Мышьяк

СТАЙЛАБ предлагает стандарты мышьяка, его форм и соединений для анализа его содержания в продуктах питания методами ИСП и ИСП-МС.

Мышьяк – это полуметалл. В неорганических соединениях наиболее распространен трехвалентный мышьяк, в органических же чаще встречается пятивалентный. Чаще всего мышьяк получают из арсенопирита. Кроме того, он содержится в качестве примеси во многих минералах и рудах, в том числе, в оловянных рудах. В средние века это порой приводило к отравлениям мышьяком из-за использования оловянной посуды. В античной Греции и Древнем Риме два соединения мышьяка – реальгар (AsS) и аурипигмент (As₂S₃) применяли в качестве красителей: оранжево-красного и лимонно-желтого. Их и другие соединения мышьяка, в том числе, мышьяковый зеленый использовали для окрашивания тканей в яркие цвета. Обои, одежда и элементы декора, например, искусственные цветы, изготовленные из этих тканей, содержали значительные количества мышьяка. Их использование приводило к отравлениям, хотя и в меньшей степени, чем изготовление.

В настоящее время мышьяк используют при изготовлении свинцовой дроби, поскольку сплав этих веществ прочнее свинца. Его также применяют для синтеза некоторых полупроводников. Соединения мышьяка используют в пиротехнике, для изготовления красок и стекла, в кожевенной промышленности. Какодил и люизит, запах которого напоминает запах герани, применяли в Первой Мировой войне в качестве боевых отравляющих веществ. Люизит легко проникает через одежду, резину противогазов и латекс защитных перчаток. В настоящее время большая часть запасов люизита ликвидирована, а современные противогазы и защитные костюмы не пропускают его. Какодиловую кислоту до сих пор используют в качестве гербицида.

Мышьяк и его соединения долгое время применяли в медицине, как народной, так и официальной. В 1910-х годах соединение мышьяка арсфенамин, или сальварсан, использовали для лечения сифилиса. В 1912 году Пауль Эрлих, разработавший сальварсан, предложил заменить его менее токсичным неосальварсаном, или новарсенолом. Эти препараты исключили из Реестра лекарственных средств Российской Федерации только в 2001 году. В 50-х годах XX века малые дозы мышьяка применяли качестве общеукрепляющего средства и для лечения акне и анемии. Триоксид мышьяка (As₂O₃) иногда используют в стоматологии для умерщвления зубных нервов, однако эта практика постепенно замещается использованием местной анестезии.

Механизм токсичности мышьяка основан на его способности взаимодействовать с тиоловыми (-SH) группами ферментов и препятствовать их функционированию. Подобный же механизм действия имеют ртуть, кадмий и другие тяжелые металлы. Мышьяк способен проникать в организм как при проглатывании, так и при вдыхании, а также при контакте с кожей. Симптомы острого отравления мышьяком напоминают холеру: боли в животе, водянистая диарея, рвота, головные боли, тахикардия, снижение артериального давления. Как это сходство, так и отсутствие у мышьяка вкуса, приводило ко множеству криминальных отравлений его соединениями. Появление эффективных методик анализа мышьяка затрудняет подобное его использование.

При тяжелых острых отравлениях мышьяком может развиться энцефалопатия – атрофия коры головного мозга. Возможно также развитие отека легких и дыхательной недостаточности. Мышьяк повреждает слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта, а также вызывает гемолиз – разрушение эритроцитов и, в некоторых случаях, токсический гепатит. Кроме того, длительное воздействие высоких доз мышьяка, как показало использование сальварсана, может приводить к слепоте, глухоте, поражениям печени, аллергическим реакциям.

Хроническое отравление мышьяком происходит при длительном его употреблении в малых дозах, например, с водой, как это происходит в Бангладеше, или морепродуктами. Оно приводит к неврологическим нарушениям и к нарушениям работы сердца: миокардитам и перикардитам, к изъязвлениям кожи и кератозам. Постоянное воздействие невысоких доз мышьяка приводит к ишемической болезни сердца, повышенному риску инсультов, а также ассоциируется с развитием диабета. Это вещество также связывают с гиповитаминозом витамина А и сопутствующими состояниями. Мышьяк способен накапливаться в щитовидной железе, что приводит к ее разрастанию – «зобу». Кроме того, он и его неорганические соединения являются канцерогенами и, предположительно, генотоксичны.

Соединения мышьяка присутствуют в почве и грунтовых водах, в дыме и промышленных отходах, в различных изделиях. Со стоками он попадает в моря, и заметные количества мышьяка содержатся в морепродуктах, в том числе, в ракообразных. Это обусловлено способностью мышьяка к биоаккумуляции. Мышьяк является экотоксикантом. Как в воде, так и в почве соединения трехвалентного мышьяка обладают большей биологической доступностью и, следовательно, опасностью для окружающей среды.

В Российской Федерации и странах Таможенного Союза максимально допустимые концентрации свинца в пищевых продуктах и воде указаны в ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции», ТР ТС 033/2013 «О безопасности молочной продукции», «Единых санитарно-эпидемиологических и гигиенических требованиях к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)» и в других регламентах. Согласно им, содержание мышьяка в мясе, мясных продуктах и яйце не должно превышать 0,1 мг/кг, в субпродуктах животного происхождения и продуктах из них – 1 мг/кг, в молоке и молочных продуктах – 0,05 мг/кг. В странах Евросоюза содержание мышьяка в пищевых продуктах также регулируют законодательно. С актуальными нормами можно ознакомиться на сайте compact24.com.

Первым аналитическим методом определения мышьяка считается проба Марша. Химик Джеймс Марш опубликовал эту методику анализа мышьяка в 1836 году. Она основана на восстановлении соединений мышьяка до крайне токсичного арсина. Этот газ пропускают через горячую стеклянную трубку, в которой образуется мышьяковое зеркало. В настоящее время для анализа мышьяка используют колориметрические, спектрофотометрические, инверсионно-вольтамперметрические, атомно-абсорбционные методы. С 1 июля 2018 года вступает в силу ГОСТ 34141-2017 «Продукты пищевые, корма, продовольственное сырье. Определение мышьяка, кадмия, ртути и свинца методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой». Этот метод обладает очень высокой точностью и чувствительностью. Он позволяет определять мышьяк в концентрациях от 0,010 мг/кг.

Стандарты SPEX CertiPrep для анализа мышьяка методами ИСП и ИСП-МС изготавливаются в соответствии с ISO 17034:2016 (аккредитация A2LA). Система контроля качества соответствует ISO 9001:2015 (аккредитация DQS). Их стабильность и точность концентрации гарантируется производителем.

Литература

1. Клиническая токсикология. Е.А. Лужников. М: Медицина, 1999.
2. Секреты токсикологии. Л.Дж. Линг, Р.Ф. Кларк, Т.Б. Эриксон, Дж. Х. Трестейл III. Под ред. Е.А. Лужникова. М: Бином, 2006.
3. Современные яды. Дозы, действие, последствия. Алан Колок. М.: Альпина Паблишер, 2017.
4. Экстремальная токсикология. И.С. Бадюгин. ГЭОТАР-Медиа, 2006.
5. Жертвы моды: опасная одежда прошлого и наших дней. Э.М. Дейвид.
6. Tseng CH, Chong CK, Tseng CP, et al. (January 2003). Long-term arsenic exposure and ischemic heart disease in arseniasis-hyperendemic villages in Taiwan. Toxicol. Lett. 137
7. Contamination of drinking-water by arsenic in Bangladesh: a public health emergency" (PDF). World Health Organisation. Retrieved 2013-08-27.
8. Bolan N, Mahimairaja S, Kunhikrishnan A, Seshadri B, Thangarajan R. Bioavailability and ecotoxicity of arsenic species in solution culture and soil system: implications to remediation. Environ Sci Pollut Res Int. 2015 Jun;22(12):8866-75.