Мышьяк представляет собой полуметалл с хрупкой структурой – вещество имеет стальной цвет, в котором присутствует зеленоватый оттенок. Существует три модификации мышьяка – металлическая, неметаллическая и черная. Металлическая модификация, которую также называют серой, не вступает в реакцию с кислородом, в связи с чем является наиболее устойчивой к окислительным процессам на воздухе. Неметаллическая модификация, она же желтая, отличается кристаллическим строением на молекулярном уровне и легче окисляется на воздухе. Черный мышьяк аморфен и также не подвержен окислительным процессам.
Особенности поведения мышьяка в почвенной среде
Известно, что соединения мышьяка способны мигрировать, однако это свойство может ограничиваться под влиянием сорбции. При снижении pH почвы падает адсорбированность полуметалла, что в итоге приводит к увеличению концентрации в растворе самой почвы. Особенно это касается кислых почв, где на закрепление мышьяка влияют соединения с полуторными окислами – они практически не меняют своего положения и накапливаются в иллювиальных горизонтах. В щелочных условиях мышьяк растворяется намного лучше, что приводит к росту подвижности.
С учетом сказанного можно сделать несколько выводов:
- Помимо внешних причин, а именно источников загрязнения, накопление могут вызывать непосредственно химические свойства мышьяка в совокупности со способностью приспосабливаться к разным окислительно-восстановительным условиям.
- Чтобы оценить тенденцию к накапливанию мышьяка в почве, будет некорректно принимать его концентрацию от двух фоновых значений до ПДК как слабое загрязнение. Более правильным решением будет оценка значения от фона до ПДК при расчете превышения фоновых величин на 2 мг/кг.
- Накопление мышьяка как токсиканта в почве оценивается на основе соотношения его процентного содержания к фоновому значению в конкретном регионе.
Опасность мышьяка для человека
С учетом уровня токсичности данный металлоид относят к 1 классу опасности. Особенно токсичной является неорганическая форма мышьяка. Его соединения способны накапливаться в почве, постепенно проникая в грунтовые воды, что впоследствии приводит к загрязнению скважин и колодцев. Именно поэтому наибольшую угрозу для человеческого здоровья представляет загрязненная вода, которую используют как в бытовых и сельскохозяйственных целях, так и непосредственно для приготовления пищи и питья.
Продолжительное воздействие мышьяка на человеческий организм может приводить к следующим проблемам:
- Развитию рака.
- Поражениям кожи.
- Нарушениям работы сердечно-сосудистой системы.
- Повышению риска заболевания диабетом.
- Проблемам с умственным развитием детей – в первую очередь это касается малышей, находящихся в утробе матери, а также детей в раннем дошкольном возрасте.
Учитывая степень опасности соединений мышьяка для организма человека, важно контролировать концентрацию вещества в почве и воде, чтобы своевременно предотвратить его накопление в пораженных регионах. Для этого проводятся регулярные анализы, выполнение которых доверяется государственным лабораториям, а также независимым испытательным центрам. Обнаружение превышенной концентрации токсиканта с периодичностью в несколько месяцев позволяет отследить тенденцию в конкретном районе и отреагировать на проблему путем разработки и внедрения систем очистки.
Определение концентрации мышьяка в лабораторных условиях
Выявить содержание мышьяка в почве самостоятельно не получится – концентрацию вещества можно установить только опытным путем, используя лабораторное оборудование и реагенты. Одним из вариантов анализа проб грунта на мышьяк является фотометрический метод – его сущность заключается в разложении образца посредством добавления смеси азотной и серной кислот. Для отделения мышьяка используется отгонка в виде арсина.
Для анализа используется следующая аппаратура и материалы:
- Фотоэлектроколориметр. При необходимости может быть заменен спектрофотометром.
- Лабораторные весы.
- Электрическая плитка с возможностью настройки интенсивности нагрева.
- Дозаторы.
- Прибор для отгонки мышьяка.
- Часовые стекла.
- Стаканы из термостойкого стекла.
- Мерные колбы, пипетки.
В рамках подготовки к исследованиям помимо приборов также готовят несколько растворов, в том числе молибденовокислого аммония, окрашивающий и серной кислоты. Также в обязательном порядке готовят раствор сравнения.
Пошаговое проведение анализа
После подготовки оборудования и реагентов переходят к основной части процедуры – непосредственному анализу пробы. Она отбирается с нескольких зон одного участка, чтобы результат исследований был более показательным. Анализ делится на несколько основных этапов:
- Разложение почвы. В рамках этой процедуры используют почвенную навеску, которую помещают в емкость, доливая концентрированную азотную и серную кислоты. Далее смесь подвергают кипячению вплоть до появления паров белого цвета. Процесс завершают в момент обретения остатка почвы белого или светло-серого цвета.
- Дистилляция арсина. После разложения почвы полученные растворы отправляют в отгонные пробы, разбавляя их водой. В другие колбы такого же типа помещают растворы сравнения. После добавления восстанавливающего раствора содержимое тщательно перемешивается и оставляется на 15-20 минут для отстаивания. Далее в отгонную колбу помещают 5 г гранулированного цинка, после чего емкость закрывают специальной пробкой с трубкой и выполняют дистилляцию на протяжении 60 минут.
- Определение мышьяка. Для выполнения процедуры берутся пробирки с дистиллятом, в которые добавляются пиросернистокислый калий, молибденовокислый аммоний и сернокислый гидразин. После перемешивания содержимого пробирки укладывают в водную баню, поддерживая температуру кипения в течение 10 минут. После охлаждения растворы фотометрируют.
После завершения процедур остается обработать полученные результаты фотометрирования растворов сравнения, для чего строится градуировочный график. Данные, полученные с него, используют как исходные для вычисления массовой доли мышьяка по специальной формуле. Показатель в процентном соотношении выражается в миллионных долях. Выполнить подобные анализы смогут специалисты независимого АНО "испытательного центра «НОРТЕСТ». Мы обеспечим высокую точность результатов и проведем исследования в кратчайшие сроки.
Анализ почвы в лаборатории «НОРТЕСТ»
Чтобы установить точное значение мышьяка в почве, потребуется современное оборудование, а также создание оптимальных условий для проведения исследований. В лаборатории «НОРТЕСТ» мы выполняем исследование образцов в Москве, однако также принимаем пробы из населенных пунктов Московской области. Более того, мы можем выехать на объект на собственном транспорте осуществить отбор образцов лично, после чего доставить их в испытательный центр. Это сэкономит время и позволит избежать ошибок, влияющих на погрешность измерений.