Arsênio: impacto sobre o meio ambiente e a saúde humana

Alexandra Maria da Silva

Graduada em Ciências Físicas e Biológicas; Farmácia (UBM-BM), professora (SES/RJ)

Arsênio (As) é um metaloide pertencente ao grupo 15 da classificação periódica dos elementos; suas propriedades são intermediárias entre as dos metais e dos não metais. É um elemento encontrado na atmosfera, em solos e rochas, águas naturais e organismos; é emitido para o meio ambiente como resultado de atividade vulcânica e industrial e amplamente distribuído na crosta terrestre. É encontrado em vários tipos de depósitos minerais, na forma de arsenopirita (FeAsS) e pirita arsenífera. Como organoarsênico se apresenta principalmente sob as formas metiladas: ácido monometilarsênico (MMA) e ácido dimetilarsênico (DMA).

As erupções vulcânicas são outra fonte de arsênio. O arsênio está associado aos minérios contendo metais, como o cobre, podendo entrar no ambiente durante a mineração e fundição desses minérios. Uma pequena quantidade de arsênico também pode ser liberada para a atmosfera a partir de usinas de energia movidas a carvão e incineradores. Dentre as várias fontes de contaminação do arsênio no ambiente, a água potável representa a maior ameaça para a saúde humana. A água potável é derivada de uma variedade de fontes, dependendo da disponibilidade local, tais como: águas de superfícies (rios, lagos, reservatórios e lagoas), águas subterrâneas (aquíferos) e água da chuva. A água potável especialmente derivada de águas subterrâneas é a maior fonte de arsênio; essa contaminação ocorre por processos naturais (Baird; Cann, 2012).

O arsênio é liberado parcialmente para a água e imobilizado via adsorção de compostos contendo ferro, alumínio, manganês e em minerais de argila (Faita et al., 2013).

A biotransformação dos compostos arsenicais é comum, e nesses casos são formadas espécies voláteis que posteriormente retornam ao solo, onde são adsorvidas, lixiviadas, reduzidas a arsina etc. (FAITA et al., 2013). Em condições naturais, a maior gama e as maiores concentrações de arsênio são encontradas nas águas subterrâneas, como resultado da forte influência de interações água-rocha, e em aquíferos as condições físicas e geoquímicas são favoráveis para a mobilização e acumulação do arsênio (Iarc, 1980). O arsênio é mobilizado no ambiente por meio de uma combinação de processos naturais, tais como intempéries reações, atividade biológica e emissões vulcânicas, bem como por uma variedade de atividades antropogênicas.

A mobilidade no ambiente é controlada principalmente por adsorção em superfícies de óxido de metal. Um fator que influencia potencialmente a estabilidade de arsênico pode ser a presença de outras substâncias dissolvidas. A matéria orgânica suspensa e dissolvida em águas naturais também influencia a mobilidade do arsênio e sua biodisponibilidade (Redman et al., 2002).

Existe forte relação entre o teor de carbono orgânico e arsênio distribuído em sistemas de água, sugerindo que a matéria orgânica natural desempenha papel importante no controle do transporte de arsênio (McArthur et al., 2011).
A maioria dos problemas ambientais relacionados ao arsênio é resultado da mobilização sob condições naturais, combustão de fósseis e o uso de pesticidas e herbicidas.

Segundo a Organização Mundial da Saúde, o arsênio, devido à sua toxicidade e à sua ocorrência, é hoje reconhecido como um dos mais perigosos poluentes inorgânicos e ameaça à água potável. Para proteger a saúde humana, a Organização Mundial da Saúde recomenda a concentração máxima de 10mg/L de arsênio na água potável.

O arsênio pode ocorrer no ambiente em vários estados de oxidação (-3, 0, 3 e 5), mas em águas naturais é encontrado principalmente em forma inorgânica, como oxiânions nos estados de oxidação As (III) ou As(V). Essa diversidade de estados de oxidação faz com que o arsênio se torne um dos mais problemáticos íons no ambiente, devido a uma ampla gama de condições redox; aliado a esse fator, o arsênio uma sensibilidade a mobilização de pH (6,5 a 8,5) ambos sob condições oxidantes e redutores.

Atualmente, o processo mais usado para remover arsênio é passar água potável sobre a superfície de alumina ativada (óxido de alumínio) na qual o arsênio é adsorvido . A osmose reversa também pode ser usada para remoção de arsênio. É utilizado também óxido de ferro para remover a maior parte do arsênio (Baird; Cann, 2012).

O arsênio e a saúde

As principais vias de contaminação pelo o arsênio são as águas poluídas e ingestão de solos contaminados. A toxidade de arsênio apresenta altos níveis de absorção, dependente da solubilidade do composto. Os compostos solúveis de arsênio são bem absorvidos pelas vias respiratórias e pelo trato gastrintestinal. A maior parte do arsênio inorgânico absorvido sofre metilação, principalmente no fígado, com excreção pela urina, juntamente com arsênico inorgânico residual. O arsênico se liga a grupo sulfidrila presente no tecido queratinizado e, após interrupção da exposição, os cabelos, as unhas e a pele podem conter níveis elevados de arsênio depois da normalização de excreção de urina (Katzung, 2003).

A intoxicação por arsênio traz efeitos tóxicos, agudos ou crônicos, relativos ao tempo de exposição em períodos curtos ou longos, respectivamente, ocasionando diferentes patologias. Os efeitos carcinogênicos da intoxicação por arsênio estão associados à exposição crônica por vários anos.

Os tipos associados à exposição crônica são: câncer de pele, pulmão (inalação), próstata, bexiga, rim e fígado (NRC, 1999).

O contato com arsênio pode provocar: conjuntivite, hiperqueratose, hiperpigmentação, doenças cardiovasculares, distúrbios no sistema nervoso central e vascular periférico, câncer de pele e gangrena nos membros. O efeito tóxico das espécies de arsênio depende, principalmente, de sua forma química (Katzung, 2003).>

O arsênio e o meio ambiente

A maioria dos problemas ambientais relacionados ao arsênio é resultado da mobilização das atividades industriais (fundições, mineração, geração de eletricidade a partir do carvão etc.) e agrícolas (herbicidas, inseticidas, algicidas, dissecantes, preservativos para madeira, estimulantes do crescimento para plantas e animais etc.), expondo diretamente todos os organismos vivos à contaminação direta, ou ainda pela contaminação dos alimentos. O arsênio presente no carvão, que é queimado em fornos pequenos e não ventilados, torna-se um poluente de ar interior, mas também um contaminante para os alimentos e água estocadas nesses ambientes (Baird; Cann, 2011).

Atualmente, o arsênio foi considerado, na poluição ambiental, perigoso e detectado como um risco grave para a saúde em muitos países do mundo. Pode ocorrer como um dos principais componentes em minerais de sulfureto ou como uma substituição isomorfa para outros elementos em rede cristalina.

O elemento é coprecipitado e adsorvido sobre a superfície de óxidos de ferro (II) no solo, como teria ocorrido nos tempos antigos, quando sedimentos estavam sendo formados. O arsênio, junto com o ferro, dissolve-se e o ferro III é insolúvel, é reduzido pelo carbono orgânico natural para o Fe II, mais solúvel. Dessa forma, a mais alta concentração de ferro dissolvido significa uma concentração mais alta de arsênio na água. A redução de arsênio do estado +5, no qual ele existe quando está adsorvido ao mineral de ferro, para o mais solúvel +3 é também considerado um fator que ajuda a liberar o elemento para a água (Baird; Cann, 2011).

Arsênio é tóxico para as plantas. As raízes são geralmente o primeiro tecido a ser exposto, e o arsênio inibe toda extensão da raiz na medida e após a translocação para a parte aérea, Como pode inibir seriamente o crescimento das plantas, diminuindo ou prendendo expansão e acumulação de biomassa, comprometendo a capacidade reprodutiva da planta pelas perdas na fertilidade, rendimento e produção de frutos. Há evidências significativas de que a exposição a espécies inorgânicas resulta na geração de espécies reativas de oxigênio e pode conduzir à morte. O As (V) pode competir com fosfato durante as reações de fosforilação, diminuindo a capacidade das células de produzir o ATP e realizar o metabolismo normal.

No Brasil, foi encontrada significativa contaminação ambiental por arsênio na região de Nova Lima, Ouro Preto, Mariana e áreas circunvizinhas, resultante de extensiva exploração mineral. Nesse contexto, estima-se que entre 390 e 3.900t de As foram introduzidas no ambiente. Concentrações como 260-1.710μg/L foram encontradas nas águas do Rio das Velhas e de até 7.000μg/L em outros aquíferos (Bundschus et al., 2012).

Os casos de intoxicação por arsênio mais graves ocorreram em Bengala Ocidental, Bangladesh; na América Latina, no México, Chile e Argentina. Esses casos foram causados, em geral, por consumo de água subterrânea contaminada, extraída de aquíferos em formações geológicas arseníferas de grandes extensões.

Recentemente a companhia Ingá, que atualmente está desativada, uma indústria de zinco situada no Rio de Janeiro, na ilha da Madeira, transformou-se na maior área de contaminação de lixo tóxico no Brasil. Metais pesados, como zinco, cádmio, arsênio, mercúrio e chumbo continuam poluindo o solo e a água e atingem o mangue, afetando a vida da população.

Referências

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BAIRD, Colin; CANN, Michael. Química ambiental. 4ª ed. Porto Alegre: Bookman, 2011.

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BUNDSCHUS, J.; LITTER, M. I.; PARVEZ,  F.; ROMAN, Ross G.; NICOLLI,  H. B.; JEAN,  J-S. et al. One century of arsenic exposure in Latin America: a review of history and occurrence from 14 countries. Sci Total Environ, v. 429, p. 2-35, 2012.

FAITA, F.; CORI, L.; BIANCHI, F., ANDREASSI, M. G. Arsenic-Induced Genotoxicity and Genetic Susceptibility to Arsenic-Related Pathologies. Int J Environ Res Public Health, v. 10(4), p. 1527-1546, 2013.

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KATZUNG, Bertram G. Farmacologia básica & clínica. 8ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2003.

McARTHUR, J. M.; BANERJEE, D. M.; HUDSON-EDWARDS, K. A.; MISHRA, R.; PUROHIT, P. Natural organic matter in sedimentary basins and its relation to arsenic in a anoxic groud water. Appl. Geochem, v. 19, p. 1.255-1.293, 2004.

REDMAN, A. D.; MACALADY, D. L.; AHMANN, D. Natural organic matter affects arsenic speciation and sorption onto hematite. Environ. Sci. Tecnol., v. 36, p. 2.889-2.896, 2002.

SHARMA, V. K.; SOHN, M. Aquatic arsenic: toxicity, speciation, transformations, and remediation. Environ Int., v. 35, p. 743-759, 2009.

Publicado em 16 de agosto de 2016