kulcsfontosságú pontja az arzént az ivóvízből eltávolítani képes szűrőrendszerek telepítése. Ezek a rendszerek egyszerű és megbízható megoldást nyújtanak a víz biztonságának biztosítására mind a háztartások, mind a nagyobb közösségek számára.

Az Egészségügyi Világszervezet (WHO) szerint az ivóvíz arzéntartalmának csökkentésére számos hatékony módszer létezik.

Ezek közé tartozik a magas arzéntartalmú vízforrások biztonságosabb alternatívákkal, például esővízzel vagy kezelt felszíni vízzel való helyettesítése.

További stratégiák közé tartozik a vízforrások felmérése, bevizsgálása és megkülönböztetése arzéntartalmuk alapján, valamint a magas és alacsony arzéntartalmú vizek keverése a biztonságosabb szintek elérése érdekében.

Végső megoldás az olyan speciális arzéneltávolítási technológiák alkalmazása, mint az oxidáció és a koagulációs-csapadékkiválasztás. Az Egészségügyi Világszervezet (WHO) szerint ezek a stratégiák segíthetnek csökkenteni az arzénnek való kitettség kockázatát.

A technológiai megoldások mellett az arzénnek való kitettség megelőzéséhez a lakosság tudatosságának növelésére és szigorú szabályozási előírások betartatására is szükség van.

Erősen ajánlott évente megvizsgálni a kútvizeket, hogy az arzénszintre vonatkozó 10 rész/milliárdos biztonságos határértéket ne lépje túl.

Ezenkívül az étrend diverzifikálása, változatossá tétele, hogy csökkentse az arzénnek a szennyezett élelmiszereken keresztül történő expozíció kockázatát, valamint a rizs arzéntartalmát csökkentő főzési gyakorlatok alkalmazása szintén hatékony stratégia a halmozódás korlátozására.

Az arzénmérgezés elleni leghatékonyabb védekezés egyértelműen a fejlett vízkezelési technológiák alkalmazása és a lakosság felvilágosítása az esetleges helyi szabályozások szigorú betartatásával.

Ez az integrált stratégia nemcsak a biztonságos ivóvíz iránti azonnali szükségletet elégíti ki, hanem szélesebb körben is tudatosítja és megérteti az arzén kockázatát, képessé téve az egyéneket és a közösségeket a megelőző intézkedések szükség szerinti megtételére.

Dr. Rónay P. Tamás | Korábbi egyetemi oktató, tartalom specialista. Főként humán, illetve természettudományos cikkeket ír. Otthonosan mozog az okostechnológiák és megújuló erőforrások, zöld technológiák világában.